Sunday, April 29, 2018

CB400 - 3D 프린팅 LED 전조등 제작 프로젝트. part 1


내 CB400 첫 주행을 야간 강원도 산길 행을 택했었다.
저녁 6시에 출발해서 12시 넘어 들어왔다.
가는 동안 이미 해가 졌기때문에 외눈 CB400의 전조등에 의지해서 산길을 넘어갈 수 밖에 없었다.

그러나 바이크 전조등이 워낙 어두운데다가 내 CB400에는 중국산 호환 전등갓이 달려 있는데, 이게 워낙 허접이라서 전구의 열이 닿는 곳이 녹아버렸다.
가뜩이나 어두운 전조등이 이렇게 되었으니 잘 보일 리가 있나.
즐거워야 할 라이딩이 전혀 즐겁지 않았다.

수년 전에 육반이 탈 때도 등이 너무 어두워서 개발을 시작했던 것이 LED 전조등이었다.
그 때 상당히 훌륭한 기술적 성과를 이루고도 판매를 하지 못했던 이유가 전조등 케이스를 만드는 비용 문제였다.
몇 개 팔릴 지도 모르는 상황에서 금형을 뜰 수도 없었고, CNC로 깍아서 만들어 보았더니 가격이 엄청나서 팔 수도 없었다.
그래서 기능적으로 검증만 하고 접었던 일이 있었다.

다행히 지금은 중국산 BI-XENON 전조등이 상당히 저렴한 가격에 팔리고 있었다.
Bi Xenon은 무엇인가?
잠깐 설명이 필요하다.

전에 내가 전조등을 개발해 판매를 하려 할 때 제일 많이 들었던 말이, 그걸 왜 비싼 가격으로 사람들이 사겠냐, 1~2만원에 중국산 저렴한 전조등이 많이 있는데라고 하는 말이었다.
이것은 전조등과 일반 등을 잘 못 알고 하는 말이다.

저렴한 일반 등은 포물면경을 기반으로 하여 촛점에 배치된 등을 평행광으로 만들어서 앞 방향으로 조사한다.
이것은 일반적인 후레쉬의 방식이다.
이 경우, 도로를 비춰야 하는 빛이 상방향으로 분산되기때문에 내가 달리는 도로는 그다지 밝게 비춰지지 않고, 마주오는 상대 차선의 운전자는 속칭 눈뽕을 맞아 순간 실명이 되어서 사고를 일으킬 수도 있다.
상당히 위험하고, 이런 램프를 전조등으로 달고 다니면 단순히 욕 먹는 것을 떠나서 도의적으로 해서는 안된다. 너무도 위험하다.
Royalin 이라는 메이커에서 만든 아래 설명 그림을 보면 알기 쉽다.
제대로 만들어지지 않은 전조등의 빛이 상대편 운전자에게 미치는 영향이다.


비슷한 예로, 일반 전구 기준으로 설계된 전조등에 램프만 LED로 바꿔 넣는 것이다.
이것은 스팟 촛점을 가지고 있는 전구 대신 촛점이 넓은 LED 램프를 장착하는 것이라서 빛이 퍼지므로 좋은 방식은 아니다. 전조등의 반사 효율이 좋지 못하다.
직접 쳐다보면 굉장히 밝은 것 같은데 막상 도로를 주행하면 그다지 밝은 느낌을 받지 못하는 이유가 광원의 특성이 틀리기 때문이다.
LED 전조등을 사용하려면 이 LED 특성에 맞추어 제작된 반사경을 사용하여야 한다.

이렇게, 모든 전조등은 하향등이 도로를 비추도록 만들어져 있다.
상향등에서만 위 후레쉬처럼 불빛이 퍼지고, 하향등 상황에서는 상부로 퍼지는 빛을 도로로 반사하도록 제작되어 있다.
특히 프로젝터 헤드라이트의 하향등은 다음과 같이 만들어져 있다.
상방향으로는 빛이 분산되지 못하도록 설계되어 있다.
여러가지 방식이 있지만, 스크린으로 위로 가는 빛을 차단하도록 만들어진 것이 중국산으로 저렴하게 만들어져 팔리고 있다.
상향 시에는 이 스크린을 전자석으로 광축에서 떨어지게 만들어 윗 방향으로 빛이 나가도록 한다.

여기에서 보면 어떻게 동작하는지 잘 알 수 있다.

이러한 방식으로 만들어진 Bi Xenon 헤드라이트는 차량의 전조등에서 기존 전구를 대신하여 장착할 수 있도록 구성되어 있다.
우선 헤드라이트를 열풍건등으로 분해한 후에 장착하고, 다시 전조등 커버를 조립한 다음 사용하는 방식이다.

이 방식은 2년마다 라이트를 교체한 후 정기 검사를 받으러 가야하고, 아쉽게도 우리나라에서는 불법 개조로 단속을 받게된다.

반면 바이크에 외장으로 설치할 경우, 역시 불법이기는 하지만 필요할 때 제거도 쉽고 또 그러면 설치하지 말아야하나? 라는 물음에는 역시 설치하기는 해야하기때문에 일반 후레쉬 방식 램프를 설치하는 것보다는 훨씬 나은 것이면서도 내 안전을 챙길 수 있어서 이 방식으로 만들어 보기로 했다.
일단 살고 봐야 할 것 아닌가.
이렇게 규제가 심한 것은 문제가 있다.
후레시 방식 램프는 당연 규제해야 하지만, 정식 헤드라이트 구조로 만들어진 램프까지 규제한다면 이것을 규제를 위한 규제이다.
우리나라가 규제 공화국이라는 오명을 벗어나려면 기준을 만들어서 제대로 된 규제를 하여야 한다.

암튼, 중국에서 적당한 Bi Xenon 헤드라이트 한 조를 구매했다.
난 HID 방식이 아니라 LED 방식이므로 엄밀히 말하면 Bi LED 헤드라이트이다.



2.5인치 구경을 가지고 있으며 작동 시켜 본 결과 개당 35W라고 되어 있지만, 1.33A at 12.9V 이므로 약 17W 정도의 출력을 낸다.
작다고 생각하는가?
매우! 밝다. 아주 밝다. 아래 처럼 하향등의 컷팅 라인도 깨끗하게 그려져서 상대편 운전자에게 피해를 끼칠 일도 없겠다.

 하향등일 때

상향등일 때

집에 와서 밤에 2층에서 바깥을 향해 비춰보았더니 엄청나게 먼 곳까지 비추었다.
비록 업체에서 주장한 35W 출력은 아니었지만, 충분한 밝기를 내주었으므로 아주 만족한다.
오히려 너무 전력을 많이 소모하면 바이크 전기 계통에 무리가 가서 안 좋기때문에 난 이런 적은 전력을 소모하며 밝은 제품을 찾고 있었으므로 딱 좋다.
좌우 두 셋트 출력을 다 해 봤자 일반 전조등 램프 하나 출력인 55W에 훨씬 미치지 않는 35W 이다.
만족, 만족!

자, 이제 쓸만한 기본 베이스 모듈을 마련했지만, 이것은 기존의 헤드라이트 안에 넣는 것이라서 나처럼 바이크 외장으로 사용하려면 케이스를 씌워야 한다.
안 그러면 먼지를 먹어서 금방 반사율이 떨어질 것이며, 비라도 맞으면 쇼트가 나서 작동을 멈출 것이다.

이 상황은 수년 전에 내가 전조등을 만들려 하다가 포기하게 만든 케이스 제작 관련 문제와 동일한 문제가 발생한 것이다.

그러나 그때는 몰랐던 무기가 이제 나에게 생겼다.
3D 프린팅이다.

나에게 설계 기술이 있으니 적절히 설계를 해서 3D 프린팅하여 사용하면 된다.

자~ 어떤 제품이 나올 것인가?

- part 2에 계속 -


Leonard Kim.


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