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11아우디테크데이-2.지능을 가진 헤드램프가 뜬다

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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2011-11-28 06:41:39

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11AudiTechday-2.아우디 조명기술의 혁명

2011 아우디테크데이의 능동적 안전기술 중 미래의 조명 기술도 혁신적인 것이었다. 아우디는 LED 주간등을 비롯해 후미등, 전조등 등을 구현한 선구자다. LED는 기술적으로도 많은 발전을 했지만 아우디의 디자인을 더욱 빛내는데도 크게 기여했다. 이미 다양한 LED기술을 선 보인데 이어 이번에는 적응형 LED 헤드램프와 매르틱스 빔 등 능동적 안전 관점에서의 조명 기술을 공개했다.

글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)
사진/채영석, 아우디코리아

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야간 주행 중 진행 방향의 시야를 확보해 주는 자동차의 헤드램프는 1885년 칼 벤츠가 최초의 랜턴식 전조등을 장착하면서 시작됐다. 1898년부터 전기식이 사용되었고 1944년에 제논 램프가 등장했다. 물론 주류는 진공관 타입에서 시작해 할로겐 타입을 거쳐 지금에서 와서야 HID와 제논 타입이 대세를 이루고 있다. 기술적인 발전이 다른 분야에 비해 크지 않은 이 분야에 새 바람을 불어 넣은 것이 아우디다. 아우디는 LED를 자동차 헤드램프로 사용하면서 기술적인 진보와 더불어 디자인에서도 획기적인 발전을 가져오게 했다.

1960년대부터 자동차 디자인에 기능성이 중시되면서 자동차 헤드램프의 디자인도 슬림형과 각형이 번갈아 가며 유행했다. 자동차회사들은 헤드램프의 디자인만으로 프론트 엔드의 이미지를 만드는데 많은 노력을 기울여 왔다. 기술적인 면에서도 코너링에서의 조사각의 변화 등 적지 않은 발전을 이루어 왔다.

아우디는 LED 램프를 자동차에 채용하면서 성능은 물론이고 디자인의 자유도까지 넓히며 이 부문에서의 트렌드 세터로 확고하게 자리잡았다. 지금은 많은 자동차회사들이 LED 램프를 채용하고 있다.

능동적 안전이라는 측면에서 조명 기술의 중요성도 간과할 수 없다. 무엇보다 LED 헤드램프는 아우디만의 독창성을 창조한 중요한 디자인 요소이기도 하다. 어댑티브 라이트 기술 등 아우디의 조명 기술은 교통 환경에 영향을 미치는 주위의 요소들에 대해 반응하고 있다. 주변의 상황을 센서나 적외선, 내비게이션 정보등을 수집해 최적의 조명을 한다.

아우디의 엔지니어와 디자이너들은 미래 조명 기술에 대한 두 가지 중심 주제를 공개했다. 하나는 ‘미래 아우디 차량의 조명은 주위 환경에 따라 보다 민감하게 반응하며 차량 주변 환경과 보다 긴밀하게 소통할 것이다’라는 것과 ‘새로운 기능과 효과는 아우디 차량의 조명을 더욱 매력적으로 만들 것이다’라는 말로 표현하고 있다.

이런 조명 기술의 발전은 필요에 의한 것이기도 하다. 유럽연합 유럽위원회는 2011년부터 27개 가맹국에서 판매되는 모든 신차들을 대상으로 주간 헤드램프 설치를 의무화하기로 했었다. 주간 헤드램프를 켜고 운행할 경우, 맞은편에서 오는 차량이나 보행자의 차량 접근을 인식하기 쉬워져 교통사고로 인한 사망건수를 3-5% 가량 줄이는 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
이 때문에 일조량이 적은 노르웨이 등 북유럽에서는 10여년 전부터 주간 헤드램프 장착을 의무화해 왔다. EU가 설치를 의무화한 것은 광량을 억제한 전용 헤드램프로 엔진시동을 걸면 자동적으로 라이트가 점등되는 구조로 에너지 소비량이 야간용에 비해 10-30% 정도에 불과하다.
EU는 우선 2011년 2월부터 승용차를 대상으로 설치를 의무화한 다음 트럭과 버스는 2012년 8월부터 적용할 예정이다.

(*참고 ; 헤드라이트는 헤드램프에서 나오는 빛을 말하는 것으로 장비를 말할 때는 헤드램프가 맞다.)

Today’s lighting technologies
아우디가 LED 조명을 채용한 이후 오늘날 대부분의 자동차회사들이 따라하고 있다. 아우디는 조명 기술에 있어서도 트렌드세터인 것이다. LED조명은 기술적으로도 기존 제논 헤드램프에 비해 이점이 많고 무엇보다 독창적인 외관을 만드는데 크게 기여하고 있다.

할로겐에서 발전한 제논은 그 조도가 월등해 지금까지 시장을 주름 잡고 있다. 아우디는 여기에 제논 플러스 기술을 채용해 하나의 버너로 하향등(로 빔)과 상향등(하이빔)이 가능하게 했다. 무엇보다 수은을 사용하지 않는 환경친화적인 기술을 개척한 것도 아우디다.

Audi Adaptive light

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A6와 A7 Sportback, A8 등에 채용되어 있는 기술로 제논 플러스 모듈을 통해 시골길, 고속도로, 시내도로 등 어떤 상황에서도 최적의 조명을 제공한다. 지금까지의 조명은 스티어링 휠의 조작에 따라 조사 방향이 바뀌는 정도였다. 아우디는 여기에서 한 걸음 더 나아가 진행 방향에 대향차가 있을 경우 헤드램프의 좌우 조사량을 조절해 대향차의 눈부심을 최소화해 준다.

룸미러 앞쪽에 설계된 카메라를 통해 전방의 상황에 대한 정보를 입수하고 거기에 따라 조사량과 각도를 조절하는 방식이다. 대향차의 헤드램프가 켜져 있으면 내 차의 하이빔이 로 빔으로 바뀐다. 또한 대향차가 있는 부분의 조사는 억제해 대향차에게 방해를 하지 않게 하는 역할을 한다. 고속도로를 달릴 때는 그에 맞게 멀리까지 빛을 보내고 빠른 속도에 대응하게 한다. 물론 대향차가 지나가고 나면 다시 자동으로 하이빔으로 복귀된다.

이 시스템은 MMI내비게이션과도 연동해 앞쪽에 교차로가 나타나면 그에 걸 맞는 조사각과 조사량을 제공한다는 점이 특징이다. 예를 들어 신호등이 녹색일 경우는 멀리까지 비추고 적색일 경우에는 가까이까지만 비춘다. 대신 상황 판단을 위해 좌우의 조사범위를 넓혀준다.

LED daytime running lights and LED rear lights

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LED(Light-emitting diodes ; 발광(發光) 다이오드.) 주간 전조등은 아우디가 2004년 A8 W12에 처음 채용하기 시작해 지금은 모든 모델에 채용되어 있다. 뿐만 아니라 대부분의 메이커들이 앞다투어 채용하고 있다. LED는 전기 에너지를 직접 빛으로 전환해 주는 반도체다. 기본적인 기술은 같지만 차종에 따라 다양한 형태로 변형되어 독창적인 디자인을 만드는데 크게 기여하고 있다. 아우디는 내구성과 메인터넌스 프리에 역점을 두고 개발하고 있다.

오늘날에는 아우디 대부분의 모델의 후미등에도 LED 램프가 채용되어 있다. 역시 디자인 측면에서 기여한 바가 크다. LED 전조등과 후미등은 방향지시등으로도 사용될 수 있어 효율성 측면에서도 좋은 장비라고 할 수 있다. 제동등의 경우 후방 차량에게 빠르고 정확한 정보를 제공해 추돌을 방지하게 해 준다.

LED headlights

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2008년 R8을 통해 처음 채용한 LED 헤드램프 기술에서도 아우디는 경쟁 브랜드들에 비해 앞선 기술력을 보여주고 있다. 5,500 캘빈의 색 온도로 햇빛과 비슷한 조명을 제공해 눈의 부담을 최소화 해 주며 수명 역시 영구적이라는 점이 평가 받고 있다. 로 빔은 개당 40와트의 전력만을 사용해 효율성 또한 높다. 할로겐이 400℃까지 열이 올라가는데 비해 LED는 120~150℃에 불과하다는 것도 장점이다.

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아우디는 LED 헤드램프를 2011년 르망 24시간 레이스에서 우승한 R18 TDI에 채용해 효과를 보았다. 초경량에 높은 조도, 그리고 냉각성 등에서 뛰어나 오랜 시간 멈추지 않고 주행하는 레이스카에서 빛을 발한 것이다. R18 TDI에 채용된 두 개의 LED 헤드램프는 일반 승용차와는 달리 100와트 이상의 전력을 소모해 양산차의 5~7배에 달하는 1,000룩스 이상의 파워를 낸다. A4에 채용된 제논 헤드램프에 비해 조사 거리가 최대 일곱배에 달한다는 얘기이다.

Tomorrow’s lighting technologies
LED Matrix Beam

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아우디는 헤드램프와 리어 컴비내이션 램프도 디자인의 중요한 요소로 활용하고 있다. 성능이 뛰어나야 하는 것도 중요하지만 램프를 통한 독창적인 디자인을 만들어 내는 것을 중시하고 있다. 그 주제는 주위 환경에 따라 보다 민감하게 반응하며 차량 주변 환경과 보다 긴밀하게 소통할 것과 더불어 조명을 더욱 매력적으로 만든다는, 즉 기능성과 디자인을 동시에 고려한다는 얘기이다. 물론 이 역시 능동적 안전을 위한 기술의 일환이다.

아우디가 이번에 소개한 매트릭스 빔(Matrix Beam)은 렌즈 바로 뒤의 소형 LED 혹은 리플렉터 로 기계적 전환없이 모든 상황에서 최적의 조명을 제공한다는 것이다. 상황에 따라 간단하게 꺼지기도 하고 켜지기도 한다. 카메라와 내비게이션, 각종 센서 등을 통해 정보를 수집한다는 점에서는 다를 바가 없다. 다만 앞쪽에 다른 자동차나 도시의 빛을 감지하면 헤드렘프는 그만큼의 부분에 빛을 조사하지 않는다. 실제 현장에서는 램프 하나를 사람이 들고 움직였는데 그에 따라 매트릭스 빔이 정확하게 반응을 보였다.

아우디는 최근 2년 동안 모터쇼장에 출품한 컨셉트카를 통해 이 기술을 선보여 왔다. 관람객들의 시각적인 반응을 살피기 위한 것이다. 기술적인 발전 못지 않게 시장에서 받아 들여지는 것도 중요하기 때문이다. 비나 안개 등 악천후시에도 효과를 발한다고 한다.

이와 함께 나이트 비전 시스템을 통해 감지한 사물에 대해 상황에 맞게 조사량과 조사각을 변환해 주는 AFS(advanced frontlighting system)도 소개됐다. 열이 있는 동물이 있을 경우 디스플레이 창에 노란색으로 표시가 되고 충돌 위험이 있으면 붉은색으로 변한다.

Intelligent rear lights& Laser rear fog light

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운전자는 주행 중 비나 안개 등으로 인해 시야의 방해를 받아 운전이 어려운 경우를 만나는 경우가 많다. 그래서 앞 차와의 차간거리가 더 가까워지게 되고 그만큼 사고의 위험은 높아진다. 앞 차가 급제동을 하면 대책이 없어지는 것이 보통이다.

아우디는 인텔리전트 후미등으로 이 문제를 해결하고자 하는 연구를 진행하고 있다. 새로 개발한 센서로 시야를 확보하거나 더 나아가 후미등의 조도를 높여 후방 차에게 내 차의 존재를 강하게 확인시켜 준다. 그만큼 뒤 차와의 차간거리가 멀어질 수 있다는 얘기이다. 앞 뒤의 센서를 통해 앞 차와 뒤 차의 존재를 확인하고 그 정보를 바탕으로 조도와 조명을 조절하는 것이다.

또 하나 재미있는 것은 레이저를 이용한 후미 안개등이었다. 인텔리전트 후미등과 비슷한데 레이저 광선이 안개속에 확실하게 빛을 발해 뒤 차로 하여금 앞 차의 위치를 정확하게 파악하게 해 준다. 약간 하향으로 향한 레이저 조명은 최대 30미터까지 안개를 뚫고 비추어 준다. 영화 속의 레이저 광선과 같다. 조명의 폭은 차 한대 정도인 2미터 내외.

OLED technology

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OLED(Organic LED)는 전혀 새로운 개념의 조명 기술에 대한 연구라고 할 수 있다. 오늘날 사용되는 LED가 반도체 크리스탈을 이용하는데 OLED는 자연친화적인 물질을 이용한다. 80℃이상 열이 상승하지 않아야 한다는 등의 한계가 있는 OLED 기술은 당장에 실현되는데는 시간이 걸리겠지만 조명을 통해 자동차의 상태나 상황을 표현한다는 것으로 새로운 관점의 시도라고 할 수 있을 것 같다. 예를 들어 운전자가 차 안으로 들어가면 조명이 흐르는 방향이 바뀌기도 하고 도어 핸들을 잡았을 때는 그에 상응하는 조명이 작동한다. 하지만 조명을 표현하는 표면이 수천 밀리미터의 얇은 두께여야 한다는 것도 도전과제를 안고 있다.

By-wire technology

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아우디는 이 외에도 ‘드라이브 바이 와이어’ 기술의 진척 상황을 소개했다. 기계 장치나 유압 장치들을 전기식 제어 장치로 대체하는 바이-와이어(by-wire) 기술은 새로운 보조 시스템들을 차량에 적용할 수 있는 다양한 가능성을 제공한다.

시프트 바이 와이어 기술은 A8 등 고가차에 이미 적용되어 있지만 스티어 바이 와이어와 브레이크 바이 와이어 기술은 아직은 실차 적용에 시간이 필요한 것 같다.

스티어 바이 와이어의 경우 실현될 경우 그만큼의 차체 경량화가 가능하고 더불어 공간에 여유가 생긴다. 그로 인해 엔진의 탑재 위치를 낮출 수 있어 중량배분에도 좋은 효과를 낼 수 있다. 무엇보다 스티어링 휠의 위치를 좌우 어느쪽에나 설치할 수 있어 설계의 자유도도 그만큼 높아진다.

브레이크 바이 와이어 역시 진공 부스터나 유압시스템을 위한 장비가 생략될 수 있어 경량화는 물론 기계적으로도 단순해 질 수 있다.
다만 드라이브 바이 와이어 기술은 1990년대 말부터 거론되기 시작했지만 아직까지는 확실한 진전이 없다는 점이 아쉽다.

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