LED(Light-Emitting Diode, LED)는 발광 다이오드라고도 하며, 전기에너지를 변환해 빛에너지를 만드는 소자로서, 반도체 물질의 제어를 통해 빛의 3원색을 이용한 총천연색 구현이 가능한 반도체 소자이다. 기본적으로 p-형과 n-형 반도체의 접합으로 이루어져 있으며, 전자(Electron)와 정공(Hole)의 결합으로 반도체의 밴드갭(Bandgap)에 해당하는 에너지를 빛의 형태로 방출하는 일종의 광전자 소자(Optoelectronic Device)이다.

그림에서 보는 바와 같이, p-n접합에 순방향으로 전압을 인가하면 n형 반도체의 전자 및 p형 반도체의 정공은 각각 p쪽, n쪽에 주입되어 소수 운반자로 확산된다. 이들의 소수 운반자는 확산 과정에서 다수 운반자와 재결합하며, 결합하는 전자와 정공의 에너지 차에 해당하는 빛을 방출한다.

LED 기술은 빛을 필요로 하는 모든 산업에 효과적으로 응용될 수 있으며, Si 기반의 반도체 산업 이상의 높은 성장세가 예상되는 차세대 유망 기술이다. 특히 LED는 형광등 대비 약 60% 정도의 낮은 전력을 소모하며, 수명 면에서도 백열등에 비해 약 50배, 형광등에 비해 약 6배 이상 긴 수명을 가지므로 에너지 절감과 환경적 측면에서 우수함을 인정받고 있다.

이와 더불어 경박 단소형의 장점과 온·오프 전환 속도가 빠른 반도체 소자의 특성으로 인해 LCD의 백라이트 유닛(Back Light Unit : 액정 화면의 뒤에서 빛을 방출해 주는 역할을 하는 광원 장치로 줄여서 BLU라고 한다.)과 모바일 기기 등으로의 수요가 급증하고 있으며, 일반조명은 물론 색상제어를 통한 감성조명 등 폭넓은 수요를 보이고 있다.

또한 LED 기술은 정보통신 기술과 융합됨으로써, 기존의 빛에 생명을 불어넣어 21세기 생활 혁명을 주도할 수 있는 핵심 산업으로 빛을 활용하는 경제, 사회적 공간에 감성, 융합, 친환경성을 접목시켜 다양한 고부가가치 파생산업을 창출하는 등 새로운 성장 동력의 원천기능을 수행하고 있다. 또한 기존 산업 전반에 폭넓게 응용되어 신산업 창출과 함께 한계 산업에 해결책을 제공할 수 있는 전략 분야이다.

하지만 아직 기존의 조명에 비해 LED 조명의 가격이 10배 이상 높고, 아직은 기술적 한계로 인해 기존의 형광등에 비해 효율이 월등히 우수하지 않아 LED 조명 보급이 확산되기 위해서는 가격 인하와 효율의 개선이 급선무인 상황이다.

그렇지만 미국을 비롯해 유럽, 일본, 한국 등 각국 정부의 정책적 보급 프로젝트들이 진행 중인데다 LED의 성능과 가격에 대한 Haitz의 법칙(LED의 성능과 가격 동향에 관한 법칙으로 10년마다 LED 가격은 10배씩 하락하고, 성능은 20배씩 개선된다는 법칙)을 고려하면, LED의 효율 증가와 가격의 하락으로 인해 보급 속도는 더욱 빨라질 것으로 기대된다.

따라서 2015년 LED 조명 시대가 본격화될 것으로 예상되는 바, LED 산업에 대한 정확한 이해를 통한 철저한 준비를 통하여 선진국들의 높은 기술 장벽을 극복하고 국가경쟁력을 확보하는 것은 전략적으로 매우 중요하다.

이에 국가에서는 LED-IT 융합기술 인프라 구축 및 관련 융합산업을 국가 연구·개발 로드맵 상에 국가 전략 산업으로 지정하여 성장시키고자 하고 있으며 권역별 기반 사업과 LED 산업이 융합된 형태의 거점 센터를 발굴하여 지원하고 있다. 특히 전통적으로 광(光) 산업이 발달한 광주에는 광(光) 산업의 허브 역할을 부여하고, 이곳을 중심으로 백색가전 산업이 잘 발달된 경기도에는 광교 LED-가전 융합기술 지원센터를, 농업 생명 산업이 잘 발달한 전북과 해양기술이 발달한 부산에는 각각 농·생명-LED 융합센터와 해양-LED 융합센터를 설립하였다.

그리고 영남권의 우리 대학교에는 LED-IT 융합산업화연구센터를 설립하여 국가의 전략 산업인 LED 산업과 정보통신 기술을 융합해 대표적 응용산업인 LCD, 자동차, 스마트 조명산업의 발전을 꾀하고 있다.

우리 대학교 전자공학과를 중심으로 진행되고 있는 LED-IT 융합산업화연구센터사업은 2008년도 지식경제부 기술혁신사업으로 채택, 국비와 지방비, 민간 자본을 포함해 총사업비 약 4백23억 원의 규모로 총 5년간 사업이 진행되며, 연구동은 올해 말 준공을 목표로 우리 대학교 내에 총면적 6천6백 제곱미터 규모로 건설되고 있다. 현재는 섬유기계연구원 B동 2층 및 경북테크노파크의 4~5층 공간을 임대하여, 임시로 장비 구축을 진행하여, LED-IT 융합기술 개발 및 기업에 대한 기술 지원, 측정지원, 인력 양성 지원 등의 활동을 활발히 진행하고 있다.

특히 LED-IT 융합산업(자동차, LCD, 조명) 분야에서 필요로 하는 핵심 기반 및 선도 융합기술을 개발하는데 필요한 연구·개발 인프라를 구축하고 동시에 산·학·연이 공동으로 핵심 융합기술을 개발하여 성공적인 산업화로의 이행을 촉진하고, 전문 연구·개발 인력을 양성할 수 있는 인프라를 구축하여 학·석·박 인재 양성 및 산업체에 종사하는 현장 및 연구·개발 인력들에 대한 체계적인 교육 프로그램을 만들어 기업이 고부가가치 LED 응용제품을 개발, 생산할 수 있도록 교육 역량을 강화함으로써 관련 산업에서의 세계시장 선점과 기술 경쟁력을 향상시키고자 하고 있다.

이를 통해 급속히 성장하는 LED 시장에서 국내 업체들의 기술경쟁력을 강화시키고 LED-IT  융합산업을 지역전략산업과 연계함으로써 자연스럽게 발전시키고자 하고 있으며, 궁극적으로는 LED-IT 융합기술 인프라 구축 및 기술 개발을 통해 원천기술 확보와 선도 상용화기술 개발로 세계시장 경쟁력을 확고히 하고, 국가 LED 산업 목표인 2012년 세계 3위 LED 강국이 되는데 기여하고 있다.

박일규 교수(전자공학과)