GIST, 차세대 햅틱 피드백 시스템 'TelePulse' 개발

TelePulse 개발팀이 CHI 2025 학회장에서 Best Paper Award 상장을 받고 있다. 지스티 제공

로봇이 받는 물리적 힘을 사람의 팔에 실시간으로 전달하는 신개념 햅틱(Haptic) 시스템이 개발됐다.

광주과학기술원(GIST)은 AI융합학과 김승준 교수 연구팀이 미국 MIT 연구팀과 공동으로 원격 로봇과 인간을 물리적으로 연결하는 차세대 햅틱 피드백 시스템 'TelePulse'를 개발했다고 7일 밝혔다.

이 시스템은 VR 환경에서 사용자가 원격 로봇 팔을 조작할 때, 로봇이 접촉한 물리적 힘을 팔에 정확히 전달한다. 이를 위해 전기 근육 자극(Electrical Muscle Stimulation, EMS) 기술과 생체 역학 시뮬레이션(Biomechanical Simulation)을 결합했다.

물체를 누르거나 잡을 때 발생하는 미묘한 힘의 차이를 실시간으로 인지할 수 있도록 함으로써 사용자는 단순한 진동이나 표면 자극을 넘어, 실제로 근육이 수축하는 수준의 생생한 햅틱 피드백을 경험할 수 있다.

TelePulse 원격 조작 인터페이스. 지스트 제공

기존의 EMS 기반 햅틱 시스템은 대개 정해진 강도에 비례해 근육을 자극하는 데 머물렀으나 TelePulse는 사용자의 신체 조건, 자세, 관절 위치 등을 실시간으로 분석해 어떤 근육을 얼마만큼 자극해야 하는지를 정밀하게 계산해 최적화된 피드백을 제공한다.

이를 위해 연구팀은 물리치료 및 재활 연구 분야에서 활용되는 생체 역학 시뮬레이션 툴인 'Open Sim'을 도입해, 사용자 맞춤형 관절 토크 계산과 자극 강도 조절을 실시간으로 수행토록 해, 섬세하고 현실감 있는 햅틱 경험을 구현하는 데 성공했다.

실용성 검증을 위해 연구팀은 TelePulse를 산업 현장을 가상으로 구현한 드릴링(구멍 뚫기)과 샌딩(연마)과 같은 원격 산업 작업의 시뮬레이션한 실험에 적용했다. 그 결과, TelePulse를 사용한 참가자들은 힘 조절 정확도와 작업 일관성 면에서 유의미한 향상을 보였다.

실험 종료 후 실시한 설문 조사에서 참가자들은 TelePulse가 단순한 기계적 진동 자극을 넘어 "로봇과 감각을 공유하는 느낌"이라는 강한 몰입감을 느꼈다고 답했다. 실제로 몰입감(presence) 척도 점수도 평균 15% 이상 향상된 것으로 나타났다.

TelePulse는 복잡한 기계식 햅틱 장치와 달리, 착용이 간편하고 가벼운 구조로 설계되어 높은 이동성과 활용성을 제공한다. 이를 바탕으로 원격 로봇 조작뿐 아니라 원격 수술, 재난 구조, 우주 탐사 등 다양한 고난도 원격 작업 환경에서도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

전기 자극 기술의 실시간 정밀 제어라는 기술적 진보를 이룬 이번 연구 성과는 인간-로봇 상호작용의 몰입도와 정밀도를 동시에 향상할 수 있는 새로운 인터페이스 모델로 주목받고 있다.

김승준 교수는 "TelePulse는 로봇이 받는 물리적 자극을 인간의 신체로 실시간 전달하는 기술로, 단순한 기계적 조작을 넘어 사람과 로봇이 '감각'을 공유하는 시대를 여는 기술이다"며 "향후 원격 협업, 정밀 작업, 훈련, 재활 등 다양한 분야에서 유용하게 활용될 것이다"고 밝혔다.

호남취재본부 민찬기 기자 coldair@asiae.co.kr