연구재단, 착용형 초경량 정밀 촉각장치 개발…반지형태 기술

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 개발가상현실(VR) 속 물체의 단단함과 크기를 실제처럼 느낄 수 있는 착용형 초경량 촉각장치를 개발했다.

한국연구재단은 성균관대학교 김선국 교수팀이 스위스 로잔공대(EPFL)와 공동으로 레이저로 3축 힘 센서를 개발하고 이 기술을 반지형태의 초경량 웨어러블 햅틱 장치 '오리링(OriRing)'에 적용해 손가락 단위의 정밀한 촉각 피드백 구현에 성공했다고 12일 밝혔다.

햅틱(Haptic)은 진동, 압력, 촉감을 통해 사용자에게 물리적 피드백을 전달하는 기술이다

기존 햅틱 장치는 진동이나 열과 같은 피부 자극방식에 의존해 실제 물체의 힘과 질감을 사실적으로 전달하기가 어려웠고 관절 수준에서 힘을 직접 전달하는 햅틱 장치는 무겁고 부피가 커 착용성이 떨어지는 문제도 있다.

이번에 연구팀은 사용자의 손동작으로 발생하는 다축 힘을 정밀하게 감지하는 3축 힘 센서를 개발하고 이를 초경량 웨어러블 햅틱 장치 오리링(OriRing)으로 구현했다.

힘 센서는 하나의 유닛만으로도 수직방향 힘과 수평방향 힘을 동시에 측정할 수 있어 얇고 유연하면서도 3축 힘 감지가 가능하다.

이 센서를 적용한 오리링은 구동부를 제외한 무게가 약 18g에 불과하지만 최대 6.5N의 힘 피드백(약 663g의 물체를 들어 올리는 힘)을 확보, 힘이 좋지만 무게는 가벼워 소형 웨어러블 장치로 제격이다.

연구진은 3축 힘 센서 개발과정에서 레이저 가공으로 폴리머 표면에 서로 다른 높이의 미세 피라미드 구조를 형성, 힘의 방향과 크기에 따라 전기신호가 명확히 구분되도록 했다. 폴리머(Polymer)는 웨어러블 햅틱 장치에서 유연성, 신축성, 생체 적합성을 부여하는 핵심 소재다.

또 연구팀은 실제 오리링을 착용한 사용자의 손가락 움직임에 따라 가상물체의 크기와 강성이 촉각 피드백으로 즉각 전달되는 것을 확인하고 손가락 동작만으로 가상물체의 물리적 특성을 실시간으로 변화시키는 등 새로운 상호작용 방식도 제시했다.

연구재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 지난해 12월 18일 게재됐다.

김선국 교수는 "개발된 오리링은 액세서리 수준의 착용성을 유지하면서도 기존 장갑형 햅틱 기기보다 뛰어난 힘 대비 무게 성능을 갖고 있다"며 "가상현실과 게임은 물론 재활·의료, 원격 로봇 조작 등 다양한 분야로의 확장이 기대된다"고 밝혔다.


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