1. 서론
LED 기술이 소개된 이후 램프 분야에 많은 혁신을 가지고 오게 되는데 가장 큰 발전은 기존의 Light Source였던 Bulb의 패키지를 극복한 Styling과 디자인에 있다고 할 수 있다. LED(Light Emitting Diode)는 Bulb에 비해 저전류, 긴수명, 소형 패키지, 다양한 방식의 구조설계 유연성 등 무한한 잠재력을 가지고 있는 여러 기술의 복합체로 그간 디자인 제약에 목말라 있던 Stylist들에게는 구원의 Light Source라 불릴 정도이다. 물론 아직까지는 Bulb 대비 고가이며 LED를 구동하는 별도의 모듈이 필요해서 자동차에 사용되는 경우가 매우 제한적이었고 대부분 고급 Grade의 차량에만 적용되어 왔다.

글 / 오세욱 (현대자동차)
출처 / 한국자동차공학회 오토저널 2011년 7월호

그러나, LED가 TV 및 일반조명에까지 검토 되면서 국산화와 가격 경쟁으로 가격이 다운되고 소형 및 준중형 차량까지 적용 범위가 넓어지고 있는 상황이다. LED 적용이 양적으로 확대되면서 요즘 Signal Lighting의 경향은 기존 Bulb를 사용하는 램프와 LED를 사용하는 램프의 이미지를 차별화 할 수 있는 간접 반사광과 제2의 매개체를 이용한 Light Guide, Light Curtain 등의 개발에 집중되고 있으며 계측기계들의 발달로 센서 등을 이용한 지능형 Signal Lighting 시스템 개발이 활발해지고 있다.

이에 Signal Lighting의 LED 기술 동향과 기반기술을 응용한 응용기술 분야에 대해 설명과 함께 미래 동향에 대해 설명코자 한다.

2. 본론
2.1 LED Based Signal Lighting 기술 동향
2.1.1 멀티 DOT 이미지 Lighting
Bulb를 이용한 램프 구조는 광량의 효율성을 위해 제한된 반사면과 렌즈의 Optic이 필수적인 요소였기 때문에 점등 필링이나 외관은 매우 제한적이었다고 할 수 있다.

이에 반해 LED는 작은 패키지의 장점을 활용하여 넓은 공간에 많은 LED를 적용하여 멀티 DOT 이미지를 부여하면서 LED 효과를 많이 부각시켜 성공적으로 시장에 진입하게 되었다. 멀티 DOT 이미지는 소비자들에게 좋은 반응을 보여 여러 카 메이커에서 확대 적용이 되어 왔으나, LED를 많이 사용하게 되어 원가 적인 부담과 여러 LED의 품질관리 측면 부담으로 새로운 이미지에 대한 연구가 진행 되어왔으며, LED 개수를 줄이며 Signal Lighting의 법규를 만족할 수 있는 시스템을 구성하게 되었다.

LED를 최소 6개 ~ 12개로 Tail/Stop 기능을 구현하게 되었는데 이는 LED 밝기 발전과 반사면의 고집적화 등을 통해 쉽게 이루었으며 이는 소비전류의 절감과 LED 사용면적이 감소하면서 후행차 운전자의 눈부심도 현저하게 감소시킬 수 있었다.

2.1.2 면발광 이미지 Lighting
소비자의 감성 품질에 대한 지수가 오르면서 멀티 DOT 이미지 보다 어느 한 면 전체에 은은하게 맺히는 이미지가 연구되기 시작하였다. 이러한 면발광 이미지를 위해 Light Guide, Curtain, Pipe 등 새로운 매개체와 간접반사를 이용한 기술까지 등장하면서 자동차 메이커마다BI(Brand Identity)를 램프에서 구현하려는 노력을 볼 수 가 있게 되었다.

위의 Optic 기술들은 멀티 이미지, 면발광 이미지, Light Guide/Curtain 등의 광학계에 대한 설명들인데 직접반사와 간접 반사가 섞여 이용되는 경우도 존재하며 이 기술들을 Base로 다양한 조합의 Lighting 기술들이 나오기 시작하였다.

자동차에 점등 이미지는 소비자들에게 많은 인식을 주기 때문에 Optic 기술들의 조합으로 각기 다른 BI에 도전하고 그것을 실차에 적용하는 사례가 다양하게 시도되고 있다. “A사”의 경우 Light Guide 기술을 활용하기 시작하여 직접반사와 Light Guide 혼용, Light Bar 타입으로진화를하고있으며,“ B사”의경우직접반사에서면발광이미지로 변경하며 소비자의 욕구에 부응를 하고 있다.

“C사”는 디자인적인 요소와 기하학적 요소에 Fun 기능을 더해 요지경 같은 이미지를 창출하여 새로운 스타일에 도전하고 있다. 현재 면발광의 기술은 모든 자동차 스타일에서 요구되어지는 기술로써 LED의 간접반사를 이용하여 하는 방법과 Light Bar, Guide 등 을 활용한 방법 등으로 구분된다. Signal Lighting 뿐만 아니라 Forward Lighting 분야에도 면발광은 매력적인 스타일을 소비자에게 제공할 수 있기 때문에 빠르게 적용되고 있다.

면발광의 흐름은 국내 자동차사와 해외 자동차의 연속적인 디자인 Theme로 적용될 것으로 예상되며 기술 특허 및 디자인에 대해 많은 투자가 될 것으로 예상된다.

2.1.3 특수한 조형 컨셉의 Lighting
면발광과 더불어 램프 내 특수한 조형을 넣어 이미지 차별화의 방법이 새롭게 대두되고 있다. 이유는 BI를 차별화 하려는 발상으로 판단되는데 기존의 램프와 차별화 되는 느낌은 크게 나타나고 있다. 불만나오던 구세대의 램프는 이제 램프라고 하기 어려울 정도로 조형과 빛의 조화를 매우 높은 수준으로 요구하고 개발되어지고 있다. 그만큼 Lighting의 이미지가 차량에 많은 영향을 미치고 있다는 반증이기도 하다.

따라서 더욱 많은 아이디어 속에 고급스러운 느낌의 램프 연구가 계속 이어질 전망이다.

2.2 Sensor Based Signal Lighting 기술 동향
지금까지는 Signal Lighting의 점등 기술관련 동향을 살펴 보았다. 램프 본연의 기능은 상대방 차량의 운전자로 하여금 차량의 진행 상태를 알려주는 Safety 기능을 하는 것이다.

Safety 기술은 센서류의 발달과 더불어 지능형 Lighting 시스템으로 거듭 발전하고 있으며, 법규도 속속 제정이 되고 있는 상황이다. 크게 나누어 급제동 시 후행하는 차량에 경보를 주는 ESS 시스템과 후행 차량의 상대속도를 계산하여 충돌 시간을 예측하여 자동으로 점등하는 시스템, 주변 환경의 밝기를 감지하여 빛의 밝기를 자동으로 조절하는 시스템 등이 바로 그것이며, 통신의 발달과 도로환경의 전자화로 급속히 발전하고 있으며 운전자의 조작없이 자동으로 On/Off 될 수 있는 때가 곧 올 것으로 예측할 수 있다.

2.2.1 ESS (Emergency Stop Signal)
차량 주행중 제동을 행하여(Brake SW) 차량 속도가 감속되는 정도를 센싱(G센서 혹은 속도Differentiation) 하여 규정된 범위에 포함될 경우 및 ABS가 Full 작동하는 경우 Signal 송출하여 Lighting의 점멸을 자동으로 유도하는 시스템으로 급제동 시 운전자가 수동으로 비상등을 점멸하지 못하는 상황에서 Stop등 혹은 방향지시등을 자동 점멸하여 안전을 확보할 수 있는 장치이다.

구성은 <그림 9>와 같이 구성될 수 있으며 시스템 상황에 맞게 조정할 수 있다. 정지등 전체점멸 시 효과 [차속 80km/h]→ 주간 150[ms]의 반응 시간 단축(공주 거리 3.1m 감소)→ 야간 260[ms]의 반응 시간 단축(공주 거리 4.6m 감소)데이터 수집 결과 공주거리의 감소효과로 전체 정지거리 단축으로 안전을 확보할 수 있는 기술로 평가
받고 있다.

이 기술은 LED Light Source를 멀티 DOT이미지로 하는 램프의 경우 매우 효과적인 기술이 될 수 있다. Area를 나누어 점멸 시 보다 효과적으로 경고를 할 수 있다.

2.2.2 지능형 Signal Lighting
지능형 라이팅의 경우 차량에 적용되는 기존의 센서들과의 융합이나 응용을 통해서 좀 더 Smart하게 작동하는 시스템으로 볼 수 있다. 레이다 센서를 활용하면 후행차의 접근속도를 알 수 있고 자신의 차량 속도와 계산하여 충돌 예상시점을 예측해 미리 정지등을 점멸함으로써 후행차 운전자로 하여금 안전거리를 유지할 수 있게 하여 사고 예방을 도와줄 수 있으며, 조도센서와 연결 시 햇빛이 강한 주간에는 정지등이 잘 보이지 않는데 조도센서에서 주간의 조도를 감지하여 그 값이 강한 경우 LED 출력을 높여 빛을 밝게하고, 야간에 조도값이 낮으므로 출력을 조절하여 눈이 부시지 않을 정도로 조절하여 안전성과 상품성 측면 장점을 모두 도모할 수 있을 것이다. 이처럼 영상장비와의 융합도 지능형 라이팅의 범주에서 훌륭한 역할을 수행할 수 있는데 안개 상황이나 강우, 강설 시 영상을 센싱하여 시계 범위가 좋지 않을 경우도 출력을 조절하여 상황에 맞는 밝기의 빛을 제공 할 수 있을 것 이다.

<표 1>에서처럼 관련 기능에 대한 부분이 법규적으로도 가능하도록 개정 중에 있으며 보다 광범위하게 빛을 지능적으로 콘트롤 하는 것이 현실화 되고 있어 국내 법규나 평가장비들의 구축이 절실하게 요구되고 있고 전문가들의 양성을 통해 FTA 등의 법규장벽에 대응할 필요가 대두되고 있다.

3. 결론
이러한 움직임과 요구는 지금부터 시작이라 할 수 있다. 센서의 발달과 더불어 통신기술의 발달로 더 많은 유용한 기술들이 전자적으로, 기계적으로 가능해지게 되므로 이에 대응이 가능하도록 범국가적인 분비와 단체의 활동과 연구가 동시에 요구된다.

Forward Lighting과 더불어 국내 산업의 육성과 보호 측면으로 규제 보다는 공동 연구, 출자, 협업 등을 통해 응용기술에 필요한 기반기술 개발, 투자, 육성 등 전반에 걸친 대응 방안을 모색해야 할 것 이다.

중요한 것은 이러한 기술들이 한 기술에만 영향을 미치는 것이 아니라 전반적인 기술산업의 근간이 된다는 것을 인지하고 계속적인 선행개발과 양산이 필요하다는 점이다.