IBS, 사용자별 일관된 가상촉각 구현기술 나왔다

털부터 유리까지 다양한 실제 질감 완벽 구현

디스플레이 동영상속 물체 가상촉각 구현도 성공

국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재

[대전=뉴시스] 간섭 촉각 전기 자극으로 인한 고해상도 촉각 구현 모식도. 간섭 자극을 통해 진폭이 낮은 전류를 진폭이 높은 전기장으로 생성해 낼 수 있으며 전극이 없는 위치에서도 자극할 수 있다(위). 아래 그림은 전기 촉각 디바이스 배열로 구현할 수 있는 고해상도의 불꽃 모양 구현 방식이다.(사진=IBS 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 모든 사용자에 동일한 촉감을 제공하는 디스플레이용 가상 촉각 구현 기술이 나왔다.
 
기초과학연구원(IBS)은 나노의학연구단 박장웅 연구위원(연세대 신소재공학과 교수) 연구팀이 세브란스병원 신경외과 정현호 교수팀과 공동으로 압력센서를 전기촉각장치와 결합해 디스플레이에서 일관된 촉각을 구현하고, 뇌파를 기반으로 촉각정보를 분류해 9가지 이상의 다양한 촉감을 구현할 수 있는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

물리적 자극을 사용하는 진동촉각 기술은 촉각을 직접 전달할 수 없어 전기자극을 이용해 인공적으로 촉각을 만드는 전기 촉각 기술이 차세대 기술로 주목받고 있다.
 
촉각을 느낄 때 피부에 분포된 촉각 감각세포는 촉각정보를 전기신호로 변환해 뇌에 전달하며 촉각정보를 담은 전기신호를 인위적으로 발생시키는 것이 전기촉각 기술의 원리다.

하지만 기존 전기촉각 디바이스는 저항이 높아 많은 전류가 필요, 안전에 문제가 있고 사용자마다 디바이스를 누르는 힘이 달라 접촉상태가 불안정해지며 같은 전기자극에도 촉감이 달라질 수 있어 일정한 촉감을 구현키 어려웠다. 촉각이란  주관적인 정보를 표준화할 수 없는 것도 상용화의 한계로 작용했다.

이번에 IBS 연구진은 전기촉각을 구현하는 전극부분과 손가락의 압력을 보정하는 압력센서로 이뤄져 압력보정이 가능한 '투명 간섭 전기촉각 디바이스'를 제작했다.
 
이번 연구에서는 투명도를 유지하고 전극의 저항을 낮추기 위해 인듐-주석 산화물 기반의 전극 위에 백금 나노입자가 활용됐다.

그 결과 전극의 저항을 5배 이상 낮춰 안전성을 확보했고 약 90%의 높은 투과율을 구현했다. 또 압력센서를 통합시켜 손가락의 압력을 측정 및 보정해 일관된 전기촉각을 구현해 냈다.

특히 촉각을 표준화할 수 있는 '체성감각 유발전위(Somatosensory Evoked Potential)' 검사를 진행해 특정 촉감을 실제로 구현했다.
 
연구진은 "전기촉각의 전류밀도와 진동수가 변화할 때 사용자의 뇌 신호가 어떻게 반응하는지를 분석해 촉각을 분류할 수 있었다"며 "이를 통해 털부터 유리까지 총 9가지 이상의 다양한 전기 촉각을 구현해 냈다"고 설명했다.
 
이번 연구의 핵심은 전기촉각 기술에 두 개의 전자기장이 중첩됐을 때 진동수와 진폭이 변화하는 현상인 '간섭 현상'을 도입했다는 데 있다.

이로 기존보다 30% 낮은 전류만으로 동일한 촉감 강도를 구현했고 자극위치를 더욱 세밀하게 제어해 촉각 해상도를 32% 향상시켰다.

이는 테슬라 슈트(Teslasuit)를 포함한 기존 전기 촉각 기술 중 최고 수준의 촉각 해상도로 이 기술로  스마트폰 디스플레이와 결합해 동영상 속 물체에 대한 가상 촉각을 구현하는 데도 성공했다.

이번 연구결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 지난 3일 게재됐다.(논문명:Interference haptic stimulation and consistent quantitative tactility in transparent electrotactile screen with pressure-sensitive transistors)
  
연구를 이끈 박장웅 연구위원은 "전기촉각 기술로 디스플레이의 시각정보와 일치하는 촉각정보를 통합해 사용자에게 전달할 수 있다"며 "이번 연구는 간섭자극을 기반으로 한 전기촉각 기술이 다양한 AR, VR, 스마트 기기 등에서 사용자와 기기 간 상호작용을 더욱 활성화하는 데 기여할 것"이라고 말했다.


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