가상 공간 촉각을 손끝에 알려주는 웨어러블 기기

가상현실(VR)과 증강현실(AR)은 게임이나 영상 몰입감을 높이는 데 그치지 않고 훈련과 업무 지원 분야로까지 활용이 확대되고 있다. 하지만 VR·AR 경험 중심은 시청각에 치우치기 쉬운 게 현실이다. 이런 가운데 여러 대학으로 구성된 공동 연구팀이 과학 학술지 네이처(Nature Electronics)를 통해 가상 세계 촉각을 손끝으로 되돌려줄 수 있는 웨어러블 디바이스를 개발했다고 발표했다.

성균관대학교, 스위스 연방 공과대학교 로잔(EPFL), 이스탄불 공과대학교 공동 연구팀은 사용자가 가상 세계에서 체험하는 내용에 맞는 촉각을 현실에서 느낄 수 있도록 하는 반지형 웨어러블 디바이스인 오리링(OriRing)을 개발했다. 오리링은 손끝에 가해지는 힘을 누르는 상하 방향 뿐 아니라 손끝을 미끄러뜨릴 때 발생하는 좌우 두 방향 힘까지 감지하고 그 방향에 맞춰 손가락에 반력을 되돌려줄 수 있는 게 특징이다.

연구팀은 논문에서 운동감각 피드백을 갖춘 촉각 웨어러블 디바이스의 개발은 디바이스 크기와 무게가 휴대성과 착용 편의성을 제한하기 때문에 아직 제한적인 수준에 머물러 있다고 지적했다. 하지만 좌우 두 방향은 무게가 18g에 불과한 경량 설계로 구현됐다.

오리링 구조는 종이접기에서 착안한 접이식 구조를 기반으로 하고 있다. 이 접이식 구조 덕분에 콤팩트한 크기이면서도 효율적으로 힘을 전달할 수 있는 점이 핵심적인 특징이다.

오리링에서 손끝에 닿는 부분은 누르는 방향 힘과 문지르거나 미끄러뜨릴 때의 힘을 동시에 감지할 수 있는 힘 감지 센싱 스킨으로 설계됐다. 연구팀에 따르면 이 센싱 스킨은 레이저 가공으로 피라미드 형태 미세 요철을 만든 층과, 눌리면 저항값이 변하는 작은 측정 구획 4개를 나란히 배치한 층을 결합해 구성됐다. 이를 통해 선형적인 감도와 빠른 응답성을 확보할 수 있다고 연구팀은 밝혔다.

오리링 링 부분에는 눌리거나 구부러질 때 전기 저항이 변하는 센서 4개가 내장되어 있으며 손끝에 반력을 전달하기 위해 공기압으로 부풀어 오르는 부드러운 구동 장치도 탑재됐다. 또 잉크젯 인쇄로 제작한 손가락의 굽힘 정도를 측정하는 센서도 사용되고 있다.

연구팀은 오리링 초기 테스트에서 상하 방향 뿐 아니라 좌우 방향으로도 힘을 가할 수 있음을 확인했다고 보고했다. 촉각 피드백은 최대 6.5뉴턴까지 제시할 수 있었으며 연구팀은 VR이나 AR 속에서 만지고 있는 대상에 맞춘 촉각을 제시할 수 있는 가능성이 있다고 밝혔다.

연구팀은 향후 전개로 게임 경험 강화 뿐 아니라 전문적인 훈련이나 의료 재활처럼 촉각을 동반한 조작과 학습이 중요한 분야에서의 활용 가능성도 제시했다. 소형이면서 착용이 쉬운 촉각 웨어러블 디바이스가 늘어난다면 가상 공간 체험은 보고 듣는 것에서 나아가 만지고 확인하는 방향으로까지 확장될 것으로 기대된다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.