AR글래스 끼면 깃털·유리 촉감 `실물처럼` 느낀다

IBS, 사용자별 일관된 가상 촉각 구현기술 개발
디스플레이, VR·AR 등서 가상촉각 구현

기초과학연구원(IBS) 나노의학 연구단은 압력 센서를 전기 촉각 기기에 결합해 디스플레이에서 일관된 촉각을 구현하는 '가상 촉각 구현 기술'을 개발했다. 압력 보정이 가능한 투명 간섭 전기 촉각 기기 모습. IBS 제공

간섭 촉각 전기 자극으로 인한 고해상도 촉각 구현 개념도. IBS 제공

모든 사용자가 9가지 이상의 다양한 촉감을 동일하게 경험할 수 있는 디스플레이용 가상 촉각 기술이 개발됐다. 기존 전기 촉각 기술 중 최고 수준의 촉각 해상도를 지녀 디스플레이뿐 아니라 가상현실·증강현실(VR·AR) 구현에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

기초과학연구원(IBS)은 박장웅 나노의학 연구단 연구위원(연세대 신소재공학과 교수) 연구팀은 정현호 세브란스병원 외과 교수 연구팀과 공동으로 압력 센서를 전기 촉각 기기에 결합해 디스플레이에서 일관된 촉각을 구현하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

가상 촉각 구현 기술은 가상세계와 현실을 연결해 몰입감 있는 사용자 경험을 제공하는 것으로, 전기자극을 이용해 인공적으로 촉각을 만드는 전기 촉각기술이 차세대 기술로 주목받고 있다.

우리가 촉각을 느낄 때 피부에 분포된 촉각 감각 세포는 촉각 정보를 전기 신호로 변환해 뇌에 전달하는데, 이 촉각 정보를 담은 전기 신호를 인위적으로 발생시키는 것이 전기 촉각 기술의 원리다.

하지만 기존 전기 촉각 기기는 저항이 높아 많은 전류가 필요해 안전성에 문제가 있고, 사용자마다 기기를 누르는 힘이 달라 같은 전기 자극에도 느껴지는 촉감이 달라질 수 있어 일정한 촉감을 구현하기 어렵다.

연구팀은 전기 촉각을 구현하는 전극 부분과 손가락의 압력을 보정하는 압력 센서로 이뤄져 압력 보정이 가능한 '투명 간섭 전기 촉각 기기'를 개발했다. 이 기기는 투명도를 유지하고 전극의 저항을 낮추기 위해 인듐-주석 산화물 기반의 전극 위에 백금 나노입자를 도금했다. 그 결과, 전극의 저항을 5배 이상 낮춰 안전성하고, 90%의 높은 투과율을 보였다. 압력 센서를 통합시켜 손가락의 압력을 측정·보정해 일관된 전기 촉각을 구현했다.

아울러, 전기 촉각의 전류 밀도와 진동수가 변화할 때 사용자의 뇌 신호가 어떻게 반응하는지를 분석해 털부터 유리까지 총 9가지 이상의 다양한 전기 촉각을 구현하는 데 성공했다. 연구팀은 두 개의 전자기장이 중첩됐을 때 진동수와 진폭이 변화하는 간섭 현상을 이용해 기존보다 30% 낮은 전류만으로 유사한 촉감 강도를 구현했고, 자극 위치를 더 세밀하게 제어해 촉각 해상도를 32% 향상시켰다.

박장웅 IBS 연구위원은 "간섭 자극을 기반으로 한 전기 촉각 기술이 다양한 VR·AR, 스마트 기기 등에서 사용자와 기기 간 상호작용을 더욱 활성화하는 데 기여할 것"이라며 "개발된 기술을 스마트폰 디스플레이와 결합해 동영상 속 물체의 가상 촉각을 구현할 수 있다"고 말했다. 이 연구결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(지난 3일)'에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr