심자외선 LED(Light Emitting Diode) 시장 확대가 기대된다.
아사히카세이(Asahi Kasei)는 심자외선 LED 사업을 2025년 이후 이른 시기에 매출액 기준 100억엔대로 성장시키는 것을 목표로 하고 있다.
현재 독자적인 질화알루미늄 기판을 베이스로 바이러스 비활성화나 살균 효과가 높은 260-270나노미터 빛을 출력 가능하다는 특성을 살려 LED 및 방열부품 모듈용으로 공급하고 있는 가운데 채용영역 확대를 위해 추가적인 발광효율 개선이 필요하다는 판단 아래 3년 안에 발광효율을 10% 높이는 것을 목표로 구조설계를 진행하기로 결정했으며 이후 신기술 개발을 통해 20% 이상 개선시킬 방침이다.
가시광선보다 파장이 짧은 자외선(UV)은 파장에 따라 UVA, UVB, UVC로 구분되며 심자외선 LED에서 나오는 빛은 파장 200-280나노미터의 UVC로 분류되고 있다.
아사히카세이는 질화알루미늄 기판 위에 독자적인 발광층을 제조함으로써 살균 및 바이러스 비활성화 효과가 뛰어난 260-270나노미터 파장을 80-100mW의 고출력으로 발광하는 심자외선 LED를 공급하고 있다.
살균 및 바이러스 비활성화 기능이 필요한 기기‧모듈은 Klaran 브랜드로 공급하고 있으며 다이킨(Daikin) 공기청정기를 포함해 일본과 해외에서 채용실적을 거둔 바 있다.
질화알루미늄 기판은 미국 자회사 Crystal IS가 생산하며 일본 후지(Fuji)지사로 들여와 LED 및 모듈로 완성해 공급하고 있는 것으로 알려졌다.
박막층에 사용하는 소재 비중이나 생산조건을 최적화함으로써 고품질 심자외선 LED 공급이 가능하며 2022년 9월에는 Klaran 설계 최적화를 통해 살균 효과(소비전력당 살균능력)가 수은등 방식에 비해 75% 우수하다는 실증 결과를 얻었다.
앞으로는 물 정화를 주요 용도로 채용영역 확대를 본격화할 계획이다.
현재는 유수 정화에 고압 수은램프가 사용되고 있으나 법규제 등으로 대체가 요구됨에 따라 법규제 준수는 물론 광원 소형화 등의 메리트까지 갖춘 심자외선 LED로 전환을 제안할 예정이다.
발광효율은 과제로 지적되고 있으나 신기술 개발을 통해 개발 당시 낮았던 발광효율을 50% 이상으로 높인 청색 LED와 마찬가지로 극복 가능할 것으로 기대하고 있다.
특히, 발광효율 개선 후에는 소형 정수기 등 주택용 수요나 산업용수 정화와 같은 새로운 분야에서 채용실적을 확보할 수 있을 것으로 예상하고 있다.
심자외선 LED 실장을 위해서는 발열 뿐만 아니라 내습‧방수 등 다양한 솔루션을 마련해야 하기 때문에 방열설계를 선제적으로 실시한 모듈을 제안함으로써 수요기업의 채용 장벽을 낮추는 작업도 진행할 방침이다.
중장기적으로는 질화알루미늄 기판의 응용 범위를 확대시키는 것을 목표로 하고 있다.
2022년 11월에는 나고야(Nagoya)대학과 협력해 파장 274나노미터 심자외광을 발광하는 심자외 반도체 레이저를 세계 최초로 실온에서 연속 발진시키는데 성공했으며 병원체 존재 유무를 조사하는 DNA 검사나 살균, 반도체 분야 미세 레이저 가공과 같은 분야에서 응용이 가능할 것으로 전망하고 있으며 전기자동차(EV)용 파워 디바이스도 신규 용도로 주목하고 있다. (K)