자동차 전방조명의 신기술
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2011-07-12 12:22:12 |
본문
1. 서론
최근 자동차 전조등 시스템은 도로의 환경에 능동적으로 동작하는 이른바 조명가변형전조등 시스템(Adaptive Front Lighting System)이 적용되고 있다. 이러한 기술은 전조등 시스템에 LED를 적용함으로써 더욱 기술구현이 용이하게 되었다.
글 / 강병도 (교통안전공단 자동차성능연구소)
출처 / 한국자동차공학회 오토저널 2011년 7월호
또한 LED를 이용함으로써 에너지 절약형 친환경 전조등과 위치파악시스템(GPS)을 이용하여 자동차가 주행 중에도 도로의 상황을 미리 예측하여 전조등의 조명을 조절하는 시스템도 연구되는 추세이다.
이러한 전조등의 기술개발 동향에 따라 유럽 등화장치 규정 전문가 회의(UN/ECE WP29 GRE)에서 연 2회 안전기준에 대한 논의가 활발하게 진행되고 있다. 이에 따라 우리나라도 국내 자동차 산업의 국제 경쟁력확보 및 안전도 향상을 위해 선제적 기술 및 규정 연구가 필요하며 이를 위해 본고에서 야간교통안전에 중요한 역할을 하는 전조등 시스템의 신기술 동향을 소개하고자 한다.
2. 자동차 전조등의 신기술 동향
2.1 지능형 전조등 (FAFLS : Full Adaptive Front Lighting System)야간 주행 시의 안전과 편안함을 위해 전조등은 충분한 조명을 조사할 수 있어야 한다. 이러한 노력의 일환으로 기존보다 진보된 기술들이 개발되고 있다. 즉 자동차의 진행방향 및 도로환경조건에 따라 자동적으로 전조등의 조사되는 방향 및 불빛 세기를 조절하는 전조등인 지능형 전조등을 들수있다. 지능형 전조등은 <그림1>과 같이 기본빔(C-모드), 곡선로(Bend Lighting), 도심지(V-모드), 고속도로(E-모드), 악천후(W-모드) 등으로 구분된다.
2.2 LED 전조등
전조등에 사용하는 광원을 보면 백열전구, 할로겐 텅스텐 전구, 크세논 가스방전식 전구를 사용해왔고, 최근에 새로운 광원으로 각광받고 있는 LED가 전조등에 사용되기 시작했다. LED의 장점은 저전력, 긴수명으로 이미 후미등, 제동등, 방향지시등과 같은 신호 또는 지시용 등화로 사용되어 왔으나 최근 고효율의 백색 LED가 개발됨에 따라 전조등, 안개등, 주간 주행등(DRL)과 같은 전방 조명용으로도 적용되고 있다. LED 전조등의 사용 예는 <그림 2>와 같으며 2007년 6월 세계 최초로 렉서스 LS 600h에 적용하였다.
2.4 Night Vision System
Night Vision은 <그림 4>와 같이 어둠속의 사물을 적외선 감지장치로 인식하는 시스템이다. 이 시스템의 목적은 야간 운전 시 전조등에 의해 제공받지 못하는 원거리 도로정보를 운전자에게 제공하여 야간 시인성을 증가시키기 위한 것이다. 일반적인 원리는 적외선 방사에 기초를 두고 있으며 물체의 열 또는 적외선의 반사를 이용하여 자동차 앞부분의 센서와 렌즈를 통해 정보를 받아들여 운전자가 쉽게 인지할 수 있도록 화면(Head-up Display)에 제공한다. 이 장치는 특히 밤에 일어날 수 있는 사고유형인 차량과의 사고, 차량과 자전거, 차량과 보행자, 차량과 동물, 후미 차량과의 충돌방지에 효과적이다.
2.5 ADB 전조등 (Adaptive Driving Beam System)
ADB(Adaptive Driving Beam) 전조등은 원거리 조명용으로 주로 사용되고 있는 주행빔(상향빔) 전조등을 효과적으로 사용하기 위한 것이다. ADB 전조등은 자동차내의 센서에서 전방상황을 감지하고, 이를 분석하여 대향차 또는 선행차 운전자의 눈부심을 방지하고 전방 시인성을 증가시키기 위한 것으로 기술구현은 <그림 5-1>, <그림 5-2>, <그림 5-3>과 같이 자동으로 주행빔을 점등시키는 시스템(High Beam Assist), 가변 컷오프 전조등 시스템(Variable Cut-off Headlamp), 눈부심 방지 주행빔(Glare Free High Beam)시스템 등이 연구되고 있다.
2.6 DMD 전조등 (Digital Micro-mirror Device)
전조등에서 조사되는 빛 속에 운전속도 등 운전자가 정보를 쉽게 인지할 수 있도록 수십만 개의 알루미늄 거울(13mm)의 기울기를 조절하여 투사하는 개념의 전조등 시스템으로 <그림 6-1>, <그림 6-2>와 같다.
2.7 Spot Light
<그림 7>과 같이 야간 전방상황을 적외선 카메라를 이용하여 보행자 또는 전방 장애물에 직접 빛을 조사하여 감지하는 것으로 운전자의 안전성을 확보하는 부가장치이다.
2.8 V2V, V2I 통신시스템
LED의 주파수로 제어한 점등속도에 따라 V2V(차대차), V2I(차대 인프라)와의 통신을 구현하여 도로상의 자동차 정보 송∙수신또는 가로등과 교통신호와 같은 인프라와의 정보수신을 통해 주위교통정보를 획득할 수 있는 시스템으로 <그림 8>과 같다.
3. 결론
앞으로 더욱 소비자들의 다양한 요구와 기술경쟁의 심화에 따라 신기술의 적용은 더욱 가속화될 전망이다. 전조등에 대한 신기술은 <그림 9>와 같이 고효율, 친환경, 고안전, 편안함 등과 같은 방향으로 진행될 것으로 예상된다.
이러한 측면에서 일본과 유럽의 자동차 등화장치 전문가들은 UN/ECE 등화장치 전문가 회의(GRE)에서 매우 적극적으로 연구된 결과를 기준에 반영하려고 노력을 하고 있다. 최근에는 전조등의 신기술인 운전자 지원장치(Driver Assistance System)에 많은 법규개정노력을 하고 있으며 이와 더불어 인간의 시각적 특성(Human Vision Stimuli)분야도 논의될 수 있도록 검토하고 있다.
참고로 자동차 분야의 세계 안전기준개정을 위한 논의는 <그림 10>과 같이 UN/ECE WP29 포럼에 참여하여 자국의 기술이 국제기준에 반영되도록 많은 노력을 하고 있다.본고에서 살펴본 바와 같이 자동차 등화장치의 기술 은 진보적으로 발전하고 있음을 알 수 있다. 이러한 기술들이 기준으로 정립되었을 때 개발자의 경제적 가치는 매우 크다는 것을 예측할 수 있다. 즉 원천기술 선점에 따른 기준 정립은 기술의 식민지화를 시킬 수 있다.
따라서 우리나라도 원천기술의 개발에 노력을 하여야하고, 개발된 기술이 국제기준에 적용될 수 있도록 정부차원의 적극적인 지원이 필요함을 알 수 있다.
최근 자동차 전조등 시스템은 도로의 환경에 능동적으로 동작하는 이른바 조명가변형전조등 시스템(Adaptive Front Lighting System)이 적용되고 있다. 이러한 기술은 전조등 시스템에 LED를 적용함으로써 더욱 기술구현이 용이하게 되었다.
글 / 강병도 (교통안전공단 자동차성능연구소)
출처 / 한국자동차공학회 오토저널 2011년 7월호
또한 LED를 이용함으로써 에너지 절약형 친환경 전조등과 위치파악시스템(GPS)을 이용하여 자동차가 주행 중에도 도로의 상황을 미리 예측하여 전조등의 조명을 조절하는 시스템도 연구되는 추세이다.
이러한 전조등의 기술개발 동향에 따라 유럽 등화장치 규정 전문가 회의(UN/ECE WP29 GRE)에서 연 2회 안전기준에 대한 논의가 활발하게 진행되고 있다. 이에 따라 우리나라도 국내 자동차 산업의 국제 경쟁력확보 및 안전도 향상을 위해 선제적 기술 및 규정 연구가 필요하며 이를 위해 본고에서 야간교통안전에 중요한 역할을 하는 전조등 시스템의 신기술 동향을 소개하고자 한다.
2. 자동차 전조등의 신기술 동향
2.1 지능형 전조등 (FAFLS : Full Adaptive Front Lighting System)야간 주행 시의 안전과 편안함을 위해 전조등은 충분한 조명을 조사할 수 있어야 한다. 이러한 노력의 일환으로 기존보다 진보된 기술들이 개발되고 있다. 즉 자동차의 진행방향 및 도로환경조건에 따라 자동적으로 전조등의 조사되는 방향 및 불빛 세기를 조절하는 전조등인 지능형 전조등을 들수있다. 지능형 전조등은 <그림1>과 같이 기본빔(C-모드), 곡선로(Bend Lighting), 도심지(V-모드), 고속도로(E-모드), 악천후(W-모드) 등으로 구분된다.
2.2 LED 전조등
전조등에 사용하는 광원을 보면 백열전구, 할로겐 텅스텐 전구, 크세논 가스방전식 전구를 사용해왔고, 최근에 새로운 광원으로 각광받고 있는 LED가 전조등에 사용되기 시작했다. LED의 장점은 저전력, 긴수명으로 이미 후미등, 제동등, 방향지시등과 같은 신호 또는 지시용 등화로 사용되어 왔으나 최근 고효율의 백색 LED가 개발됨에 따라 전조등, 안개등, 주간 주행등(DRL)과 같은 전방 조명용으로도 적용되고 있다. LED 전조등의 사용 예는 <그림 2>와 같으며 2007년 6월 세계 최초로 렉서스 LS 600h에 적용하였다.
2.4 Night Vision System
Night Vision은 <그림 4>와 같이 어둠속의 사물을 적외선 감지장치로 인식하는 시스템이다. 이 시스템의 목적은 야간 운전 시 전조등에 의해 제공받지 못하는 원거리 도로정보를 운전자에게 제공하여 야간 시인성을 증가시키기 위한 것이다. 일반적인 원리는 적외선 방사에 기초를 두고 있으며 물체의 열 또는 적외선의 반사를 이용하여 자동차 앞부분의 센서와 렌즈를 통해 정보를 받아들여 운전자가 쉽게 인지할 수 있도록 화면(Head-up Display)에 제공한다. 이 장치는 특히 밤에 일어날 수 있는 사고유형인 차량과의 사고, 차량과 자전거, 차량과 보행자, 차량과 동물, 후미 차량과의 충돌방지에 효과적이다.
2.5 ADB 전조등 (Adaptive Driving Beam System)
ADB(Adaptive Driving Beam) 전조등은 원거리 조명용으로 주로 사용되고 있는 주행빔(상향빔) 전조등을 효과적으로 사용하기 위한 것이다. ADB 전조등은 자동차내의 센서에서 전방상황을 감지하고, 이를 분석하여 대향차 또는 선행차 운전자의 눈부심을 방지하고 전방 시인성을 증가시키기 위한 것으로 기술구현은 <그림 5-1>, <그림 5-2>, <그림 5-3>과 같이 자동으로 주행빔을 점등시키는 시스템(High Beam Assist), 가변 컷오프 전조등 시스템(Variable Cut-off Headlamp), 눈부심 방지 주행빔(Glare Free High Beam)시스템 등이 연구되고 있다.
2.6 DMD 전조등 (Digital Micro-mirror Device)
전조등에서 조사되는 빛 속에 운전속도 등 운전자가 정보를 쉽게 인지할 수 있도록 수십만 개의 알루미늄 거울(13mm)의 기울기를 조절하여 투사하는 개념의 전조등 시스템으로 <그림 6-1>, <그림 6-2>와 같다.
2.7 Spot Light
<그림 7>과 같이 야간 전방상황을 적외선 카메라를 이용하여 보행자 또는 전방 장애물에 직접 빛을 조사하여 감지하는 것으로 운전자의 안전성을 확보하는 부가장치이다.
2.8 V2V, V2I 통신시스템
LED의 주파수로 제어한 점등속도에 따라 V2V(차대차), V2I(차대 인프라)와의 통신을 구현하여 도로상의 자동차 정보 송∙수신또는 가로등과 교통신호와 같은 인프라와의 정보수신을 통해 주위교통정보를 획득할 수 있는 시스템으로 <그림 8>과 같다.
3. 결론
앞으로 더욱 소비자들의 다양한 요구와 기술경쟁의 심화에 따라 신기술의 적용은 더욱 가속화될 전망이다. 전조등에 대한 신기술은 <그림 9>와 같이 고효율, 친환경, 고안전, 편안함 등과 같은 방향으로 진행될 것으로 예상된다.
이러한 측면에서 일본과 유럽의 자동차 등화장치 전문가들은 UN/ECE 등화장치 전문가 회의(GRE)에서 매우 적극적으로 연구된 결과를 기준에 반영하려고 노력을 하고 있다. 최근에는 전조등의 신기술인 운전자 지원장치(Driver Assistance System)에 많은 법규개정노력을 하고 있으며 이와 더불어 인간의 시각적 특성(Human Vision Stimuli)분야도 논의될 수 있도록 검토하고 있다.
참고로 자동차 분야의 세계 안전기준개정을 위한 논의는 <그림 10>과 같이 UN/ECE WP29 포럼에 참여하여 자국의 기술이 국제기준에 반영되도록 많은 노력을 하고 있다.본고에서 살펴본 바와 같이 자동차 등화장치의 기술 은 진보적으로 발전하고 있음을 알 수 있다. 이러한 기술들이 기준으로 정립되었을 때 개발자의 경제적 가치는 매우 크다는 것을 예측할 수 있다. 즉 원천기술 선점에 따른 기준 정립은 기술의 식민지화를 시킬 수 있다.
따라서 우리나라도 원천기술의 개발에 노력을 하여야하고, 개발된 기술이 국제기준에 적용될 수 있도록 정부차원의 적극적인 지원이 필요함을 알 수 있다.
