안전운전을 위한 빛, 첨단 자동차 등화장치
인간의 역사는 불을 얻기 전후로 나뉜다. 그리고 이 빛을 다루는 기술이 발전함에 따라 하루 중, 1년 중 활용할 수 있는 시간도 길어졌다. 운전도 예외가 아니다. 각 시기별 첨단 기술을 기반으로 발달한 자동차의 등화류는 야간은 물론 악천후에도 이동의 자유를 보장하고 있다. 등화류의 발전을 이끈 기술은 광원부터 조사각을 조절하는 시스템에 이르기까지 다양하다. 현재 우리가 접하고 있는 첨단 등화류 기술들은 어떤 것이 있을까?
자유로운 디자인과 전력의 절감,
LED 전성시대
자동차 등화류의 발전은 광원의 발전사임을 알 수 있다. 특히 등화류는 헤드램프, 즉 전조등을 중심으로 발전해 왔다. 자동차 역사의 초창기를 밝힌 램프에서 1930년대에 등장한 전구 타입의 실드(sealed)빔, 1960년대에 등장해 현재까지도 적용되고 있는 할로겐과 HID등은 자동차 헤드램프와 안개등의 기능 진화에 기여했다. 광원의 발전 방향은 주로 밝기의 증가와 빛의 집중도, 직진성의 개선 및 전력 소모의 절감 등이다. 이러한 면에서 현재 자동차 등화류 기술을 리드하는 것은 발광 다이오드 즉 LED(Light Emitting Diode)이다. 최근 공개되는 신차들은 헤드램프와 주간주행등은 물론 실내 등화류에도 LED를 적용하고 있다.
발광 다이오드(LED)는 전자(-)가 많은 판(n층)과 정공(+)이 많은 판(p층), 총 두 개의 판으로 이루어진다. 이 때 전압이 흘러 전자가 정공 쪽으로 이동하며 빛을 발하는 원리이다. 바로 전 세대의 HID(방전식) 광원도 충분한 밝기를 갖고 있으며 할로겐에 비해 전력 소모가 적지만, LED는 HID의 수준까지 90%까지 전력을 절감할 수 있다.
LED가 처음으로 자동차에 적용된 시기는 2000년대 중반이다. 당시에는 아직 LED를 DRL로 활용하지 않았고 헤드램프 주위를 장식하는 보조 등화류로서의 존재감만 갖고 있었다. 각 제조사들은 이 등화류를 이용해 기종마다 독특한 전면 이미지를 만들고자 했고, 이러한 시도는 지금까지 이어지고 있다. 그러다 2010년대 들어 본격적으로 헤드램프에도 적용되기 시작했다. 특히 각 제조사들은 헤드램프에 여러 개의 LED를 적용해 다양한 이미지들을 만들어내고 이를 각 기종이나 해당 제조사의 시그니처로 삼았다. 혼다의 ‘주얼아이’가 대표적 사례다
여기서 한 발 나아가 최근 LED는 헤드램프뿐만 아니라 안개등, 그리고 후미등과 실내 등화류에도 다양하게 적용되고 있다. 실내의 각 인테리어 요소 부분에 적용되는 무드라이트나 계기반 주위의 조명 등도 컬러를 넣은 LED 조명을 사용하는 사례가 많아지고 있다. 또한 애프터마켓에서는 면발광 방식의 LED를 개발해 기존 LED보다 높은 디자인 자유도를 구현하고 있기도 하다.
사고 위험 예방에서 디자인의 완성까지,
주간주행등
최근 국내에 출시되는 자동차들은 대부분 주간주행등(DRL)이 장착된다. 국내의 경우 2015년 7월 이후의 제작되는 차량에는 의무적으로 주간주행등을 설치하도록 하고 있는 까닭이다. 본래 순정 등화류 이외 등화류의 장착은 불법이지만 주간주행등 법률이 시행 전 생산 차종의 경우, 합법적인 장착 허가 이후 정식으로 허가받은 제품으로 장착하는 것을 허락할 정도다.
주간주행등은 원래 주간에도 헤드램프를 점등하도록 권장한 데서 시작한다. 1960년대의 미국 남부의 일부 주에서 교통사고 예방을 위해 이 같은 조치를 시작한 이래, 날씨가 흐리고 밤이 긴 북유럽 국가에서도 이러한 규정이 도입된 것으로 알려져 있다.
그렇다면 주간주행등의 이러한 안전 효과는 어느 정도일까? 미국의 경우에는 주마다 다르지만, 주간주행등 점등 시와 미점등 시의 사고율 차이는 최소 5%에서 40%대까지 벌어진다고 한다. 또한 한국의 경우, 교통안전공단의 조사 결과에 따르면 주간주행등 점등 시 사고 발생률이 20% 가까이 낮다고도 알려져 있다.
주간주행등 역시 LED 광원의 발달과 연계하여 급속도로 발전했다. 특히 LED는 특유의 디자인 자유도로 인해 기존 자동차의 헤드라이트에 패턴으로 적용되던 흰 베젤을 대체했다. 통상 이 베젤은 기존 헤드라이트 광원의 빛을 투과하면서 독특한 무늬를 만들어냈지만, LED는 특정 디자인의 패턴 그대로 발광할 수 있게 해 더욱 극적인 효과를 구현했다. 물론 시인성과 절전 성능도 더욱 우수해졌다.
주간주행등은 통상 시동 단계에서 시동과 액세서리(ACC) 상태 사이의 온(On) 단계에서부터 점등된다. 액세서리 상태에서는 최소한의 전장만을 사용할 수 있도록 해 방전을 막도록 하므로 점등되지 않는다. 차량마다 다르지만 스마트키 방식에서는 브레이크를 밟지 않은 채 버튼을 수 초 이상 누르고 있으면 이 모드가 된다.
안개 속에서도 안전하게,
내 차의 도우미 안개등
안개가 짙게 깔린 도로를 달릴 땐 전조등만으로는 시계확보가 어렵다. 특히 전조등의 사각지역인 차량 전면하단 부분의 경우 등잔 밑이 어둡다는 말이 실감날 정도다. 그래서 차량 주위의 시야확보를 도와주고 타 차량에 존재감을 알려주는 장치가 바로 안개등이다. 안개등의 의무 설치 유무는 국가에 따라 다소 다른데, 한국처럼 안개 발생이 잦은 나라는 명확한 장착 규정이 있는 반면, 비교적 건조한 지역이 많은 국가에서는 장착의 의무나 안개등에 관한 규정이 없다.
안개등에 사용하는 광원의 종류는 빛의 직진성이 크고 보다 넓게 퍼지는 성격을 지녀야 한다. 따라서 일반적으로는 헤드램프보다 밝은 것이 특징이다. 할로겐 램프 중 하나인 수평 방향 필라멘트의 H3 등급은 특유의 밝기 때문에, 미국에서는 안개등에만 적용되도록 권고할 정도이며, LED가 대세가 된 지금에도 일부 차종의 하위 사양에는 꾸준히 적용되고있다.
그러나 안개등 역시 LED 기술 발전의 혜택을 입은 분야라 할 수 있다. 적은 전력 사용량으로도 시계 확보 및 자기 차량 위치를 타 차량 운전자에게 알리는 능력도 탁월하다. 또한 디자인적인 용이성으로 인해 LED 안개등은 LED 주간주행등과 더불어 자동차의 전면 이미지를 결정하는 요소가 되기도 한다.
배려의 테크놀로지, 지능형 상향등
심야 시간에 달리다 보면 차량과 인적이 드문 곳의 경우 가로등을 탄력적으로 운용하는 구간이 있다. 이런 구간에서는 시야를 확보하기 위해 상향등이 필수적이다. 일반 헤드램프의 조사 거리가 40미터 정도라면 상향등 점등 시에는 100미터 정도다. 따라서 야간에 미리 위험을 인지할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 상향등은 마주 오는 운전자나 선행 운전자의 시야를 방해한다. 특히 대향(마주보는 방향) 차량의 상향등을 마주할 경우 동공이 강하게 수축되는데, 이후 일시적으로 시야가 어두워진 상태가 된다. 교통사고가 일어나는 시간이 0.3초 이내라는 점을 감안하면 상향등의 무분별한 사용은 매우 위험한 일이다.
그러나 최근에는 상향등의 장점인 긴 조사거리를 살리면서 대향 차량 운전자의 안전까지 고려하는 지능형 상향등(Adaptive Highbeam)이 장착된 차량이 확대되고 있다. 이 테크놀로지는 제조사마다 다른 명칭으로 불리며, 혼다에서는 ‘오토 하이빔’이라 명명되어 있다. 이러한 지능형 상향등 기술의 전제가 되는 것은 조사각 조절 테크놀로지와 전방을 감지하는 카메라의 기능이라 할 수 있다. 광학 카메라로, 대향 차선에 보이는 불빛의 밝기를 통해 거리를 측정하고, 일정 거리 이하로 차량이 접근했을 때, 조사각을 낮추거나 하향등으로 전환해 대향 운전자의 시야를 보호하는 기능이다. 특히 선회 구간이 많아, 대향 차선 운전자와 직접 마주보는 경우가 많은 한국과 같은 도로에서는 유용한 기능이다.
2010년대도 벌써 막바지를 향해 가고 있다. 돌이켜보면 자동차테크놀로지의 발전 역시 과거 수십 년 동안 진행되었던 발전의 속도보다 최근 10년간의 발전 속도가 더 빨랐다. 자동차의 등화장치 역시 마찬가지다. 단순히 길을 밝히거나 신호를 전하는 수준을 넘어, 광원의 발달과 함께 디자인적으로 자동차의 정체성을 구현하는 한편 야간이나 악천후 시의 안전운전을 종합적으로 책임지는 장치로 진화했다. 향후 자동차의 등화류 시스템이 어떤 형태로 더욱 고도화된 모습을 보이게 될지 귀추가 주목된다.
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