▲ 청색LED의 창시자인 나카무라 슈지 교수가 ‘제1회 글로벌 LED 미래 포럼’에 참석해 강연하고 있다..

청색LED를 개발해 LED시대를 연 나카무라 슈지가 차세대 LED는 ‘GaN on GaN공법’과 교류구동(AC) LED가 될 것이라 밝혔다.

청색 LED의 아버지로 불리는 미국 산타바바라 대학의 나카무라 슈지 교수는 지난 25일 ‘제1회 글로벌 LED 미래 포럼’에서 ‘LED의 기술: 현재와 미래’에 대해 주제발표 했다.

그는 앞으로 LED 과거 기존의 방식만을 고집하는 것이 아닌, 새로운 방식으로 변화를 꾀할 때 라며 2세대 LED에 대해 이야기했다.

1세대 LED는 사파이어웨이퍼에 질화갈륨(GaN)등 화합물을 MOCVD(유기금속 기상성장법)를 이용해 화합물 반도체를 성장시켜 제조한다. 이 방식으로 제작한 LED는 사파이어와 GaN 격자상수 차이로 인해 격자결함이 발생했다. 이 격자결함은 현재의 LED제품불량 요인 중 90%를 차지하고 있어 이를 해결할 연구가 진행되고 있으나 해결방법을 찾기 힘들었다.

하지만 GaN 기판위에 같은 화합물인 GaN 박막을 성장시킨 방식(GaN on GaN)은 1세대 LED의 큰 문제였던 격자결함을 해결했다. 뿐만 아니라 기존의 공법으로 제작된 LED 보다 역율이 우수하고 효율성이 유지되고, 소비전력도 적은 장점을 나타낸다.

또 다른 차세대 LED 기술로 교류구동(AC) LED를 꼽았다. 현재는 직류구동(DC) LED가 일반적으로 교류를 직류로 바꿔주는 컨버터를 사용해야했다. 하지만 AC LED는 컨버터를 제거하고 내부에 IC를 사용해 전체적인 구조를 간략화해 모듈사이즈를 줄여 생산원가 절감까지 된다. AC LED는 고역율과 긴 수명을 가지고 있어 차세대 에너지 문제를 해결하는 큰 힘이 될 것으로 기대를 모으고 있다.

나카무라 교수는 서울 반도체의 ‘아크리치’를 예를 들며 설명했다.‘아크리치’는 0.97이상의 역률과 기존광원대비 비용을 43% 절감한 것으로 AC/DC 컨버터가 필요 없는 장수명의 차세대LED이다. 이미 충청도 홍성군에서는 가로등에 ‘아크리치2’ 모듈을 사용하고 있다.

나카무라 교수는 “MOCVD 연구가 활발하지 않았을 때에 GaN연구가 더뎠지만, MOCVD 개발로 GaN연구에 괄목할만한 성과를 냈다”며 “앞으로도 관련분야 기술을 업그레이드해 차세대 LED 혁신을 이끌겠다” 고 밝혔다.

한편, 나카무라 교수는 1993년 과거 니치아 화학공업에서 연구원으로 근무하던 시절 GaN를 이용한 고휘도 청색LED를 처음 개발한 사람이다. 이 개발로 적·녹·청으로 합한 백색 LED 구현이 가능해졌다. 현재는 미국 산타바바라 대학 재료공학과 교수로 재직하며 활발한 연구 활동을 하고 있다.