지능형 헤드램프

지능형 헤드램프

지능형 헤드램프 (IFS; Intelligent Front-lighting System)는 야간 주행 시 시야 확보를 돕는 상향등 보조장치가 발전한 기술이다. 지능형 헤드램프에 장착되어 있는 카메라가 전방에서 달려오는 자동차의 각도와 위치를 파악하여 상향등을 일부 소등해 상대방 운전자에게 눈부심을 주지 않고 운전자 전방 시야를 확보한다.

[타고] 1개월 단위로 전기차가 필요할 때! 타고 월렌트 서비스

역사

운전자의 시야 확보뿐만 아니라 상대편 차량에게 위치를 알려주는 헤드램프는 자동차만큼 긴 역사를 갖고 있다. 1800년대 후반 자동차가 점차 보급화 되며 이전엔 신경 쓰지 않던 불편함이 생겨나기 시작했는데, 가장 큰 문제가 바로 밤길의 시야 확보였다. 과거에는 기술이 발전하지 않아 지금처럼 밝은 가로등이 없었기에 큰 문제가 되었었다. 그래서 초기의 자동차들은 호롱불과 같은 조명기구로 밤길을 밝혀 상대방의 위치를 확인하며 희미하게나마 시야를 확보 했다. 하지만 동물의 기름이나 석유 등을 이용해 불을 붙이다 보니 비와 바람을 만나면 쉽게 꺼져버리는 단점이 있었고 이를 보완하기 위해 1908년 아세틸렌을 사용하기 시작했다. 발화성 가스인 아세틸렌은 비와 바람에 강해 자동차의 헤드램프로 사용하기 좋았지만 아세틸렌 역시 켜고 끄는 것이 불편하며 밝기가 약해 대중화되기 어려웠다. 이후 1913년, 독일의 보쉬(Bosch)가 자동차용 발전기를 발명하게 되면서 지금의 방식과 같은 전기를 이용하는 텅스텐 필라멘트 전조등을 개발하게 되고 이때 발명된 전조등은 1990년대까지 이어졌다. 텅스텐 필라멘트를 이용한 헤드램프는 시야 확보에 용이할 만큼 적절한 밝기를 갖고 있지만, 필라멘트가 타면서 빛을 만드는 만큼 사용 시간이 짧고, 다 타면 잿빛으로 변하는 문제를 가지고 있었다. 이런 문제를 해결하기 위해 1964년부터 차세대 램프에 대한 개발이 이루어졌고, 1971년 첫 할로겐램프 장착 차량인 메르세데스-벤츠 SL이 탄생하며 본격적으로 사용되기 시작했다. 할로겐램프를 사용하며 고도의 성장을 이룬 자동차는 이후 새로운 방식의 HID(하이 인텐시티 디스차지) 램프를 적용하게 된다. 지금도 고급 차종에 주로 사용되는 방식으로 1991년 BMW 7시리즈에 처음 장착됐다. 할로겐과 달리 전조등 안에 크리스털 유리관을 삽입하고, 그 안에 제논 가스를 채워 고압의 전류로 빛을 내는 방식이기 때문에 제조사에 따라서는 제논 헤드램프라고도 부른다. 할로겐 대비 낮은 열 방출량을 보여 효율이 높고, 450시간 수명의 할로겐램프보다 5배가량 긴 수명과 더 높은 밝기를 자랑한다. 그러나 별도의 점화 시스템과 전자 안정기를 갖고, 높은 전류를 사용하기 때문에 교체 시 전문가의 도움이 필요하고 관리 비용이 비싸다는 단점이 있었다. HID가 고급 차량 위주로 사용되며 헤드램프 시장은 더욱 진보를 이뤘다. 차량의 방향 지시등과 테일램프 등 일부에만 사용돼 보조적인 역할을 하던 LED가 2008년 아우디 R8에 처음 장착되며 헤드램프의 주연이 됐다. LED의 경우 낮은 전력을 소비하며 1만 시간의 수명을 보장해 차량의 수명과 비슷한 내구성을 보였다. 그 동안은 ‘더 멀리 더 밝게’ 보기 위해서 발전했다면, 최근에는 도로 위의 다른 운전자들과 보행자들 의 안전까지 생각하면서 운전자의 시야를 최적화하는 방향으로 기술이 2010년대 개발이 되었다. 지능형램프는 상황을 정확하게 판단하기 위해서 카메라의 영상정보로 주변을 판단하고, 차량의 속도, 스티어링 각도, 전고, 조도 등의 차량의 내부 정보와 레이더 네비게이션 정보 등의 주행환경에 대한 정보를 융합하여 현재 상황을 판단하고 적절한 타이밍으로 빛을 제어한다. 이처럼 자동차 램프는 단순히 자동차가 있음을 알리는 기능에서 시작하여, 상황과 환경에 따라서 스스로 판단하고 운전자에게 최적의 시야를 제공하는 똑똑한 램프로 발전하고 있다.

개요

헤드램프는 자동차의 '눈'으로써 백 년이 넘는 시간 동안 밤길을 밝혀왔다. 호롱불로 시작해 백열등, 할로겐, HID(High Intensity Discharge, 고압 방전등) 등을 거쳐 고효율 LED에 이르기까지 지속적인 발전을 거듭해온 자동차 부품 중 하나이기도 하다. 최신 헤드램프는 단순한 안전장치를 넘어 전천후 편의·안전사양으로 탈바꿈하고 있다.

핵심기술

벤딩 라이트

벤딩 라이트(Bending Light)는 코너링시에 회전방향으로 시야를 확보하기 위해서 회전방향으로 미리 빛을 보내서 운전자의 시야를 확보해주는 기술이다. 다이나믹 밴딩 라이트 또는 DBL(Dynamic Bending Light)이라고도 한다. 네비게이션 정보를 통해서 미리 주행경로를 예측하고 운전대의 회전각을 기반으로 곡선 반경에 따라 하향등을 회전하여 적절하게 빛의 각도를 제어한다. +/– 15도 범위의 회전 각도는 최대 약 100°의 시야 반경을 제공하며, 200미터 반경이 190m인 커브에 진입할 때 하향등에 의해 시야가 확보되는 영역이 약 30m이라면 밴딩 라이트를 통해 이를 25m 정도 더 시야가 확보된다. 밴딩 라이트의 조명 각도는 차량의 스티어링 각도와 비례하기 때문에 운전자가 커브를 돌면 상향등과 하향등이 함께 작동하여 차량의 속도에 맞게 밴딩 라이트가 회전하는 속도 또한 맞춰진다는 특징이 있다.

상향등 보조장치

상향등 보조장치(High Beam Assistance)는 자동으로 상향등을 점소등 하는 기능이다. 줄여서 HBA라고도 부르며 마주 오거나 앞서가는 차량을 인식하고 상향등을 자동으로 하향 전환해서 어두운 도로에서도 상호간 시야를 확보할 수 있는 기술이다. 일반적인 도시환경에서는 야간에도 불빛이 많아 상향등을 켤 일이 많이 없지만, 조금만 외곽으로 벗어나도 가로등이 없어지고 의지할 것이라고는 전조등 뿐인 경우가 대다수이다. HBA는 이런 환경에서 운전자는 야간에 더 넓은 시야확보를 위해 상향등을 켰다가 마주오는 차량이 있을 때 다시 수동으로 상향등을 끄는 번거로움을 없애주는 기능이다. 또한 앞서가는 차량에 상향등으로 눈부심을 주지 않기 위해 앞차의 후미등이 감지될 경우 상향등을 자동으로 꺼주는 기능도 지원한다. HBA는 차량 전방에 장착된 카메라로 전방의 차량의 광원을 인식해 작동하는 원리로 차량 전조등이 통합적인 제어를 통해 더 안전하고 편리하게 차량을 운전할 수 있게 도와준다.

어댑티브 드라이빙 빔

어댑티브 드라이빙 빔(Adaptive Driving Beam)은 HBA보다 더 진보한 기술로 줄여서 ADB라고도 부른다. 지능형 헤드램프의 매우 핵심적인 기술이기 때문에 간혹 지능형 헤드램프 자체를 ADB 라고 부르는 경우도 있지만 정확히는 틀린 표현이다. HBA는 차량이 발견되면 상향등을 소등하지만, ADB는 차량이 있는 위치에만 빛을 차단하고, 차량이 없는 나머지 부분은 밝게 비추어 운전자에게 최대한의 시야를 제공하는 기술이다. ADB는 두 개의 광원을 전동장치로 조절해 그림자를 형성하게 하는 스위블 타입과 여러 개의 LED 광원을 활용해 차량이 감지되면 해당 부위를 비추는 램프만 일시적으로 꺼주는 매트릭스 타입으로 나누어진다. 매트릭스 타입은 스위블 타입보다 정밀하고 미세한 빛 조절이 가능해 현재는 거의 모든 업체가 매트릭스 타입의 ADB 개발에 열을 올리고 있다.

스위블 타입

스위블 타입(Swivle type)은 스위블 액츄에이터로 램프를 회전시켜서 빛을 가공하는 타입이다. 만약 왼쪽으로 마주오는 차량이 발견되면 왼쪽 램프를 왼쪽으로 돌려서 마주오는 차량의 눈부심을 방지한다. 액츄에이터로 구동하는 방식이기 때문에 마주오는 차량이 지나간 후에, 램프가 원래 위치로 돌아오는데 약간의 시간이 필요하다는 단점이 있다.

매트릭스 타입

매트릭스 타입(Matrix type)은 LED 배열을 이용하여, 기계적인 움직임 없이 필요한 부분만 빛을 점소등하는 기술이다. 전기적으로 동작하기 때문에 반응 속도가 빠르고 여러개의 암부를 형성할 수 있다. 현재는 84개의 LED를 사용한 매트릭스 기술이 상용차에 장착되었고, 더 많은 LED를 사용하여 세밀한 빛 제어를 하는 방향으로 기술이 발전해 나가고 있다.

픽셀 라이트

픽셀 라이트(Pixel light)는 매트릭스 타입에서 조금 더 발전된 기술로서 고해상도 램프를 픽셀 라이트로 구분할 수 있다. 1,000 픽셀 이상의 해상도를 가지기 때문에 보다 정밀하게 ADB을 구현할 수 있고, 이미지 형태의 빛을 생성할 수 있다. 예를 들면, 도로에 횡단보도나 진행방향을 표시하여 보행자와 다른 차량과 직접 소통할 수 있다. 픽셀라이트는 LCD 패널, 레이져 MEMS, DMD, u-AFS 기술을 이용한다.

LCD 패널

LCD 패널을 사용하여 고해상도를 구현하는 방법이다. LCD 패널을 이용하기 때문에 30,000 픽셀 이상의 해상도가 가능하다.

레이져 MEMS

레이저를 MEMS 거울에 반사시켜서 픽셀 위치를 조정하고 형광체를 통과시켜서 백색광을 만들어 내는 방식이다. MEMS 거울로 레이저 반사를 조정하여 픽셀을 하나씩 조사하는 방식으로 CRT모니터와 비슷한 원리이다.

DMD

DMD는 직사각형으로 배열된 800만개 이상의 마이크로미러로 이루어진 칩에 빛을 반사시켜서 원하는 이미지를 만드는 방식이다. 마이크로미러는 광원쪽으로 기울어지거나(켜짐), 멀어지는(꺼짐) 방식으로 픽셀을 작동시켜 밝고 어두움을 표현하고 고해상도도 구현할 수 있다.

u-AFS

1,024개 이상의 LED 칩의 배열을 이용하는 방식이다. LED 광원을 직접 이용하는 방식으로 MEMS나 LCD에 비해서 신뢰성이 높고, 양산 가능성 측면에서 장점을 가지고 있다.

전망

헤드램프는 더 밝은 빛을 제공하는 방향으로 발전해 왔지만, 최근에는 밝은 빛을 이용해서 운전자에게 최적의 시야를 제공하고, 다른 차량과 보행자의 안전까지 책임지는 지능형으로 진화하고 있다. 디비엔 보고서에서는 2025년까지 ADB기술이 25% 이상의 점유율을 보일 것으로 예측하고 있지만, 현재 시장 상황은 예상보다 더 빠르게 ADB가 채택되고 있다. 현대모비스㈜(Hyundai Mobis)의 경우 2011년 국내 최초로 K9 차종에 풀 LED 헤드램프를 양산 적용한 바 있다. 최근 LED 가격이 낮아짐에따라 현재 대부분의 양산 차종에 LED 광원을 적용한 램프 시스템을 개발하고 공급하고 있다. 이처럼 현대모비스를 포함한 주요 자동차 브랜드들은 향후 자율주행차 시대를 대비해 운전자 안전과 편의를 향상시킬 수 있는 램프 개발 및 ADAS 센서와의 기술연동을 통한 지능형 램프시스템 개발 등 램프 신기술 개발에 역량을 집중할 전망으로 보인다.

같이 보기

• 헤드램프
• 상향등
• 현대모비스㈜
• 제네시스 G70

이 지능형 헤드램프 문서는 자동차 부품에 관한 토막글입니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 이 문서의 내용을 채워주세요.

자동차 : 자동차 분류, 자동차 회사, 한국 자동차, 독일 자동차, 유럽 자동차, 미국 자동차, 중국 자동차, 일본 자동차, 전기자동차, 자동차 제조, 자동차 부품 □■⊕, 자동차 색상, 자동차 외장, 자동차 내장, 자동차 전장, 자동차 부품 회사, 배터리, 배터리 회사, 충전, 자동차 판매, 자동차 판매 회사, 자동차 관리, 자동차 역사, 자동차 인물 자동차 부품 계기 • 레저보어(리저버) • 레저보어 탱크(리저버 탱크) • 보조장치 • 부품 • 비순정부품 • 소모품 • 순정부품 • 스프링 • 아세이(어셈블리) • 옵션 • 운전장치 • 자동차 부품 • 정품 • 케이블 • 튜닝 • 파이프 • 햅틱 • 호몰로게이션 차대(섀시) 3 in 1 • VIN • 강선 • 강판 • 공차 (오차) • 공차 (자동차) • 공차중량 • 단차 • 드레인홀 • 롤링섀시 • 모노코크 • 바디 • 바디온프레임 • 배분중량 • 보일러 • 섀시 • 소자 • 에어백 모듈 • 연결모듈 • 오일 • 오일팬 • 워터펌프(냉각수 펌프) • 인버터 • 인클로저 • 중량 • 차대(섀시) • 차대번호 • 차량 총중량(GVW) • 철판 • 촉매장치 • 충전기 • 캐빈룸 • 캡오버 • 컨버터 • 크러시존(크럼플존) • 프레임 • 프로펠러 • 플러그 • 히트펌프 엔진 2기통 • 4기통 • 5기통 • 6기통 • 7기통 • 8기통 • 10기통 • 12기통 • 16기통 • 18기통 • 20기통 • LPDI엔진 • LPG엔진 • LPI엔진 • OHV • PS • rpm • V형엔진 • 가솔린엔진 • 가스터빈 • 공랭식 엔진 • 기화기 • 내연기관 • 냉각수 • 냉각장치 • 냉각제 • 냉각팬 • 냉간상태 • 노즐 • 다기통 • 디젤엔진 • 라디에이터 • 마력 • 배기밸브 • 밸브 • 봄베 • 부동액 • 분사 • 석유엔진 • 선박 엔진 • 수랭식 엔진 • 수소탱크 • 수소터빈 • 수평대향 엔진 • 슈퍼차저 엔진 • 스로틀바디 • 스로틀밸브 • 실린더 • 싱글터보 • 양자엔진 • 엔진 • 엔진룸 • 엔진마운트 • 엔진오일 • 엔진제어장치 • 연료분사기 • 연료시스템 • 연료전지 • 연료주입구 • 연료탱크 • 연료파이프 • 연료펌프 • 연료필터 • 열기관(열원동기) • 왕복기관 • 외연기관 • 원동기 • 원자력기관 • 원형봄베 • 자동차 엔진 • 자연흡기엔진 • 점화케이블 • 점화플러그 • 제트엔진 • 증기기관 • 증기터빈 • 직렬엔진 • 최고출력 • 최대토크 • 캠 • 캠축(캠샤프트) • 커넥팅로드(연결봉) • 크랭크 • 크랭크축 • 탱크 • 터보랙 • 터보엔진 • 터보차저 • 터빈 • 토크 • 트윈터보 • 파워팩 • 플라이휠 • 피스톤 • 피스톤 엔진 • 항공기 엔진 • 흡입밸브 모터 고정자(스테이터) • 교류모터 • 교류발전기 • 구동모터 • 구동모터 최대출력 • 동기모터 • 듀얼모터 • 모터 • 모터룸 • 발전기 • 시동모터 • 싱글모터 • 용단 • 유도모터 • 인휠모터 • 인휠시스템 • 인휠헥사모터 • 직류모터 • 직류발전기 • 축전지 • 코일 • 토크컨버터 • 트라이모터(트리플모터) • 퓨즈 • 퓨즈박스 • 퓨즈풀러 • 필라멘트 • 회전자(로터) • 회전축 구동장치 4매틱 • AWD 디스커넥터 • B-ISG • HTRAC • IGBT • PE모듈 • TCU • xDrive • 가변축 • 가속기 • 가속기 (자동차) • 감속기 • 공회전 속도조절 장치 • 공회전 제한 장치(ISG) • 구동 • 구동벨트 • 구동장치 • 구동축 • 기어(톱니바퀴) • 기어박스 • 기어비 • 기어오일 • 다운시프트 • 동력전달장치 • 뒷차축(리어액슬) • 듀얼클러치 • 무단변속기 • 미션 • 미션오일 • 배전기 • 벨트 • 변속기 • 사륜구동 • 앞차축(프런트액슬) • 업시프트 • 이륜구동 • 전륜구동 • 전축 • 종감속기어 • 차동기어(디퍼런셜) • 차동장치 • 차축(액슬) • 추진축 • 축 • 클러치 • 타이밍벨트 • 파워트레인 • 프로펠러 샤프트 • 후륜구동 • 후축 조향장치 경사각 • 너클암 • 너클 조인트 • 로어암 • 사륜조향 • 스러스트 • 스러스트 각 • 스티어링(조향장치) • 스티어링너클(너클) • 스티어링박스 • 스티어링 샤프트 • 스티어링암 • 어퍼마운트 • 어퍼암 • 전경각 • 전륜조향 • 조향축 • 캐스터 • 캠버 • 캠버각 • 킹핀 • 킹핀 경사각 • 킹핀 오프셋 • 토우 • 후경각 • 후륜조향 • 휠 밸런스 • 휠 얼라인먼트 제동장치 ABS • EBD • HHC • 경사로 밀림 방지 • 드럼브레이크 • 디스크 브레이크(디스크 로터) • 미끄럼 방지장치 • 베이퍼로크 • 보조제동장치(BA) • 브레이크드럼 • 브레이크라이닝 • 브레이크슈 • 브레이크 어시스트 시스템 • 브레이크오일 • 브레이크패드 • 슈팅 브레이크 • 오버라이드 • 오토홀드 • 전자식 제동력 분배(EBD) • 제동장치(브레이크) • 캘리퍼 • 클램프 • 클램핑력(클램프력) • 트랙션 컨트롤 시스템(구동력 제어장치) 서스펜션 가변댐퍼 • 고무부싱(러버부싱) • 기계식 서스펜션 • 댐퍼(제진기) • 더블위시본 서스펜션 • 마운트 • 매직 바디 컨트롤 • 부싱 • 서스펜션(현가장치) • 서스펜션암(컨트롤암) • 쇼크업소버 • 스트럿 서스펜션 • 액티브 서스펜션 • 에어매틱 • 에어서스펜션 • 에어스프링 • 전자제어 서스펜션 • 주파수 감응형 댐퍼 • 코일스프링 • 판스프링 • 플레이너 시스템 • 하시라 • 하이드로 부싱 • 현가상질량 • 현가하질량 흡배기장치 매연저감장치 • 배기 • 배기음 • 배기장치 • 배출 • 에어덕트 • 흡기 • 흡기장치 • 흡배기 • 흡배기장치 • 흡입 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반