등화장치
등화장치(lighting system)는 차량의 앞, 뒤, 옆면에서 빛 또는 신호를 제공하기 위한 용도로 장착되는 장치를 말한다. 기능과 형태에 따라 다양한 등화장치가 장착된다.
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개요[편집]
등화장치는 운전자의 시야와 정보 전달에 이용되고 승객을 편리하게 해 주며, 다른 운전자에게 신호와 경고 표시를 해 주는 다양한 종류의 자동차 전등을 말한다.[1] 등화장치의 시작은 말이 끄는 마차에 촛불이나 석유램프를 사용하면서 시작되었다. 이후 백열전구, 텅스텐 할로겐전구, 가스방전식 전구, LED와 같은 자동차용 전구의 개발에 따라 조명용 및 신호용 등화장치의 성능은 크게 개선되었다. 등화장치는 크게 조명등, 신호등, 표시등으로 구분할 수 있다. 그리고 각종 목적에 따라 램프, 릴레이, 배선, 퓨즈, 스위치 등으로 구성되어 있다. 조명용 등화장치는 어두운 밤에 주행할 때 앞을 밝게 비추기 위해 설계된 등화장치를 의미하며, 전조등과 안개등이 있다. 전조등과 같은 조명용 등화장치가 처음 사용된 시점은 18세기 말이며, 1908년부터는 백열등이 사용되기 시작했다. 신호용 등화장치는 자동차의 움직임 또는 위치에 대한 정보를 상대차량 운전자 또는 도로 사용자에게 알리기 위해 설치된 등화장치이며, 후미등, 제동등, 방향지시등, 주간주행등, 차폭등, 옆면표시등, 반사기 등이 있다. 신호용 등화장치도 최초 적용된 시점은 18세기 말에 마차의 뒷부분 끝에 촛불 또는 석유램프를 사용하기 시작했고, 1920년에 이르러 백열등이 적용되었다.[2] 전 세계 모든 국가에서 등화장치는 관련 법규를 만족시키는 장치만을 사용할 수 있도록 규정하고 있다. 즉, 형식 승인을 받은 제품만을 사용하고, 법규에 맞도록 설치되어야 하고, 항상 허용 범위 내의 성능을 유지하도록 규정하고 있다.[3]
종류[편집]
조명용[편집]
조명용 등화장치는 자동차의 앞면에 많은 빛을 비출 경우, 운전자는 잘 볼 수 있다. 하지만 많은 빛이 비추어지므로 대향차 운전자에게 눈부심을 유발할 수 있다. 그러나 이와 반대로 대향차 운전자의 눈부심이 발생되지 않도록 빛을 감소시킨다면 자동차 앞면이 잘 보이지 않는 상관관계가 있다. 이러한 이유로 조명용 등화장치는 전방 시인성을 향상시키고, 눈부심을 감소시키기 위해 명암한계선(Cut-off line)이 형성된다. 명암한계선은 전조등을 켜면 나타나도록 설계되어 있으며, 야간에 벽면에 비추어 보면 직접 확인할 수 있다. 세부적으로 살펴보면 명암한계선의 윗부분은 빛을 어둡게 하여 대향차 운전자의 눈부심을 감소시키고, 아랫부분은 빛을 밝게 하여 전방도로 및 도로표지를 잘 볼 수 있도록 우측으로 15도 상향으로 비추어진다. 그리고 눈부심을 방지하기 위해 명암한계선 윗부분의 빛의 세기는 625칸델라(1칸델라: 촛불 1개의 밝기 정도) 이하이어야 한다. 명암한계선은 전조등을 구성하는 전구, 반사기, 렌즈 등의 광학부품을 정밀하게 설계하여 빛을 제어함으로 형성된다. 명암한계선이 흐트러지게 되면 명암한계선 윗부분에 빛이 산란되어 대향차 운전자에게 심각한 눈부심을 초래할 수 있다. 심각한 눈부심이 발생되면 일시적으로 자동차 앞면을 확인할 수 없기 때문에 대형사고가 발생할 수도 있다. 사회적 문제가 되고 있는 비규격 HID(High Intensity Discharge)의 경우, 기존 텅스텐 할로겐전구가 사용되도록 정밀하게 설계된 전조등에 비규격 HID 전구를 사용하면 명암한계선이 흐트러지게 되어 대향차 운전자에게 눈부심을 발생시킴으로 사고위험성이 높아진다. 이와 반대로 명암한계선의 아랫부분은 전방 시인성을 확보하기 위해 75R(75m 전방의 우측도로)에서는 7,500칸델라 이상, 50V(50m 전방의 도로)에서는 3,750칸델라 이상, 50R(50m 전방의 우측도로)에서는 7,500칸델라 이상이어야 하고, 50L(50m 전방의 좌측도로)에서는 9,375칸델라 이하 등과 같이 빛의 세기 기준을 만족해야 한다. 자동차 전방의 도로상 각 위치에 따라 적절한 밝기의 빛으로 비추어 주지 않으면 전방이 어둡게 보이기 때문에 안전운전에 어려움을 겪을 수 있다.[4]
신호용[편집]
신호용 등화장치는 자동차의 앞면과 뒷면에 표시 용도로 부착되기 시작하여 다양한 색상이 적용되었다. 초기에는 백색, 적색, 녹색, 황색, 오렌지색 등으로 별다른 규제없이 사용하다가 1930년 독일에서 처음으로 등화장치에 대한 법제화를 논의하기 시작했다. 이후 제2차 세계대전을 거치면서 1949년 제네바에서 개최된 회의에서 체계적으로 법제화되었으며, 빛의 세기 및 범위, 색상, 작동 조건, 설치 위치 등에 대한 보완을 통해 현재에 이르고 있다. 신호용 등화장치의 작동에 따라서 주ㆍ야간 자동차의 위치, 브레이크 작동 상태, 진행 방향에 대한 정보 등을 운전자가 인지함으로 모든 추돌사고의 30% 정도가 신호용 등화장치와 관련이 있는 것으로 보고되고 있다. 이로 인해 신호용 등화장치는 매우 중요한 역할을 하고 있다. 그리고 다양한 신기술 또는 광학 설계기술 등이 접목되고, 성능과 디자인을 모두 만족하는 신호용 등화장치의 적용은 소비자의 자동차 구매 욕구를 증가시키는 역할을 하기도 한다. 신호용 등화장치에 적용되고 있는 빛의 세기 및 관측범위는 다음과 같이 정리할 수 있다. 빛의 세기에 따라 자동차가 잘 보일 수도 그렇지 않을 수도 있으며, 눈부심도 발생할 수 있다. 그래서 등화장치 중심점에서 차폭등은 4칸델라 이상, 후미등은 2칸델라 이상, 제동등은 80칸델라 이상, 후면 방향지시등은 130칸델라 이상, 앞면 방향지시등은 200칸델라 이상이어야 하며, 중심점을 기준으로 상하좌우 균일하게 분포되어야 하고, 빛이 한곳에 집중되지 않고 균일하게 분포되어야 한다. 이러한 기준에 따라 빛의 세기를 각 측정점별로 규제하고 있다. 이와 더불어, 신호용 등화장치에 비춰지는 빛이 가려지지 않도록 최소한의 관측범위도 확보되어야 한다. 관측 범위 내에서는 어떠한 자동차 부착물에 의해 빛이 가려지지 않아야 한다.[4]
용도[1] 종류 기능 조명용 전조등 야간 안전 주행을 위한 조명 안개등 안개 속에서 안전 주행을 위한 조명 후진등 변속기를 후진 위치에 놓으면 점등되며, 후진 방향을 조명 실내등 차량의 어두운 실내를 밝혀주는 보조등 계기등 계기판을 비추는 조명 표시용 차폭등 야간에 다른 차들에게 차의 존재와 넓이를 표시 주차등 다른 차들에게 주차 중임을 표시 번호등 번호판을 비추어 표시 미등 차의 뒷부분 표시 신호용 방향지시등 차의 좌우 회전을 알림 제동등 상용 브레이크를 밟을 때 작동 비상등 비상 상태를 나타낼 때 작동 경고등 유압등 유압이 규정값 이하로 되면 점등 경고 충전등 축전지의 충전이 안 되었을 경우 점등 경고 연료등 연료가 규정량 이하로 되면 점등 경고 장식용 장식등 버스와 트럭의 상부를 장식
배선 방식[편집]
자동차 전기 회로에 사용되는 전선의 심선에는 단선과 여러 가닥으로 된 것이 있으며, 심선을 피복한 피복선과 피복을 입히지 않은 비피복선이 있다. 피복선은 무명(cotton), 명주(silk), 비닐 등의 절연물로 피복되어 있다. 전선의 배선 방식은 그림과 같이 각 부하의 접지 방식에 따라 단선식과 복선식으로 구분된다. 단선식은 부하의 한쪽 끝을 자동차의 차체나 설치 기구의 금속부를 이용하여 접지하는 방식으로, 작은 전류의 회로에 사용된다. 복선식은 접지 쪽에도 전선을 사용하여 확실히 접지하는 방식으로, 전조등 회로와 같이 비교적 큰 전류가 흐르는 곳에 사용된다.[1]
전구 종류[편집]
등화장치에 사용되는 전구의 종류는 진공관 내에 발열부를 내장한 필라멘트 램프, 전구의 밝기와 수명을 향상시키기 위한 가스관 램프, 화합물 반도체의 에너지 준위차를 이용한 LED 램프가 사용되고 있다.
- 필라멘트 램프 : 진공관 내에 발열부를 내장한 램프이다. 텅스텐 및 니크롬을 소재로 한 발열부를 사용하여 발열 시 증발에 의한 필라멘트의 소모로 수명이 짧고 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 광효율이 대단히 낮은 단점을 안고 있다. 반면, 구조가 간단하고 경제성이 좋은 장점을 가지고 있어 널리 이용되어 왔다. 그러나 필라멘트식 램프는 소모 전류가 많고 발열 시 높은 온도차를 가지고 있어서 턴온(turn-on) 시 순간 전류가 급격히 증가하는 급속 과전류를 충분히 고려하여 설계해야 하는 등의 단점이 있어 고가 차량을 중심으로 그 사용이 점차 감소하는 추세에 있다.
- 가스관 램프 : 전구의 밝기와 수명을 향상시키기 위한 램프이다. 아르곤가스를 봉입한 형광램프와 네온가스를 봉입한 네온램프, 할로겐가스 램프 등이 사용되고 있지만 광원의 밝기와 조사에 따라 자동차용으로 사용되고 있는 램프는 할로겐 계열의 I(요소)와, Xe(제논) 가스 램프를 사용하고 있다. 할로겐 계열의 가스 봉입형 램프는 광원의 밝기가 대단히 밝고 수명이 긴 장점을 가지고 있어서 주로 전조등이나 안개등에 사용된다. 특히, 제논가스는 20kV 이상에서 기체 방전을 이용하고 있어 일명 HID램프라고 부른다. HID램프는 일반 할로겐램프에 비해 전력소모는 약 40% 정도 적지만 빛의 밝기와 수명은 3배 이상 큰 특징을 가지고 있는 반면 고압 변환 인버터와 고압 케이블이 필요한 단점을 가지고 있다.
- LED 램프 : 화합물 반도체를 이용한 램프이다. 광효율이 HID 램프에 비해 약 3배 정도 높고 전력소모가 적은 특징을 가지고 있다. 또한 수명이 길고 화합물 반도체의 종류에 따라 천연색 광을 얻을 수 있어 장식등이나 파일럿 램프(Pilot Lamp)에 많이 사용되고 있다. 최근에는 200~500 mA 정도의 대용량의 LED 램프가 상용화되고 있어 차량의 미등과 제동등에 적용되고 있다. 보통 파일럿 램프로 사용되는 LED 램프는 3~10 mA 정도로 백열전구의 1/20~1/30에 해당하는 전력 소모량이다. 일반적으로 미등에 사용되는 백열전구의 소모전력은 5~10W, 제동등 20~30W, 파일럿 램프로 사용되는 백열전구는 1~3W 정도인 반면 LED식 램프는 파일럿용으로는 0.1~0.2W, 조명용으로는 HPLED(High Power LED) 0.5~5W의 것들이 적용되고 있다. 이와 같이 LED 램프의 전력 효율은 크게 향상되고 전장품에 대한 적용 효용성은 점차 높아지고 있다. LED식 램프는 백열전구에 비해 경제성이 떨어지고 열에 약해 설계 시 고려해야 하는 단점 등을 가지고 있지만, 전력소모뿐만 아니라 광효율이 우수하고 수명과 미적인 감각이 뛰어나 점차 증가하는 추세에 있다.[5]
연구과제[편집]
등화장치는 수동적으로 빛이 비추어지는 방식에서 도로 및 주변 환경에 능동적으로 빛이 비추어지는 시스템으로 진화하고 있다. 즉, 어두운 도로에서는 밝은 빛을 제공하고, 밝은 도로에서는 어두운 빛을 제공하는 것이다. 이와 더불어 다가오는 자동차의 운전자에게도 눈부심을 최소화할 수 있도록 자동으로 조절되는 시스템들이 적용되고 있다. 현재 자동차 등화장치에서 중요하게 검토되어야 할 중요한 연구 분야 그리고 신기술 개발은 어떤 것이 필요한가에 대한 설문 조사 결과, 많은 전문가들은 아래와 같이 대답했다. 첫 번째는 야간운전 향상 시스템의 확대 적용이다. 야간운전 향상시스템의 부분적인 핵심은 전방 디지털 이미지 처리 기술, 전방 카메라 감지 기술, 신광원(New Light Source) 개발 등이 있다. 이러한 기술을 조합하여 시스템의 성능을 개선하는 것이 야간운전 향상 시스템에서 매우 중요한 부분이라고 할 수 있다. 두 번째는 신광원의 확대 적용이다. 25W 가스방전식 광원, 세라믹 고압력 가스방전식 광원, LED 광원, 레이저 광원 등을 개발하여 적용할 경우 등화장치의 성능향상 및 디자인 개선에 많은 영향을 줄 수 있기 때문이다. 세 번째는 고효율 및 CO2 감소를 위한 친환경적, 저전력형 등화장치 개발이다. 네 번째는 교통사고 분석 기술 및 등화장치 기준의 발전이다. 등화장치 기준은 자동차의 다른 기준과 비교하여 상대적으로 복잡하고 어려운 구조이기 때문에 많은 연구가 필요하며, 교통사고 분석 기술도 이와 동일하게 연구의 필요성이 높다. 다섯 번째로 광학적 측정 방법 향상, 시각적 생리학적 반응 기술 발전 그리고 박명시(Mesopic Vision)에 대한 연구에 많은 진전이 있어야 한다고 소개하고 있다. 이처럼 자동차 등화장치에서는 다양한 신기술과 더불어 인적요인에 대해서도 다양하게 다루어져야 할 연구 과제가 많이 존재한다.[6]
안전기준[편집]
2022년 자동차 안전 단속에서 등화장치 관련 위반이 절반 이상을 차지했다. 한국교통안전공단에 따르면 조사 결과 모두 2만 477건의 위반사항이 단속됐고, 그중 등화장치 관련 위반 사례가 1만 902건(53.2%)로 가장 많았다. 유형별로 살펴보면, 자동차와 이륜차 모두 안전기준 위반 사례가 1만 6,807건(82.1%)으로 가장 많았고, 다음으로 불법튜닝 2,999건(14.6%), 등록번호판 등 위반 671건(3.3%) 순이었다. 안전기준 위반 항목에서 자동차는 등화 손상이, 이륜차는 불법 등화장치 설치가 각각 4,221건, 1,301건 단속됐다. 안전기준 위반은 100만 원 이하 과태료 부과 및 점검·정비 또는 원상 복구 명령이 내려지고, 불법 튜닝은 원상복구와 임시검사 명령과 함께 1년 이하 징역 또는 1,000만원 이하의 벌금이 부과된다.[7] 단속 대상의 예시로는 제동등 색상을 무색으로 바꾸어 마치 전조등처럼 보이게 하는 차량, 또는 차량 전체를 광고 그림판으로 만들거나 부분적으로 착색, 코팅한 차량 등이다. 이렇게 방향지시등, 후진등, 제동등 색상을 바꿀 경우 차량이 후진이나 정지를 할 때 쉽게 구별이 안 돼 안전운행을 위협한다. 특히 등화장치 변경은 신호 오인으로 교통사고를 일으킬 위험이 크다. 또한 차량 등화장치 색상과 구조가 출고 당시와 달라진다면 자동차관리법에 의해 규제된다.[8]
전조등은 전 세계적으로 2등식, 4등식, 6등식 등이 공통적으로 사용되고 있으며, 색깔은 대부분 백색 또는 황색으로 규정되어 있다. 쌍으로 구성된 등화장치는 자동차 중심선을 기준으로 양쪽으로 동일한 거리, 동일한 높이(노면으로부터)에 설치되어야 한다. 즉, 자동차 길이 방향 중심선(x축)과 수평노면에 대해 대칭이 되도록 설치한다. 그리고 주차등과 방향지시등을 제외한 외부 등화장치는 모두 좌우 동시에 동일한 광도로 점등되어야 한다. 제동등은 적색으로서, 주제동 브레이크와 연동하여 자동적으로 점등되는 구조여야 한다. 후진등은 후진 변속할 때, 자동적으로 점등되어야 한다. 대부분의 승용차는 후진등, 제동등, 미등, 방향지시등 등을 하나의 케이스 내에 집적시킨 형태의 콤비네이션(combination)을 사용한다.[3]
각주[편집]
- ↑ 1.0 1.1 1.2 〈등화장치의 개요 및 전조등〉, 《강주원 자동차 홈》
- ↑ 서 우 진, 〈자동차 조명 및 신호〉, 《티스토리》, 2012-04-20
- ↑ 3.0 3.1 〈자동차 등화장치의 개요〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 4.0 4.1 한국교통안전공단, 〈(자동차 조명/신호 등화장치) 자동차 조명 및 신호 등화장치〉, 《네이버 블로그》, 2012-03-16
- ↑ 김민복 연구원, 〈자동차의 등화장치〉, 《AEM》, 2008-04
- ↑ 한국교통안전공단, 〈(자동차 등화장치) 자동차 등화장치 신기술〉, 《네이버 블로그》, 2012-07-12
- ↑ 권지용 기자, 〈자동차 안전 단속 2만여건 적발!…'등화장치 위반'이 절반〉, 《모터그래프》, 2022-02-24
- ↑ 신동영 기자, 〈(독자광장) 차량 등화장치 변경, 사고 유발〉, 《부산일보》, 2016-11-06
참고자료[편집]
- 〈등화장치의 개요 및 전조등〉, 《강주원 자동차 홈》
- 서 우 진, 〈자동차 조명 및 신호〉, 《티스토리》, 2012-04-20
- 〈자동차 등화장치의 개요〉, 《네이버 지식백과》
- 한국교통안전공단, 〈(자동차 조명/신호 등화장치) 자동차 조명 및 신호 등화장치〉, 《네이버 블로그》, 2012-03-16
- 김민복 연구원, 〈자동차의 등화장치〉, 《AEM》, 2008-04
- 권지용 기자, 〈자동차 안전 단속 2만여건 적발!…'등화장치 위반'이 절반〉, 《모터그래프》, 2022-02-24
- 신동영 기자, 〈(독자광장) 차량 등화장치 변경, 사고 유발〉, 《부산일보》, 2016-11-06
- 한국교통안전공단, 〈(자동차 등화장치) 자동차 등화장치 신기술〉, 《네이버 블로그》, 2012-07-12
같이 보기[편집]
