자동차의 헤드램프는 자동차의 눈이라고 표현되며 주목적은 야간에도 운전할 수 있는 시야를 확보하기 위해서다. 다른 부품들과 달리 차량 외관을 결정짓는 요소 이기도하다.
최초의 헤드램프는 1880년대 후반부터 사용된 아세틸렌(Acetylene) 램프부터 그 역사가 시작된다. 내연기관 자동차가 등장하기 전 마차에서 양초불이나 횃불을 사용하기는 했지만 이를 헤드램프라 보기는 어렵다.
하지만 아세틸렌 램프 역시 기름에 불을 붙이는 방식으로 야간에 운전하기 전 램프에 불을 붙인 후 주행해야 했기 때문에 사용성이 낮았고 밝기도 약했다.
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이후 이러한 문제점을 보완해 1879년 "토마스 에디슨(Thomas A. Edison)"에 의해 상업화된 불활성 가스 혼합물(질소-아르곤)을 필라멘트로 사용하는 백열전등을 이용해 전기로 구동되는 최초의 헤드램프가 1898년 미국의 "콜롬비아 전기 자동차(Columbia Electric Car)"로부터 개발되었다.
콜롬비아 전기 자동차 회사에서는 전기자동차 판매를 주업으로 하고 헤드램프는 옵션상품으로 판매했는데 전기램프에 사용되는 필라멘트의 수명이 매우 짧았고, 헤드램프에 전력을 공급할 작은 발전기를 만드는 기술이 그 당시엔 없었기 때문에 아세틸렌 램프 시장만큼 성장하진 못했다.
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이후 사용자가 직접 불을 붙이는 아세틸렌 램프를 보완해 1904년 미국 "칼 피셔(Carl Fisher)"와 "제임스 에릴슨(James Allison)"에 의해 설립된 "Prest-O-Lite"라는 회사에서 스위치에 점화되는 압축 아세틸렌 기반 헤드램프로 사용자가 직접 점화를 하는 것이 아닌 스위치에 의해 작동하는 방식의 헤드램프를 개발했다.
Prest-O-Lite에서 개발한 헤드램프는 많은 자동차 제조업체에 표준장비로 제공되었지만, 아세틸렌 자체가 폭발물질이었기 때문에 압축 아세틸렌을 만드는 과정뿐만 아니라 제품으로 출시된 후 폭발 관련 사고들이 발생하면서 회사는 각종 소송에 시달리게 되었다.
때문에 안전성이 높은 필라멘트 전구를 사용한 전기 헤드램프에 대한 기술에 관심이 높아졌고 1912년 "제너럴 모터스(General Motors, GM)"의 "캐딜락(Cadillac)"에서 차량의 전자 점화 및 조명 시스템을 통합한 최초의 현대식 자동차 전기 시스템을 개발했다.
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이후 1940년 미국 자동차 회사들에 의해 7인치 원형 유리를 장착한 밀폐구조이면서 백열전등을 적용한 "밀폐형 헤드라이트(Sealed-Beam Headlight)"이름의 전기 헤드램프를 표준 부품으로 사용하는 것에 합의했고, 당시 자동차의 헤드램프가 필수적인 안전 기능 중 하나로 자리 잡았고 전국 어디서나 같은 규격의 헤드램프를 사용해 생산단가를 낮추고 쉽게 교체할 수 있도록 정부에서 의무화함으로써 당시 출시한 자동차들은 모두 원형 헤드램프를 갖게 되었다.
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밀폐형 헤드라이트는 1957년이 되어서야 도로를 제대로 비추기만 하면 다양한 크기와 모양의 헤드램프를 개발할 수 있는 법이 변경되었고 각 자동차 제조사별로 차량 디자인에 맞게 다양한 형태로 밀폐형 헤드라이트가 개발 및 적용되었다.
그렇게 사용되는 불활성 가스 혼합물 방식의 백열전등은 열로 인해 내부에서 텅스텐이 증발되기 시작하고 이 텅스텐이 전구 내부에 침전되면서 검게 그을리고 필라멘트가 점점 약해져 결국 끊어지게 된다.
1960년대까지 이러한 방식의 헤드램프가 사용되었고 이후 이러한 문제점을 보완하기 위해 1882년부터 연구되었던 다른 비활성 기체와 아이오딘(iodine)이나 브로민(Bromine) 같은 소량의 할로겐 기체가 혼합된 또 다른 백열전등인 할로겐램프(Halogen Lamp)가 사용되기 시작했다.
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자동차용 할로겐전구는 1962년 등장했고 기존 백열전구보다 더 긴 수명과 더 밝은 조명을 제공했는데, 독일의 BMW에서도 1971년이 되어서야 할로겐램프를 도입할 만큼 기존의 백열전구는 약 50여 년 자동차와 함께 했고 할로겐램프의 도입과 함께 자동차 업계에서 완전히 사라졌다.
이후 1990년대 들어 자동차용 램프는 또 한 번 진화를 거듭했고 기존 백열전등처럼 필라멘트를 사용하지 않고 유리관에 제논가스를 주입한 후 양끝의 전극에 고전압 전류를 흘려 아크방전이 일어나는 원리인 "HID(High-Intensity Discharge)" 램프가 개발되었다.
HID는 광도가 뛰어나고 빠른 점등과 함께 낮은 전력 소모, 백열전등 대비 약 2배의 수명을 가지고 있었고 1991년 BMW 7 시리즈에 처음 적용되었다. 대한민국에는 1998년 그랜저 XG가 최초로 HID 램프를 장착하고 출시되었다.
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BMW 역사 [바로가기]
2000년대 들어서 헤드램프 광원의 혁신이 일어났는데 1962년 "닉 홀로니악(Nick Holonyak)"에 의해 최초로 개발된 "LED(Light Emitting Diode)"를 광원으로 사용한 헤드램프였다.
최초 개발 이후 꾸준한 연구와 개량으로 비약적인 성능 향상을 가질 수 있었고 기존 할로겐램프나 HID 램프보다 뛰어난 시인성과 낮은 전력 소모량, 거기에 반영구적인 수명까지 갖추면서 전 세계 모든 자동차 회사들이 LED를 주목하기 시작했다.
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2004년 최초로 독일 "아우디(AUDI)"에서 6세대 "A6"를 통해 LED 주간주행등(Daytime Running Lamp, DRL)에 적용했고, 이후 2006년 일본 "렉서스(Lexus)"의 "LS 600h"에 LED 하향등(Low Beam)을 적용한 헤드램프가 적용되었다. 2007년에는 아우디에서 스포츠카인 "R8"을 출시하면서 세계 최초 Full LED Lamp(전후면)를 적용했다.
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아우디 역사 [바로가기]
LED 램프는 지금까지 등장했던 어떤 광원보다 뛰어났지만 2014년 BMW에서 양산차 최초로 "i8"에 레이저 라이트를 적용하면서 다시 한번 역사를 쓰기 시작했다.
레이저 라이트는 LED 대비 2배 이상의 획기적인 광량을 통해 600mm라는 엄청난 조사거리를 가지고 있고 빛을 정교하게 제어가 가능해 누군가의 눈부심을 유발하지 않고도 운전자에게 밟은 전방 시야를 보장할 수 있다. 또한 LED 광원모듈 대비 크기와 무게도 줄어들어 공간 제약 없이 자유로운 디자인이 가능하다.
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2020년에는 양산차 최초 후미등에 "OLED(Organic Light Emitting Diode)"를 적용한 아우디의 "Q5"가 출시했다.
1987년 미국 "코닥(Eastman Kodak Company)"의 "당칭완(鄧青雲, Ching W. Tang)"과 "스티븐 밴슬라이크(Steven Van Slyke)"에 의해 발명된 OLED는 매우 얇은 필름으로 면 발광하는 형태로 눈부심이 적고 가볍고 얇아 어떤 모양으로도 제작이 가능하다.
이로 인해 복잡한 형상이나 한정된 공간에서도 자유로운 디자인이 가능하고 역동적인 표현과 동적 기능과 같은 외부와의 커뮤니케이션 수단이 가능해졌다.
최근에는 헤드램프에 대한 기술발전이 거듭 이루어지면서 좀 더 효율적인 광원 적용을 통한 효율적으로 빛을 비추는 고유기능뿐만 아니라 센서와 카메라 이미지를 통해 상향등과 하향등을 자동으로 전환해주거나 마주오는 차량과 선행 자동차, 보행자만을 피하는 배광 영역을 만들어 주는 등의 주변 환경과 상호작용하는 능동형 램프가 채용되고 있다.
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