김승준 GIST 교수팀, 실감 보행체험·자율주행차 승객 편안함 극대화 가상현실 시스템 개발

김승준 GIST 융합기술학제학부 교수팀이 개발한 가상환경에서 실감나는 보행을 체험할 수 있는 시스템.

광주과학기술원(GIST)은 김승준 융합기술학제학부 교수팀이 가상환경에서 실감나게 보행할 수 있는 시스템과 생체역학 시뮬레이션에 기반해 전기로 근육을 자극하는 하체 햅틱 피드백 시스템을 각각 개발했다고 20일 밝혔다.

김 교수가 이끄는 HCIS 연구실(Human-Centered Intelligent Systems Lab.)은 전기 근육 자극(EMS)과 생체역학 시뮬레이션을 통합한 혁신적인 가상현실(VR) 햅틱 피드백 시스템(ErgoPulse)을 고안했다. 이 시스템은 사용자의 하체에 실시간으로 힘을 전달해 VR 환경에서 물리적 상호작용을 실감나게 구현하며 VR 게임과 훈련 프로그램에서의 몰입도를 혁신적으로 향상시킬 수 있다.

기존 VR 하체 햅틱 피드백 시스템은 대체로 크고, 설치가 번거로우며 사용자의 움직임을 제한하는 지상 고정 장치에 의존했다. 다양한 표면 질감의 시뮬레이션에는 효과적이지만, 자유로운 사용자의 움직임을 크게 제약한다. 소형 액추에이터를 사용하는 시스템도 있지만 전체 하체에 걸친 광범위한 힘을 제공하는 데는 한계가 있다.

김승준 GIST 교수팀이 개발한 생체역학 시뮬레이션에 기반해 전기로 근육을 자극하는 하체 햅틱 피드백 시스템.

연구팀이 새로 개발한 시스템은 기존 시스템의 단점을 보완해 생체역학 시뮬레이션과 개인화된 EMS를 결합해 실시간으로 하체 관절에 필요한 토크를 계산하고 전달한다. 사용자의 하체 움직임을 보다 자유롭게 하면서도 대규모의 힘을 효과적으로 전달할 수 있는 새로운 가능성을 열었다. 햅틱 피드백이 기존의 EMS 기반 시스템보다 더 정확하고 현실감 있는 경험을 제공한다. VR 환경에서의 실감 나는 상호작용을 제공GO 사용자의 몰입도를 크게 향상시킬 수 있음을 시사한다.

김 교수팀은 또 자율주행 차량이 여행 중 승객의 편안함과 오락을 극대화하는 것을 새로운 도전과제로 삼고 혁신적인 가상현실 시스템(SYNC-VR)을 개발했다.

이 시스템은 자율주행 차량의 승객이 자주 경험하는 멀미를 해결하는 접근 방식으로 연구의 참신성을 높게 평가받았다. 시각과 촉각, 청각, 고유감각적 피드백을 실제 차량 움직임과 동기화해 멀미 해결에 접근한다. 승객이 멀미를 느끼는 불편함 없이 몰입감 있는 VR 환경을 즐길 수 있게 돕는다. 다양한 감각 입력을 통합해 자율주행 차량의 움직임을 기반으로 실감 VR 경험을 제공하며 시각적 단서, 고유감각 피드백, 촉각적 피드백, 청각적 단서 등 4개의 주요 기능이 특징이다.

왼쪽부터 강유민 박사과정생, 황석현 연구원, 오정석 박사과정생, 김승준 교수, 여도현·강성준 박사과정생, 김보천 석사과정생.

이번 연구에서는 실제 주행 상황과 같은 회전 및 가속, 울퉁불퉁한 도로(예:과속 방지턱)와 일관성 없는 움직임(예:일시 정지 후 출발)을 선정해 실제 도로 위 주행 상황에서 'SYNC-VR'의 효과를 검증했다.

김 교수팀은 지난 11~16일 미국 하와이 호놀룰루에서 열린 미국 컴퓨터협회(ACM)가 주관하는 인간-컴퓨터 상호작용(HCI) 분야의 권위 있는 국제 학술대회 '컴퓨팅 시스템의 인적 요소에 관한 콘퍼런스(CHI)'에서 2건의 '아너러블 멘션(명예상)'을 수상했다.

미국 하와이에서 열린 국제학술대회에 참가한 연구팀이 명예상을 수상하기도 했다. 왼쪽부터 강성준 오정석 박사과정생, 김승준 교수, 황석현 연구원.

광주=김한식 기자 hskim@etnews.com