산출물-자동차 빛의 발전과정

1. 탐구 목적 및 동기

평소에 버스를 타고 학원을 가면서 옆에 서있던 차들의 헤드 라이트가 각기 다른 것을 보고 어떤 종류들이 있고, 어떻게 다른지 궁금해졌다. 또한, 한 조원이 특히 자동차에 대한 관심이 많아서 탐구를 시작했다.

2. 탐구를 위한 설치 및 실험

1. 자동차마다 헤드라이트 빛이 다르게 보이는 이유? (자동차 헤드 라이트 탐구)

헤드라이트의 발전 과정

자동차의 헤드라이트는 과거부터 지금까지 쭉 발전해왔다. 처음 1903년쯤 자동차가 처음 나온 후 파라핀 등을 자동차 앞에 달아서 조금 앞만 비추어 주는 역할을 했다. 그 후 1913년 카바이드를 이용하여 불을 밝히는 조명 기구를 만들어 냈다. 탄화칼슘과 물을 섞어 아세틸렌을 발생시켜, 이것을 태워 광원으로 쓰는 것이 카바이드 램프이다. 최초로 전기를 이용한 등이 자동차의 헤드라이트에 이용된 것은 1920년대쯤으로 알려 져있다. 다음에는 전구를 두 개 이용한 더블 헤드라이트와 테일라이트가 만들어졌고, 그 후 HID를 이용한 헤드라이트가 만들어 져서 더 먼 거리를 볼 수 있게 되었다. 그 후 하얀 불빛을 내서 더 정확하고 멀리 보이는 LED헤드라이트가 지금까지 이용되었고 현재까지도 대부분 자동차에 적용되어있다. LED라이트는 전기 소비를 줄일 수 있는 등이었고 수명이 훨씬 오래 가는 등으로 그 당시 LED라이트는 혁신이었다. 그리고 이번에 새롭게 출시될 자동차에 적용될 기술이 바로 레이저 헤드라이트이다. 레이저 헤드라이트는 자동차의 LED보다 2배는 더 멀리 볼 수 있다고 한다. 또한 LED라이트보다 전기를 훨씬 덜 사용한다고 한다.

[2002 산타페 헤드라이트]

[2014 K7 헤드라이트]

[두 차량의 밝기 비교]

<자동차 헤드라이트의 비교를 위한 실험>

빛의 밝기 실험

준비물: LED 등, 할로겐 등, 레이저, 가습기

실험방법

1) 레이저 라이트, 할로겐 등, LED 라이트:

벽에 다 빛을 비추고 다른 전구들과 다른 점을 관찰한다.

1. 가습기를 켜고 빛을 비추어 빛이 어떻게 나아가는지 관찰한다.

왼쪽은 보통 전기 라이트이고 가운데는 LED 오른쪽은 레이저이다. 라이트의 밝기는 레이저가 가장 높아 현재 새로 출시되고 있는 자동차의 헤드라이트에 적용되고 있다.

실험 결과

밝기를 비교해 보면 레이저 라이트 > LED 라이트 > 할로겐 라이트 순이다.

우리 인체 중 하나인 눈을 모방하여 렌즈를 만들어 빛을 모아서 더 밝게 하고 요즘은 바퀴가 향하는 방향이나 자동차의 기울기에 따라 마치 우리 눈이 보고 싶은 방향을 보는 것처럼 돌아가서 가고 싶은 방향을 더 빨리 볼 수 있도록 헤드라이트가 발전해 왔다. 카바이드 램프에서 LED까지 전구의 발전과 함께 헤드라이트가 진화해 왔다. 그 전까지는 전구의 밝기가 밝아지는 수준에서 진화 되었지만 LED를 사용하면서 헤드라이트에 많은 변화가 있었다. LED 라이트 때 가장 많은 신기술이 적용되었다. 운전을 할 때 상대방 차량의 밝은 LED 헤드라이트로 인해 눈이 부신 경험이 있다. 이런 것을 고려해서 새로 만든 헤드라이트는 차량의 카메라가 반대편의 자동차를 인식해서 그 방향으로 자동차가 빛을 보내지 않도록 설계했다고 한다. 가장 최근에는 레이저를 이용해 라이트가 만들어 졌는데 그 빛에 사람들의 눈이 다치지 않을까라고 걱정하는데, 이 헤드라이트는 레이저를 몇 번이나 반사시켜서 나오는 빛이어서 눈에 들어가도 괜찮다고 한다. 한가지 단점은 레이저 라이트를 이용해서 빛을 비추게 되면 많은 열이 발생한다. 그래서 열을 줄이기 위해서 따로 쿨러를 사용해야 한다. 그래서 자동차의 헤드라이트가 커져야 한다는 단점이 있지만 이를 통해서 밤에 더 먼 길을 보아서 더 안전하게 운행할 수 있을 것이다.