2015년 2월 16일아우디의 본사가 있는 독일 잉골슈타트에서 전 세계 자동차 전문기자들을 대상으로 조명 기술에 대한 워크샵이 있었다.매년 그렇듯이 아우디테크데이라는 타이틀로 치러지는 행사의 일환이다. 올해는 자율주행자동차시대에 조명 기술이 어떻게 세상을 바꿀 것인가에 초점이 맞추어져 있었다. 아우디는 LED 주간등을 비롯해 후미등, 전조등 등을 구현한 선구자다. LED는 아우디가 자동차에 채용하기 시작해 기술적으로도 많은 발전을 했지만 그로 인해 도로의 표정이 크게 바뀌었다. 올 해에는 그동안 아우디가 LED를 비롯한 조명에 얼마나 많은 노력을기울이고 있는지와 매트릭스 LED, OLED 등 자율주행자동차에 대비하는 기술들을 소개했다. 잉골슈타트 워크샵 현장에서 그 내용을 전한다. 두 번째로 매트릭스(Matrix) LED와 OLED(Organic LED)등 미래 기술에 관한 내용이다.

 
오늘날 자동차에 관한 신기술을 90% 이상이 전기전자장비에 관한 것이다. 커넥티비티와 조명, 그리고 교통사고 예방을 위한 목적으로 시작된 자율주행자동차에 관한 모든 기술이 전기전자장비이다. 카메라와 센서, 레이더, 라이더(Light Radar)등을 동원해 내비게이션 맵과 연동해 운전자가 스티어링 휠을 잡지 않아도 되는 시대가 눈앞에 와 있다. 
 


조명도 그런 자율주행자동차(Piloted Driving Car)를 위해 중요한 기능과 역할을 하고 있다.이는 내비게이션의 지도서비스와도 연동해 연비효율성을 높이는 것은 물론이고 헤드램프의 조사방향, 방향지시등의작동 상태, 리어 컴비내이션 램프의 기능, 그리고 레이저후미 안개등에 이르기까지 광범위하다. 
 

Matrix LED
 
아우디가 매트릭스 LED 개발 상황을 처음 밝힌 것은 2011 아우디 테크데이를 통해서였다. 그 때 이미 아우디는 헤드램프와 리어 컴비내이션 램프도 디자인의 중요한 요소로 활용하고 있다는 그들의 생각을 강조했었다. 성능이 뛰어나야 하는 것도 중요하지만 램프를 통한 독창적인 디자인을 만들어 내는 것을 중시하고있다는 것이었다. 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. 물론이 역시 능동적 안전을 위한 기술의 일환이다.
 


아우디가 당시 매트릭스 빔(Matrix Beam)이라는 명칭으로 소개한 것은 렌즈 바로 뒤의 소형 LED 혹은 리플렉터로 기계적 전환없이 모든 상황에서 최적의 조명을 제공한다는 것이었다. 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 당시 테크데이를통해 발표하기 전 이미 전 세계 모터쇼에 출품한 컨셉트카를 통해 이 기술을 선보였었다. 물론 관람객들의시각적인 반응을 살피기 위한 것이다. 기술적인 발전 못지 않게 시장에서 받아 들여지는 것도 중요하기때문이다.



2015테크데이를 통해서는 이 A8에 채용된 매트릭스 LED를 비롯해 실용화 단계에 접어든 OLED 와 후미 레이저 안개등도공개했다.

R8과A8 등 일부 모델에 적용된 매트릭스 LED 헤드램프는 다른 도로 이용자의 눈부심을 방지하면서도 제반 주행 상황에서 도로를 매우 선명하게 조사한다. 3세대 아우디 TT는 헤드램프 한 개당 12개의 LED로 구성된 하이 빔을, 아우디A8은 헤드램프 한 개당 25개의 LED로 구성된 하이 빔을 갖추고 있다. 이 중 5개의 LED가 한 개의 그룹으로 묶여 반사판이 감싼 형태를 취한다.



라이트 스위치가 자동으로 맞춰지고 하이빔을 조사하고 있는 경우, 내비게이션 데이터를 사용하여 도심을 시속 30 km/h이상의 속도로 주행하고 있을 때 자동적으로 빛이 들어오는 시스템이다. 연동 작업중인 카메라가 다른 차량을 감지하면 조절기가 즉시 개별 LED를 제어하여 64단계로 광도를 조절하여 수 백만 개의 조명 패턴 옵션이 가능하다. 앞서 주행하는 차량들은 조명 패턴에서 제외되는 반면에 인접하는 차량은 지속적으로 조사한다. 대향차가 지나쳐가면, 하이 빔을 다시 풀로 조사한다.



매트릭스 LED 헤드램프의 LED는 조명을 선택적으로 밝히거나 약하게 하여 커브길을 따라 조명의 포커스를 모퉁이 너머로 비추는 코너링 라이트 기능을 하기도 한다. MMI 내비게이션플러스 시스템에서 제공하는 예측형 경로 데이터를 바탕으로 운전자가 스티어링 휠을 조작하기도 전에 이런 코너링 라이트 기능을 수행한다.  

조명을 통해 대화한다

아우디는 이미 의도한 방향 전환을 주변에전달하는 다이나믹 턴 시그널을 실용화했다. 모델에 따라, 방향지시등은 개별 LED 소자 또는 LED 소자 블록으로 구성된다. 운전자가 방향지시등 레버를 작동하면 안에서부터 밖으로 순차적으로 밝아진다.150 밀리 초 만에 안팎 모두 환해지고 또 250 밀리 초 동안 최고 광도로 점등할 수있다. 다음 순차 점등을 반복하기 전까지 LED 소자는 어두워진다.



아우디 R8 시리즈의 한정 판매 모델인 아우디 R8 LMX 하이 퍼포먼스 스포츠 카에 2014년 여름 적용되어 최초 양산된 레이저 하이 빔 스팟 기능도머지 않아 일반 모델에도 적용된다. 레이저 하이 빔 스팟은 하이 빔 레이저 모듈 하나로 600 미터 거리까지 조사 가능한 하이빔 콘을 생성한다. 각 모듈마다직경이 0.01 밀리미터인 4개의 작지만 강력한 레이저 다이오드가 장착되어 있다. 이들 다이오드는 450 나노미터 파장의 균일한 단색 블루 레어저 빔을 생성한다. 5,500 켈빈 컬러 온도에서 인광발광체가 도로사용에 적합하도록 레이저를 백광으로 전환한다. 시속60 km 이상의 속도에서 가동된다.



2008년에 도입하기 시작하여 이제는 전 차종의 기본 사양이 된 적응식 브레이크등도 대화하는 조명 기술이다.운전자가 시속 50 km/h 이상으로 달리던 중 브레이크 제동을 걸어 감속 가속도가 0.7 g 이상을 초과하는 경우,  브레이크등에서 뒤따르는 후방 차량에 초당 3회의 깜빡이는 조명으로 분명한 경고 시그널을 보낸다. 자동차가 멈추기바로 직전 비상등이 평상시 깜빡이는 간격으로 활성화된다. 

Matrix Laser Technology

아우디는 지금까지 그래왔듯이 신기술을 레이싱을 통해 피드백을 했고 스포츠카를 통해 구현했다. 조명 기술에서도 그런 전철을 밟아왔다. 이번에는매트릭스 레이저 헤드램프를 신형 R8에 표준 장비로 채용한다고 발표했다. 하이빔에 레이저 스팟 기술을 추가한 것이다.

레이저 하이 빔 스팟은 아우디 R8 시리즈의 한정 판매 모델인 아우디 R8 LMX 하이 퍼포먼스 스포츠 카에 2014년 여름 적용되어 최초 양산됐다. 이 레이저 스팟은 르망 24시 경주대회에 참가했던 R18 e-트론 콰트로 레이스 차량에도적용된 바 있다.

레이저 하이 빔 스팟은 하이 빔 레이저 모듈 하나로 수백 미터 거리까지 조사 가능한 하이빔 콘을 생성한다. 각 모듈마다 직경이 0.01 밀리미터인 4개의 작지만 강력한 레이저 다이오드가 장착되어 있다. 이들 다이오드는 450 나노미터 파장의 균일한 단색 블루 레어저 빔을 생성한다. 5,500 켈빈 컬러 온도에서 인광 발광체가 도로 사용에 적합하도록 레이저를 백광으로 전환한다.



디지털 마이크로 디바이스(digital micromirror device)를 사용해 운전자의 환경에 가장 적합한 도로 조명을 가능하게 해 주는 기술이다. 공사장이나 고속도로에서 주변의 차로 인해 시야가 방해될 때 원하는 부분만 집중 조사해준다. 도심에서는 교통 상황에서는 조명 패턴을 차량 바로 앞 도로에 투사해 보행자가 안전하게 도로를 건널 수 있게 해 주기도 한다.

OLED - 살아 숨쉬는 조명

아우디는 OLED(Organic LED)에 대해서도 오랫동안 연구를 해 왔다. 2011년에도 개발 과정을 소개한 바 있는 OLED는 전혀 새로운 개념의 조명 기술에 대한 연구다.LED가 반도체 크리스탈을 이용하는데 OLED는 자연 친화적인 물질을 이용한다.80℃이상 열이 상승하지 않아야 한다는 등의 한계가 있었다.



이 물질은 극도로 얇게 발리는 반죽 형태로, 극도로 얇은 초박 mm두께로 코팅되어 고광택 디스플레이용 유리패널과 같은 평면 느낌이다.

전기 전압이 흐르게 되면, 유기물질 반죽 분자가 광자를 방출하여 표면이 발광한다. 전력분포에 따라, 특정 명암 효과를 포함하는 균일 조명으로 표현되거나 다이내믹한 빛의 흐름을 생성하기도 한다.

2015 테크데이에서 아우디는 OLED기술을 이용한 외관 조명 디자인이 양산 단계에 접어 들었다고 밝혔다. 운전자가 차신의 차량에 접근하면 조명이 반응을 하는 것이다. 그리고 운전자의 동선에 따라 움직이며 자동차 도어 손잡이 같은 차의 윤곽선을 조사해 준다. 운전자가 차에 탑승하면 섬세한 OLED조명이 활성화된다. 조명이 흐르는 방향이 바뀌기도하고 도어 핸들을 잡았을 때는 그에 상응하는 조명이 작동한다. 

글 / 채영석 (글로벌오토뉴스 국장)