기술혁신 성공사례 - (주)비케이테크놀로지 이동우 대표
기술혁신 성공사례는 기업의 연구책임자 인터뷰를 통해 성공프로젝트를 기술혁신 측면에서 살펴봅니다.
LED에 혁신의 바람을 불러일으키다
▲ 이동우 대표
(주)비케이테크놀로지
공동 작성_ 남정호 전무((주)INI R&C), 이정선 전문작가(프리랜서)
우리에게 밝은 빛을 선물해주는 조명. 촛불을 켜는 원초적인 방식으로 시작해 백열전구와 형광등을 거쳐 반도체 원리를 활용한 LED(발광다이오드)조명까지 과학기술의 발달 과정에는 언제나 조명의 발전이 함께했다.
1879년 에디슨에 의해 발명된 백열전구는 무려 130년 넘게 사용된 장수 발명품이다.
하지만 전력 사용량 중 단 5%만 빛을 내고 95%는 열에너지로 발산되기 때문에 ‘전기 먹는 하마’로 불리며 에너지 낭비의 주범으로 지목된다.
이러한 백열전구를 대체할 차세대 조명으로 LED가 주목받고 있다. LED는 백열등이나 형광등보다 에너지 효율이 높을 뿐만 아니라 수명이 길고 오염물질도 방출하지 않는다.
2000년대 후반 전 세계에 백열등 퇴출이 확산되면서, LED조명 산업은 점차 확대되고 있다.
이런 가운데 기존 LED램프보다 에너지 절감이 뛰어난 ‘고출력 LED램프’를 개발한 우리나라 기업이 있다.
(주)비케이테크놀로지(이하 비케이테크놀로지)가 바로 그 주인공이다.
세상을 밝히는 새로운 기술, LED
불과 10여 년 전만 해도 LED는 실생활에서 조명으로서 관심을 받지 못했다. 숫자로 표시되는 시계나, 전원 표시와 같이 전자제품의 상태 지시등 정도로만 사용됐다.
그러나 시간이 흐르면서 LED의 효율이 높아지고 더 밝은 빛을 낼 수 있게 되자 일반 조명을 대신하기 위해 실내등, 방호등, 신호등, 경관조명 등의 빛이 필요한 모든 분야에 LED가 사용되기 시작했다.
LED가 조명기기로서 인기를 얻고 있는 가장 큰 이유는 고효율 저전력이면서 수명도 길기 때문이다.
LED조명의 소비전력은 백열등과 형광등과 대비해 각각 80%, 50% 낮기 때문에 전력소비를 줄이는 효과를 낸다. 또한, 인체에 유해한 수은(Hg)이 없어서 친환경적이다.
전 세계가 에너지 절감, 환경오염 등으로 고효율 저전력 제품에 눈을 돌리기 시작한 시기와 딱 맞아떨어지며 차세대 조명으로 급부상했다.
급속도로 발전하는 기술과 함께 LED조명은 한 단계 더 높은 도약을 앞두고 있다. 2015년 9월부터 미국과 유럽연합(EU)에서 백열등 판매 및 수입을 금지했으며, 중국도 100W급 이상 백열등 판매를 금지하고 있다.
2020년 이후에는 수은이 사용된 형광등의 제조도 금지될 전망이다. 우리 정부 역시 2020년까지 모든 공공기관에 LED조명을 100% 보급하겠다는 지침을 밝히면서 다수의 지자체 및 공공기관은 조명 교체 사업에 열을 올리고 있다.
가정에도 LED의 확산이 가속화되고 있다. 당장 교체가 쉬운 백열전구를 LED전구로 바꾸는 추세이다.
B2B 중심으로 발전해온 LED조명시장이 B2C로 범위를 넓히며 실생활에 손쉽게 적용할 수 있는 제품을 선보이고 있다.
그중 사물인터넷을 접목해 공간에 따라 최적화된 조명 환경을 제공하는 ‘커넥티드 조명’은 업계가 주목하는 차세대 기술로 손꼽힌다.
LED조명 보급 확대 이끄는 ‘비타민전구’
지난 2014년 산업통상자원부는 2020년까지 모든 공공 조명을 100% LED조명으로 교체하겠다고 고시한 바 있다.
하지만 지난 10년간 공공기관의 실내조명 95%가 LED로 바뀌었음에도 가로등, 공원등, 보안 등 같은 공공 조명의 LED 교체 비율은 16.5%에 불과한 수준이다.
이유는 기술적 한계 때문이다. 일반 LED조명은 기본적으로 LED칩과 회로기판 그리고 방열판으로 구성된다.
회로기판과 방열판이 있어야만 열이 잘 배출되면서 오래 사용해도 뜨겁지 않은 LED조명을 만들 수 있다.
하지만 회로기판과 방열판의 구조 때문에 한정된 크기의 램프 내에서 출력을 높이는 데 한계가 있다. 방열판 때문에 무게가 무겁고, 온도 유지 설계 또한 쉽지 않아 공공조명으로 사용하기가 어렵다.
특히 실내 조명에 비해 훨씬 더 밝아야 하는 고출력 공공조명의 경우 방열판이 커야 하기 때문에 램프뿐만 아니라 기존의 등기구 전체를 교체해야만 한다. 결국 비용의 증가를 가져오는데 한정된 부처 예산으로는 어려움이 많았다.
비케이테크놀로지는 기존 LED조명과는 다르게 회로기판과 방열판을 따로 사용하지 않고 일체화하는 LED신기술프레임을 개발했다.
비케이테크놀로지가 생산에 성공한 고출력 LED는 기존 고효율 LED램프보다 에너지 효율성이 뛰어나고, 유지·관리 비용 또한 줄일 수 있다는 점에서 획기적이다.
국내 최초 신기술 ‘LED패키지’ 개발의 주역
고출력 LED램프 개발로 공공조명용 LED램프의 새로운 기준을 제시한 비케이테크놀로지는 지난 2010년 설립 이래 국내 최고 수준의 기술력으로 고성능, 고효율, 친환경적인 LED조명을 개발·생산하는 친환경 에너지 전문기업이다.
대표 제품은 앞서 소개한 공공조명용 고출력 전구인 ‘비타민전구’이다.
이 제품은 가로등, 보안등, 공원등, 터널등을 등기구의 교체없이 오직 LED램프 교체만으로 최대 70% 이상의 전력을 절감할 수 있을 만큼 경제성이 뛰어나 공공조명에 최적화된 제품이다.
그뿐만 아니라 기존 제품에 비해 수명이 10배 이상 길어 에너지 비용과 유지보수 비용까지 절감할 수 있다.
지난해 11월, 비케이테크놀로지는 신기술 실용화를 통한 국가산업발전에 기여한 공으로 산업통상자원부 장관상을 받았다.
지난해 12월에는 우수조달제품으로 지정돼 공공기관에 판매할 수 있는 길이 열려 올해 매출이 40억~65억 원대로 급증하고 2019년에는 150억 원에 달할 것으로 전망하고 있다.
또한, 올해 하반기에는 미국 시장 진출도 계획하고 있다. 지난해 미국 캘리포니아 공과대학 CalTech에서 로켓 펀드(Rocket Fund)를 통한 친환경 에너지기술 경쟁대회에서 152개 기업 중 2개 기업으로 선정돼 투지지원을 받으며, 글로벌 시장에서도 뛰어난 경쟁력을 입증했다.
비케이테크놀로지가 보유한 핵심 기술은 HS FRAME(LED패키지)이다. HS FRAME은 비케이테크놀로지에서 직접 개발하고 생산하는 LED모듈로서 신기술인증, 녹색기술인증, 특허등록까지 완료된 신기술 LED모듈이다.
이 기술은 기존의 리드프레임 구조를 변형해 별도의 회로기판과 방열판을 사용하지 않고 열 방출구조를 단순화하여 발열문제를 해결할 수 있다.
이 핵심기술을 활용하여 만든 비타민전구는 기존 제품 대비 높은 효율과 저렴한 제조원가 등으로 기술성과 사업성을 모두 인정받고 있다.
지난 2월에는 장영실상을 받으며 기술과 제품의 특수성과 효율성을 입증했다. 그럼 지금부터 비케이테크놀로지의 기술혁신 과정과 성공 요인을 소개하고자 한다.
HS FRAME 기술이 적용된 LED전구 개발 배경 및 성과
비케이테크놀로지는 2010년 LED램프 업체로 시작하였다.
대기업 협력업체 개발자로 활약했던 이동우 대표는 에너지 절감 사업이라는 새로운 길을 모색하던 중, LED시장의 가능성을 발견하고 2년의 준비기간을 거쳐 창업했다.
위기는 예상보다 일찍 찾아왔다. 이미 LED업계는 포화상태였고 저가의 중국 제품이 빠르게 시장을 장악하고 있어 비슷한 수준으로는 시장 진출이 어려웠다.
결국, 기존의 기술이나 제품으로는 경쟁력이 없다고 판단하고 자체 기술개발을 통한 독자적인 제품 생산에 승부수를 던졌다.
당시 대부분의 LED조명 회사들이 시중에 유통되는 LED패키지를 구매해 조명을 제작했던 것과 다르게, LED패키지를 직접 개발하기로 결심한 것이다.
2012년 중반부터 기술개발에 집중하여 2013년 6월에 녹색기술 인증, 같은 해 12월에는 신기술 인증을 받는 쾌거를 이뤄냈다.
비케이테크놀로지는 기존의 LED조명과 다르게 LED칩에 회로기판과 방열판을 통합한 형태의 새로운 핵심기술(HS FRAME)을 개발해냈다.
이로써 기존 LED 제품보다 무게는 5배 이상 가볍고, 수명은 2배 길어지게 됐다. 특히 주목할 점은 10배 이상 빠른 열 방출로 30% 이상 낮은 온도 유지가 가능하다는 것이다.
이는 회로기판과 방열판이 통합된 LED모듈이 열 방출 경로를 단순화해 열 저항을 현저히 떨어뜨렸기 때문이다.
비케이테크놀로지는 자체 개발한 신기술을 이용해 일반 LED램프 대비 출력 3배, 효율 130%가량 높은 LED전구 생산에 성공하며, ‘비타민전구’를 탄생시켰다.
비타민전구는 몇 가지 점에서 기존의 방전램프 대체용 LED램프와 차이가 난다.
첫째, 기존의 백열전구처럼 360도 전(全) 방향으로 빛이 발산된다.
그래서 기존의 방전램프 대체용 LED램프와는 다르게 ‘어두운 부분’이 생기지 않는다.
둘째, 빛 효율과 열 배출 효율이 높기 때문에 기존 방전램프를 비타민전구로 교체 시 조명용 에너지와 전기료를 70% 정도 절감할 수 있다.
셋째, 기존의 폴(Pole)과 등기구 부분을 그대로 사용하기 때문에 예산 절감 효과가 매우 탁월하다.
넷째, 수명이 7만 5천 시간으로 기존의 LED램프(수명 5만 시간 대비)에 비해 훨씬 길다.
마지막으로 전구의 베이스(소켓)가 기존의 E39 ALC E40 베이스 등 표준규격이어서 기존의 방전램프와 손쉽게 교체할 수 있다는 점도 매력적이다.
기술개발 성공 요인
1. 차별화된 경쟁력 확보 위한 발상의 전환
현재 대부분의 제품시장은 포화상태에 이르렀다.
끊임없이 혁신하고 새로운 제품을 개발해야만 시장에서 살아남을 수 있다. 이러한 상황에서의 돌파구는 ‘발상의 전환’을 통한 경쟁력의 확보이다.
애플의 스마트폰은 발상의 전환을 통해 탄생한 혁신 제품이다. 애플이 개발하기 이전 휴대폰의 정의는 ‘통신의 기능을 가진 휴대기기’였다.
애플은 휴대폰을 만들고자 한 것이 아니라 PDA(Personal Digital Assisstant)를 만들어서 여기에 통신기능을 넣은 제품을 만들고자 했고, 그 결과 아이폰을 만들어냈다.
새로운 관점에서 만들어낸 아이템이 시장을 새로 개척하고 혁신의 아이콘이 된 것이다.
비케이테크놀로지의 HS FRAME도 이런 발상의 전환을 통해 탄생한 기술이다. 비케이테크놀로지는 설립 초기 LED시장에서 국내 대기업의 품질 경쟁력, 중국업체의 가격경쟁력에 밀려 실패를 경험한 바 있다.
이를통해 다른 기업이 흉내 낼 수 없는 차별화된 기술이 없으면 시장에서 살아남을 수 없다는 것을 절감하고, 차별화된 기술경쟁력 확보에 사활을 걸었다.
LED조명분야는 국내외에 참여업체가 많으며, 중국이 빠른 속도로 경쟁력을 확보해나가고 있는 상황에서 일반적인 품질과 가격 경쟁력으로는 버틸 수 없는 분야라고 판단했기 때문이다.
차별화를 위해 LED조명의 가장 큰 기술적 이슈인 발열 문제를 해결하는 데 집중하였고 발상의 전환을 통해 LED패키지와 회로기판, 방열판이 일체화된 제품을 개발할 수 있었다.
대부분의 업체가 만든 LED패키지는 회로기판과 방열판이 기본 구조로 되어있기 때문에, 발열 문제에 있어서 초점을 고성능의 방열판에 맞추고 있었다.
하지만 비케이테크놀로지는 기존의 리드프레임 구조를 변형해 별도의 회로기판과 방열판을 사용하지 않고 열 방출구조를 단순화하여 발열 문제를 해결하는 식으로 발상을 전환했다.
이를 통해 일반적인 LED보다 10배 이상 빠른 열 방출로 30% 이상 낮은 온도를 유지하며 2배 긴 수명과 절반 이하로 줄인 무게의 획기적인 제품을 개발하였다.
“회로기판과 방열판을 없애면 안 될까?”하는 발상의 전환이 차별화된 제품 개발의 원동력이 된 것이다.
실제로 세계적인 특허조사 회사인 캐나다의 테크인사이츠(Techinsights)는 비케이테크놀로지의 HSFRAME 기술은 LED패키지의 열 방출에 대한 완전히 다른 접근 방식으로 타 특허와 겹치지 않는 원천기술 특허로 인정된다고 판단했다.
또한, 비케이테크놀로지는 특허관리전문회사의 자문을 받아 특허망을 구축하며 유사제품의 공격을 효과적으로 막을 수 있는 기반도 구축하였다.
2. 독자적 개념설계에 의한 최적화된 생산공정 보유
제조업의 패러다임이 급변하고 있다. 기존 제조공정에 IoT, 로보틱스 등 다양한 혁신적인 기술을 활용하여 실시간 맞춤형 생산이 가능해지고, 제조공정의 디지털화(Digitalization)가 가속화되면서 생산성 혁신이 진행되고 있다.
비케이테크놀로지의 HS Frame 제조 공정은 독자적인 개념 설계에 의해 최적화되어 있다는 점에서 주목된다.
이는 이동우 대표가 현대자동차 협력사에서 15년동안 근무하면서 생산 공정 최적화에 대한 충분한 경험을 갖췄기에 가능한 것이다.
기존 LED패키지 및 모듈과 구조 자체가 다르므로 이에 맞는 생산 공정이 필요하다. 이동우 대표는 그동안의 경험과 자유로운 발상을 바탕으로 독자적인 개념의 생산 공정을 설계할 수 있었다.
또한, 4차 산업혁명시대에 발맞춰 공정의 대부분을 자동화함으로써 작은 공간에서도 높은 생산성을 지닌 생산 공정을 갖추었다.
이를 통해 증가하고 있는 고객 수요에 빠르게 대응할 수 있는 기반을 구축할 수 있게 되었다.
3. 철저한 사전 기획과 기술사업화 프로세스의 이해
최근 기술개발 동향을 보면 기술사업화 연계 강화를 위해 R&D 제안-기획-개발-기술사업화에 있어서 프로세스의 개선이 이루어지고 있다.
이 과정에서 더욱 철저한 과제기획과 기술사업화 전략의 중요성은 특히 강조된다.
비케이테크놀로지는 HS FRAME의 개발 및 비타민전구의 사업화 과정에서 많은 어려움을 겪었다.
더불어 기술개발 프로세스 측면에서 시행착오를 겪기도 했다. 개발 초기 목표가 LED패키지&모듈 개발인지, 램프까지 개발하여 사업화할 것인지가 불명확했던 까닭에 관련 정보 확보에도 미흡한 부분이 있었다.
그로 인해 LED전구 인증 프로세스 등 기술사업화에 이르는 전체적인 기획 단계에서 미흡한 부분이 생겨서, 기술사업화가 지연되는 결과를 가져왔다.
비케이테크놀로지는 이러한 경험을 차기 제품 개발에 반영하며, 과제기획 및 기술사업화 전략 수립을 위한 구체적인 계획 마련에 혼신을 다하고 있다.
자사가 보유한 기술의 특징 중 하나인 회로기판과 방열판을 사용하지 않아 만들어진 ‘공간’을 최대한 활용하기 위해 카메라, 인공지능(AI) 등을 LED램프에 결합하는 새로운 시도를 계획하고 있다.
LED조명을 에너지 절감의 관점으로만 바라보는 것이 아니라 사용자의 편리성을 높이고 나아가 공공의 보안 목적까지 달성하기 위한 거시적인 관점에서 기술개발을 진행하고 있다.
생활에 필수적인 요소지만 먹어도 당장 효과가 느껴지기 힘든 비타민처럼 가로등, 보안등에 사용 시 외형의 변화는 없지만 에너지 절감 및 품질 향상을 실현한다는 뜻에서 이름 붙여진 비타민전구의 개발로 조명업계에 새로운 바람을 일으키고 있는 비케이테크놀로지.
에너지 절감 그 이상의 가치를 실현하기 위해 노력하는 이들의 다음 히트 상품은 과연 무엇이 될까. 램프 교체만으로 CCTV를 설치한 효과까지 볼 수 있게 되는 새로운 LED램프의 출현을 기다린다.
