표준연, LED 광 특성 측정용 인증표준물질 개발

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2006-09-19 09:31

대전--(뉴스와이어)--‘10년 뒤에는 형광등이 사라진다?’

최근 반도체, 나노기술 등을 토대로 한 LED 등 차세대 광원이 잇따라 등장함에 따라 LED에 대한 관심이 그 어느 때보다 뜨겁다. 그러나 현재 LED 시장의 60 % 이상은 다국적 기업이 차지하고 있으며, 국내 조명산업은 원천기술 미보유 및 원활하지 못한 품질관리 등에 따라 다양한 문제점을 안고 있다. 이에 한국표준과학연구원은 산업체 및 연구기관, 대학 등을 대상으로 LED 품질관리 실태 조사를 실시하였으며, 그 결과 측정소간 심각한 불일치 현상을 보였다. 이에 표준연 박승남 박사팀은 현장에 즉시 보급이 가능한 LED 광특성 측정용 인증표준물질을 개발하여, LED 품질 해결사로 나섰다.

한국표준과학연구원(원장 정광화) 온도/광도그룹 박승남 박사팀이 LED 광 특성 측정용 인증표준물질(CRM:Certified Reference Material) 개발에 성공했다.

LED 광 특성 측정용 CRM이란, 산업현장에서 LED 광도나 조명효율측정관련 계측기를 교정하는데 사용하는 필수적인 기준물질로, ‘숙성’이라 불리는 인위적인 과정을 통해 LED를 수 백 시간 이상 노화시켜 광출력 특성을 안정화한 것이다.

이와 같은 LED CRM을 사용하면 복잡한 교정절차를 생략하고 측정대상 LED를 CRM과 비교 측정함으로써 정확한 결과를 얻을 수 있다.

LED 시장의 급속한 성장 가능성에도 불구하고 LED는 제품 테스트나 특성 평가 시, 명확한 측정방법이 없어 측정결과의 신뢰도가 큰 문제로 지적되어 왔다.

LED 광 특성 측정 시, 측정방법은 일부 규격화 되어 있지만 세부 측정기술의 보급이 이루어지지 않고 있으며, LED 종류마다 광학·열적 특성을 무시한 채 일괄적인 측정이 이루어져 산업현장의 측정결과 간 큰 편차가 발생하고 있다.

미국, 일본, 유럽 등 선진국에서는 이러한 문제의 심각성을 인식하고 이를 해결하기 위해 LED 광 특성 측정용 CRM을 개발하여 보급하고 있다.

예를 들어, 일본은 1990년대 말부터 정부주도로 측정 일치도를 3 ~ 5 % 이내로 끌어올리기 위해 노력하고 있으며, 독일의 경우 연방물리연구소 PTB의 주도하에 CRM을 개발하여 산업체 등에 보급하는 등 LED 품질관리를 통한 산업경쟁력 제고에 기여하고 있다.

하지만 각국이 개발해 보급하고 있는 기존의 CRM 제작 방법에도 문제점은 있다.

LED CRM을 구동하기 위해 별도의 온도제어기를 장착하고, 높은 온도에서 구동해야하는 불편함이 있다. 제어기를 추가함에 따라 주위온도가 급격하게 달라져 인증 시 온도를 유지하지 못할 경우, 인증값을 보장할 수 없을 뿐만 아니라 높은 온도에서 구동하기 때문에 인증값의 유효기간도 짧아지는 결점이 있었다.

또한 형광등이나 백열등을 측정하기 위한 기존 조명용 CRM을 LED 측정에 사용할 경우, 발광 스펙트럼이 크게 다르기 때문에 반드시 수반되어야 할, 이에 따른 보정이 무시되어 시험소 끼리 100 % 이상의 측정 편차가 발생하는 경우도 있다.

박승남 박사팀은 2005년부터 산업체, 연구기관, 대학, 외국 계측기업체 등을 대상으로 순회측정시험(RRT:Round Robin Test)을 지속적으로 실시하고 있다.

이 시험에 따르면 거의 모든 참여기관이 큰 측정 불확도를 가지고 있으며 참여기관 간 수십 % 이상의 극심한 불일치 현상을 보이는 것으로 나타났다. 국내 LED 산업이 세계 시장을 목표로 기술개발과 마케팅에 주력하고 있는 점을 상기한다면, 측정소간 측정의 불일치 현상은 대외 수출 등 무역활동의 장벽으로 작용할 수 있다.

표준연은 이같은 측정 불일치 문제를 개선하기 위해 LED 광특성 측정용 CRM을 제작해 공급하고 있다.

이번에 개발한 장치는 현장 LED와 동일한 LED를 사용하고 별도의 장치가 필요 없어 사용이 편리하고, 정확한 측정이 가능할 뿐 아니라 가격이 저렴하다.

이러한 기술적 특징으로 ‘현장 중심의 기술 보급’을 실현했다는 평가를 받고 있다.

이 기술은 측정표준분야 최고 권위지인 메트롤로지아(Metrologia) 5월호에 게재되었고, 특허를 출원하였다.

최근에는 대만 표준기관 CMS의 요청에 의해 5 mm급 CRM을 제작해 수출을 요청받는 등 기술의 우수성을 세계적으로 인정받고 있다.

또한 CRM LED 제작법과 신뢰성 테스트 기술은 중소기업에 기술이전을 결정해 계약을 마친 상태이다.

앞으로 많은 현장에서 사용 중인 측정계기를 대상으로 기술수준을 파악해 그에 맞는 측정 불확도 분석법을 개발·보급할 예정이다.

또한 산업체의 측정일치도 향상을 위해 비교시험을 추가 실시하며, 2007년부터는 컨설팅 프로그램을 제공한다.

기술자문, 측정 절차에 대한 매뉴얼 제작 등을 통해 현장 상황에 적합한 기술 제공을 최우선 과제로 잡고 있다.

이밖에도 오랜 시간 사용해도 인증값이 변하지 않도록 하기위해 LED CRM의 출력 안정도를 높이는 한편, LED 신뢰성 테스트의 표준화를 위해서도 꾸준히 노력할 계획이다.

박승남 박사는 “최근 고휘도 LED 시장은 그 속도를 가늠하기 힘들 정도로 매년 급속하게 성장하고 있다.”며 “앞으로 우리나라 LED 산업의 부가가치를 높이기 위한 품질관리에 보다 적극적으로 나설 계획이다.”고 밝혔다.

한편, 표준연은 1인1사 시스템을 구축하고 연구원 한명이 하나의 산업체를 맡아 기술지원 및 애로기술 상담 등 맞춤형 컨설팅 서비스를 제공하고 있다.

한국표준과학연구원 개요
국가측정표준 정점이며 가장 앞서가는 측정을 연구하는 대덕연구단지내의 출연연구기관입니다.

웹사이트: http://www.kriss.re.kr