Update2024.05.08 (수)
가상터치촉감기술(Eletro-Vibration)
■ 기술 소개
가상터치촉감기술은 가상 환경에서 접촉하는 물체를 실제로 만지는 듯한 촉감이 들도록 만드는 기술이다. 실제로 물체의 표면을 그대로 옮겨올 수 없는 가상환경에서 재질감, 냉온감, 진동감과 같은 물리적 자극을 사람의 피부에 가하여 마치 실제 표면을 만지는 것과 유사한 촉감을 재현한다.
촉각은 사용자가 각종 기기를 조작하는 데 필요한 기계-인간 인터페이스(interface)의 핵심 감각이기 때문에 그 중요성은 점점 커지고 있다. 기존 시청각 위주의 사용자 인터페이스 기술은 촉각, 후각, 미각과의 감각 융합으로 인간의 오감을 자극하여 실감형 정보를 제공하는 방향으로 진화하고 있다. 가상터치촉감기술은 시청각-촉각 융합에 필수적인 기술로, IT 기술의 발전과 함께 실감형 멀티미디어 등 새로운 산업 분야를 창출해 내는 원동력이 될 것이다.
■ 촉감제시장치 최신 연구동향 및 미래산업전망
가상터치촉감기술을 구현하려면 진동, 표면의 거칠기, 냉온, 정전기력, 표면강성 등의 물리량을 사람의 접촉하는 피부에 자극해야 한다. 햅틱이라는 용어를 일반 사용자에게 널리 알린 소형진동자(삼성전기, 2006; Alps Electric Co., 2006)를 이용한 가상촉감기술은 모바일 기기에 주로 장착되어 터치패널에서의 가상 버튼, 스크롤 감각 생성, 알람기능 등에 다양하게 응용되었다. 그러나 소형진동자로는 대역폭이 좁은 진동의 생성만이 가능하여 실재감 있고 다양한 촉각을 구현하기는 어렵다.
작은 크기의 핀(pin)을 적절히 배치하고 각 핀들을 개별적으로 구동하여 표면의 요철감을 제시하는 핀어레이(pin-array) 방식의 촉감재현기술에 대한 연구도 활발히 진행되었다(MEMSAS Inc., 2004; Levesque V. et al., 2007). 핀어레이 기술은 조밀한 핀 배열을 이용하여 점자 등의 작은 형상과 거칠기 등 다양한 촉감을 재현해 낼 수 있으나 장치의 크기가 커지고 제작비가 높아진다는 단점이 있다.
최근 들어서는 접촉하는 부위에서만 국부적인 정전기력을 생성하여 촉감을 구현하는 기술이 개발되고 있다(Senseg, 2010; Disney Research, 2010). 이 기술은 초박형으로 구현할 수 있을 뿐만 아니라 모바일기기의 터치패널에서 다양한 촉감피드백을 생성할 수 있다는 장점이 있지만 구동하는 데 높은 전압이 필요하다는 단점이 있다.
한국표준과학연구원에서는 가상의 표면에서 미세 진동을 이용한 표면 마찰력, 핀 어레이를 이용한 표면 거칠기, 펠티어(peltier)소자와 냉각모듈을 이용한 냉온감, 자기 유변유체의 점성제어를 통한 표면 강도 등 복합적인 촉감정보를 동시에 구현할 수 있는 복합촉각마우스를 세계 최초로 개발하였다.
이를 통해 기존에는 불가능하던 실재감 있는 가상 촉감을 제공할 수 있게 되었다. 한국표준과학연구원에서는 또한 전기활성폴리머(EAP: electro active polymer)를 이용한 휘는 가상촉감소재도 개발하고 있다.
가상촉감기술의 발전으로 촉각과 IT 융합의 걸림돌이었던 촉감제시 문제를 해결함으로써 신산업 창출을 통한 창조경제의 구현이 가능할 것으로 보인다.
보다 구체적으로는 시각, 청각에 더해 촉각을 저장하고 재생하는 새로운 실감미디어 인터넷 기반 신산업(4D SNS, 실감 인터넷 전자상거래, 원격 가족 만남 서비스 등), 미세하고 역동감 있는 촉감을 제공하여 향상된 현장감과 몰입도를 제공하는 4D 멀티미디어산업(4D 게임, 4D영화관 등), 가상으로 만져보며 교육하는 유아 및 과학교육산업(4D 실감체험교육, 지구촌 실감교육 등), 감성 인터페이스를 통한 의료·복지 신산업(홈메디, 감각도우미 등) 등의 창출이 가능할 것으로 기대된다.
■ 관련기술
◇ 기술의 정의
사용자가 터치하는 판에 미세한 고속 진동을 전달해 해당 물체의 마찰력을 구현하고 힘과 주파수를 달리해 가상현실의 표면 거칠기, 형상, 마찰력, 온도, 강도 등의 촉각 정보를 인식할 수 있도록 하는 기술
◇기술실현의 장애요인
터치 표면 위에서 손가락이 스치듯 움직여야 촉감을 느낄 수 있기 때문에 버튼 클릭과 같이 고정된 위치에서는 촉감을 제공하기 어려우며 다양한 촉각 효과를 구현하기 위해서는 구동 주파수 구간이 넓어야 하고 전체 주파수 구간에서 액추에이터 동작을 정확하게 제어할 수 있어야 한다.
◇ 기술의 예상 실용화 시기 3~4년 후
터치기술과 촉각기술에 대한 다양한 관심은 사용자와 전문화된 기기의 상호작용을 포함하고 있으며 최근 여러 기술개발 성과가 이루어지고 있는 것으로 보아 상용화되기까지 3~4년 정도 걸릴 것으로 예상된다.
◇ 기술개발동향
○ 한국
한국표준과학연구원은 가상현실의 거칠음과 매끄러움, 단단하고 무름, 차고 따스함과 같은 촉감을 동시에 느낄 수 있는 촉각마우스를 세계 최초로 개발
○ 미국
디즈니 리서치는 스마트폰과 태블릿 등에 채용되고 있는 터치 스크린을 통해 물체의 촉감을 체험할 수 있는 기술 개발
