발광다이오드(LED) 조명은 일반 조명에 비해 소비전력이 낮고 내구성이 뛰어나지만 소비 전력의 절반 이상을 열로 방출하는 치명적인 단점이 있다. 방열이 제대로 이뤄지지 않으면 제품 성능이나 수명이 급격하게 감소한다. 고출력 LED 제품일수록 방열 문제는 더 큰 걸림돌로 작용한다. 국내 학계에서 최근 LED의 방열을 획기적으로 높일 수 있는 ‘히트싱크(heatsink)’를 개발해 주목받고 있다.
이관수 한양대학교 기계공학부 교수는 최근 핀 휜(Pin Fin) 방식을 적용한 고효율 LED 조명 방열기구를 개발했다고 24일 밝혔다. 현재 이 기술은 국내 조명 전문업체 삼원엘앤디가 이전 받아 올 연말 상용화를 목표로 준비 중이다.
이 교수가 개발한 방열 기구는 기존 상용제품보다 열전달 성능이 50% 이상 우수할 뿐만 아니라 무게도 최대 30% 이상 줄일 수 있는 게 특징이다. 최근 국내 LED 업계는 중국의 저가 제품과 차별화하기 위해 고출력 LED 제품 개발에 집중하고 있다. 하지만 고출력 제품일수록 광효율 손실률도 크다.
이 교수는 “우선 LED 패키지 내에서 1차 손실이 있고 AC/DC 전원에서 15~30%가량, 제어 회로에서 다시 1~5% 추가 손실이 이뤄진다”며 “광원 모듈의 온도 상승과 등기구까지 감안하면 효율은 더 떨어진다”고 말했다.
이 교수가 개발한 방열 기구는 통상적으로 많이 사용하는 일체형(plate Fin) 방식이 아닌 조그맣게 끊어져 있는 핀 휜 방식을 적용했다. 이를 통해 열 경계층이 반복적으로 재성장되도록 해 방열 성능을 획기적으로 개선시켰다. 휜 높이도 최적화해 기존 히트싱크의 질량을 그대로 유지하거나 줄이면서도 방열 성능을 크게 향상시킬 수 있도록 했다.
삼원엘앤디는 최근 이 기술을 기반으로 50W급 LED 다운라이트 제품을 개발 중이다.
안상진 삼원엘앤디 대표는 “그동안 다운라이트용으론 20W, 30W 제품이 많았고, 50W는 열 방출 문제로 국내에서 거의 생산이 이뤄지지 않았다”며 “이번에 개발된 히트싱크를 기반으로 일반 조명뿐만 아니라 공연장용 등 특수 제품도 출시할 계획”이라고 말했다.
성현희기자 sunghh@etnews.com
