촉각 경험을 주고 받는 텔레-햅틱 기술, 미래 메타버스 산업 선도하는 핵심기술로 리서치
-만질 수 있는 온라인 쇼핑, 가상 실기 교육 가능할 것-

한국전자통신연구원(ETRI) 김혜진 책임연구원과 진한빛 연구원, 국립한국 교통대학교 (양태헌 교수) 및 텍사스주립대학교 (김진용 교수) 공동연구팀이 재료 분야의 저명한 저널인 ‘어드밴스드 펑셔널 머테리얼즈 (Advanced Functional Materials, IF:16.836)’에 가상/증강현실을 위한 햅틱 액추에이터 기술 총론을 발표하였다.

연구팀은 가상/증강 현실 기술에 촉각을 더해 몰입감을 극대화하고, 원거 리에서도 촉각 경험을 주고받을 수 있는 텔레-햅틱(Tele-haptic) 기술의 미래 상을 제시하였다. 텔레-햅틱 기술은 물체에 닿는 느낌과 잡는 느낌뿐만 아니 라 형태, 거칠기와 같은 다양한 촉질감 정보를 획득하고 이를 재현함으로써 원거리에서도 물건의 형태, 옷의 질감, 모래의 거칠기와 같은 촉질감 정보를 주고받을 수 있도록 하는 기술이다.

기존 무겁고 딱딱한 모터 방식 햅틱 액추에이터의 기술적 한계를 극복하 기 위한 다양한 활성 물질(Active materials) 기반의 새로운 햅틱 액추에이터 의 최신 연구동향이 소개되었다. 또한 몰입감이 높고 실재같은 촉감 경험을 제공하기 위해 인간의 촉각 인지 능력의 한계까지 도달할 수 있는 고해상도, 멀티모달리티 등의 고도화된 햅틱 렌더링 제공과, 사용자의 움직임을 방해하 지 않으면서 정교한 촉각 피드백을 제공할 수 있는 신축/유연 햅틱 디바이스 연구들도 미래 햅틱 기술의 개발방향으로 제시되었다.

텔레-햅틱에 사용되는 햅틱 인터페이스 기술은 태블릿이나 차량용 디스플 레이에 적용될 수 있는 터치 인터페이스부터, 의류처럼 입거나 착용하는 웨 어러블 인터페이스, 패치처럼 부착하는 피부 부착형 인터페이스, 접촉 없이 공중에서 느낄 수 있는 미드 에어 인터페이스, 그리고 피부를 거치지 않고 말초신경이나 뇌신경에 직접 촉각 정보를 입력해주는 신경 인터페이스 기술 순으로 고도화될 것으로 전망했다.

텔레-햅틱 기술은 쇼핑, 게임, 의료, 교육 등 다양한 메타버스 산업 전반 에 적용될 수 있어 새로운 패러다임의 시장 형성을 통해 엄청난 경제적 효 과가 기대되고 있으며, 이에 따라 차세대 햅틱 기술 선점을 위한 경쟁이 세 계적으로 치열하다. 미국에서는 Haptx라는 벤처 기업이 가상의 물체에 닿는 느낌과 잡는 느낌을 구현한 촉감 피드백용 햅틱글러브 제품을 개발해 가상/ 증강 현실용 햅틱 분야를 선도하고 있고, 제프 베조스가 Haptx의 제품을 직 접 체험하는 유튜브 영상이 화제가 되고 있다. 국내에서도 벤처기업 ‘비햅 틱스’가 햅틱수트를 개발해 가상현실에 촉각을 더해 콘텐츠 몰입을 높인 제품과 서비스를 개발하고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI) 지능형센서연구실은 2010년부터 독자적인 압전 소재와 소자설계 기술, 구동회로 기술 등을 개발하여 지능형 센서 및 액추에 이터 분야의 수많은 연구실적과 사업화 실적을 달성해왔다. 특히, 독창적 구 조를 갖는 초박형 압전 스피커와 유연 나노복합체 기반의 압전 센서 기술은 현재까지 7건의 기술이전 뿐 아니라 상용화에도 성공한 바 있다. 연구실이 개발한 유연 나노복합체 기반의 압전 센서는 외부 전원없이도 민감하고 빠르게 외부자극에 반응하여 매우 복잡한 촉각 정보를 수집하고 저장할 수 있 다. 또한, 적층형 멀티몰프 구조의 압전 액추에이터는 저전력 구동이 가능하 면서도 빠른 응답속도, 소형화, 고출력 등의 장점으로 센서에서 얻어진 복합 촉각 정보를 매우 정교하고 다이나믹하게 렌더링하는 데 유리하다. 압전 소 재 기술은 햅틱 분야에 있어서 차세대 핵심소재로 주목받고 있지만, 아직까 지 해외 의존도가 높아 국산화가 시급한 중요 산업소재로 분류되고 있다. 이 에 연구실에서는 “고압전성 복합소재 및 초저전력 적층형 압전 센서/액추에 이터 복합모듈 기술 개발” 과제를 통해 압전 소재 기반의 센서/액추에이터 국산화와 촉각으로 자유로운 소통이 가능한 텔레-햅틱 분야의 미래 기술경 쟁력 선점을 위해 앞장서고 있다.

본 연구의 총괄책임자인 김혜진 ETRI 지능형센서연구실 실장은 “이러한 가상/증강현실용 햅틱 기술은 매장을 방문하지 않고도 제품의 질감을 느낄 수 있게 하고, 몰입도가 높은 가상현실 게임 뿐만 아니라, 의료나 산업 분야 의 효율적인 실기 교육도 가능하게 할 것”이라고 설명했다. 또한 “텔레-햅 틱 기술은 기존의 정형화된 햅틱 기술을 뛰어넘어 센서가 수집하는 사실적 촉감을 가상 또는 원격에 있는 상대방에게 실시간으로 전달할 수 있어 장소 를 불문하고 진짜같은 감각을 체험하고 공유하게 될 것”이라고도 덧붙였다.

본 연구는 ETRI 주관으로 국립한국교통대학교 양태헌 교수와 텍사스주립 대학교 김진용 교수팀의 공동 연구로 진행되었으며, 과학기술정보통신부 정 보통신기획평가원 ETRI연구개발지원사업 지원으로 수행되었다.

* 메타버스는 현실 세계를 뜻하는 '유니버스(universe)'와 가상·추상을 뜻 하는 '메타(meta)'의 합성어로, 현실과 가상의 경계가 사라진 3차원 가상세계 를 말한다.

착용형, 피부 부착형, 신경 햅틱 인터페이스를 통한 텔레-햅틱 모식도 (가족과 떨어져지내는 아빠는 강아지를 만지는 느낌을 햅틱 인터페이스를 통해 딸에게 전송하고, 딸은 아빠가 보내는 촉각정보를 실시간으로 받아 가상공간에서도 마치 실재처럼 강아지를
느낄 수 있다.)

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