LED로 감성 충만 '햅틱' 구현한다

ETRI 연구진이 개발한 LED 필름형 햅틱 기술을 플렉서블 디스플레이에 적용시킨 컨셉 디자인이다. ETRI 제공.

국내 연구진이 발광다이오드(LED)를 이용해 다양한 진동 자극을 만드는 기술을 개발했다. 자극하는 위치에 따라 다른 촉감을 낼 수 있는 ‘햅틱’ 기술로 향후 시청각장애인용 정보전달 기기나 스마트폰, 터치스크린 기기 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 신형철 인공지능연구소 휴먼증강연구실장과 황인욱 선임연구원 연구팀이 LED로 다양한 진동을 구현하는 기술을 개발하고 지난 2월 10일 미국 화학회(ACS)가 발행하는 주요 학술지인 ‘ACS 어플라이드 머티리얼즈&인터페이스’ 표지 논문으로 게재했다고 3일 밝혔다. 

햅틱 기술은 촉각으로 사용자와 교감할 수 있는 인터페이스 기술이다. 스마트폰이나 가전, 의료기기, 게임 등 적용 분야가 많아지면서 정밀한 기술에 대한 수요가 높아지고 있다. 

햅틱 기술의 대표적인 적용 사례는 스마트폰이나 태블릿 디스플레이의 진동이다. 현재 상용화된 기술은 기기 전체가 함께 진동한다. 화면에 여러 손가락을 다른 위치에 대더라도 모두 같은 진동이 느껴진다. 모터에 달린 무게추의 움직임으로 진동을 만들어내는 방식으로 기기 전체에 동일한 진동 효과가 전달돼 부분별로 세밀한 촉감을 구현하기 어렵다는 게 단점이다.

최근에는 레이저를 이용해 순간 온도 변화에 따른 충격파로 진동을 만들어내는 기술이 개발됐지만 레이저 가격이 비싼 데다 소형화가 어려워 상용화에 어려움이 있다. 

연구진은 손가락의 위치에 따라 모두 다른 진동이 느껴지도록 만드는 기술을 고안했다. 먼저 낮은 출력의 광신호를 진동으로 변환하는 기술을 개발했다. 이를 통해 고가의 레이저 광원에 비해 가격이 1만분의 1에 불과한 소형 LED를 여러 개 사용, 독립적으로 진동을 만들어내는 디스플레이를 제작했다. 

진동을 만드는 데는 빛에너지를 흡수해 열에너지로 전환하는 원리를 이용했다. 빛에너지와 열에너지를 전환하는 변환층이 코팅된 특수 필름에 빛을 쬐면 가열 또는 냉각이 유발하는 열팽창률 차이에 따라 필름이 변형·회복되면서 진동을 만드는 방식이다.

연구진은 개발한 기술을 활용해 1㎠ 단위로 9개의 구역을 지닌 3×3 형태의 LED 배열을 만들어 각 구역에서 정밀한 진동 표현이 가능하도록 만들어 기술적으로 증명했다. 

신형철 휴먼증강연구실장은 “최근 자동차 전장은 버튼이나 다이얼 대신 터치스크린 하나에 내비게이션, 미디어, 공조 등 여러 제어기능이 통합되는 추세”라며 “이번에 개발한 기술을 활용하면 다이얼을 돌리는 촉감, 버튼을 누르는 촉감 등을 다양하게 만들어낼 수 있다”고 설명했다. 

신형철 실장은 또 “자동차 전장뿐만 아니라 시청각장애인용 정보전달 기기, 스마트폰 등에 이번에 개발한 기술을 적용하는 상용화 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다. 

[김민수 기자 reborn@donga.com]