헤드라이트가 차량 안전도 평가의 중요 항목 중 하나로 떠오르고 있다. 최근 미 고속도로안전보험협회(IIHS)는 ‘탑 세이프티 픽 플러스’ 충돌안전성 등급 제도에서 자동차의 가장 기본적이며 친숙한 헤드라이트에 초첨을 맞춘 평가제도를 론칭할 예정으로 그 첫 시험 테스트 결과를 공개했다. IIHS와 평가결과에 대해 이야기했다.

미 고속도로안전보험협회(IIHS)의 러스 레이더(Russ Rader) 부사장은 “우리는 모델이어(MY) 2017부터 차량의 ‘탑 세이프티 픽 플러스(Top Safety Pick+)’의 중요 성능지표에 헤드라이트를 포함시킬 것으로 차량은 ‘양호’와 ‘적합’ 등급을 받아야만 할 것”이라며 “이 헤드라이드 성능과 함께 탑 세이프티 픽 플러스에 지명되기 위해서는 모든 충돌 테스트와 자동제동 성능에서 매우 우수한 점수를 획득해야만 할 것”이라고 말했다.

헤드라이트가 차량 안전도 평가의 중요 항목 중 하나로 떠오르고 있다. 최근 IIHS는 ‘탑 세이프티 픽 플러스’　충돌안전성 평가 제도에 자동차에서 가장 기본적이며 친숙한 헤드라이트에 초첨을 맞춘 평가를 추가할 예정으로, 그 첫 시험 테스트 결과를 공개했다.

결과는 글로벌 브랜드를 막론하고 참담한 수준이었다. 테스트된 31종의 미드사이즈 세단 중 단 1종, 최고급 사양 5세대 프리어스에 장착된 헤드라이트 시스템 만이 ‘양호(Good)’ 등급을 받았다. 이밖에 11개 모델이 ‘적합(acceptable)’ 등급을 받았고9개 모델이 ‘최소(marginal)’ 등급을 받았다. 무려 10개 모델은 ?형편없음(poor)’이란 뱃지를 받았다.

첫 평가 결과는 높은 찻값이 성능 좋은 안전한 헤드라이트를 보장하지는 못한다고 말한다. 형편없음 등급에 속한 대다수 모델이 럭셔리 모델로, 이중 BMW 3시리즈는 가장 낮은 점수를 받았다. 또 31개 모델의 등급이 모델에서 장착 가용한 최고 성능의 헤드라이트 시스템을 기준으로 한 것이어서 대부분이 실격 판정을 받은 것이나 마찬가지다. 평가 모델은 2016년형 31개 모델이었지만, 실제 헤드라이트 시스템은 이 모델들에서 가용한 82가지였다.
레이더 부사장은 “카 메이커들은 미연방정부가 운전자들이 도로를 보기 위해 얼마나 멀리 헤드라이트가 비쳐야 하는지 등을 규정하고 있지 않기 때문에 헤드라이트 성능에 유의하지 않았다”며 “IIHS의 성능측정으로 카 메이커들은 어떻게 그들의 헤드라이트를 향상시킬지에 대한 가이드라인을 갖게 될 것”이라고 말했다.

시스템 향상과 새로운 기준

IIHS의 데이비드 주비(David Zuby)부사장은 “만일 야간주행에서 전방을 보는데 문제가 있다면, 운전자 자신의 눈이 문제가 아니라 대부분이 헤드라이트 문제일 것”이라고 말했다.

보행자, 자전거, 기타 사물들을 포함해 전방도로를 잘 볼 수 있는 것은 운전자의 안전운행에 매우 중대한 사안이다. 그러나 실험실 테스트에 기반한 미 정부의 헤드라이트에 대한 안전 기준은 실제 도로주행에서 헤드라이트가 제공하는 조명 성능과 커다란 차이를 보이고 있다.

IIHS는 교통 사망사고의 절반이 야간, 새벽, 황혼에서 발생하는 상황에서 보다 향상된 헤드라이트가 있다면 이같은 교통사고 사상자 수를 획기적으로 줄일 수 있다고 보며, 헤드라이트 기술의 최신 진보에 큰 기대를 걸고 있다. 현재 많은 차에서 고휘도 방전램프(HID)와 LED 램프가 종전의 할로겐 램프를 대체하고 있다. 또 스티어링과 경사에 따라 조사각이 조절되는 커브 적응형 헤드라이트(Curve Adaptive Headlight) 등의 기술이 도입되고 있다.

이런 첨단 헤드라이트는 이미 IIHS와 도로사고데이터연구소(HLDI)의 연구 등 다양한 사례를 통해 시야를 향상시키고 사고를 줄일 수 있음을 입증했다. 예를 들어 IIHS의 연구에 따르면, 야간주행에서 2013년형 마쯔다 3의 커브 적응형 헤드라이트는 일반적인 헤드라이트를 장착한 동일 모델보다 약 15피트(4.5 m) 이전에 커브 길의 보기 힘든 지점을 운전자가 볼 수 있도록 한다. 또 HID 헤드라이트는 심지어 고정 상태에서도 할로겐보다 매우 뛰어난 성능과 장점을 제공한다는 것을 증명했다. 이밖에도 HLDI는 커브 적응형 헤드라이트를 장착한 차량이 다른 차량에 비해 대인, 대물배상 청구율이 낮다는 분석을 하기도 했다.

군계일학

IIHS는 이번 평가에서 각 딜러들을 통해 모델의 가능한 모든 헤드라이트 조합, 총 31개 모델에서 82가지 시스템을 평가했다.
이중 5세대 프리어스는 LED라이트와 하이빔 어시스트 기능을 장착해 ‘양호’등급을 획득했다. 프리어스의 로우빔은 거의 400피트(120 m) 전방과 커브 길에서 160~220피트(50~65 m) 전방을 커버할 수 있었다. 하이빔의 커버 범위는 직선구간에서 500피트 이상, 커브에서 180~220피트 이상이었다. 그러나 이 헤드라이트를 장착하려면 소비자들은 단지 최고 트림에서만 가능한 첨단기술 패키지를 반드시 구매해야만 한다. 반면 같은 모델에서 하이빔 어시스트가 없고 일반적인 할로겐 라이트를 장착한 프리어스는 ‘형편없음’ 등급을 받았다.

매튜 브럼빌로우(Matthew Brum below) 선임은 “5세대 프리어스의 LED 로우빔은 운전자에게 70 mph(112 km/h)의 직선주행에서 도로 우측의 사물을 식별하거나 제동하기에 충분한 시간을 준다”며 “반대로 할로겐 라이트를 장착한 차량은 충돌을 피하기 위해 20 mph 정도로 느리게 달려야만 할 것”이라고 말했다.

IIHS의 평가 테스트에서 무려 44개 헤드라이트 시스템이 ‘형편없음’ 등급을 받았다. 특히 할로겐 라이트를 장착한 BMW 3시리즈는 최악의 차량으로 꼽혔다. 이 헤드라이트를 단 BMW 차량에서 운전자는 39m 앞의 장애물만 식별할 수 있었다. 이는 차선 내의 사물과 관련해 적시에 제동하기 위해서는 35 mph(56 km/h)로 주행하거나 그 이하로 느리게 가야만 한다는 것이다. 하이빔의 경우도 400피트(121 m)도 커버하지 못했다. 동일 차량에는 더 나은 선택인 LED 커브 적응형과 하이빔 어시스트 기능을 갖춘 시스템이 있었지만, 이 조합 역시도 ‘최소’ 등급에 머물렀다.

결과를 보면 커브 적응형 시스템이 언제나 높은 평가 등급을 이끈 것은 아니다. 예를 들어 캐딜락 ATS, 기아 옵티마, 메르세데스 벤츠 C클래스 등은 로우빔, 하이빔 모두에 이 기능을 장착했지만 ‘형편없음’ 등급을 받았다.

특히, 기아 옵티마의 경우 눈부심이 큰 문제였다. 옵티마의 커브 적응형 시스템은 그렇지 않은 라이트에 비해 좋은 가시성을 제공하긴 했지만, 5가지 로우빔 시나리오 모두에서 다가오는 차량에 대해 한계치를 초과하는 눈부심 문제를 야기했다.

레이더 부사장은 “IIHS는 각 차량에서 가능한 모든 헤드라이트 시스템을 평가했기 때문에 쏘나타와 옵티마 차량은 헤드라이트 시스템에 따라 문제가 매우 다양하게 나타났다”며 “그러나 주된 문제는 직선, 곡선코스, 로우빔, 하이빔 모두에서 반대편에서 다가오는 차량의 운전자에게 과한 눈부심을 유발하는 헤드라이트 조사각(headlight aim)과 디자인이었다”고 말했다.

평가된 최고의 헤드라이트 시스템 중 하나는 신기술을 장착한 차가 아니었다. 일반적인 할로겐 라이트를 단 혼다의 어코드 4도어 세단의 경우엔 오히려 LED와 하이빔 어시스트 기능을 단 어코드가 ‘최소’ 등급을 받는 동안 ‘적합’ 등급을 받았다.

새로운 테스트의 개발

커브 적응형, HID 헤드라이트의 이점에 대한 연구결과에도 불구하고 이것이 좋은 헤드라이트 성능을 보장하지는 않는다.
예비시험 동안 이런 시스템의 이점이 명백해졌지만, IIHS의 엔지니어들은 특정 라이트 기술을 유리하게 만들지 않을 뿐만 아니라 다가오는 차량의 운전자에게 과도한 눈부심을 유발하지 않으면서도 충분한 조명을 제공하는 시스템에 보상하는 평가 시스템을 개발했다.

이 헤드라이트의 평가는 버지니아주 러커스빌에 위치한 차량연구센터(VRC)의 트랙에서 야간에 이뤄지는데, 특수하게 개발된 기기가 직진, 급히 좌, 우로 선회하는, 서서히 좌, 우로 선회하는 등의 5가지 시나리오에서 차량의 로우빔과 하이빔의 빛을 측정한다.

브럼빌로우 선임연구원은 “테스트 커브의 형태와 얼마만큼의 중요성을 각 테스트에 부여해야할 지를 결정하기 위해 실제 도로에서의 야간 충돌을 면밀히 분석했다”고 말했다.

가시성 평가를 위해 블럼빌로우 선임과 다른 VRC 엔지니어들은 적어도 5럭스를 위해 얼마나 멀리 조명이 비춰지는지를 측정했다. 럭스는 조명의 단위이자 빛이 표면에 떨어지는 양이다. 구름 없는 밤 보름달은 약 1럭스를 지표면에 비춘다. 3럭스는 일반적으로 저대비의 사물을 알아보기에 충분한 조도다. 반면 5럭스는 좀 더 정확하게 측정될 수 있는 수치이기 때문에 이 테스트의 한계치가 됐다. 또 다가오는 차량에 대한 눈부심의 지나침은 각각의 시나리오에서 로우빔에 대해 측정됐다.

헤드라이트는 딜러로부터 받아 테스트됐다. 대부분 차에서 헤드라이트의 수직적 지향점은 조절될 수 있고 몇몇 차주들이 그렇게 하고 있지만 몇몇 카 메이커들은 이를 조정하지 말 것을 권고하고 있기 때문에 IIHS도 이를 변경하지 않았다.

브럼빌로우 선임은 “많은 헤드라이트의 문제점들은 조사각, 지향점 조정을 통해 고칠수 있는데, 이는 많은 차에서 간단히 조정할 수 있지만 무엇이 최고의 지향점 인가를 알아내는 부담을 소비자에게 전가해서는 안 된다”며 “카 메이커는 공장에서 헤드라이트가 일관되고 정확하게 비추도록 만드는데에 집중할 필요가 있다”고 말했다.

차량이 트랙에서 테스트를 마치면 IIHS의 엔지니어들은 이상적인 헤드라이트 시스템의 결정, 프로토콜에 따른 점수를 매기기 위해 가시성과 눈부심 측정치를 비교했다. 특히 이 평가 시스템에서 로우빔은 하이빔보다 중요하게 작용한다. 상대적으로 많이, 자주 사용하기 때문이다. 또한 더 많은 사고가 직진 주행에서 발생하기 때문에 직선 주행 시나리오가 커브보다 중요하게 여겨졌다.

무결점 헤드라이트

결과적으로 결점 없는 차는 어떤 시나리오에서도 로우빔의 눈부심 한계점을 초과하지 않으면서 급격한 커브의 로우빔에 대해 200피트에서부터 직선도로의 하이빔이 500피트의 지정된 거리에 대해 적어도 5럭스의 조명을 비쳐야 한다.

전방 차량의 존재에 따라 하이빔과 로우빔을 자동으로 바꿀 수 있는 하이빔 어시스트 기능을 장착한 차량은 이상적이지 않은 로우빔의 가시성으로 잃은 점수를 만회할 수 있다. 이 보상은 눈부심의 한계치를 초과하지 않고, 하이빔이 로우빔과 비교해 추가적인 가시성을 제공할 때에만 적용된다.
옵티마의 사례처럼, 어떤 시나리오에서도 눈부침이 심한 차량은 ‘최소’ 등급보다 윗 등급을 획득할 수 없다.

레이더 부사장은 “카 메이커들은 이미 평가에서 나온 문제점들을 반영하기 시작했다”며 “우리는 그들 차량의 헤드라이트 성능 향상을 기대하고 있다”고 말했다.  

AEM_Automotive Electronics Magazine