“열을 잡아야 발광다이오드(LED) 산업을 잡는다.”
9일 한국산업기술대학교에서 열린 `LED 조명 방열 및 광확산 솔루션 국제 세미나`에서는 LED 방열 관련 각종 신기술들이 대거 소개됐다. 세미나 참석자들은 일본 · 대만 LED 업계 전문가들이 개발 중인 방열 · 광확산 신기술 동향에 귀를 기울였다.
열에 약한 LED 특성상 실시간으로 열을 배출해주지 못하면 광효율 · 수명이 급격히 떨어진다. 지난해 연간 LED 칩 방열에 대한 국내 특허가 135건이 출원될 정도로 관련 기술에 대한 관심이 높다.
빌 청 대만 라이트오션 대표는 전자 소자의 열을 배출해주는 기구물인 `히트싱크` 위에 LED 칩을 직접 실장하는 `칩온히트싱크(COHS, Chip on heat sink)` 기술을 소개했다. COHS는 개별 LED 칩 바닥에 25나노미터(㎚) 두께의 은 페이스트 접착제 층을 깔고 곧바로 히트싱크에 붙이는 게 핵심이다. LED 칩에서 발생한 열이 열 전도율이 낮은 부도체를 거치지 않고 직접 히트싱크에 전달돼 배출시킨다. 기존 LED 패키지들은 실리콘 서브마운트, 플라스틱 · 세라믹 기판, 인쇄회로기판(PCB) 등을 거치면서 열이 효율적으로 빠져나가지 못한다.
이동재 나노팁 박사는 LED 방열의 핵심인 열전도 소재기술에 대해 발표했다. 특히 방열용 소재로 각광받는 카본파이버 · 그라파이트 · 탄소나노튜브(CNT) 등의 성질과 전망에 대해 설명했다. 이 박사는 “전극 온도가 10℃ 낮아지면 상대효율은 평균 20% 정도 향상된다”며 “LED 방열 성능에 따라 LED 조명교체에 따른 초기 투자비용 회수 기간이 달라지기도 한다”고 말했다.
한편, 히로미 니시하라 일본 도시바정밀기계 박사는 `나노 임프린트` 기술을 이용, 사파이어 웨이퍼 위에 미세 패턴을 새기는 공정에 대해 발표했다. 사파이어 웨이퍼에 미세 패턴을 만들면 질화갈륨(GaN) 층에서 아래쪽으로 향하는 빛이 전면으로 잘 반사돼 전반적인 휘도가 높아진다. 기존에는 노광공정을 통해 패턴을 새기기도 했지만 공정비용이 높았다. 나노 임프린트는 판화를 찍듯 레진 원판을 이용, 미세 굴곡을 형성시키기 때문에 비교적 생산원가가 낮다.
세미나를 주최한 현동훈 한국산업기술대 교수는 “기존 LED는 열에 의해 성능이 10~20% 정도 저하된다”며 “방열 기술만 개선돼도 에너지 절감 효과를 크게 높일 수 있다”고 주장했다.
안석현기자 ahngija@etnews.co.kr
