"세계 첫 수직형 발광다이오드 개발"

포항공대 이종람 교수 연구팀

발광다이오드(LED)의 광출력 성능을 획기적으로 개선해 백색 광원으로 사용할 수 있는 고출력 청색 LED 기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 조명용 램프시장 판도에 대변혁을 예고하고 있다.

포항공대 신소재공학과 이종람(47) 교수 연구팀은 3일 세계 최초로 금속박막 수직형 청색 발광다이오드 기술을 개발하고 빛의 밝기와 제조 원가를 획기적으로 개선할 수 있는 백색 광원용 고출력 발광다이오드의 양산화 공정도 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

이 교수팀이 개발한 수평형 발광다이오드는 소비전력이 낮고 수명이 길어 대형 컬러 전광판이나 휴대전화 화면 등에 이미 사용되고 있다.

그러나 일본의 니치아사가 원천 특허를 독점하고 있어 세계 주요 갈륨질화물 발광다이오드 메이커들이 모두 특허 분쟁에 휘말려 있는 상황.

그러나 수평형 발광다이오드는 사파이어 기판 위에 제작되기 때문에 소자동작 때 열을 방출, 고출력에서 작동될 때 밝기가 떨어지고 수명이 줄어드는 단점을 갖고 있다.

또 100V 정도의 정전기에도 칩이 파괴되는 문제가 있다.

이로 인해 기존 백열등, 형광등, 수은등을 대체하는 일반 조명기구로 이용하기에는 어려움이 있었고 높은 순간 정전기가 요구되는 차량용 램프 등에 적용하는 데도 한계가 있었다.

연구팀은 레이저 기술을 이용해 3, 4마이크론 두께의 갈륨질화물 박막을 사파이어 기판으로부터 떼어내고 박막의 아래와 윗면에 금속 전극층을 형성하는 수직형 발광다이오드를 개발했다.

고반사율 p형 전극과 빛 방출 기술을 개발해 수직형 발광다이오드에 적용, 광출력 특성을 기존의 수평형 발광다이오드에 비해 2배 이상 개선하는 개가를 올린 것. 또 열 방출 특성이 나쁜 사파이어 기판을 금속 기판으로 대체, 전류를 수평형에 비해 3배 이상 주입할 수 있어 고출력 발광특성을 나타내게 했다.

이종람 교수는 "청색 발광다이오드의 지난해 세계 시장 규모만 3조 원이나 된다"면서 "향후 연간 25% 이상의 고성장이 예상되는 기술개발로 국내 조명시장에 큰 변혁이 예상된다"고 말했다.

포항·이상원기자 seagull@imaeil.com