전자신문

'광원'은 빛을 내는 물체를 말한다. 자동차 램프시스템은 광원으로 분류된다. 램프 광원이 자동차에 본격 도입된 것은 1967년 할로겐 램프로 시작된다. 이후 1991년 HID램프가 도입됐고, 2007년 LED, 2015년 레이저, 2016년 OLED 등 다양하게 발전돼왔다. 글로벌 리서치 업체 DVN비전에 따르면 할로겐과 HID 광원은 각각 2030년, 2025년을 기점으로 시장에서 퇴장할 것으로 전망했다. LED는 2025년 이후 50% 이상의 점유율을 차지할 것으로 내다봤다.

LED는 반도체 장치다. 순수 반도체에 첨가물을 넣어 전류가 흐르도록 만든 것이다. 전류를 공급하면 전자의 방출과 결합에 의한 에너지가 빛 형태로 발산된다. 기존 할로겐과 HID 대비 각각 5배, 2배 이상 연비 효율적이다. 열로서 빛을 발산하는 기존 광원에 비해 LED는 전기를 바로 빛으로 바꾸기 때문이다. 소비 전력은 15W 수준이지만 저전류에서도 고출력을 낼 수 있다.

소형화가 용이한 LED 램프시스템은 빛 패턴을 제어하는 '적응형 하이빔' 등 지능형 램프시스템을 첨단운전자보조시스템(ADAS)과 연동하기 수월하다. 할로겐과 HID는 수명이 각각 1000시간, 2500시간 수준인데 비해 LED는 반영구적으로 사용할 수 있다. 수은과 같은 유해물질도 없다.

LED 램프시스템은 고도의 설계기술을 요한다. 디자인, 성능과 엄격한 법규 조건을 충족하면서 광원을 배치하고 광학렌즈, 반사판 등을 설계해야 한다. 엔진 열이나 공조장치 등 외부 온도로 인한 성능 저하와 자체 발열도 해결해야 한다.

레이저·OLED 광원은 아직 최고급 프리미엄 차종에 한정적으로 적용되는 추세다. 레이저 헤드램프는 청색광을 내는 고출력 레이저 다이오드를 여러 개 적용한다. 레이저 빔을 황색 형광체에 투사하면 청〃황색 조합으로 백색광이 만들어지는 원리다.

레이저 광원이 비추는 거리는 LED 광원의 두 배 수준인 600m에 달한다. 할로겐 광원보다 70% 이상, HID 대비 50% 이상 가시거리가 늘어난다. LED 광원 대비 4배 이상 높은 휘도를 내므로 두께 10mm 수준의 초슬림 디자인도 가능하다. 하지만 아직 상당히 고가이며 에너지 효율성이 외부 온도에 쉽게 영향 받는 등 까다롭다. 사용 수명도 길지 않다. 이 때문에 레이저 광원은 장단점을 고려해 확대 적용이 논의되고 있다.

업계에서는 이를 보완하기 위한 '레이저 라이크(like) LED'를 개발 중이다. '레이저 라이크(like) LED'는 고가의 레이저 광원과 유사하게 고성능 LED의 빛을 모아서 쏜다. 일종의 '경제형 레이저 램프'라고 볼 수 있다.

유기발광다이오드(OLED)는 차량의 상품성을 크게 높일 광원으로 주목받고 있다. 2020년 전후에는 3차원 곡면을 성형해 '면 발광' 등 한층 파격적 디자인을 가능케 할 것이다. 이러한 장점에 비해 상대적으로 광량이 낮아 헤드램프 등 주 광원보다는 리어콤비네이션 램프부터 적용되고 있다.

현대모비스는 2011년 국내 최초로 K9 차종에 Full LED 헤드램프를 양산 적용한 바 있다. 지난해에는 각각 레이저와 OLED 광원을 적용한 헤드램프와 리어램프를 개발하는데 성공하기도 했다. 또 성능과 품질을 꾸준히 높여온 결과 북미, 유럽과 일본의 주요 완성차 업체에 램프부품을 공급하는 등 글로벌 경쟁사들과 어깨를 나란히 하고 있다.

류종은 자동차/항공 전문기자 rje312@etnews.com