ICT 신기술

정보통신기획평가원 15

1)

I. 서론

최근 온실가스 감축 등의 친환경 정책 선언과 RoHS(Restriction of Hazardous Substances

Directive) 등과 같은 환경 규제 제도의 시행으로 에너지 절감 및 기후변화가 크게 이슈화

되고 있어 에너지 절감에 대한 관심이 크게 증가하고 있다[1]. 특히, 조명 분야는 전체 전력

소비량의 약 20% 정도를 차지할 정도로 에너지 절감 영향력이 큰 산업 분야로, LED(Light

Emitting Diode) 조명으로 대체 시 큰 전력 감축 효과가 기대되어 각국에서는 LED 조명

활성화 및 보급에 집중하고 있다[2]. 우리 정부도 “LED조명 2060계획”에 따라 지속적으

로 보급을 추진 중인데, 한국에너지공단에 의하면 공공기관의 LED 조명 보급률이 2017

년 기준 62.6% 수준에 달하고 있다.

세계적인 시장조사 전문기관인 Strategies Unlimited에 따르면 글로벌 LED 조명 보급

률은 2017년 기준 약 18% 수준으로 추정되며 2022년에는 전체 조명시장의 50% 이상이

LED로 대체될 전망이다. 그러나 중국산 제품의 저가 공세로 LED 조명 가격은 최근 5년간

절반 이하로 크게 하락하였고, 이에 따른 가격경쟁력 약화와 단순조립 방식으로 인한 기술

* 본 내용은 강정모 책임연구원(☎ 031-428-7321, jmkang@ktc.re.kr)에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.

02chapter

ICT 기반 커넥티드 스마트조명 동향

•••강정모 ‖ 한국기계전기전자시험연구원 책임연구원

ICT 신기술

주간기술동향 2019. 7. 24.

16 www.iitp.kr

경쟁력 저하 등으로 인해 국내 기업의 LED 조명 부문의 무역수지는 지속적으로 감소하고

있으며, 2021년을 기점으로 적자 전환이 예상되고 있다. 더욱이 국내 조명업체 중 80%

정도가 5인 미만 규모로 영세한 상황에서, 가격경쟁 심화로 인한 신제품 개발 투자 여력

부족 등으로 국내 중소 LED 제조기업은 성장 한계에 봉착하고 있다.

따라서, 국내 조명산업의 경쟁력 확보를 위한 대응책이 절대적으로 필요하다. 북미와 유럽의

선진 시장을 중심으로 이에 대한 해결책 중의 하나로 ICT(Information & Communication

Technology) 기반 커넥티드 스마트조명이 급부상하고 있다. 커넥티드 스마트조명은 ICT

및 제어기술을 활용하여 조광, 색온도 가변 및 개별 제어 등 다양한 기능을 제공하는데,

실내, 실외조명 등 다양한 조명 분야에서 활용이 가능하여 큰 각광을 받고 있다.

본 고에서는 주요 조명 선진기업 및 각국의 ICT 기반 커넥티드 스마트조명에 대한 동향

및 정책 현황을 살펴보고 사례분석을 통해 현안 및 대응 방향을 제시하고자 한다.

II. 국내외 ICT 기반 커넥티드 스마트조명 산업 동향 및 전망

1. ICT 기반 커넥티드 스마트조명의 개요

ICT 기반 커넥티드 스마트조명이란 [그림 1]과 같이 조명기기와 센서, 유/무선 통신,

운용 소프트웨어 등이 결합되어 요구되는 광 품질과 성능을 만족시켜 주고, 주변 환경이나

미리 정의된 조건(광속, 색온도 등) 또는 사용자의 요구사항에 따라서 다양하게 제어 가능

한 조명을 의미한다. 즉, 네트워크를 통해 개별 또는 그룹 제어가 가능하며, 다양한 유/무

선 통신 프로토콜을 이용하여 개별 또는 그룹 조명기기에 대한 On/Off 제어, 광 출력

제어(Dimming), 재실여부 감지에 따른 자동 On/Off 제어, 주광 조도에 따른 조명의

자동 밝기 조절, 시간대별 조도 스케줄링 제어 등을 편리하고 효율적으로 수행할 수 있는

새로운 개념의 조명 시스템이다[3].

이러한 커넥티드 스마트조명은 사무실이나 가정 등 다양한 응용처에서 최적의 빛 환경

을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 제어 기능을 통해 추가적인 에너지 절감 효과도

기대할 수 있다.

ICT 신기술

정보통신기획평가원 17

2. ICT 기반 커넥티드 스마트조명 산업 동향

[그림 2]와 같이 2017년 490억 달러에 이른 글로벌 LED 조명 시장은 이후 연평균 14%

성장하여 2023년에는 1,050억 달러에 이를 것으로 예상된다. 같은 시기에 커넥티드 스마

트조명 시장은 LED 조명 시장보다 훨씬 높은 21.5%의 연평균성장률을 기록할 것으로

전망되고 있다.

세부 산업별로는, 하드웨어 시장이 약 50% 이상을 차지하고 있지만, 소프트웨어와 서비

스 콘텐츠 시장이 급속히 성장하고 있다. 초기에는 에너지 절감 효과가 큰 상업조명이

전체 시장의 약 45%를 차지하여 시장을 리드하고 있으며, 이후 보급 단계에서는 주거조명

<자료> 구글

[그림 1] ICT 기반 커넥티드 스마트조명의 개념 및 사무실 및 가정에서의 응용

<자료> MarketsandMarkets, 2018.

[그림 2] 글로벌 LED 조명 및 커넥티드 스마트조명 시장 전망

주간기술동향 2019. 7. 24.

18 www.iitp.kr

과 실외조명의 시장성장률이 높게 나타날 전망이다.

ICT 기반 커넥티드 스마트조명은 전·후방산업(하드웨어, 소프트웨어, 서비스)이 대·중·소기업으로 구성되어, 기존의 단순 조명기구 산업에서 벗어나서 스마트홈/빌딩 솔루션 사업으로 전환하여, 스마트홈/시티 및 제로에너지빌딩과 연계한 융·복합 산업에 파급효과가 매우 크다. 현재 글로벌 빅3 기업을 중심으로 기존 단순 조명 사업에서 커넥티드 스마트조명 플랫폼과 S/W 및 콘텐츠 사업 중심으로 비즈니스 패러다임이 이동 중이다.

특히, ICT 기반 커넥티드 스마트조명 산업 생태계는 [그림 3]과 같이 기존 광원, 등기구, 시스템의 수직계열화 밸류 체인에서 센서, IoT(Internet of Things), ICT, S/W(Software)가 연결되는 3·4차원적인 수평적 구조에 소비자가 참여하는 스마트조명 산업생태계로 진화하고 있으며 다음과 같이 3세대로 구분이 가능하다.

- 1세대 (전통조명): 광원, 등기구 등 특정 소수 기업의 수직통합형 생태계- 2세대 (LED조명): LED 부품과 등기구 Supply Chain의 단순 생태계 - 3세대 (커넥티드 스마트조명): LED 부품, 등기구, 콘텐츠 및 빅데이터가 연결되는

입체적 융복합 생태계

<자료> Strategies in Light, Lumileds, 2018의 자료를 각색

[그림 3] 조명산업생태계 변화: 독점/집중 구조에서 협력/다변화 구조로의 생태계 변화

ICT 신기술

정보통신기획평가원 19

3. ICT 기반 커넥티드 스마트조명의 필요성 및 주요 국가 동향

우리나라는 UN 파리협정 “Mission

Innovation 선언”(2015.11.30.)에 이

은 기후변화 대응과 신산업 창출을 위

한 청정에너지기술 발전전략(2016.6.

27.)의 일환으로 에너지 절감을 추진하

고 있으며, 전체 에너지 소비의 20%에

해당하는 조명에 대한 관심이 높다. 특

히, 조명은 [그림 4]와 같이 상업용 건

물 에너지 소비의 38% 이상을 차지하

고 있어 조명에 대한 에너지 절감을 통해 효율적인 온실가스 저감 및 제로에너지 건물

추진이 가능하다. 북미의 경우 상업용 건물에 대한 조명 제어 시스템의 적용률을 보면

[그림 5]와 같이 건강관리시설, 교육시설 및 사무실 용도가 약 2%이고 대부분의 나머지

용도로는 1% 내외에 불과하여 확대 가능성이 매우 크다[4].

미국은 추가적인 에너지 절감을 위해 커넥티드 스마트조명 육성 정책을 추진 중이다.

이에 의해 [그림 6]과 같이 시장 논리에 전적으로 맡기면 2035년까지 23%에 그칠 커넥티

드 스마트조명 보급률을 정부 지원 정책을 통해 59%까지 약 2.5배 이상 높일 계획인데,

이는 설치된 전체 조명 기준으로는 약 39% 이상을 커넥티드 스마트조명으로 대체하는

획기적인 수준이다[5].

<자료> Smart lighting control, Lutron

[그림 4] 상업용 건물의 용도별 연간 에너지 소비량

사무실 소매점 교육시설 건강관리시설 호텔/레스토랑 창고

<자료> Commercial Advanced Lighting Control Demonstration and Deployment, PNNL의 자료를 각색

[그림 5] 북미의 용도별 상업용 건물의 조명 제어 시스템 채용률(%)

주간기술동향 2019. 7. 24.

20 www.iitp.kr

EU는 정부 차원에서 커넥티드 스마트조명에 대한 지원과 보급 확산을 위해 노력하고 있으며 커넥티드 스마트조명에 대한 시장/경제성 분석을 완료하고 규제 방안을 검토 중이다. 또한, [그림 7]과 같이 정부와 유관 협·단체 차원에서 소비자 및 산업계 가이드를 보급하고 EU 차원에서 인증 기준을 수립하는 프로젝트를 지원하고 있다[6],[7].

중국은 국무원 주도의 제13차 5개년 계획 중 고부가가치 커넥티드 스마트조명 보급을 위한 산업계 지원 방안 수립 및 목표(공공 3억 개, 민간 15억 개)를 제시하였으며, 정부 차원에서 스마트조명 표준위원회 신설, 글로벌 10대 기업 육성, 조명산업발전 2020 전략 수립

[커넥티드 스마트조명을 통한 에너지 절감] [북미 커넥티드 스마트조명 채용 로드맵]

<자료> Energy Saving Forecast of Solid-State Lighting in General Applications, DOE 2018.

[그림 6] 미국 DOE의 스마트 감성조명을 통한 에너지 절감 계획 및 보급 계획

[유럽 커넥티드 스마트조명 활성화 정책] [유럽 PREMIUN LIGHT PRO 프로그램]

<자료> ZVEI(Zentralverband Elektrotechnik-und Elektronikindustrie e.V., 독일전기전자산업협회) 및 Premium Light Pro 프로그램, 2018.

[그림 7] EU의 커넥티드 스마트조명 보급 활성화 프로그램

ICT 신기술

정보통신기획평가원 21

등 국제 사회에서 스마트조명 분야의 중국 영향력 확대 및 위상 제고를 추진하고 있다. 일본은 [그림 8]과 같이 2030년까지 조명의 100%를 LED 조명으로 전환하고 특히 커

넥티드 스마트조명의 보급률을 40%까지 확대하여 전통 조명 대비 60% 에너지 절감을

추진하는 목표로 관련 정책을 추진하고 있으며, 특히 국가 차원에서 스마트 홈/시티 인프

라로서의 조명 확대를 추진 중이다[8].

한국, 미국 및 일본 각국이 커넥티드 스마트조명 보급을 중점적으로 추진하고 있으며,

특히 미국과 일본은 정부지원을 통해 보급·확산이 가속화 중이다. 한국, 미국 및 일본

[표 1] 한국, 미국 및 일본의 커넥티드 스마트조명 보급 목표

국가 한국 미국 일본

보급목표 2030년까지 45% 2030년까지 43% 2030년까지 40%

관련자료

출처 한국에너지공단, 2019.3. 미국에너지부, 2018.3. 일본조명협회, 2019.3.

<자료> Lighting Vision 2030, JLMA 2019.

[그림 8] 일본의 감성조명 보급 및 스마트홈/시티 인프라로의 활용 계획

주간기술동향 2019. 7. 24.

22 www.iitp.kr

모두 [표 1]과 같이 2030년까지 전체 조명의 40~45%를 스마트조명으로 대체하는 것을

추진하고 있다.

4. ICT 기반 커넥티드 스마트조명 로드맵 및 주요 기업 동향

Lighting Europe 등 각국의 주요 조명제조자 협회의 협의체인 GLA(Global Lighting

Association)는 [그림 9]와 같이 2040년까지의 스마트조명 산업 로드맵을 발표하였으며,

이에 따르면 지능형 광원 등 핵심 기술 등의 확보를 통해 2025년부터 다양한 응용 분야에

서 스마트조명 도입이 본격화될 전망이다[9].

이러한 로드맵에 발맞추어 글로벌 조명기업은 [표 2]와 같이 ICT 기술을 융합한 커넥티

드 스마트조명 기반의 고부가가치 산업으로의 전환을 목표로, 센서, IoT, 네트워크, AI

(Artificial Intelligence) 등을 접목하여 에너지 절감 및 인간중심의 최적 빛 환경 제공을

위한 기술 개발을 추진하고 있다. 국내의 경우 [표 3]과 같이 대기업은 플랫폼, 중소기업은

단위 제품 및 특화 응용처 위주로 개발을 진행 중이다. LG전자는 주거 및 오피스용 복합

센서 기반의 스마트조명 시스템을, 삼성전자는 고부가가치 스마트조명용 디바이스와 SW

를 중점 추진 중이다. 필룩스 및 HDC 아이콘트롤스 등 중견 및 일부 중소기업에서는

* GLA: 글로벌 5000개 조명 기업 협의체(년 기준 총 750억 달러 매출 규모)<자료> Global Lighting Association, 2017.

[그림 9] 조명 산업 로드맵

ICT 신기술

정보통신기획평가원 23

[표 2] 국외 주요 조명 기업 동향

독자적으로 혹은 파트너사(대기업)와 협력하여 앱/음성인식을 통해 조명 밝기, 색상의 개

별 제어가 가능한 초기 단계의 감성 조명 사업화를 추진 중이다.

[표 3] 국내 주요 조명 기업 동향

기업명 AS-IS(~2019) To-BE(2020~)

필립스

일반 조명 및 LED 조명 세계 1위 업체(램프/등기구 등 HW 사업 중점)- 2017년 LED 매출 비중 65%(10%↑)

Signify로 사명 변경 후 스마트조명 시스템에 집중, 기술과 환경을 융합 Human Centric Lighting 콘텐츠 개발 추진(SW 및 콘텐츠 사업 중심으로 비즈니스 패러다임 이동)

오스람

LED PKG 등 광원 및 특수조명 TOP 3업체(전장 및 고부가가치 중점)- 2017년 시스템 분야 적자 전환- 특수조명 매출비중 56%, 광원 41%

Lightify 브랜드로 스마트 홈/빌딩 비즈니스 중점 추진(Siri 및 Alexa 플랫폼 연계, SW 및 콘텐츠는 eco-system 파트너사 활용 중)

GE

북미 최대의 조명기업이나 신규 LED 조명업체와의 경쟁으로 매출 급격하게 하락(50%↓)- 2017년 시스템 분야 적자

스마트조명을 전담하는 Current by GE 설립을 통해 신재생 에너지 그리드 연계 비즈니스 모델 추진(JP Margan Chase, GM 등 대규모 고객 발굴)

<자료> 필립스, 오스람 및 GE 각사 홈페이지

기업명 AS-IS(~2019) To-BE(2020~)

LG전자LED 광원과 모듈은 LG이노텍, 조명완제품은 LG전자로 사업 이원화- 자동 디밍 지원 초기단계 스마트조명 출시

주거 및 오피스용 복합 센서 기반의 스마트조명 시스템 중점 추진

삼성전자LED PKG부터 시스템까지 전 value chain 사업 모델 추진- 일반 조명용 PKG에서 LED PKG 및 모듈 사업화

고부가가치 스마트조명용 디바이스/SW에 중점(플랫폼 사업 중점 추진)

필룩스,HDC아이콘트롤스

(중견/중소)

LED PKG를 조립하여 일부 디자인 측면을 가공하여 효율위주 사업- 가격 경쟁력 약화 및 부가가치 지속 하락

각 기업별 독자 혹은 파트너사(대기업)와 협력하여 앱/음성인식을 통해 조명 밝기/색상 개별 제어 가능한 초기 단계의 스마트조명 사업화 추진

<자료> LG전자, 삼성전자 및 각사 홈페이지

주간기술동향 2019. 7. 24.

24 www.iitp.kr

III. ICT 기반 커넥티드 스마트조명 기술 동향 및 이슈

ICT 기반 커넥티드 스마트조명은 [그림 10]과 같이 기존 조명 기술 외, 시스템 레벨 센서, ICT 기술 융합 및 타 시스템과의 연계, 사이버보안, 통신 프로토콜 간 및 타 시스템과의 호환 기술이 필요하다. 현재 스마트조명과 관련된 통신 인터페이스의 경우, WiFi, ZigBee, DALI, Bluetooth 등 제조사별, 제품별 다양한 통신방식이 혼재하고 있다. 앞서 언급된 바와 같이 스마트조명 부품/시스템 간의 상호 호환성 및 확장성 보장을 위한 표준화된 통신방식과 제품 표준 인증체계 부재로 인하여, 스마트조명의 보급·활성화에 어려움을 겪고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 [그림 11]와 같이 커넥티드 스마트조명 관련 국제 표준화가 IEC(International Electrotechnical Commission) TC34를 중심으로 기업 주도로 활발히 논의되고 있으며, 호환성, 안전 표준, 성능 표준 및 인터페이스에 대한 표준 프로젝트가 진행 중이다. 호환성 및 지능형 광원 그리고 외장형 컨트롤 기기의 인터페이스에 의한 국제표준은 국내 연구진이 프로젝트 리더를 수임하여 진행 중이며 국내 기술의 국제표준화를 위해 노력 중이다[10]. 아울러 국내 스마트조명 시장의 보급․활성화 및 수출 지원을 위한 국내 표준의 제정도 절실한 상황이다.

국제표준을 담당하는 IEC에서도 중장기적으로 스마트조명을 인프라로 활용하는 스마트홈, 스마트시티와 연계한 표준화에 대한 필요성 때문에 상임위원회 결정을 통해 다수의 기술 분과가 참여하는 스마트빌딩 및 스마트시티 분야의 표준화를 시작하였다.

<자료> PNNL 및 Arrow 홈페이지

[그림 10] 스마트조명 기술이슈 항목(좌) 및 통신 인터페이스 점유율 현황(우)

ICT 신기술

정보통신기획평가원 25

또한, [그림 12]와 같이 테스트 베드 및 대규모 실증에 기반한 실증실적(track record)

의 확보가 이슈가 되고 있다. 이는 커넥티드 스마트조명의 특성상 높은 도입 비용으로

인해 반드시 필요하며 미국, 유럽 등 주요 국가 또한 국가차원에서 다양한 실증 프로그램

을 지원 중이다. [그림 12]의 왼쪽 그림과 같이 실증 프로그램은 핵심 단위 기능 검증을

위한 소규모 테스트베드(북미 중심)는 물론 오른쪽 그림의 DOLL(유럽 중심)과 같이 대규

<자료> IEC 홈페이지

[그림 11] 스마트조명 IEC TC34 국제표준현황(좌) 및 스마트시티 표준 협의체(우)

<자료> DOE, PNNL 및 DOLL 홈페이지

[그림 12] 다양한 용도별 스마트조명 테스트베드 및 대규모 실증 현황

주간기술동향 2019. 7. 24.

26 www.iitp.kr

모 실증을 통한 실제 에너지 절감 검증 및 사용자 경험의 데이터 확보가 필요하다. 현재

국내의 경우 다양한 상황, 환경, 시공간에서의 대규모 실증에 의한 성능검증 데이터의 부

재로 인한 소비자 인식 부족으로 보급 및 활성화에 어려움을 겪고 있다.

IV. 맺음말

지금까지는 얼마나 많은 빛을 적은 에너지를 사용하여 오랫동안 제공할 수 있는지가

좋은 조명의 기준이었다. 이는 LED 조명으로의 전환이 이루어진 현재도 비슷한 상황이다.

그러나 ICT 기술이 융합된 ICT 기반 커넥티드 스마트조명은 시간이나 공간에 따라 원하

는 상관색온도와 빛의 양 등의 최적화를 가능하게 하였다. 이는 태고이래 모든 조명의

모태인 태양을 모사하여, 아침부터 저녁까지의 태양광을 재현하거나 인체의 생체 리듬을

변화시키는 것뿐만 아니라 각 업무나 휴식에 최적화된 빛 환경을 제공하는 등 조명 패러다

임의 변화를 가져오고 있다.

이에 따라 각국은 에너지 절감뿐만 아니라 인간의 건강이나 웰빙과 같은 측면을 고려하

여 커넥티드 스마트조명의 보급·활성화를 활발히 추진 중이다. 그러나 커넥티드 스마트조

명의 성공적인 시장 정착을 위해서는 국내/외 표준화의 부재 및 실증 데이터와 사용자

경험의 부족 등 넘어야 할 산도 아직 많은 것이 현실이다. 다행히 IEC와 같은 국제표준화

기구에서 최근 커넥티드 스마트조명의 표준화를 활발히 추진 중이며 우리나라도 이에 주

도적으로 참여하고 있다. 우리 사회에서 가장 일반적인 인프라 중의 하나가 바로 조명이며

사람이 살고 있는 곳은 어디든지 조명을 찾아볼 수 있다. 이러한 인프라로서의 커넥티드

스마트조명은 향후 스마티 홈/빌딩 및 스마트 시티의 근간이 될 것으로 전망되고 있어

다양한 새로운 서비스들이 연구되고 있다. 우리나라에서도 ICT 기술 경쟁력과 정부의

적극적인 지원 정책을 바탕으로 조명 산업이 더욱 활성화되기를 기대한다.

[ 참고문헌 ]

[1] International Energy Agency(IEA), 25 Energy Efficiency Policy Recommendations, 2011, pp.1-12.

[2] International Energy Agency(IEA), Energy Efficiency Market Report, 2016, pp.91-108.[3] IEC, IEC TS 63105 ED1, Lighting systems and related equipment–Vocabulary, 2019.

ICT 신기술

정보통신기획평가원 27

[4] Jeff McCullough, Commercial Advanced Lighting Control Demonstration and Deployment, PNNL, 2016, p.6.

[5] U.S Department of Energy(DoE), Energy Saving Forecast of Solid-State Lighting in General Applications, 2018, p.22.

[6] Premiumlightpro, Procurement criteria for LED indoor lighting in the service sector, 2017.

[7] Premiumlightpro, Procurement criteria for LED Street Lighting, 2017. [8] Japan Lighting Manufacturers Association(JLMA), Lighting Growth Strategy:Lighting Vision

2030, 2019, pp.1-7. [9] Global Lighting Association(GLA), Strategic Roadmap of the Global Lighting Industry,

2017, p.11. [10] IEC TC 34 Work programme