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오늘날의 자동차 헤드램프는 대단히 많은 기능을 포함하고 있다. 전방을 비춘다는 본연의 임무 이외에도 능동적 안전을 위한 다양한 기술이 접목되면서 나날이 발전해 나가고 있다. 스티어링과 연계되는 헤드램프와 하이 빔 어시스트 같은 장비가 대표적인 기능들이다. 또 헤드램프의 새 화두로는 LED가 떠오르고 있으며 HID 같은 고급 장비도 적용 폭이 넓어지고 있다.
헤드램프의 부피는 작지만 자동차에서 차지하는 비중은 매우 크다. 자동차의 기능과 스타일링에 있어 빼놓을 수 없는 부분이 바로 헤드램프이다. 기능적인 면에서 볼 때 헤드램프의 기본 목적은 운전자를 위한 시야 확보이다. 헤드램프가 없다고 가정하면 야간 운전 같은 상황은 상상하기도 힘들다.
그리고 곧잘 착각하는 것 중 하나가 헤드램프가 ‘나’를 위해 존재한다는 것이다. 엄밀히 본다면 틀린 말은 아니지만 그보다는 타인에게 나의 존재를 알리는 역할도 무시할 수 없다. 헤드램프를 켜지 않으면 본인도 시야 확보가 줄어들지만 상대방(다른 자동차 또는 보행자)도 나를 인식하기가 힘들다. 그래서 헤드램프를 가능한 일찍 켜는 것이 안전에 유리하고 많은 국가에서는 주간 전조등이 의무화 돼 있다.
헤드램프는 기능성 이외에도 스타일링에서도 대단히 중요한 역할을 한다. 흔히 헤드램프를 자동차의 눈으로 표현하는데 사람의 얼굴을 생각하면 그 중요성을 쉽게 알 수 있다. 자동차의 첫 인상은 그릴과 헤드램프의 디자인에 상당 부분 결정되고 전체 스타일링에도 큰 영향을 미친다. 헤드램프의 형상은 메이커 또는 특정 모델의 아이덴티티를 결정하는 경우도 종종 본다. 대표적인 예가 포르쉐 911이다.
자동차의 디자인처럼 헤드램프 역시 시대에 따라 달라지고 유행을 탄다. 유행했던 디자인 중에 하나가 팝업식이다. 평상시에는 보닛 속에 숨어 있다가 작동 시 튀어나오는 팝업 헤드램프는 1936년의 코드 810에 처음으로 쓰였다. 멋진 디자인 때문에 90년대 중반까지는 스포츠카에 즐겨 사용됐지만 에어로다이내믹과 보행자 안전이 중요해지면서 점차 사라진 방식이다. 메커니즘 자체도 코스트가 많이 들고 무겁다는 단점도 있다. 헤드램프를 움직이기 위해 별도의 전기 모터와 진공 서보, 배선들이 필요하기 때문이다. 현재 팝업식 헤드램프를 채용한 모델은 좀처럼 찾아보기 힘들다.
흔히 전조등으로 불리는 로우 빔은 1915년 가이드 램프 컴패니가 개발했고 2년 후에는 캐딜락이 드라이버가 수동으로 헤드램프의 각도를 조절하는 방식을 소개했다. 그리고 1924년에는 빌럭스 벌브가 처음으로 상하향을 모두 비추는 헤드램프를 개발했다. 1925년에는 가이드 램프가 페달로 상하향 램프를 조절하는 헤드램프를 개발했고 이런 방식이 마지막으로 쓰인 것은 1991년의 포드 F-시리즈였다.
고급차에 주로 쓰이고 있는 HID(High-Intensity Discharge)의 역사는 그리 오래되지 않았다. HID가 처음으로 쓰인 모델은 1991년의 BMW 7시리즈였고 이후 유럽과 일본에 급격하게 보급되었다. 유럽과 일본에서는 HID의 점유율이 50%에 달한다. 반면 미국은 HID의 보급이 늦은 편이어서 1996년의 링컨 마크 VIII가 처음이었다.
HID는 고압 펄스로 스파크를 만든다. HID는 2,800~3,500 루멘 사이가 일반적이고 이때의 전기는 35~38와트 사이이다. 할로겐 필라멘트는 700~2100 루멘 사이에서 40~72와트의 전기를 필요로 한다. HID는 벌브의 온도에 따라 색상이 달라진다. 일반적으로는 4100K~4400K 사이가 주로 쓰이며 6500K는 태양광에 근접하는 빛깔을 낸다. 이 캘빈의 수치가 높으면 빛의 색상이 다양해져 애프터마켓에서는 8000K 이상의 제품도 흔히 볼 수 있다. 하지만 캘빈의 수치가 지나치게 높을 경우 시인성은 오히려 떨어진다.
HID가 각광받는 이유는 할로겐 보다 밝기도 하지만 빛을 더 멀리 보낼 수 있어 야간 시야가 크게 개선되는 것이다. 거기다 할로겐 보다 전력 소비도 적어 작은 차이지만 연비에도 도움 된다. HID를 사용할 경우 약 1.3g/km의 CO2가 줄어드는 것으로 알려져 있다. 평균 수명은 2천 시간으로 450~1천 시간 사이인 할로겐보다도 길다.
단점으로는 코스트가 비싼 것 뿐 아니라 유지 보수와 장착도 다른 방식의 헤드램프 보다 어렵다는 것이다. 또 셀프 레벨링 시스템도 갖춰야 한다는 것이다. 밝은 빛을 내다보니 다른 운전자의 시야를 방해할 수 있기 때문이다.
AFS(Adaptive Frontlighting System)
스티어링 연동되는 헤드램프 역시 능동적 안전을 위한 것이다. AFS로 불리는 이 기능은 스티어링의 조향에 따라 헤드램프가 회전하는 것으로 야간 운전에서의 회전 시 더 많은 시야를 확보해 준다. 최초로 적용된 예는 1920년대의 캐딜락이지만 1967년의 시트로엥 DS와 70년의 SM이 현대적인 AFS의 효시라고 할 수 있다.
아우디와 렉서스, 오펠 등은 2002년부터 AFS를 적용해 왔으며 초기와는 달리 전자식 센서와 변환기, 액추에이터 등이 더해져 구조가 복잡해지고 있다. 근래의 AFS는 스티어링 뿐만 아니라 차량의 속도까지 고려해 작동된다. 일부 모델은 AFS와는 별도의 헤드램프를 추가하기도 하며 회전하는 쪽의 안개등이 켜지는 경우도 있다. 현재는 GPS의 신호와 연계해 미리 커브의 굴곡을 감안해 작동하는 AFS도 연구가 진행 중이다.
LED(Light Emitting Diodes)
LED는 자동차뿐만 아니라 모든 조명의 새로운 트렌드로 자리 잡고 있다. LED가 자동차의 헤드램프에 등장한 것은 오래되지 않았지만 실내의 조명과 테일램프, 방향 지시등에는 이전부터 사용되고 있었다. LED가 자동차에 처음 쓰인 부분은 1990년대 하이 마운트 브레이크 램프였다.
자동차용 LED의 실질적인 개발의 시작은 2004년부터로 헤드램프에 처음 쓰인 것은 렉서스 600h였다. 일본의 코이토가 개발한 LED는 전조등에만 쓰였지만 아우디 R8에는 세계 최초로 상하향 모두에 LED로 제작됐다. 아우디는 R8의 헤드램프와 DRL에 처음으로 LED를 적용해 가장 적극적인 모습을 보이고 있다. 그리고 미국차로는 처음으로 2009년형 에스컬레이드 플래티넘에 LED 헤드램프가 쓰였다. 또 DRL에도 LED가 보편화 되는 추세이다.
LED는 발광 다이오드를 뜻하는 ‘Light Emitting Diode’의 약자로 전기적인 신호를 빛으로 전환하는 반도체의 일종이다. 따라서 많은 장점이 있지만 코스트 적인 부분에서는 불리한 면이 있다. LED의 장점 중에는 수명이 길다는 것과 진동에 강하다는 점도 있다. 그리고 두께를 얇게 만들 수 있어 디자인의 자유도도 높다. 안전 면에서는 브레이크에 적용 시 0.2초 만에 모든 전력이 전달 돼 일반 백열 벌브 보다 작동 속도가 빠르다.
DRL(Daytime Running Lights)
DRL으로 불리는 데이타임은 말 그대로 항상 전조등이 작동하는 기능이다. 일부 국가에서는 의무화되기도 하며 점차 적용 국가가 늘어나고 있다. DRL은 캐나다와 스웨덴, 노르웨이 아이슬란드 등의 나라에서는 일찍이 의무화된바 있다. 스웨덴의 경우 1970년대부터 헬라가 개발한 DRL이 선보였고 1977년에는 스칸디나비안 국가 중에서는 가장 먼저 의무화 규정이 생겼다. 이외의 지역에서는 캐나다가 1990년 1월부터 모든 신차에 DRL의 의무 장착을 시행했다.
DRL의 가장 큰 목적은 안전이다. 낮에도 헤드램프를 켜고 다니면 다른 차가 나를 인식하는 확률이 높아져 능동적인 안전도도 비례해 높아진다. 반면 자동차 메이커들은 DRL 의무화에 따른 코스트 상승이 부담된다는 입장이다. 여기에는 벌브의 워런티도 포함되기 때문에 차량 가격 상승이 불가피하다는 것. 거기다 연비에 불리하다는 지적도 있다.
LED를 사용하는 DRL의 경우 평균 8와트의 전력을 소모해 연료 소모와 CO2 배출량도 소폭 늘어나게 된다. CO2를 조금이라도 줄여야 하는 메이커 입장에서는 DRL 의무화가 달갑지 않는 게 사실이다. 환경론자들은 DRL을 적용시 연료 소모와 CO2 배출량이 3%씩 늘어난다는 이유를 들며 의무화에 반대하고 있다. 한 조사에 따르면 미국의 모든 신차에 DRL을 적용할 경우 연간 4억 6백만 갤런의 가솔린이 추가로 소모된다고 한다. EU는 빠르면 2011년부터 DRL을 의무화 할 예정이다.
High Beam Assist
하이 빔 어시스트는 근래 들어 선보인 장비이다. 하이 빔 어시스트는 BMW가 선구자로 지난 2005년 유럽 메이커로는 처음으로 선보인바 있으며 현재는 3시리즈와 X6 등에 적용되고 있다.
메르세데스의 하이 빔 어시스트 역시 다른 자동차 또는 보행자가 감지될 경우 자동으로 상향등이 꺼진다. 이 하이 빔 어시스트는 윈드실드 상단에 위치한 카메라가 지속적으로 전방의 물체 또는 다른 자동차와의 거리를 감지하고 이 정보는 0.4초마다 바이제논 헤드램프에 전달돼 각도를 조절한다. 작동 영역은 55km/h 이상이며 뉴 E 클래스에 처음으로 적용된다.
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