반도체 광원의 국내외 시장 동향 및 전망

 

반도체 광원의 국내외 시장 동향 및 전망

안선영*

광반도체 기술의 발달에 따라 LED/LD 산업이 급속히 성장하고 있으며 반도체, 디스플레이, 자동차, 가전, 통신, 인터넷 산업 등의 유관산업에서 강점을 보유하고 있는 우리나라의 측면에서는 놓칠 수 없는 매우 중요한 시장이다.

선진국에서도 이러한 반도체 광원 시장의 중요성을 일찍부터 깨닫고 국책사업의 차원에서 LED/LD응용제품 기술개발을 지원하고 있으며, 국내에서도 차세대 성장동력으로 지정하여 연구개발에 많은 투자를 하고 있다. ▧

I. 반도체 광원의 세계 시장 동향

1. 반도체 레이저

Laser Focus World에 따르면, 2000년 반도체 레이저의 세계 시장 총 규모는 거의 60억 달러에 육박하였고, 광통신 시장의 침체로 인하여 최근 규모가 축소되었으나 2002년을 기점으로 광통신 시장이 다시 회복되고 있어 향후 지속적인 성장이 기대되고 있다.

이에 따라 2002년을 기점으로 다시 소폭이나마 시장이 성장하고 있어 2004년에는 1999년 수준의 시장 규모를 회복하여 약 35억 달러 규모가 될 것으로 예상된다.

레이저 다이오드의 가장 큰 비중을 차지하는 통신용과 광 저장용의 비중이 2000년까지는 통신용이 압도적인 우위를 점하고 있었으나, 2004년에는 광 저장용이 통신용의 2배 이상일 정도로 비중이 역전되었다.

이는 광저장용의 경우 DVD 플레이어 및 리코더 등의 광저장 관련 신제품이 2000년 이후 시장에 급속도로 보급되었기 때문인 것으로 판단되며, 특히 차세대 DVD 등 새로운 기술들이 계속 쏟아져 나올 것으로 예상되어 이러한 경향은 앞으로도 계속될 것으로 예상된다.

또한, (그림 2)에 보는 바와 같이 레이저 다이오드를 파장별로 구분할 경우 700nm 이하, 750~980nm, <100mW가 가장 큰 비중을 차지하고 있는데, 이들은 2004년에 각각 10억 달러 이상의 시장 규모를 형성할 것으로 예상되며, 980~1,550nm가 그 뒤를 잇고 있음을 확인할 수 있다.

가. 광저장장치 시장 동향

레이저 다이오드가 사용되는 광저장장치로는 CDP, CD-ROM, CD-RW, DVDP, DVD-R 등이며, 이들 제품에 들어가는 광 픽업 부품이 시장의 성장을 이끌었다.

특히 제품수량 기준으로 11% 성장하였으나 금액 기준으로는 무려 34% 성장하였는데, 이는 780nm 레이저를 사용하는 CD용보다 650nm 레이저를 사용하는 DVD용 제품이 급성장을 하였기 때문으로 이 기간 DVD용 부품의 성장률은 78%에 달하였다.

DVD계의 경우 AV용도를 중심으로 컴퓨터 DVD롬의 이용이 확대되고 있으며 특히 DVD 리코더에 대한 수요의 증가가 크게 나타나고 있다. DVD 리코딩의 멀티 포맷이 시장 성장의 제약 요인으로 작용하고 있으나 멀티 포맷 플레이어의 출시로 큰 제약이 되지는 않을 것으로 예상된다.

최근 가장 큰 이슈는 405nm 레이저를 이용하는 차세대 HD-DVD(블루레이 디스크)인데, 2002년 시제품, 2003년에 첫 상용화 제품이 소니에 의해 출시되었는데, 아직까지 57%로 CD용 제품이 가장 많이 팔리고 있으나 향후 몇 년 이내에 DVD용이 대세로 자리 잡을 것으로 예상되며, HD-DVD용은 2005년 이후에나 대중화가 이루어질 것으로 예상된다.

나. 통신용 시장 동향

통신용의 경우 2003년을 바닥으로 하여 2004년에는 22% 정도 성장할 것으로 예상되고 있는데, 제품수량 기준으로는 약 50% 이상 성장할 것으로 예상되나 40여개 이상에 이르는 공급업체의 가격 경쟁 심화로 금액기준으로는 20% 대에 머물 것으로 전문가들은 판단하고 있다.

2. 발광 다이오드

발광 다이오드는 제품의 특성상 LED(백색 LED 제외)와 백색 LED로 나누어 기술하였다.

LED의 경우 (그림 4)와 같이 금액기준으로 2003년 이후 5년간 연평균 6.81% 성장하여 2008년에는 3조 3,500억 원에 이를 것으로 예상되고 있으며, 수량기준으로는 약 570억 개에 이를 것으로 추산되고 있다.

LED를 용도별․주요 생산업체를 살펴보면, 가시광의 경우 최근 대만 업체들의 약진이 두드러지고 있으나 고휘도의 경우 아직 일본 업체의 경쟁력이 우수한 편이다. 반면, 적외광의 경우 IrDA용은 샤프가, 적외광 통신 용도의 경우 Agilent의 점유율이 가장 높다. 한편 LED 중에서 가시광의 비중이 95% 이상 압도적으로 높으며 적외광은 5.6% 장파장은 1%도 되지 않는다. 일본의 전자부품업체인 롬이 기존 제품보다 획기적으로 성능이 개선된 최신형 청색 LED를 개발, 오는 2007년까지 실용화할 계획이다. 롬은 ‘산화아연’을 이용해 기존 청색 LED보다 밝기는 10배, 가격 및 소비전력은 10분의 1에 불과한 새로운 청색 LED를 개발해 향후 전등 및 가정용 일반 조명 등의 용도로 출하할 계획이며 청색 LED 시장은 오는 2010년 이후 조명용으로 약 1조 엔 대 규모의 성장이 예상된다.

백색 LED의 경우 (그림 6)과 같이 2002년과 2003년 사이에 약 300% 가까이 급성장하여 7,140억 원에 이르렀고 2004년까지는 휴대폰의 컬러화를 바탕으로 9,490억 원까지 성장할 것으로 예상된다. 이후 조명용 백색 LED 시장이 형성되기 전인 2009년까지는 현 상태를 유지하거나 다소 감소하여 9,000억 원 머무를 것으로 예상되고 있다.

2001년 일본 시장은 니치아화학공업, 가고시마 마쓰시타전자에서 각각 65.2%, 33.2%로 전체 시장의 98.4%를 점유하였으나, 2002년 시티즌전자의 시장 진입으로 인해 2003년에는 니치아화학공업, 가고시마 마쓰시타전자, 시티즌전자 각각 53.2%, 17.1%, 16.5%를 차지하였다.

본 시장에서의 백색 LED의 용도를 살펴보면, (그림 7)과 같이 2003년에는 휴대전화용이 88.2%를 차지하였고 디지털카메라용이 8% 정도를 차지하였다. 그러나, 2009년에는 소형LCD 뿐만 아니라 중형LCD의 백라이트에도 이용되기 시작하면서 휴대전화의 비중은 70% 대로 떨어지고 타 분야의 비중이 증가할 것으로 예측되고 있다.

2003년 휴대전화용 백색 LED의 세계 시장은 10억 6천만 개로 전년 대비 169% 성장, 금액은 2002년 대비 111% 성장한 583억 엔으로 추정된다(<표 1> 참조). 또한, 2003년 4억 5천 대의 휴대전화 시장에 LED가 탑재되었으며, 휴대전화의 고기능화에 따라 Key Pad용, LCD Back Light용, 카메라 플래시용 이외에도 Fashion 기능을 위한 채용 등 사용 개수가 증가될 것으로 예상된다.

2004년 수량 면에서 2004년 대비 106% 성장한 22억 개, 금액 면에서 2003년 대비 80% 성장한 1,048억 엔으로 전망된다.

고휘도 LED 시장 전망은 2003년 약 25억 달러 정도였으며, 2007년에는 약 50억 달러에 가까운 규모로 시장이 확대될 전망, 그러나 LED의 일반 조명 시장 진입이 본격화될 것으로 예상되는 2010년 이후부터는 기하급수적으로 증가될 것으로 예상된다.

발광소자에 관한 시장성을 조사하는 연구기관인 ‘Strategies Unlimited’에 의하면 2010년 이내에 LED 조명제품이 상용화될 것이라 내다보며, 그 시장 규모가 약 150억 달러, 응용제품 시장까지 합하면 900억 달러에 육박할 것으로 전망하고 있다.

II. 반도체 광원의 국내 시장 동향

반도체 광원의 국내 시장 규모는 2003년 1.1조 원, 생산 규모는 6천억 원 수준인 것으로 파악된다. 또한 계속적으로 성장하여 2005년의 경우 1.5조의 규모로 성장할 것으로 예상된다.

국내 LED 소자 전문 생산업체는 광전자, 삼성전관 등이 수천 억 원대 규모의 전광판 시장의 성장과 함께 참여해 왔으며, 최근 청백색 LED 시장의 급성장으로 삼성전기, LG이노텍, 나리지온, 다산 씨앤아이 등이 경쟁적으로 설비 확장 또는 신규 시장에 참여하고 있는 것으로 보인다.

또한, 주문형 디스플레이는 소량 다품종 생산의 중소기업형 제품으로 서울반도체와 동영반도체가 주요 경쟁사로 삼성전기와 대우전자에 각각 독점 공급하고 있다.

전광판 시장에 참여하고 있는 업체로는 주요 취급품목별로 전광판 시스템 분야에서 삼익전자공업(주), (주)대한전광, 봉오전자공업(주) 등이 있으며 전광판 부품소자 분야에서 한국고덴시(주), 광전자, 아이비넷(주), (주)새암테크 등이 있다. 기타 군소 업체들을 포함하면 경쟁정도는 매우 치열한 것으로 판단된다.

가. 국내 LED 디스플레이 시장 동향

 LED 디스플레이 분야의 시장은 매우 광범위하여 작게는 숫자 및 문자의 소형 표시기에서 크게는 초대형 동영상 전광판까지로써, 색상에 있어서는 총천연색 전광판의 비율이 70~80%를 차지하고 있으며, 운동경기장의 전광판이 시장의 성장을 주도하고 있다.

또한 IMF 이후 내리막을 걷던 광고 시장의 여파로 전광판 시장도 침체기를 겪었으나, 2002년 한일 월드컵을 계기로 전광판에 대한 인지도가 크게 높아졌으며, 수요가 꾸준히 증가하고 있다.

국내 시장 규모는 현재 약 1,500억 원 파악되고 있으며 세계 시장의 약 5% 정도로 추정되고 있다.

국내 전광판 기업으로는 뉴튼테크놀로지, 대한전광, 삼익전자, AP전광, 한맥, 빛샘전자, 지호 PS 등이 있으며, 한일 월드컵 이후 뚜렷한 수요처가 없는 상태에서 일부 업체는 해외 수출에 주력하여 큰 성과를 올리는 등 꾸준히 시장을 개척해 나가는 상황이며 특히, 2008년 베이징 올림픽에 맞추어 큰 폭의 잠재 시장이 형성될 것으로 예상된다.

나. 국내 LED 조명 시장 동향

한국의 조명 시장은 현재 2조 원 정도로 추산되며(무역위원회 조사자료 2003. 10) 점차 LED로 대치되어 나가고 있는 실정이다.

현재는 일부 Niche 마켓 분야에 시장이 형성되어 있으나, 2007년을 전후로 일반 가정용 백열등을 대처하고 2010년 이후 형광등까지 대처해 갈 것으로 예상되는데 이 경우 막대한 LED 조명 시장이 형성될 것이라고 예상되기 때문에 국내 많은 조명업체들이 관심을 가지고 있는 분야이다.

그러나 국내 대부분의 LED 조명업체들의 기술 수준은 해외에서 수입한 칩이나 LED 램프를 단순 패키지하는 정도에 머물고 있는 실정이다.

또한, 국내에서는 일반 등기구용 램프를 생산하는 중소업체에서 LED 조명 분야에 많은 관심을 보이고 있는데 뉴튼테크놀로지, 현인전자, 넵손, EST, 오스람코리아, 장우엔지니어링 등의 국내업체들이 자동차 계기판용 후광원, Task Light, 무드 조명등, 야외경관조명등을 생산하고 있으며, 광주업체인 글로벌 광통신의 경우 기존 보유 기술의 강점을 살려 플라스틱 광섬유(POF)를 이용한 조명제품을 내놓기도 하는 등 업종 전환을 통한 LED 조명업체도 많이 생겨나고 있는 실정이다.

다. 교통신호등용 LED 시장 동향

국내 LED 신호등 전체 시장은 LED 교통신호등의 총 3,000억 원 시장 규모를 포함하여 LED 안전표지, 철도용 LED 신호등을 합쳐 1조 원 이상을 형성할 것으로 예상된다.

최근에 각광받고 있는 분야는 보행자 잔여시간 표시기인데, 동제품은 횡단보도의 보행신호등 옆에서 남은 시간을 알려주는 교통안전설비로서 횡단보도에서 일어나는 사고위험을 크게 줄여왔으며, 현재 보행신호등이 설치된 전국의 횡단보도는 약 4만 3천 곳 중에서 30%인 1만 3천 정도가 잠재 수요인데 이중에 현재까지 2,400여 곳의 횡단보도에 설치되어 있다. 사고위험이 높은 횡단보도에 잔여시간 표시기 설치가 허용될 경우 연 400억~500억 원대의 내수 시장이 형성될 전망이다.

라. 국내 LED 업체 현황

(1) 기초 데이터 수집

- 한국광산업진흥회 광정보DB 업체정보 광원 분야 210건

- LEDindustry.com의 자체 수집정보 379건

- 광주테크노파크 LED패키징센터 수집정보 69건

- 한국광기술연구조합 조합사 및 자체정보 70건

- 총 728건의 데이터를 통합하여 중복 데이터 및 확인이 불가능한 업체정보 삭제 후 377건의 관련업체 정보를 바탕으로 분석 실시

 (2) 지역별 현황

(3) 분야별 현황

- 기초 기술 분야 세부 현황: 관련 전문가와의 인터뷰 결과, 실제 칩/램프생산능력을 보유한 업체는 10~20여 업체에 불과한 것으로 보임. 해당업체의 자체 카탈로그 또는 홍보자료에 근거한 분석결과로 기술개발/생산예정 업체도 포함된 것으로 보임

- 응용 기술 분야 세부 현황: LED/POF 등의 유사조명을 이용한 어플리케이션 제조업체 및 응용업체로, 대상업체의 주생산품을 중심으로 분류

마. 국내 주요 업체별 동향

(1) 삼성전기

2004년 1월 백색 LED 개발하였으며, 독일 오슬람사와 형광체 관련 특허권 사용 및 공급 계약을 체결하여 관련 특허 문제를 해결하고 차별화된 독자 구조의 청색 LED를 자체 개발하는데 성공하였다고 발표, 이와 관련된 110여건의 특허를 국내외에 출원하였다.

(2) LG이노텍

2005년 생산 규모를 1억 개 이상으로 증설할 계획(2004년 3,000만 개)이며, LED 관련 국내 60건, 해외 10건 특허출원 중이며 웨이퍼 성장 및 칩가공 팹공장 확충을 위해 최소 130억 원 투자 예정이다.

(3) 서울반도체

- 캘리포니아대학 조명연구소와 기술협정을 체결, 조명용LED제품개발/양산에 주력. 미국과 일본의 제품에 비해 가격은 저렴하나 품질은 비슷한 수준을 이루고 있으며, 일본 니치아의 백색LED관련 특허를 완벽하게 해결하여, 타업체에 비해 기술적, 전략적 경쟁력을 가졌음

- 2002년 3분기부터 본격적으로 대량 납품 시작, 칩 LED의 경우 2003년 1,260억 원의 매출성과를 기록한 것으로 추정되며, 2004년 1,760억 원의 매출을 올린 것으로 추정됨

- 300㎛ 크기의 칩을 3개 패키징한 조명용 고휘도 LED인 ‘제트파워(Z-Power) LED’와 일반 AC 전원에 곧바로 연결해 사용할 수 있는 가정용 LED 램프 개발

- 주요 고객은 삼성전자, 삼성 SDI, LG전자, 대우 일렉트로닉수, 신도리코임

- Flash LED의 경우 2004년 1월부터 LG전자에 납품한 것으로 보임

- 백색 발광다이오드(LED) 제조방법에 관한 특허를 취득했다고 2005년 4월 공시했음. 특허에 의한 제조 제품은 국내외 휴대폰, PDA 및 산업조명용 광원 시장에 판매할 계획

(4) 럭스피아

LCD 백라이트 유닛용 백색 LED패키지와 RGB 3in1 LED를 개발하여 양산하고 있으며, 2003년에는 220억 원 매출을 달성하였고 2004년에는 총 700억 원의 매출을 올린 것으로 예상된다(총 CAPA 3,500만 개).

월 CAPA 260만 개 BLU用 Side-view(월 1,200만 개) 판매 예상되며, 산학협력을 통해 3528크기의 계기판용 백색LED 개발, 독자적으로 칸네비게이션 백라이트용 LED 개발에 착수, 부가가치가 높은 자동차용 LED 조명 시장에 진입할 계획이다.

(5) 에쓰에쓰아이

2004년부터 삼성전기에 BLUE LED외에도 7컬러, 백색LED등을 납품하고 있으며, 특히 부가가치가 높은 플래쉬 백색 LED도 기존 특허를 적용 받지 않은 새로운 방식을 개발하여 특허를 출원할 예정이다.

(6) 기타

- 금호전기는 인테리어용 LED 상품화, 중장기적으로 실외용 LED전구 실용화 연구 추진

- 루미마이크로는 백색LED 생산규모를 월 1,500만 개 이상으로 증설하고, 1mm 크기의 원 칩을 패키징한 1W급 파워 LED를 출시하고 자동차 및 실내 조명등 응용 시장 개척에 적극 나서고 있음

- 대진디엠피(대표 박창식)도 최근 별도의 전원 컨버터 없이 일반 전구용 소켓에 직접 연결해 사용할 수 있는 할로겐 대체용 ‘XLEDs’ 램프를 개발하여 선보임

III. 반도체 광원 시장의 향후 전망

1. 레이저 다이오드

레이저 다이오드 시장은 광산업의 성장을 바탕으로 2000년까지는 엄청난 성장을 하였으나, 과잉생산 및 투자로 인해 2000년 이후에는 시장 규모가 축소되거나 현상유지에 급급하였다. 그러나, 2002년 이후 세계적으로 경기가 회복되고, 특히 중국 시장이 시장 성장의 견인 역할을 하면서 매년 소폭 증가하고 있다.

앞으로도 레이저 다이오드 시장은 전세계적으로 소폭 성장할 것으로 예상되며, 특히 통신용에서는 각 국가별로 진행되는 FTTH(Fiber To The Home) 계획을 기반으로, 광 스토리지 분야에서는 차세대 DVD 저장 기술을 기반으로 시장이 지속적으로 성장할 것으로 기대되고 있다.

2. 발광 다이오드(백색 LED)

가. 차세대 조명으로서의 백색 LED

현재 상용화되어 있는 백색 LED는 0.5$/lumen으로 형광램프 1cent/lumen에 비해 약 50배 정도 비싸므로, 수명이 길고 전력소모가 적으며 유지 보수비가 낮다는 점을 고려한다 하더라도 초기 구입 비용이 너무 비싸 시장 진입에 어려움이 있다. 따라서, LED 칩 구조, LED 기판문제, 형광물질 및 패키지 구조 등의 여러 가지 측면에서 기술개발이 이루어져 휘도 향상에 주력할 것이다.

향후 기술개발을 통해 휘도 향상을 이루어내면 일반조명 시장에서 기존의 광원을 급속히 대체할 것으로 전망되며, 일본의 경우 2010년 전체 조명등 시장의 13%가 대체될 것으로 예측하고 있을 정도로 백색 LED 시장은 크게 성장할 것으로 기대되고 있다.

국내에서는 지속적으로 세계 IT산업을 선도하기 위해 제조업의 고부가가치 평균 21.8%보다 높은 25.7%의 고부가가치를 거둘 수 있는 기술집약적 산업인 전자부품소재 가운데, LCD, 유기EL, 2차 전지, 센서 및 전자소재 등과 더불어 LED를 6대 핵심 전자부품소재 분야로 선정하여 육성을 꾀하고 있다. 따라서, 반도체 광원은 향후 세계적 경쟁력을 보유한 이동전화, 노트북, 모니터, 디지털 가전 등과 같은 전방산업과 연계해 소재→부품→모듈→기기를 연결할 수 있는 가교 역할을 수행하는 차세대 성장 동력으로서의 역할을 수행할 것으로 예상된다.

또한, 향후에 조명 시장을 대체할 것으로 예상되고 있으나 현재의 기술 수준에서 휘도가 20Lm/W로 형광등과 같은 80Lm/W에는 미치지 못해 주로, 중ㆍ소형 LCD용 백라이트/프론트라이트, 휴대전화, PDA, 디지털 카메라 등의 이동통신용이 주류를 이룰 것으로 보이며, 광효율 증가 및 판매가격 하락에 따라 탑재율이 확대될 것으로 보인다.

국내 휴대폰 생산량이 세계의 약 1/4로 컬러화 추세가 북미, 유럽으로 축의 이동에 따라, 국내 White LED 소요량은 더욱 증가 할것으로 예상되며, Mobile에서 자동차, 중ㆍ대형 LCD 백라이트, 조명등 응용 분야 확대에 따라 시장 수요가 지속적으로 증대될 것으로 보인다.

<참 고 문 헌>

[1]    Fuji chimera Research Institute, “2003 光産業予側便覽,” 2003. 9. 5.

[2]    전자부품연구원 전자정보센터, “일본의 광산업 현황,” 2003. 7.

[3]    김대희, 광산업의 현황 및 전망, KETI 주간전자정보, 2003. 7. 29.

[4]    富士キメラ總硏, 2003有望電子部品材料調査總覽, 2003. 1.

[5]    富士キメラ總硏, 2004有望電子部品材料調査總覽, 2004. 1.

[6]    반도체 조명을 위한 고휘도 LED 기술, 홍창희.

[7]    2004 有望電子部品材料, 富士キメラ總硏, 2004.

[8]    KETI 기술기획실, LED 기술로드맵, 기획리포트, 전자정보센터, 2004.

[9]    전자부품연구원, 유망전자기기 부품현황

[10]  전자부품연구원, 광통신 PON과 LD 관련 기술 및 시장의 최근 국내동향

[11]  전자부품연구원, LED 동향, 2004. 9

[12]  한국정보통신 기술협회, http://www.tta.or.kr/

[13]  ITFIND, http://www.itfind.or.kr