정예환 한양대 교수팀, AR·메타버스에서의 촉각 재현 신기술 개발

유선이거나 무거운 기존 디바이스와 달리 무선통신에 유연하고 가벼운 설계 통해 편의성 극대화

촉각재현기술은 가상현실(VR)이나 확장현실(XR)에서 물체를 실제로 잡거나 만진 것처럼 촉각을 일으키는 기술로, 향후 활용도가 높을 것으로 예상돼 현재 마이크로소프트·메타 등 세계 유수의 기업이 지속적으로 개발 중이다.

이런 시대적 흐름에 맞춰 최근 한양대 융합전자공학부 정예환 교수팀이 VR에서 촉각을 재현하는 피부 부착형 무선 햅틱 인터페이스를 개발했다. 개발된 기술은 잠재적으로 우리의 장거리 관계와 엔터테인먼트 분야에서 새로운 경험을 주는 것은 물론 인공기관에 감각 피드백을 제공할 수 있어 원격 의료분야에서도 활용할 수 있을 것으로 평가받는다. 

햅틱 인터페이스를 구현한 기존 디바이스들은 유선 시스템을 채택해 행동제약이 있으며 부피가 크고 무거워 편리성 떨어져 활용에 한계가 있었다. 또 피부에 다양한 시·공간적 패턴전달이 어려워 사실적 촉감구현이 불가능했다. 

정 교수팀은 이런 문제점을 해결하고자 △더 가볍고 △무선으로 이용할 수 있고 △다양한 자극을 줄 수 있는 ‘신축성 피부부착형 햅틱 인터페이스’를 개발했다.   개발된 햅틱 인터페이스는 기존 대비 두께가 얇고 가벼우며 무선충전 및 통신이 가능하도록 설계돼 행동 제약을 최소화했다. 그뿐만 아니라 높은 밀도의 감각 액추에이터 배열을 통해 다양한 자극 패턴을 피부에 전달해 세밀한 감각 구현이 가능하다. 

해당 기술의 핵심에는 개별 프로그래밍이 가능한 수백 개의 밀리미터 규모 액추에이터를 통합한 시스템이 있다. 각 액추에이터는 피부에 개별적 촉각을 만들고 전달되는 감각이 극대화되도록 맞춤 디자인됐다.  
 

▲ 정예환 교수팀이 개발한 가상 및 증강현실을 위한 촉감 전달용 무선 햅틱 인터페이스 이미지 (이미지출처:한양대)

이렇게 완성된 시스템은 스마트폰 또는 태블릿과 같은 터치스크린 기반 그래픽 사용자 인터페이스에 무선으로 연결된다. 이를 통해 사용자가 터치스크린에 글씨를 쓸 경우 진동 인터페이스를 통해 해당 감각 패턴이 실시간으로 생성된다.

정 교수팀이 개발한 기술은 기존 시각·청각 기반의 VR에 촉각을 추가해 향후 여러 분야에 새로운 패러다임을 불러일으킬 것으로 예상된다. 정 교수팀은 개발된 햅틱 인터페이스의 생생한 감각과 정보 전달력을 활용해 기존 시각 기반인 지도 네비게이션 시스템의 도로 안내를 촉각 패턴으로 표현하거나, 음악트랙을 촉각패턴으로 변환하는 등 다양하고 새로운 응용 분야를 선보였다. 또 로봇보철 제어를 활용하는 절단 환자를 위해 개발된 햅틱 인터페이스에서 전달되는 촉각 패턴을 일종의 감각 대체로 활용해 의료 기술 분야에서도 잠재성을 보였다. 

이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구자 지원사업과 한양대의 지원을 받아 수행됐으며, 전자공학 분야 세계 권위지 「네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics, IF 33.686)」 5월 23일자에 게재됐다. 

글. 이지은 기자 smile20222@gmail.com | 사진 및 자료출처=한양대학교

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