헤드업 디스플레이(HUD)는 운전자의 시야 내에서 속도, 내비게이션 등 주행 정보를 제공해 운전 중 시선 분산을 줄이고 안전성을 높이는 기술이다. 최근에는 증강현실(AR)과 홀로그램 기술을 접목한 차세대 HUD가 주목받고 있으며, 전기차·자율주행차 확대와 함께 빠르게 발전하고 있다. 

자동차의 헤드업 디스플레이(Head-Up Display, HUD)는 운전석 바로 앞 유리창 또는 별도 패널을 통해 주행 속도나 내비게이션 경로 같은 정보를 표시해 주는 기능이다. '헤드업(Head-Up)'이라는 명칭처럼, 운전자는 고개를 숙이지 않고 전방을 주시한 채 필요한 정보를 확인할 수 있어 시선 이동을 최소화할 수 있기 때문에 안전하게 운전할 수 있다. 과거에는 고급 차량의 특징으로 여겨졌던 헤드업 디스플레이(HUD)가 이제는 보급형 차량에서도 점차 확대 적용되면서 운전 경험의 새로운 기준으로 자리매김하고 있다. 단순한 정보 표출을 넘어 증강현실(AR) 기술과 융합하여 더욱 직관적이고 풍부한 정보를 제공하는 HUD는 미래 모빌리티 경험을 혁신하는 핵심 요소로 주목받고 있다.

HUD기본 작동 원리

헤드업 디스플레이(HUD)는 운전자 시야에 정보를 겹쳐서 보여주기 위해 영상 생성 장치 (PGU), 광학계 (또는 프로젝션 시스템), 그리고 반사면 (유리 또는 콤바이너) 로 구성된다. HUD 이미지가 운전자의 눈에 도달하는 과정은 다음과 같다:

1. PGU(Picture Generation Unit)에서 정보(속도, 내비게이션 등)를 디지털 이미지 형태로 생성한다.
2. 광학계(Projection Optics)는 생성된 이미지를 조절하여, 적절한 크기, 위치, 그리고 초점 거리에 맞게 조정한다.
3. 변형된 이미지는 윈드쉴드 또는 콤바이너에 투사되고, 해당 반사면은 이미지를 운전자의 시야 방향으로 반사시킨다.
4. 운전자는 외부 도로와 해당 가상 이미지가 함께 보인다.

<HUD 작동 원리>

[자료: Panasonic]

HUD의 종류에는 크게 윈드쉴드(Windshield) 타입과 컴바이너(Combiner) 타입이 있다. 최근에는 카메라, 센서, GPS를 활용한 고정밀 위치 정보를 증강현실(AR)과 결합해 실제 도로 위에 가상의 화살표나 경고를 띄우는 고도화된 AR HUD도 등장하고 있다.

<주요 HUD 유형별 작동 원리 및 특징>

[자료: Valeo]

미국 HUD 시장 동향

글로벌 시장 조사기관 Precedence Research 보고서에 따르면 2024년 미국의 HUD시장 규모는 약 1억6700만 달러로 추정됐으며, 2025년부터 2034년까지 연평균 성장률(CAGR) 약 15.98%를 이룰 것으로 예상한다. 구체적으로 미국의 자동차 HUD 시장은 안전성과 편의성을 중시하는 소비자 트렌드, 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)에 대한 수요 증가, 기술 발전에 대한 수요 증가에 힘입어 빠르게 성장하고 있다.

<미국 HUD 시장 동향>

(단위: US$ 십억)

[자료: Precedence Research]

미국은 운전자 안전에 대한 높은 인식과 함께, 자동차 산업의 디지털 전환이 가속화되며 HUD 시스템이 승용차를 넘어 픽업트럭 등 상용차로까지 확대되고 있다. 특히 2023년 미국 도로교통안전국(NHTSA) 보고서에 따르면, 미국 교통사고의 약 13%가 운전자의 주의 분산으로 인해 발생했다고 밝혔는데, 이는 운전 중 시선을 도로에서 떼지 않고 정보를 확인할 수 있는 HUD의 중요성을 더욱 부각시키고 있다. 이러한 흐름에 맞춰 Ford나 GM 같은 주요 자동차 제조사들은 운전자의 편의성과 안전성을 높이기 위해 차량 내 인포테인먼트 시스템과 HUD를 연동시켜 운전자의 시야 안에서 내비게이션, 속도, 경고 등을 통합 제공하는 방향으로 기술을 발전시키고 있다. 헤드업 디스플레이와 인포테인먼트 시스템을 통합함으로써, 자동차 제조사들은 하드웨어 비용을 상당히 절감하고 있다.

차세대 HUD 기술의 발전: AR HUD와 홀로그래픽 HUD

증강현실(AR) HUD와 홀로그래픽 HUD는 모두 운전자가 도로와 차량 정보를 직관적으로 인식할 수 있도록 돕는 차세대 운전 보조 기술이다. 이 두 기술은 운전의 몰입도와 안전성을 크게 향상시키며, 특히 전기차와 커넥티드카의 진화와 함께 빠르게 발전하고 있다.

• AR HUD: 실시간 환경과 정보를 결합한 직관적인 운전 경험

AR HUD는 차량 앞 유리창 전체를 활용해, 실제 도로 환경 위에 정보를 ‘겹쳐서’ 보여주는 디스플레이 기술이다. 단순히 속도나 방향을 띄워주는 기존 HUD와 달리, 실제 도로와 완전히 연동된 정보를 실시간으로 제공해 운전자의 몰입도와 안전성을 획기적으로 향상시킨다. 예를 들어, 교차로 앞에서는 유리창 위에 실제 도로를 따라 움직이는 내비게이션 화살표가 실시간으로 표시된다든가, 차선 변경 시에는 주변 차량의 위치나 사각지대 경고 표시가 직접 도로 위에 나타난다. 또한, 앞차와의 거리, 보행자 경고, 도로의 제한 속도 등도 상황에 따라 자동으로 표시된다.

<AR HUD 주행 화면 예시>

[자료: Continental]

이러한 기술은 특히 전기차(EV) 및 커넥티드카 시장에서 빠르게 확산되고 있으며, BMW, Mercedes-Benz, 현대차 등 주요 OEM들이 일부 모델에 적용하거나 기술 개발을 가속화하고 있다. BMW는 CES 2025에서 새로운 AR 기반 HUD 시스템인 'Panoramic iDrive'를 공개하였으며, 이는 전면 유리를 활용하여 운전 정보와 내비게이션 지시 등을 증강 현실로 표시하는 기술이다. BMW는 2025년 말부터 출시될 새로운 전기 SUV 모델에 AR HUD를 탑재할 예정이라고 밝혔다.

• 홀로그램 HUD: 3D 입체 정보 제공

아직은 대부분의 OEM들이 기술 개발 단계에 있는 홀로그래픽 HUD는, 기존 투사식 HUD나 AR HUD보다 한 단계 진화한 디스플레이 기술로 3차원 홀로그램 이미지를 운전자의 시야에 자연스럽게 투영하는 방식이다. 특히, 전면 유리 전체를 활용해 다중 거리(multi-depth) 정보를 투사함으로써, 운전자가 실제 도로 위에 겹쳐진 것처럼 직관적이고 몰입감 있는 정보를 받을 수 있다. 기존의 AR HUD와 비교해 한 단계 더 진화한 홀로그램 HUD는 깊이감과 공간감을 제공하며, 운전자가 더욱 직관적으로 정보를 인식할 수 있게 해준다.

특히, 현대모비스와 독일 광학기업 Zeiss가 협력하여 개발 중인 ‘홀로그래픽 윈드쉴드 디스플레이(이하 홀로그래픽 HUD)’는 광학 기술과 정밀 투사 기술이 결합된 혁신적인 사례이다. 자이스의 정밀 광학 설계 기술과 현대차의 차량 플랫폼 기술이 결합되면서, 운전자 시야에 최적화된 고해상도 3D 정보를 다양한 거리감으로 구현할 수 있는 미래형 차세대 HUD 솔루션이 개발되고 있다. 현대모비스가 CES 2025에서 선보인 투명 디스플레이 기술은 물리적인 디스플레이 장치 없이 차량 유리창이 그대로 스크린이 된다는 것이 가장 큰 특징이다. 이 시스템은 차량의 전면 유리창을 투명 디스플레이로 활용해 기존 HUD 대비 시야각이 넓고, 밝기 및 해상도가 향상돼 주간 및 야간 모두 뛰어난 시야 확보를 제공한다. 운전자는 내비게이션 경로, 차량 속도, 위험 경고뿐 아니라 복잡한 도로 상황도 입체적으로 확인할 수 있어 안전성과 편의성이 크게 높아진다.

<‘홀로그래픽 윈드쉴드 디스플레이’ 개념도>

[자료: 현대자동차]

현대와 Zeiss의 협업은 미래형 차량용 디스플레이 기술 시장에서 주목할 만한 발전으로, 이러한 발전은 운전 경험을 더욱 직관적이고 안전하게 만든다. 앞으로 AR HUD와 홀로그램 HUD는 자동차 산업에서 중요한 기술적 역할을 맡게 될 것이며, 이러한 기술 진보는 단순히 운전 편의성을 넘어 도로 위 안전성을 크게 향상시킬 것으로 기대된다. 특히 자율주행 차량의 핵심 요소로 자리 잡을 것이다. 미래의 자동차들은 운전자의 안전을 최우선으로 고려한 혁신적인 시스템들을 점차 확대해 나갈 것이다.

시사점

HUD 기술은 차량 내 디스플레이의 중심 기술로 부상하며, 정보 전달 방식을 혁신하고 있다. 단순한 시야 내 정보 제공을 넘어, 몰입감과 안전성을 동시에 향상시키는 방향으로 ‘지능형 디지털 시야’를 구현해 가고 있다. 글로벌 자동차 부품업체 F의 부사장 A 씨는 KOTRA 디트로이트 무역관과의 인터뷰에서, “HUD 시장의 성장은 이미 예견된 흐름이며, AI, AR 기술과의 통합을 통해 폭발적인 확장이 예상된다”며, “AR은 시각적 몰입감을, AI는 실시간 분석과 비서 기능을 강화해 갈 것”이라고 전망했다. 또한 그는 “향후 HUD는 ‘자동차 필수 기술’로 자리 잡을 것으로 보이며, 전면 유리 전체를 디스플레이로 활용하는 기술뿐 아니라 보조석, 뒷좌석 유리까지 HUD가 적용될 가능성도 있다”라고 덧붙였다.

이처럼, HUD는 단순히 새로운 옵션이 아닌 미래형 차량의 기본 인터페이스로 정착할 가능성이 높다. 차량용 디스플레이가 전면 유리 전체로 확장되고, AR·AI 기반의 맞춤형 정보 제공이 정교해질수록 HUD는 자율주행차, 커넥티드카의 핵심 플랫폼으로 기능하게 될 것이다. 특히 HUD가 뒷좌석, 보조석 등 전 좌석으로 확장된다면, 그 응용 시장은 인포테인먼트를 포함해 자동차 내 UX 전반으로의 확장을 예고한다.

이러한 기술 진화는 국내 자동차 부품·전자·SW 기업들에게 미국 시장에서의 수출 기회를 확대하는 중요한 계기가 될 수 있다. HUD 관련 핵심 부품, AI 기반 인터페이스, 정밀 광학 기술 등에서 경쟁력을 보유한 한국 기업들은, 미국 완성차 및 글로벌 티어1 기업과의 협력을 통해 공급망 진입 가능성을 모색해야 한다. HUD가 자율주행차와 커넥티드카의 핵심 구성요소로 자리잡아가는 만큼, 기술 고도화와 현지 전략을 병행한 선제 대응이 요구된다.

자료: Panasonic, Valeo, Precedence Research, NHTSA, 현대자동차, KOTRA 디트로이트 무역관 자료 종합