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중소기업 기술로드맵 조회결과

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LED 광소자 및 소재
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

LED 광소자 및 소재 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : LED 광소자 및 소재 분야는 과학적으로 규명된 빛의 고유한 성질을 이용한 광원을 바탕으로 빛을 생성하여, 제어, 활용하는 것과 관련된 기술, 제품 및 시스템 일체를 총칭
  • 범위 : LED(OLED조명산업 포함) 산업 광원, 조명, 융합산업으로 구분
나. 주요 제품

(1) 제품분류 관점

제품분류 관점 기술범위
기술개발 테마제품분류 관점세부제품 및 기술
LED광원 장비
  • 측정 검사장비,박막/후막 결정성장 장비, 전공정 장비, 후공정 장비, 패키징장비, 광원모듈 조립장비, 평가장비
가시광 LED
  • 고효율 RGB, 황색, 주황, 적색LED, 백색 LED
비가시광 LED
  • 자외선 LED, 적외선 LED
패키지
  • 형광체/봉지재/렌즈, Die 접착제/봉지재/리드프레임 소재, UV 특수패키지 소재
  • 렌즈성형, 형광체토출, COB, 일체형 패키지, 웨이퍼레벨 패키지, Transfer Molding, SMT, 플립칩패키지, 열/광학 설계
LED조명·응용 조명 엔진
  • 고방열 경량 소재, 다기능 구동 IC 및 SMPS, 광학부품, 등기구 설계 및 표면 처리, 특성/ 신뢰성평가, 고장분석, Zhaga표준 및 인증
실내외 일반 조명
  • 고효율/고연색성 조명, 초절전형조명, 공간활용 및 심리생리 조명, 상업/감성조명, 시스템조명(제어네트워크, SMPS, Driver IC, GUI, 프로세서 기반 임베디드제어), OLED조명
시스템조명
  • 무선제어, 유선제어, 제어 소프트웨어, 가변구조 실시간 조명 제어, 프로세서 기반 제어, 시스템으로 구성된 다수 조명 제어등
LED 융합 LED융합엔진
  • 융합제품간 전기/광학인터페이스, 통신프로토콜 표준, 특수파장 모듈, 고내구성 소재
LED 메디바이오융합
  • 진단, 치료용 의료, 살균, 환경 융합조명, 바이오센서조명,빛반응 인체원천연구
LED 수송융합
  • 차량 간 정보공유 융합, 트래픽 제어 스마트컨트롤, 비전인식,LD 전조등
LED IT융합
  • 조명통신시스템, 통신프로토콜, 변조/복조. 통신표준
LED 해양융합
  • 플랜트조명, 선박조명, 해양생명조명, 수처리 광원
LED 농생명융합
  • 농식품, 바이오소재, 의약품, 식물공장, 환경제어조명, 빛반응작물 원천연구
LED 문화관광융합
  • MICE융합조명, 컨텐츠, 컨트롤러
기타
  • 국방용 고내구성, 방폭조명, 웨어러블, 플렉서블, 마이크로 광원
가공용 레이저 Macro material processing
  • cutting, welding, surface treatment,
micro material processing
  • marking, Lithography용 레이저기술, 전자/반도체/디스플레이 정밀 제조장비용 레이저 기술
의료용 레이저 치료용
  • 피부과/안과/치과/외과 치료 및 수술용 레이저 기술, 저출력 광역학 치료 레이저 기술, 한방용 레이저 기술
진단용
  • OCT, PAT, MPM 및 Confocal microscope 등 진단용 레이저 기술
광계측 및 센서 광계측
  • 산업용/군사용 정밀 광계측, R&D용 정밀 광계측용 레이저 기술
  • 거리,온도, 속도, 진동, 압력 측정 레이저 기술
광센서
  • 3-D image 센서 레이저 및 모듈 기술, RF photonics sensor 레이저 및 모듈기술, 로봇용 레이저 센서
  • 의료용 bio-photonic sensor,
IT 컨슈머 정보입출력기기
  • DVD/Blu-ray player, laser프린터 기술 등
정보 저장기기
  • 저장용 LD, 광USB, 광정보 입/출력 모듈 기술
영상표시기
  • 레이저 프로젝션 광소자 , 광엔진 기술 등
  • 홀로그램 표시소자, 프로젝션 광엔진기술 등
통신용 레이저 Telecom
  • 전달망용, 메트로용 광부품, 엑세스용 광부품 기술
  • 무선 backhaul 및 fronthaul 광 부품 기술
  • 광섬유, 광 능동/수동 광부품, OSA모듈, 광트랜시버 기술, 광스위칭 부품기술 등
Datacom
  • Datacenter용, High performance computing용 광부품 등
  • 광능동/수동부품, AOC 부품, consumer optical cable 부품 등
Computer-com
  • In-chips 광집적 소자․부품, 칩to칩/보드to보드 광부품 기술
  • 화합물반도체 광집적소자, silicon CMOS EPIC 소자 부품기술, Plasmonic nano-photonics 소자 부품기술 등
레이저용 광소재 소자기술
  • 광능동/수동소자 칩기술, 광집적 EPIC 칩, 광결정플랙서블 광전배선, 플라즈모닉, multi-core 및 특수광섬유, 3D패키징, LD칩공정기술
소재기술
  • 반도체 소재기술, 폴리머 소재, 비선형 광소재 등
  • 능동형 광소재, 수동형 광소재, 광저장소재, 광표시소재, 메타소재 등

* (산업통상자원부 산업기술분류) 산업핵심요소기술개발사업 공통운영요령의 산업기술분류에서 전기ㆍ전자산업 LED·광 분야에 포함

(2) 공급망 관점

공급망 관점 기술범위
기술개발 테마공급망 관점세부제품 및 기술
LED 소자 배선 인쇄 기술
  • 고해상도 LED 디스플레이 모듈을 위해 연성 기판을 중점적으로 회로 및 방열 배선을 인쇄 공법으로 형성하는 기술
봉지재층 수직 배선 연결 기술
  • LED 위에 봉지재가 덮인 상태에서 레이저를 이용하여 전극 패턴 위에 비아를 형성한 후 인쇄 방법을 적용하여 전기적 배선을 형성하는 기술
다층 투명 절연층 형성 기술
  • 봉지재 위에 형성된 배선을 보호하기 위해 투명 절연막을 형성하는 기술
3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망

(1) 세계시장
세계 LED 소자 산업은 ‘16년 1,233억 달러에서 ‘21년 3,344억 달러에 이를 전망

[ LED 소자 분야의 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

제품 시장현황 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
세계시장 1,223,496 1,496,942 1,831,502 2,240,824 2,741,648 3,344,810 22.4

* 출처: Market for Power Semiconductors(2014, Frost & Sullivan), Global Power Semiconductor market(2013, Yano Research), Global Markets and Technologies for Compound Semiconductors(2012.09, BCC Research), 정보 통신산업진흥원(www.nipa.kr), 한국반도체산업협회(www.ksia.or.kr), 반도체보고서(2014.09, 신영증권) 등의 자료를 참고하 여 전망치 추정

(2) 국내시장
국내 LED/레이저 산업 시장은 ‘12년에 20조원에서 ’18년에는 62조원 수준에 이를 전망

[ LED 소자 분야의 국내 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억원, %)

제품 시장현황 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
국내시장 224,578 321,243 459,516 459,516 614,189 807,044 31.4

* 출처: Market for Power Semiconductors(2014, Frost & Sullivan), Global Power Semiconductor market(2013, Yano Research), Global Markets and Technologies for Compound Semiconductors(2012.09, BCC Research), 정보 통신산업진흥원(www.nipa.kr), 한국반도체산업협회(www.ksia.or.kr), 반도체보고서(2014.09, 신영증권) 등의 자료를 참고하 여 전망치 추정

4.기술분석
(1) 기술개발트렌드

LED/레이저 산업은 미래 주력 산업 경쟁력의 척도

  • 유무선통신, 슈퍼컴퓨팅, 대용량 스마트 기기간 연결 등에서 광/레이저 부품이 차지하는 비중이 과거 20%에서 80%로 급증
  • 미래형 자동차, 항공기 등 그린 수송기기의 제조와 부품에 광 기반기술 비중이 점점 증가
  • 웨어러블소자, 레이저 홀로그램, 3D 스캐닝 등 융합산업 맞춤형 광원기술의 수요가 새롭게 등장

LED에 대한 기술개발은 발광성능 및 신뢰도 향상과 저가격화의 방향으로 추진

LED융합 산업은 실내외 생활환경 중심의 LED조명에서 수송/농업/해양/의료 등 특수산업에 응용하여 신 시장영역 개척을 위한 특수조명 추진

(가공용 레이저) 최근 레이저의 반도체, 디스플레이 등 산업가공 용도가 활발해 지면서 고출력화로 고속가공으로 진화, 빔품질․고효율․신뢰성이 중요

(의료용 레이저) 기존 미용 분야에서 의료 전 분야로 확대·진화

(통신용레이저) 사용자 중심의 스마트폰으로 수십Mbps급의 모바일 서비스 실현과 유선인터넷 기반의 IPTV로 Gbps급 서비스 실현 (full HD급 영화 10초이내 다운로드가능)

(2) 기술환경분석

국제 기술 동향 및 전략

  • 미국 NEXT Generation Lighting Initiative (Vision2020) 는 2020년까지 200lm/W개발, 조명시장 50%점유,10년간 5,000억원투자 : LED 상용화 지원 (7개 프로그램 운영)
  • 일본은 Eco-point 제도를 도입하여 친환경 가전제품(TV, 냉장고 등) 구매시 포인트 적립 및 제품 구입시 포인트 활용/ '11.4월까지 한시적으로 LED전구는 1/2 포인트 가격으로 구매
  • 중국은 대대적 시범사업으로 5개지역(심천, 샤먼, 대련,상해,남창)에 ‘국가 반도체조명 산업화 기지’ 선정, 10개 도시 만개 LED 전등 시범프로젝트 추진하고 장비 보조금으로 총 7,800만 달러 지원. 2010년 11월 LED조명에 대한 국가표준을 제정
  • 대만은 2012년에 대만의 모든 가로등을 LED로 교체
  • 레이저는 유럽중심의 권역 컨소시움화(FP-project) 추세. 미국은 개별 기업중심으로 네트워크/부품을 주도, 일본은 전통적인 대기업의 자회사 개념으로, 유럽은 미국에 빼앗긴 기술패권을 수복하기위해 photonic 21 프로그램을 통해 지원

센서산업의 경제적 기대효과를 분석한 결과, ’15년 기준 4조 원의 생산유발, 1조 1천억 원의 부가가치 유발 및 13,800명 정도의 고용유발효과 창출 전망

  • 산업부의 계획대로 국내 생산액이 증대될 경우를 가정하면, ’20년 기준으로는 약 8조 3천억 원의 생산유발, 2조 3천억 원 규모의 부가가치유발 및 2만 8천 명 정도의 고용유발효과를 가져올 것으로 분석됨
5.핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 산․학․연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여 중소 기업에 적합한 핵심요소기술 선정

핵심요소기술 선정은 기술개발시급성(10), 기술개발파급성(10), 단기개발가능성(10), 중소기업 적합성 (10)을 고려하여 평가

LED 광소자 및 소재 분야 핵심요소기술
분류핵심 요소기술설명
에피성장 기술 Efficiency Droop 개선 에피 기술
  • 가장 효율이 좋은 특정 전류값 관련 기술, 효율이 저 하되기 시작하는 문제점(Efficiency Droop) 해결을 위한 기술
고내정전압 에피 성장 기술
  • 정전압의 크기에 따른 동작 민감도 개선 기술, 동작 신뢰도를 향상을 위한 고정전압 내성 증가 기술 등 고내정전압 에피 성장 기술
패키징 기술 고점도 봉지재 인쇄 기술
  • 봉지재를 잉크젯 또는 디스펜서로 분사하여 LED 소 자에 도포하는 기술
대면적 Working Size 소자 접합 기술
  • 대면적 작업영역 안에서 다수개의 칩들을 동시에 접 합시킬 수 있도록 Multi-chip Mounter 등 다수개의 헤더를 동시에 운용 제어하는 기술
모듈/시스템 기술 배선 인쇄 기술
  • 고해상도 LED 디스플레이 모듈을 위해 연성 기판을 중점적으로 회로 및 방열 배선을 인쇄 공법으로 형 성하는 기술
다층 투명 절연층 형성 기술
  • 봉지재 위에 형성된 배선을 보호하기 위해 투명 절 연막을 형성하는 기술