LED가 헤드램프의 블루오션, 매트릭스빔까지 발전

자동차 헤드램프의 새 트렌드는 LED(Light Emitting Diodes)이다. 아직까지는 고가의 차종에만 적용되고 있지만 조금씩 확대되고 있는 추세다. 거기다 최근에는 매트릭스빔 같은 최신의 기술까지 접목돼 안전과 편의성 면에서도 큰 메리트를 제공하고 있다. LED 헤드램프는 HID보다 전력 소비가 적고 수명은 더 길다. 그리고 디자인의 자유도도 높아진다는 장점이 있다

자동차 등화장치에서 LED의 비중이 점점 높아지고 있다. 이제 방향지시등과 주간등에서는 흔히 볼 수 있으며 일부 고급 브랜드는 적극적으로 LED 헤드램프를 도입 중이다. 자동차 LED의 꽃이 바로 헤드램프라고 할 수 있다. LED의 장점 중에는 수명이 길다는 것과 진동에 강하다는 점이 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 속도도 빠르다.

자동차용 LED의 역사는 길지 않다. 자동차용 LED의 실질적인 개발의 시작은 2004년부터이다. 헤드램프에 처음 적용된 차종은 렉서스 600h. 일본의 코이토가 개발한 LED는 전조등에만 쓰였지만 아우디 R8에는 세계 최초로 상하향 모두에 LED로 제작됐다. 2008년의 아우디 R8은 LED 헤드램프와 DRL을 채용한 첫 번째 차종이기도 하다. 이 헤드램프는 AL-오토모티브 라이팅이 공급했다.

2009년형 에스컬레이드 플래티넘은 미국차로는 처음으로 LED 헤드램프를 도입했다. SUV로는 처음이고 이 풀 LED 헤드램프는 헬라가 개발했다. 마그네티 마렐리의 자회사인 오토모티브 라이팅은 아우디 R8, 메르세데스 CLS에 LED 헤드램프를 공급하고 있으며 주요 경쟁사는 헬라와 ZKW, 일본의 코이토 등이다.

전통적인 할로겐 벌브는 효율이 낮지만 제논은 에너지를 적게 사용하면서도 3배나 밝다. 거기다 제논의 수명은 2천 시간 이상으로 할로겐보다 2배 이상 길다. LED는 제논보다 더욱 발전된 개념이며 장점도 많다. 비스티온이 공급한 벤틀리의 LED는 로우 빔 시 전력 소모가 15와트에 불과하다. 반면 제논은 25와트, 할로겐은 65와트이다. LED 헤드램프도 연비를 높이는 아이템 중 하나라고 할 수 있다. 미국 UMTRI(University of Michigan Transportation Research Institute)의 조사에 따르면 LED는 기존의 시스템 대비 야간 전력 소비가 50% 적다.

메르세데스의 조사에 따르면 LED 헤드램프의 로우빔 전력 소모는 34와트, 할로겐은 110~120와트, 제논은 80~84와트 사이이다. 따라서 100km당 0.05리터 또는 CO2 2.1g/km 저감 효과가 있다. 수명도 제논보다 5배나 길다. 오스람은 2020년에 이르면 글로벌 신차의 25%는 LED 헤드램프를 채용할 것이라고 전망했다. 또 2020년에는 모든 신차의 테일램프에 LED가 적용된다고 덧붙였다. 미국의 경우 아직까지 테일램프에 LED가 적용된 차종의 비율은 20% 이하이다.

LED 헤드램프가 빠르게 보급될 가능성은 낮지만 프리미엄 세그먼트에서는 점유율을 늘려나가고 있다. 오토모티브 라이팅은 2015년 유럽의 LED 헤드램프 점유율이 3~4% 정도에 그칠 것이지만 프리미엄 세그먼트에서는 최대 90%까지 올라갈 수 있다고 전망했다. 프리미엄 소형급에서는 이미 렉서스 CT200h에 옵션으로 제공되고 있으며 2018년이 되면 엔트리급 LED는 제논보다 비용이 낮아질 것으로 기대하고 있다. 대중화의 걸림돌은 역시 코스트이다. 할로겐의 경우 개당 20달러, 제논도 60~80달러 정도이지만 LED의 가격은 제논보다 3배 이상 높다. 하지만 연 5~6%씩 비용이 낮아질 것이라는 예상도 있다. 장기적으로는 자동차의 모든 조명이 LED로 바뀔 것이라는 게 중론이다.

LED 헤드램프는 기존의 AFS(Adaptive Frontlighting System), 하이빔 어시스트 같은 기능도 지원하지만 최근에는 더욱 발전된 기술이 나왔다. 바로 매트릭스빔으로 불리는 LED 헤드램프이다. 현재 매트릭스빔 LED 헤드램프를 양산차에 적용하는 있는 브랜드는 메르세데스와 아우디이다.

메르세데스의 경우 액티브 멀티빔 LED로 불린다. 액티브 멀티빔 LED 헤드램프는 가장 이상적인 조명 패턴을 초당 100번씩 계산하고 상황에 따라 각 LED의 작동을 달리하는 것이다. 기존의 액티브 라이트 기능은 기계적으로 컨트롤 됐지만 멀티빔은 LED가 개별적으로 작동된다. ECU는 카메라의 정보를 받아 초당 100번이나 최적의 조명 패턴을 계산하고 이에 따라 대항차 또는 보행자에게 피해가 가지 않으면서도 하이빔을 사용할 수 있다.

아우디 A8에 적용된 매트릭스빔 LED 헤드램프의 하이빔은 유닛당 25개의 LED로 구성돼 있다. 상황에 맞게 개별적으로 작동하는 것은 메르세데스와 같다. 예를 들어 하이빔 사용 시 다른 차가 나타났을 경우 개별적으로 LED가 작동하면서 다른 운전자의 시야를 방해하지 않는다. 고속도로에서는 30km/h부터, 도심에서는 60km/h부터 작동되고 내비게이션 시스템과도 연동된다. 오펠도 2015년에 같은 기술의 LED 헤드램프를 개발 중이다.