기사 보기

도시의 아름다움을 담는 옥외광고 전문지
월간 뷰티플사인 입니다.

2015년 이전기사

자동차 LED조명, ‘빛’의 전쟁으로 번진다

페이지 정보

profile_image
작성자 관리자
댓글 0건 조회 2,386회 작성일 16-03-30 00:00

본문

자동차 LED조명, ‘빛’의 전쟁으로 번진다


레이저 헤드램프, 메트릭스 LED 등 조명기술 날로 진화

고급 명차에만 적용하던 기술, 국산차 등으로도 급속 확산

정부 ‘LED소자 인증기준에 포함’ 방침, “업계 경쟁 가속화”

“향후 시장의 승자는 LED광원 활용 조명기술이 결정” 분석



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
전 세계 자동차용 LED 시장이 급속히 성장하고 있다. 지난 2000년대부터 주로 아우디, BMW 등 명차와 일본의 도요타 등을 중심으로 자동차 LED조명 ‘붐’이 일기 시작했다. 국내에서도 2000년대 후반부터 이에 대한 관심을 시작, 연구·개발이 본격화되기 시작했다. 그 결과 현대모비스와 삼성LED(삼성전자와 통합)에 의한 LED 헤드램프 개발이 시작되었고, 서울반도체 등과 함께 국산화에 성공했다. 그 후 기아 등 국산차들도 LED 헤드램프를 장착하며, 해외명차들에 대항하기 시작했다. 최근엔 국토교통부 산하 교통안전공단도 LED소자를 자동차 헤드램프의 인증기준에 포함시키기로 해 눈길을 끈다. 이렇게 되면 ‘레이저 헤드램프’와 ‘시퀀셜 턴시그널’ 등 첨단의 등화장치 신기술이 인증 기준에 반영된다. 전문가들은 “내년 초엔 국산차들도 레이저 다이오드를 사용한 자동차 헤드램프를 장착할 것”으로 전망하고 있다. 결국 자동차 시장에선 LED광원을 활용한 ‘빛의 전쟁’이 본격화될 조짐이다.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


김천램프공장에서 생산되는 헤드램프. 쏘렌토R 장착을 시작으로.jpg
▲국내 자동차 업계에서 생산되는 헤드램프


최근 세계 자동차 시장의 LED광원 조명 기술은 발빠르게 진화되고 있다. 특히 하이브리드 및 전기자동차가 폭발적인 성장을 보이면서 자동차용 LED 조명 시장은 빠르게 성장하고 있다.
지난해 전세계 자동차용 LED 조명 시장은 약 21억6천만 달러 규모로 추산된다. 이는 연평균 22%의 높은 성장을 기록해온 결과다.
특히 헤드라이트용 LED 분야만 살펴보면 36%의 연평균 성장률로 자동차용 LED 조명 분야 중에도 가장 급격한 성장이 예견되는 상황이다.
오스람은 이런 추세에 맞게 자동차용 램프 및 LED 부문에 주력해온 대표적인 메이커다. 
오스람은 지난해 가을 자사가 개발한 제논/LED 헤드라이트(‘LEDriving Xenarc Headlight’)와 BMW i8 모델에 탑재될 레이저 모듈과 LED 주간 주행등 및 안개등을 대대적으로 홍보했다. 아우디 A4에 장착한 제논/LED 헤드라이트는 제논과 LED기술을 결합한 것이다. 이는 주요 자동차 제조사의 할로겐 헤드라이트보다 더욱 밝고, LED 주간 주행등을 장착하여 기능성과 효율성을 높였다. 


LED램프 튜닝.jpg
▲LED램프 튜닝


오스람, 자동차 조명 신기술 개발 앞장
특히 레이저 라이트 기술도 업계에서 두각을 나타내고 있다. 이는 빛의 도달거리가 길고,  탁월한 시스템 효율을 갖추고 있다는 것이다. 또한 자동차의 속도를 감지하는 적응식 제어 시스템과 디지털 카메라가 연동된 하이빔 어시스트를 통해 맞은편 차량의 운전자가 눈부시지 않도록 조절할 수 있다.
오스람측은 또 “LEDriving 제품군도 레이저 모듈 못지 않게 높은 기능성과 디자인 요소를 실현했다.”면서 “새로운 ‘LEDriving LG’ 주간 주행등은 낮 동안 최적의 시야를 확보해 안전성을 높였으며 스포티하고 세련된 자동차디자인까지 더했다.”고 소개했다.
이 회사에 따르면 LEDriving LG는 하이브리드 차종을 포함해 스톱/스타트 시스템이 적용된 모든 자동차와 호환된다. 
이처럼 LED 광원은 브랜드 인지도를 높여주는 헤드라이트 디자인을 통해 이미 자동차 디자인을 시각적으로 차별화하는 새로운 방안으로 채택되고 있다. 레이저 기술은 이러한 트렌드를 더 가속화시키고 있다. 
레이저는 오늘날 공급되는 어떤 광원과도 비교할 수 없는 고휘도를 제공함으로써 이전보다 훨씬 작은 헤드라이트 설계를 가능하게 한다. 또한, 레이저 모듈의 하이빔은 조명의 도달 거리를 비약적으로 늘려주기 때문에 야간 운전시 운전자들에게 더욱 향상된 시야를 확보하게 해준다. 이와 같은 기능성과 디자인의 결합으로 레이저는 LED보다 훨씬 더 많은 잠재력을 지니고 있다. 

“적응형 자동차 헤드라이트 시스템이 대세”
TI(Texas Instrument)가 지난해 내놓은, 적응형 자동차 헤드라이트 시스템을 위한 완전 통합형 ‘고휘도 LED 매트릭스 매니저 IC’도 관심의 대상이다.
TI코리아에 따르면 이 회사가 개발, 출시한 신제품 ‘TPS92661-Q1’은 향후 LED헤드램프의 급속한 진화를 가능케 하는 촉매제로 기대된다. 이를 활용하면, 자동차 제조업체가 빔 패턴과 빛의 강도를 동적으로 조정함으로써 도로에 최적화된 조도를 제공하고 운전자의 안전성을 향상시키는 혁신적인 LED 헤드램프 개발이 가능하다.
적응형 헤드램프 시스템은 상향등과 하향등의 방향과 빛의 강도를 자동으로 관리한다. 현재는 고급 차량에만 탑재되고 있지만 향후엔 대중적인 모델까지 확산될 전망이다. 
종전엔 이같은 적응형 헤드램프를 위해선 헤드램프 빔 형성과 방향 제어 구현을 위해 부피가 큰 개별 회로들을 탑재하기 위해 상당한 보드 공간이 필요했다. 그러나 이 제품은 단일 칩으로 복잡한 설계를 대체함으로써 보드 공간을 73%까지 줄일 수 있다. 그 때문에 LED헤드램프의 개발과 양산, 대중화를 촉진할 것이란 전망이 설득력을 얻고 있다.

LED조명의 마법? ‘매트릭스 LED조명’
이같은 기술 발달에 힘입어, 레이저 헤드램프, 매트릭스 LED조명 등 다양한 자동차 조명시스템이 실용화되고 있다.
레이저 헤드램프는 헤드램프 일부 소자에 레이저 다이오드를 사용하거나 기존 LED 소자에 레이저 다이오드 특성을 결합한 제품이다. 기존 LED 헤드라이트보다 조사 반경이 두 배가량 넓고 조사 거리가 수백미터에 달하며, 크기는 기존 광원의 10분의 1에 불과하다. 
광원이 작아서 다양한 디자인이 가능하지만, 광원이 달라지기 때문에 전조등 기준을 바꿔야 장착할 수 있다. 헤드라이트를 더 얇고 작게 바꾸면서도 성능은 높일 수 있다. 차량 전면부 디자인을 획기적으로 바꿀 수 있게 된다. 그 때문에 공상과학 영화에서나 보던 초소형 헤드라이트도 구현할 수 있다.
이런 움직임으로 인해 자동차 시장에선 이른바 ‘빛의 전쟁’이 일어날 전망이다. 이미 수입차 업계는 물론이고 국산차 업계도 신기술 개발 경쟁에 가세했다. BMW와 아우디 등 해외 업체들이 기왕의 기술과 노하우를 살려, 한층 이를 발전시키며 실용화하고 있다. 
국산차인 현대·기아차도 도입을 검토하고 있다. 아우디코리아도 그동안 일부 차종에 적용했던 ‘매트릭스 LED’를 확산시켜 나간다는 전략이다. 
매트릭스 LED는 전방 또는 맞은 편 차량을 인식해 상향등을 자동 제어하는 기술이다. 전방 차량을 인식해 상향등을 하향등으로 바꿔주는 하이빔어시스트(HBA)보다 진화했다. 상향을 유지하면서 상대 차량 이동 경로에만 선택적으로 빛을 차단한다. 주변 차량 시야를 방해하지 않고도 상향등을 상시 사용할 수 있다.
현대모비스도 최근 적응형 상향등(ADB·Adaptive Driving Beam) 개발과 시제품 제작을 마쳤다. 카메라 센서를 사용해 아우디 매트릭스 LED와 같은 기능을 구현한다. 이 회사는 지난 4월 일산 킨텍스에서 열린 ‘2015서울모터쇼’에서 메트릭스 LED 기술의 원리를 공개하기도 했다.

국내 부품 업체들도 기술 개발에 박차
국내에선 애초 일부 ‘튜닝족’들에 의해 자동차 LED조명이 실용화되는 계기가 되었다. 성능과 인테리어, LED램프, 휠/서스펜션 등으로 만족감을 느끼게 하는 튜닝과 ‘코드’가 맞았던 것이다. 
2010년 이전만 해도 자동차용 LED헤드램프는 일본 도요타의 렉서스 600h 차종(하향등), 아우디의 R8차종(상·하향등)과 캐딜락 에스컬레이드(상·하향등) 등 일부 고급차에만 적용되었다. 그러나 이들 수입차에서만 볼 수 있었던 LED램프나 제논 헤드램프 등이 튜닝에 의해 국내 자동차 문화에 이식된 것이다. 전조등과 안개등을 넘어서서 사이드미러, 실내계기판까지 LED튜닝의 인기가 번지고 있다. 
이같은 추세에 맞춰 5~6년 전부터 국내 기업들도 관련 기술과 제품 개발에 앞다투어 나섰다.
2010년 가을엔 현대모비스가 당시 삼성LED와 손잡고 국내 최초로 ‘고광량 LED헤드램프’를 국산화하는데 성공했다. 이들 회사에 의하면, 당시 국산화에 성공한 LED헤드램프는 기존 타사의 제품보다 15%에서 최고 40%까지 광량이 향상되었다. 열저항을 낮추어(2.0℃/W, 1와트 당 2.0℃ 상승) 발열량을 최소화함으로써 긴 수명도 확보했다. 또한 여러 방향으로 보내는 광량을 일정하게 유지하는 등 유명 램프회사의 제품들보다 우수한 성능을 지니고 있으면서도 25% 이상 원가를 낮춘 첨단 제품이라고 했다. 
당시 현대모비스는 “삼성과 공동 개발한 LED 헤드램프는 세계적 수준의 성능과, 선진업체들보다 높은 가격경쟁력을 갖춘 제품”이라면서, “궁극적으로 친환경 LED 헤드램프를 일반 차종까지 보급화 시키는 한편, 해외 완성차에도 수출할 계획”이라고 밝혔다. 
현대모비스는 LED 헤드램프 기술을 인공지능형 전조등 시스템(AFLS)에도 적용하는 등 고부가가치 제품으로 발전시킨다는 전략도 세웠다. 실제로 그 무렵 현대모비스는 도로상태 · 주행 및 기후조건 등 상황 변화에 따라 램프가 상하 · 좌우로 자동적으로 구동되는 AFLS를 국산화하는 데 성공한 바 있다. 

현대모비스, 서울반도체 등 헤드램프용 LED제품 양산
2011년엔 LED 전문기업 서울반도체도 자동차 헤드램프용 LED 광원을 개발했다. 이는 바로 양산체제로 돌입, 국산 차량에 공급하기 시작했다. 그 후 서울반도체의 LED 광원은 세계 4대 완성차 메이커로 자리잡은 국내 업체의 프리미엄 세단에 헤드램프로 채택되었다.
서울반도체는 이에 앞서 2010년 5월, 이미 자동차 헤드램프에 적용되는 DRL(Daytime Running Light) LED 패키지 개발 양산에 성공한 바 있다. 이 기술을 바탕으로 또다른 신제품 ‘Z Power’를 개발한 것이다.
사실 자동차 헤드램프용 LED 제품은 LED 분야 중 기술 개발이 가장 어려운 분야로 손꼽힌다. 헤드램프용 LED 제품을 양산하고 있는 업체는 전 세계 몇 군데 안 된다. 
그럼에도 서울반도체는 꾸준히 기술 개발에 매진, 미국 자동차전자부품협회(AEC)의 품질 기준인 AEC-Q101 승인을 획득했다. 수 년 전부터 이미 유럽 업체에도 헤드램프의 일종인 DRL을 생산, 공급한 바 있다.

신차 경쟁력, 우열은 ‘LED램프 기술’이 좌우?
자동차 LED조명이 국산차에도 본격 적응되고, 날로 신기술이 나오면서 신차 경쟁력은 곧 ‘LED램프 기술’이 좌우하는 양상으로 변모하기도 했다.
지난 2011년 LED헤드램프를 장착한 기아 K7과 현대 신형 그랜저의 한판 대결도 그런 사례다. 당시 언론은 ‘그랜저와 K7의 ‘눈빛’대결…승자는 누구일까’란 타이틀을 내걸며, 이슈화했다.
당시 준대형시장에 혜성처럼 나타난 K7은 지난 2009년 출시 당시 국산차에서는 찾아볼 수 없었던 헤드램프로 큰 관심을 받았다. 국내 최초로 백색 면발광 LED를 적용, 마치 여성이 굵은 아이라인으로 눈매를 강조하듯 선으로 표현했는데 이는 멀리서도 K7을 알아보게 하는 키포인트가 되었다. 
반면에 역시 새로 등장한 신형 ‘그랜저 HG’는 헤드램프에 천사의 날개라는 타이틀을 달았다. 선으로 이어진 LED의 포인트는 K7과 비슷하지만 날카롭게 빼낸 라인이 주는 느낌은 전혀 달랐다. 중심에는 HID램프를 맹수의 눈동자처럼 강조했으며, 가파르게 위로 올라간 눈꼬리 덕에 매우 냉철하고 이성적인 인상을 자아냈다. K7에 비해 다소 남성적인 느낌이 강했다는 평가를 받았다. 
결국 ‘그랜저HG’와 ‘K7’, 양자의 헤드램프를 가려본 결과, 날카로운 눈매의 그랜저가 51%의 선택을 받아 1위를 차지했다. 그러나 사실상 어슷비슷한 결과로 비긴 셈이다.
이에 자극받은 기아차는 이듬해 3월 첨단의 LED기능을 장착한 신차 K9을 출시, 반격을 시도했다.
이 차는 이른바 헤드업 디스플레이와 함께 ‘LED 풀 어댑티브 헤드램프’ 등 ‘빛’과 관련된 신기술을 장착했다. 이는 운전자의 안전을 밝혀주는 동시에 ‘K9’의 최첨단 이미지를 부각시켜주었다는 평가다. 
LED 풀 어댑티브 헤드램프는 주행조건과 환경에 따라 헤드램프가 자동으로 조절돼 운전자의 주행 편의성을 향상시키는 최첨단 사양이다. 주행 시 핸들의 움직임, 차량속도, 차량 기울기 등 실제 세부적인 주행조건에 따라 헤드램프 내 빔의 조사각과 범위가 일정한 패턴으로 자동 조절되어 운전자의 시야를 효과적으로 확보해 준다. 
이런 움직임으로 인해 자동차 시장에선 이른바 ‘빛의 전쟁’이 일어날 전망이다. 이미 수입차 업계는 물론이고 국산차 업계도 신기술 개발 경쟁에 가세했다.

--------------------------------------------------------------------------------------------------

전문가 진단1

"등화장치 인증기준 개정 유럽 사례 모델로 할 것"

이호상 (교통안전공단 자동차안전연구원 주행평가실 책임연구원)


현재 레이저 헤드램프가 상용화 된 곳은 유럽뿐이다. 하지만 유럽에서도 레이저 헤드램프에 대한 별도의 인증기준을 갖추고 있지는 않다. 상용화 된 레이저 헤드램프의 기술 사양에 따라 기존의 등화장치 인증기준을 상향한 정도로 볼 수 있다.
유럽을 제외한 다른 국가에선 레이저 헤드램프를 받아들이는 속도가 느려, 상용화에 필요한 법제화도 시간이 걸릴 것으로 보인다.
국내에선 레이저 헤드램프 상용화에 필요한 법적 기준을 별도로 마련할지에 대한 여부가 확실하지 않다. 하지만 등화장치 인증기준을 유럽의 사례를 모델 삼아 개정한다면 무리 없이 운용할 수 있을 것으로 보인다.
유럽의 관련 인증기준을 정확히 검토한 상태는 아니지만, 이를 모델삼아 개정할 경우 국내 등화장치 인증기준에선 ‘단파장’에 관한 규정이 변경될 것 같다. 레이저 광원의 특성상 LED 보다 단파장의 빛이 더 발생될 수 있기 때문에, 이를 제한하는 기준이 추가될 것으로 보인다. 또, 레이저로 인한 인체의 안전성을 보장하기 위한 조항도 포함될 것으로 보인다.
인증기준 개정은 유럽의 경우보다 오랜 시일이 걸릴 것으로 보인다. 유럽의 경우 인증기준 개정 과정이 간단하기 때문에, 짧은 시간 안에 제품의 상용화가 가능했다. 반면, 국내의 경우 그 과정이 비교적 복잡한데다 유럽의 기준을 검토해야 하는 시간도 필요하다.
등화장치 인증기준 개정에 관한 권한은 국토교통부에 있어, 개정의 정확한 시기를 점칠 수는 없다. 교통안전공단에선 최대한 빠른 시일 내에 개정안을 마련해 발표할 계획이다.
개인적으로는, 레이저 헤드램프도 LED를 사용하기 때문에 이를 LED 헤드램프와 전혀 다른 형태의 제품으로 인식할 수는 없다고 생각한다.
개정이 될 것으로 예상되는 등화장치 인증기준의 ‘단파장’ 관련 규정은 아래와 같다. 



전문가진단2

레이저 헤드램프, 아직은 시기상조…

김대곤 (SL 램프광학팀 부장)

레이저 헤드램프가 기존의 헤드램프와 비교해 갖는 가장 큰 장점은 빛의 조사 거리가 길다는 것이다. 1Lux의 상향등 기준, LED 헤드램프가 300m를 비추는 반면, 레이저 헤드램프는 600m까지 비출 수 있다.
하지만 직진성이 강한 레이저 광원의 특성상, 차량 좌우를 비추는 빛 방사 각도는 LED 헤드램프보다 떨어질 것으로 보인다. 좌우의 시야 확보도 중요한 야간 운행의 특성상, 좌우의 빛 방사 각도를 넓히는 것은 레이저 헤드램프의 과제다.
가장 큰 문제는 생산원가가 높다는 것이다. 레이저 헤드램프를 상용화 시킨 기업들이 원가를 공개하지 않아 정확한 금액을 알 수는 없지만, 기존의 LED 헤드램프와 비교해 상당한 수준의 비용을 필요로 할 것으로 보인다.
현재 BMW와 아우디에서 자사의 고급 차종에 레이저 헤드램프 옵션을 갖추고 있다. 하지만 이는 어디까지나 LED 헤드램프의 보조역할만 하고 있다. 보다 먼 거리를 비출 수 있다는 특성을 살려 상향등의 역할 정도에만 치우쳐 있는 것이다.
이들도 위와 같은 이유 때문에 레이저 헤드램프가 ‘주’가 되는 조명 시스템을 사용하지는 못하는 것이다.
SL에서도 작년 말까지 레이저 헤드램프의 연구개발을 진행했다. 현재는 내부적인 사정으로 인해 보류를 한 상태다. 현재 국내에서는 현대모비스에서 레이저 헤드램프에 관한 연구개발을 진행 중인 것으로 알고 있다.
레이저 헤드램프가 기존의 헤드램프를 완벽히 대체할 수 있을 정도로 상용화가 되려면, 빨라야 25년 정도는 지나야 하지 않을까 싶다.



<2015. 06 커버스토리>




댓글목록

등록된 댓글이 없습니다.