<현장스케치>퀀텀닷 LED조명으로 조명시장 특화
퀀텀닷(QD) LED조명 기술이 철원지역의 미래 특화산업을 크게 뒷받침할 것으로 전망된다.
철원플라즈마산업기술연구원(원장 : 황명근)은 지난해 11월 16일과 17일 양일 간 한탄리버스파호텔(철원군 동송읍 소재)에서 강원도, 철원군, 남북경제협력혁신포럼 후원으로 ‘철원, 첨단기술과 고부가가치화로 기업하기 좋은 도시 육성’을 주제로 한 ‘2022년 플라즈마 산업포럼’ 행사를 개최했다.
이번 행사는 이현종 군수, 박기준 군의장, 황명근 원장을 비롯한 지역 내 주요인사와 지역사회단체 및 산업체 관계자 등이 참석한 가운데, 철원에서 보유하고 있는 핵심기술인 탄소나노융복합/퀀텀닷 나노소재 기술을 기반으로 지역의 첨단기술과 고부가가치화를 통해 ‘기업하기 좋은 도시’를 육성하기 위한 방안을 모색했다.
특히 관련 기술의 상용화를 추진 중인 ▲㈜에쓰와트 ▲철원샘통고추냉이㈜ ▲㈜비에스지머티리얼즈 ▲미미라이팅㈜의 사업성과에 대한 발표 및 연구원이 앞으로 역점적으로 추진하게 될 신규사업 ‘강원도 지방소멸대응기금사업’, ‘2023년 스마트특성화기반구축사업에 대한 사업계획 발표’ 등이 동시에 이루어져 지역의 새로운 산업육성을 위해 함께 소통하는 교류의 장을 마련했다는 평가를 받았다.
한편, 이날 포럼에 앞서 연구원은 ㈜에쓰와트와 투자기업 상생업무 협약을 체결했다. 에쓰와트는 한국조명ICT연구원 출신인 이세현 대표가 설립한 회사로, 건물일체형 태양광(BIPV) 사업을 전문으로 한다. 앞으로 에쓰와트는 연구원과 협력해 자사의 태양광 BIPV 기술에 Smart Glass 기술을 접목해 신개념의 컬러 미디어-태양광모듈 제품을 개발해 낼 계획이다.
▲ 퀀텀닷 LED조명의 가능성 평가연구원과 참여기업들은 향후 철원지역 미래 먹거리 아이템으로 퀀텀닷(QD) LED조명을 꼽았다. QD(Quantum Dot/양자점)는 지름이 수 나노미터(㎚) 이하 크기의 초미세 반도체 입자를 말하며, 외부에서 빛이나 전기에너지를 받으면 소재의 크기에 따라 다양한 파장의 빛을 내는 nano 소재이다. QD를 이용해 빛의 색온도(CCT)와 연색성(CRI)을 변동시키는 광(光) 변환으로 필요한 파장의 스펙트럼을 통해 최적의 빛 품질을 만드는 광학부품 소재를 만들 수 있다.
이를 조명에 적용한 QD LED조명은 기존의 일반 조명과 달리, 새로운 조명기구에 QD 광학부재를 사용해 인간중심조명(HCL)에 가장 적합하게 만든 조명이다. 양자점 QD조명의 방출 스펙트럼은 자연광에 더 가깝다. 또 기존 LED조명이 가진 청색광으로부터 시력의 손상을 피하는 전체 가시광선 범위를 포괄하며, 발광 파장과 양자점의 조합을 조정하여 다양한 시나리오에 유연하게 적용할 수 있다. 현재 연구원과 미미라이팅 계열사인 바이더엠이 QD 조명기술의 상용화를 위해 공동연구 중이다.
◇ 왜 QD LED조명이 필요한가? = 미미라이팅 윤철구 대표에 따르면, QD LED조명은 ▲직접조명이 아닌 간접조명으로 실내 전반 공간조도를 높여 눈부심을 줄이고 시인성을 증대 ▲최대 광각배광 구현을 통한 빛 손실 감소 및 균제도 향상(기존 대비 균제도 19% 향상) ▲반사면에 무광 분체도료가 코팅된 저휘도 고효율 반사면 형성으로 광효율 유지(고효율기준 이상) ▲글레어 차단을 통해 사용자의 시인성 확보, LED광이나 반사광에 의해서 발생되는 눈부심 방지 ▲환경분리수거 대상물질인 확산판(PS or PC)제거 및 LED PCB 회로 부피를 줄여 녹색성 및 녹색기술성을 향상 ▲Nano 소재 광변환 QD 광학부재를 적용해 LED 파장 제어기술을 확보, 청색파장을 감소시켜 시력을 보호하고 청록색 파장 세기 증대로 뇌의 집중력을 높여 인지능력 향상 지원 등의 특장점을 갖는다.
윤철구 대표는 “현대사회에서는 건강과 복지에 대한 사람들의 욕구가 높아지고 있어 휴먼센트릭라이팅이 조명업계의 주류가 되는 날이 그리 멀지 않았다”면서 “QD조명은 색온도 및 멜라노픽 조도, 고연색, 고효율 등 휴먼센트릭라이팅에서 요구되는 조건을 모두 충족시키고 있다”고 말했다.
“QD조명의 특징은 ICT와 결합하여 사람의 생채주기 리듬인 사카디안 리듬의 최적화에 있다. QD조명과 함께 눈을 뜨면 아침 해에 많이 포함된 480㎚의 빛을 받아서 세로토닌의 분비를 촉진하고, 사카디안 리듬의 정상화가 촉진된다. 낮의 활동시간대에는 색온도를 높여 자연광에 맞게 조명해 적응력을 높이고 집중력을 유지하며, 오후부터는 차츰 차분한 낮음의 색온도로 변화시켜 편안하고 기분 좋은 조명으로 조절해 사람에게 생리적·심리적으로 가장 좋은 환경을 제공한다”는 게 윤 대표의 설명이다.
◇ QD조명으로 작물 성공적 생산 = 연구원이 지역의 농가소득을 위해 개발한 퀀텀닷(QD)조명이 고추냉이의 근경(根莖) 생육에 도움이 된다는 연구결과도 나왔다. 연구원과 철원샘통고추냉이에 따르면, QD조명의 보광 적용으로 고품질 근경은 2.5배, 생육생장은 1.5배 증가한 것으로 나타났다.
특히, 고추냉이 근경 수확 기간도 평균 20개월에서 15개월로 5개월이나 단축했다. 또한 줄기가 튼튼해지고 25%에 이르던 고사주가 거의 없어짐에 따라 경제적 효과가 큰 것으로 판단됐다. 우리가 강판에 갈아먹는 고추냉이의 근경(뿌리줄기)은 18개월 내지 24개월 정도 자라야 수확할 수 있는 고부가가치 식용작물로, 생육환경이 매우 까다로워 우리나라의 물재배 방식에서 생산하는 고추냉이는 철원의 샘통 일원에서만 생산 및 재배되고 있다.
연구원은 작물에 최적화된 QD조명의 기술개발을 위해 노력해 왔고, 최근 3~4년간 부가가치가 높은 고추냉이를 연구시설 식물공장에서 실험 재배하는 가운데 고추냉이 생육에 최적화된 QD조명을 개발했다. 연구원은 이 QD조명을 2020년 11월부터 철원샘통에 실증·적용해 생산성 향상과 경제적 효과의 실질적인 성과를 나타내고 있다.
연구원 관계자는 “앞으로도 연구원은 자체 개발한 퀀텀닷 스마트팜 기술과 저장성 향상 기술의 보급을 지역농가에 더욱 확대해 실질적인 농가소득 향상에 도움을 줄 수 있도록 할 것”이라며 “강원도 첨단산업 중장기 육성계획과 연계해 특화된 기능성 나노소재 기술 분야에서 기업의 상용화 지원 기능을 강화하고, 관련 수요기업을 유치해 철원플라즈마 일반산업단지 발전에 기여할 계획”이라고 말했다.
조명수배
