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전조등
헤드램프(headlight)는 야간에 전방을 밝혀 주는 조명 등화 기기이다.[1]
개요
전조등(前照橙) 또는 헤드램프(headlamp)는 자동차 또는 열차의 위치를 먼 곳에서 확인할 수 있도록 운전자나 승무원이 전방을 주시할 수 있는 앞을 비추는 차량 전면에 설치된 등이다. [2]
법률
제 37조(차의 등화)
- ① 모든 차의 운전자는 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 경우에는 대통령령으로 정하는 바에 따라 전조등(전조등), 차폭등(차폭등), 미등(미등)과 그 밖의 등화를 켜야 한다.
- 밤(해가 진 후부터 해가 뜨기 전까지를 말한다. 이하 같다)에 도로에서 차를 운행하거나 고장이나 그 밖의 부득이한 사유로 도로에서 차를 정차 또는 주차하는 경우
- 안개가 끼거나 비 또는 눈이 올 때에 도로에서 차를 운행하거나 고장이나 그 밖의 부득이한 사유로 도로에서 차를 정차 또는 주차하는 경우
- 터널 안을 운행하거나 고장 또는 그 밖의 부득이한 사유로 터널 안 도로에서 차를 정차 또는 주차하는 경우
- ② 모든 차의 운전자는 밤에 차가 서로 마주보고 진행하거나 앞차의 바로 뒤를 따라가는 경우에는 대통령령으로 정하는 바에 따라 등화의 밝기를 줄이거나 잠시 등화를 끄는 등의 필요한 조작을 하여야 한다.[3]
역사
100년전쯤에 자동차에 어두운 곳을 비추는 헤드램프가 등장했다. 기존 등불이나 횃불등으로 전방을 밝히기에는 바람이나 주변환경에 영향을 너무 받기 때문에 그 점을 해결하기 위해 아세틸렌 오일램프가 등장했다. 그 후 전구가 발명되었지만 초기의 전구는 충격과 진동에 민감하게 반응해 필라멘트가 자주 끊어져 한동안 도입되지 못하다가 1912년 캐딜락(Cadillac)이 델코(DELLKO)사의 전기식 시동장치와 조명 시스템을 채택한 후 현대적인 전기 헤드램프가 보편화되기 시작했다.그리고 1차세계대전을 거치면서 헤드램프 기술도 빠르게 발달했는데 1915년에는 가이드램프(Guide Lamp)사가 조사각을 상/하향 조정할 수 있는 헤드램프를, 1917년에는 유리 제조사 코닝(Corning)에서 전구 앞에 여러 각도로 빛을 분산시켜 넓은 시야를 제공하는 헤드램프용 렌즈를 출시하면서 1920년대부터는 기능적으로 오늘날의 헤드램프와 비슷해졌다. 이처럼 자동차의 헤드램프가 가장 필수적인 안전 기능 중 하나로 자리잡자, 미국에서는 아예 헤드램프를 표준화 시켜버립니다. 전국 어디서나 같은 규격의 헤드램프를 사용하면 생산 단가가 낮아지고 손쉽게 교체할 수 있다는 예측을 바탕으로 이루어졌다. 지금은 헤드램프 어셈블리 안에 끼우는 광원을 따로 교체하는 방식이 보편적이지만, 당시에는 램프와 전구 자체가 일체형이었던 까닭도 있다. 따라서 1940년부터 미국에서 판매되는 모든 차는 직경 7인치(약 178mm)의 표준 규격 원형 헤드램프만을 장착할 수 있었다. 이후 크기이나 장착 수 등의 기준은 다양해졌지만, 1983년까지 무려 43년동안 이러한 헤드램프 규격 기준이 유지됐다.두 번의 세계대전이 끝나고 민수용 자동차 산업이 폭발적인 발전을 거듭하면서, 헤드램프 기술 역시 말 그대로 '눈부시게' 발전했다. 갈 수록 더 밝고, 더 정확하게 전방을 비추면서, 동시에 다른 운전자들에게는 피해를 주지 않는 헤드램프가 등장했다.
1930년대 체코슬로바키아의 타트라(TATRA), 1940년대 미국의 터커(Tucker Motors Company) 등의 제조사는 차체 중앙에 보조 램프를 달았는데 '사이클롭스'라 불리는 이 램프는 스티어링 휠과 연동해 좌우로 회전하며 방향을 틀 때 그 방향을 비추는 기능을 갖췄다. 이후 1950년대 시트로엥(citroen)이 디에스(DS)에 이러한 기능을 적극적으로 탑재했는데, 이것이 오늘날의 조향연동형 헤드램프의 시초가 되었다.
1960년대에는 흰색만 허용되던 헤드램프의 색상 국제 표준이 황색까지도 허용하도록 바뀌게 되었다. 그 이전에도 악천후 시 더 잘 보이고 눈부심이 덜하다는 이유로 유럽에서는 황색 램프가 종종 사용되었는데, 1968년 영국에서 실제로 황색 조명이 흰색 조명보다 시인성이 좋다는 연구 결과가 발표되면서 이를 허용하기 시작했다. 오늘날에는 고강도방전등, 발광다이오드 등 강력한 조명들이 일반화되면서 황색등을 사용하는 경우는 거의 없지만, 우리나라를 포함한 대다수 국가의 자동차 안전 기준에서는 헤드램프와 안개등의 황색등 사용을 허용하고 있다. 일부 국가에서만 사용되던 게 보편화된 경우도 있다. 주간주행등같은 경우는 한낮에도 전면 조명 일부를 점등해 운전 중 시인성을 극대화하는 장치이다. 우리나라에서도 2015년부터 의무화됐는데 최초의 주간주행등은 눈이 많이 와 한낮에도 시야가 나쁜 북유럽과 캐나다 등지에서 처음 사용되기 시작했다. 이후 그 실효성이 입증되면서 여러 국가에서 사용되기 시작했고, 오늘날에는 신차 출시 시 의무적으로 장착해야 하는 국가도 많다. 반면 역사의 뒤안길로 사라진 기술들도 있다. 한때 첨단과 혁신의 상징이었던 리트랙터블 헤드램프가 대표적이다. 어려운 이름이지만, 옛날 스포츠카들의 차체 속에 숨겨져 있다 튀어나오는 팝업식 램프를 떠올리면 된다. 리트랙터블 헤드램프는 공기역학과 세련된 디자인에 대한 관심이 증대한 60~70년대부터 사용되기 시작했다. 공기저항이 적고 스포티한 쐐기형 차체에 헤드라이트를 장착하기 위한 나름의 고육책이었는데 90년대 중순까지 많은 스포츠카들이 이러한 설계를 도입했다. 국산차 중에서도 엘란이 리트랙터블 램프를 채택했다.
그러나 복잡한 구조 탓에 고장이 잦고, 작은 렌즈로 넓은 범위를 비출 수 있는 프로젝션 헤드램프가 보급되면서 점차 설 자리를 잃었다. 결정적으로 보행자 안전 규제가 강화되면서 보행자 충돌 시 불룩 튀어나온 구조물이 치명적인 리트랙터블 헤드램프는 사장됐고, 2004년쉐보레(Chevrolet) 5세대 콜벳(Corvette)을 마지막으로 더 이상 만들어지지 않고 있다.
'전방 시야 확보'라는 헤드램프의 역할은 변함이 없지만, 그 구조와 성능은 꾸준히 진화했다. 초기 헤드램프에는 텅스텐 필라멘트 전구가 널리 쓰이다가 할로겐 가스를 주입한 할로겐 램프의 발명으로 광량과 수명 양면에서 비약적인 발전을 이뤘다. 또 1991년 고압방전식(HID) 제논 램프가 최초로 상용화됐다.
2000년대에는 헤드램프 광원의 일대 혁신을 가져온 발광다이오드 헤드램프가 등장하기 시작했다. 아우디가 발광다이오드 주간주행등을 최초로 사용한 것을 기점으로 렉서스(LEXUS)가 LS 600hL에 세계 최초의 발광다이오드 헤드램프를 탑재했고, 이어서 다시 아우디가 스포츠카 R8에 주간주행등, 하향등, 상향등, 방향지시등까지 모두 발광다이오드를 사용한 풀 발광다이오드 헤드램프를 세계 최초로 탑재했다. 발광다이오드 헤드램프는 뛰어난 시인성은 물론 전력 소모량이 적어 연비 향상에도 기여하는 것으로 알려져 있다. 최근에는 발광다이오드보다 더 전력 소모가 적으면서 무려 600m 전방까지 비출 수 있는 레이저 헤드램프가 속속 도입되고 있다. 아직은 기술 장벽과 가격 문제로 극소수 고가 차량에만 도입되고 있지만, 발광다이오드가 전구를 대체했듯 향후에는 점차 많은 차로 확대될 전망이다.
광원 뿐 아니라 작동 방식도 변하고 있다. 과거에는 단순히 전방을 비추는 데에 그쳤지만, 이제는 여러 개의 발광다이오드 광원이 지형과 도로 형태를 따라 움직여 항상 최적의 시야를 확보할 수 있다. 심지어 상향등을 비추면서도 마주오는 차가 있으면 일부분만 상향등을 끄는 등, 이른바 '인텔리전트 헤드램프'가 오늘날의 대세다.[4]
종류
용도
- 상향등 : 하이빔이라고도 부르는 상향등은 어둠 속에서 전방 100m거리에 있는 물체를 확인할 수 있는 밝기를 가지고 있다. 한적한 도시 외곽, 시골길등을 운전할떄 조명거리가 긴 상향등을 주로 사용한다. 하지만 상향등은 반대편 차량의 운전에 방해가 될 수 있으므로 반대편에서 차량이 온다면 하향등으로 바꿔주는 것이 좋다.
- 하향등 : 단거리 도로를 비추는 등으로 보통 시내에서 야간운전을 할 때 주로 사용한다. 반대방향에서 오는 운전자의 눈이 부시지 않도록 상향등 대신 사용한다. 반대 방향에서 오는 운전자의 눈이 부시지 않도록 상향등 대신 사용하기도 한다. 일반적으로 야간운전 시 전조등을 점등하면 하향등이 켜지는데 이 상태에서 등화장치 레버를 몸 안쪽으로 당기거나 계기판 쪽으로 밀면 상향등으로 바뀐다. 그리고 반대방향으로 작동시키면 상향등이 꺼지고 다시 하향등이 점등된다.
- 안개등 : 전조등 아래에 설치되는 등으로 눈이나 비가 오거나, 안개가 끼는 등 날씨가 좋지 않을 때 주로 사용하는 등입니다. 전조등보다 가까운 곳을 비추며, 투과성이 높고 빛이 조사각도가 넓어 맞은편 차량이나 보행자의 존재를 확인하는데 효과적이다. 전면 안개등의 컬러는 백색과 황색으로 규정되어 있는데 빛의 산란 효과 때문에 운전석의 운전자 눈높이까지 눈부심을 유발하기도 해서 최근에는 대부분 노란색 불빛의 할로겐 전구를 많이 사용한다. 또한 안개등은 운전자의 시야확보와 더불어 다른 운전자들에게도 유용한데 자신의 위치를 다른 운전자들에게 알려 방어운전을 유도하기 때문이다.
- 차폭등 : 스몰라이트 또는 클리어런스 램프라고도 불리는 차폭등은 차량 전면의 양쪽에 있는 등으로 야간 전방에 차의 존재와 너비를 표시하는 역할을 한다. 고속도로에서 차가 고장 나거나 사고가 났을 때 차폭등만 켜두는 경우가 있는데 뒤따라오는 차가 사고 차량을 주행하고 있는 것으로 오해할 수 있으므로 이런 경우 반드시 비상등과 차폭등을 함께 켜두는 것이 좋다.
- 방향 지시등
방향 지시등 또한 넓은 의미에서 헤드라이트의 한 종류라고 할 수 있다. 방향 지시등은 차체의 네구석 또는 측면에 있는 황색 혹은 오렌지색의 램프로 차량의 방향을 바꿀 때나 다른 차량에게 일시적 위험 상태임을 알리는 필수 장치이다. 현재는 모든 차량에서 사용하는 표준 기능이지만 방향 지시등이 발명되기 이전에는 운전자가 차의 방향을 돌릴 때 어느 방향으로 운전하겠다는 신호를 다른 운전자들에게 손으로 알려야 했다. 방향 지시등은 레버를 위나 아래로 움직여 오른쪽 방향 전환 신호난 왼쪽 방향 전환 신호를 작동시킬 수 있는데 지시등은 분당 60번에서 120번 사이의 비율로 깜박인다.[5]
빛을 내보내는 방식
빛을 내보내는 방식에 따라 크게 렌즈 타입, 클리어 타입과 프로젝션 타입으로 구분할 수 있다.
렌즈 타입은 주로 90년대 말까지 생산됐던 차량들 에서 흔히 볼 수 있는 방식으로, 전조등의 프론트 커버에 빛을 굴절시키는 렌즈 패턴이 새겨져 있어 이를 통해 빛을 모아주는 형식으로, 빛의 굴절과 난반사가 심하고, 사거리가 짧아 요즘은 더이상 쓰이지 않는다. 당시 기술의 한계로 전조등의 외형을 복잡하게 꾸밀 수 없어 원형 또는 사각형이 절대다수였으며 렌즈 패턴으로 인해 내부가 잘 보이지 않아 흐리멍텅한 인상을 준다. 일부 차종은 커버의 재질이 저품질이라 누렇게 변색되거나 하는 모습을 보이기도 했다. 이 문제는 리플렉션 타입도 해당된다.
클리어 타입은 렌즈 타입과 달리 전구 뒤쪽의 반사판의 패턴을 통해 빛을 모아주는 형식이다. 커버에 패턴이 적거나 없어 내부가 잘 보이므로 투명하여 안쪽에 반짝이는 반사판이 보이기에 렌즈타입보다 미관상 우수하다. 빛을 모으는 반사판의 역할이 중요하므로 반사판의 면적을 줄이기 어려워 결과적으로 전조등의 크기가 작아지기 힘들다는 단점이 있다.
프로젝션 타입은 전구가 보이지 않는 눈알모양의 전조등이다. 이 프로젝션 헤드램프는 유럽에서 처음 만들어진, 맞은편 운전자가 눈이 부시지 않도록 빛을 일직선으로 비추도록 한 특지을 가지고 있다. 둘의 특징적인 차이라면 클리어 타입은 빛을 가깝지만 넓게 퍼뜨리고, 프로젝션 타입은 좁지만 멀리까지 보낸다는 것 그리고 컷오프라인이 뚜렷하게 보인다는 정도로 성능상 큰 차이는 없다. 이러한 특징으로 인해 순정 전구이거나 순정 전구라도 필라멘트의 위치에 따라 컷 오프라인의 흐려짐 또는 선명해짐이나 빔의 각도 등 수많은 파라메터가 변동되는 클리어타입 또는 멀티 리플렉션과 렌즈타입에 비해 파라볼릭 반사경과 내부에 있는 셔터를 사용하여 컷오프라인을 만드는 프로젝션 타입이 밝기를 올리면서 법규를 지키기에 유리하다. 조사각을 자동으로 조절할 경우에도 마찬가지. 벌브각도 조정 서보모터의 움직임은 프로젝션이 조금 더 작은범위다.
2010년대 후반과 2020년대로 접어들며 발광다이오드의 적극적인 사용과 이를 이용하여 이전까지의 점광원 대신 면광원을 프로젝션 타입 헤드램프와 적절히 섞어 사용하는 차량들이 많아지면서 전조등의 크기가 작아지는 추세를 보이고 있다. 광원의 크기에 비해 밝기도 강한 편인데다 전구의 빛을 최대화해주는 반사판 면적에 매달릴 필요가 없어졌기 때문. 다양한 형태와 장식이 가능해지면서 전조등의 형태가 급속도로 복잡한 모습으로 바뀌고 있다.[6]
신기술
- 분리형 헤드라이트(컴포지트 램프) : 주간주행등이 위에 있고 전조등이 아래로 내려와있는 형태의 헤드라이트로 기존 ‘자동차 눈’ 역할을 하던 라이트가 얇아져서 더욱 날카로운 눈매를 강조할 수 있어 디자인적 장점이 있고 차고가 높은 SUV 특성상 라이트는 자연스레 올라가는데 컴포지트 램프를 적용하면 전조등이 아래에 위치해 앞 차량 눈부심을 줄일 수 있다.
- 히든라이팅 램프 : 평소 크롬라인으로 보이는 주간주행등(DRL)은 면발광 발광다이오드 램프가 빛을 발하는 순간 하나의 선이 된다. 이러한 선을 이용한 디자인이 센슈어스 스포트니스를 한층 더 돋보이게 한다.
- 상향등 보조 시스템 : 상향등은 보다 멀리 빛을 보내 어두운 도로에서 유용하게 쓰이지만 빛을 높게 비추기 때문에 반대편 차량에 눈부심을 줄 수 있다. 상향등 보조 시스템은 그런 불편함을 덜어준 기술이다. 하이빔 보조 시스템은 상향등을 켰을 때 반대편에서 차량이 오면 자동으로 라이트를 내리는 시스템이다.
- 어댑티브 헤드램프 : 변화하는 상황에 따라 헤드라이트를 상하좌우로 조절하는 기술이 어댑티브 헤드램프로 고속도로와 일반도로 같은 도로 환경부터 속도와 조향 방향까지 계산하여 비춘다. 속도가 높으면 멀리, 낮으면 가까이 비추고, 교차로에 진입하면 넓게 비춰 주변 상황을 볼 수 있게 해준다. 그 전에도 코너링 램프와 오토레벨링이라는 기술이 있었다. 하지만 단순히 좌우와 상하만 움직이는 기술이였다. 그러나 여러 상황에 따라 다양하게 변화하는 어댑티브 램프는 더욱 발전한 형태이다. 복잡하고 정교한 시스템이 들어가기에 주로 고급차에 적용된다.
- 레이저 라이트 : 레이저 헤드램프는 앞서 설명한 어떤 방식보다 가시거리가 길고, 효율도 뛰어나다. 발광다이오드 라이트보다 5배 밝고, 2배 먼 거리인 600m까지 전방을 비출 수 있다. 발광다이오드 라이트보다 크기가 더 작아 디자인의 제약도 크게 줄어든다. 향후 발광다이오드 라이트를 대체할 가능성이 가장 큰 광원이기도 하다.
- 스마트 픽셀 라이트 : 스마트 픽셀 라이트 기술은 자동차로 의사표현을 하는 기능이다. 다른 자동차, 혹은 보행자와 서로 소통할 수 있다. 예컨대 마주오는 차량에게 순서를 양보하거나 상대 차량에 기능 이상을 알리고자 할 때, 이 같은 기능이 유용하게 쓰일 수 있다. 상대 차량 또한 지금처럼 비상등을 켜지 않고 픽셀 라이트로 ‘고마워요’ 라고 써서 고마움을 표현할 수 있다.[7]
각주
- ↑ 〈등화장치의 개요 및 전조등〉, 《 강주원 자동차 홈 》
- ↑ 〈전조등〉, 《 위키백과》
- ↑ 〈도로교통법 제 37조〉, 《종합법률정보》
- ↑ 〈자동차 발전사(1. 자동차의 눈, 헤드램프)〉, 《엠파크》, 2019-06-10
- ↑ 한화 손해보험 , 〈자동차 헤드라이트, 어디까지 알고 있니〉, 《네이버 포스트》, 2017-06-27
- ↑ 〈https://namu.wiki/w/%EC%A0%84%EC%A1%B0%EB%93%B1 전조등〉, 《나무위키 》
- ↑ 〈어두운 밤을 밝히는 자동차의 눈, 헤드라이트 종류와 발전〉, 《영현대》, 2019-05-17
참고자료
- 〈등화장치의 개요 및 전조등〉, 《 강주원 자동차 홈》
- 〈전조등〉, 《 위키백과》
- 〈도로교통법 제 37조〉, 《종합법률정보》
- 〈자동차 발전사(1. 자동차의 눈, 헤드램프)〉, 《엠파크》, 2019-06-10
- 〈자동차 헤드라이트, 어디까지 알고 있니〉, 《네이버 포스트》, 2017-06-27
- 〈https://namu.wiki/w/%EC%A0%84%EC%A1%B0%EB%93%B1 전조등〉, 《나무위키
<ref name = "영현대"> 〈어두운 밤을 밝히는 자동차의 눈, 헤드라이트 종류와 발전〉, 《영현대》, 2019-05-17
