등불에서 레이저까지, 헤드램프의 변천사

[오토트리뷴=김예준 수습기자] 운전자의 시야 확보뿐만 아니라 상대편 차량에게 위치를 알려주는 헤드램프는 자동차만큼 긴 역사를 갖고 있다. 자동차에 없어선 안될 중요한 헤드램프는 점차 소재를 바꿔가며 진화하고 있는데, 헤드램프의 역사를 살펴본다.

자동차와 시작된 헤드램프

1800년대 후반 자동차가 점차 보급화 되며 이전엔 신경 쓰지 않던 불편함이 생겨나기 시작했다. 가장 큰 문제가 밤길의 시야 확보였다. 1800년대에는 지금처럼 밝은 가로등이 없기에, 속도가 빠른 자동차에겐 밤길의 시야 확보는 큰 문젯거리였다. 그래서 초기의 자동차들은 호롱 불과 같은 조명기구로 밤길을 밝혀 상대방의 위치를 확인했고, 미약하게나마 시야를 확보 했다.

기름과 아세틸렌으로 시작된 헤드램프

초반의 헤드램프는 동물의 기름이나 석유 등을 이용해 불을 붙였다. 그러나 비와 바람을 만나면 쉽게 꺼져버리는 단점을 갖고 있었다. 그러던 1908년 첫 변환기를 맞게 된다. 바로 아세틸렌의 사용이다. 칼슘카바이드와 물이 결합하게 되면 생성되는 발화성 가스인 아세틸렌은 비와 바람에 강해 자동차의 헤드램프로 사용하기 좋았다. 그러나 켜고 끄는 것이 불편했고 수고에 비해 밝기가 약했다.

필라멘트 전구가 사용된 헤드램프

1913년 자동차의 헤드램프는 지금의 방식과 같은 전기를 이용하는 방식으로 바뀌게 된다. 독일의 보쉬가 자동차용 발전기를 발명하면서 헤드램프 역시 전기를 이용해 켜고 끄는 간편한 방식으로 바뀔 수 있었다. 이때 발명된 텅스텐 필라멘트 전조등은 1990년대까지 이어져 자동차의 긴 역사와 함께 했다.

1925년 메르세데스-벤츠와 오스람은 공동으로 지금의 상향등 기능이 들어간 헤드램프를 발명했다. 전구 안에 비대칭형 텅스텐 필라멘트를 사용해 상향등과 하향등 기능도 들어가 높은 밝기를 보였다. 이런 방식은 1971년 할로겐 헤드램프가 사용되기 이전까지 표준 전조등으로 지정돼 시장을 독점했다.

본격적으로 사용된 할로겐램프

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 안고 있었다. 이런 문제를 해결하기 위해 1964년부터 차세대 램프에 대한 개발이 이루어졌고, 1971년 첫 할로겐램프 장착 차량인 메르세데스-벤츠 SL이 탄생하며 본격적으로 사용되기 시작했다. 기존 필라멘트 방식 대비 월등히 높은 광량을 보이며 현재까지 이용된다.

고급차의 상징이 된 HID 램프

할로겐램프를 사용하며 고도의 성장을 이룬 자동차는 이후 새로운 방식의 HID(하이 인텐시티 디스차지, 고휘도 방전) 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 비싸다.

조연에서 주연이 된 LED 램프

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 보인다. 최근 사용되는 OLED의 경우 빛을 정밀하게 제어해 광량 조절로 상대편 차량의 눈부심을 방지할 수 있어 대세로 자리잡는 최신 헤드램프 방식이다.

미래 지향적인 레이저 램프

LED와 비슷한 시기에 개발됐지만, 천만 원에 육박하는 높은 가격으로 고급 차종에만 제한적으로 사용되고 있는 레이저 램프는 아직 개발 가능성이 무궁무진한 차세대 램프이다. 2014년 BMW i8에 첫 장착된 이후 점차 실용화되고 있다. 레이저램프의 경우 LED램프 보다 크기가 1/10에 불과할 정도로 작지만, 빛의 도달 거리가 20% 더 길고 더 밝은 빛을 낼 수 있다. LED와 마찬가지로 부분적 광량 조절이 가능하지만 외부 온도에 따라 빛의 도달 거리가 달라지는 특성이 있다.