▲ 멀티터치와 멀티힘 인식용 플렉시블 3D 터치센서 모습.

디스플레이 기기에 대한 소비자의 직관성이 강조되고 관련 기술 개발이 요구되고 있는 시점에 국내 연구진이 두 곳 이상에서 누르는 힘(멀티힘)에 대한 인식을 느끼는 3D 터치센서 개발에 성공했다.

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 권동일)은 21일 김종호 질량힘센터 박사팀은 두 곳 이상의 지점에서 3D 터치를 동시에 인식할 수 있는 플렉시블 투명 촉각센서(이하 멀티 3D 터치센서)를 개발했다고 밝혔다.

3D 터치 기술은 애플이 작년에 시장에 공개한 기술이다. 기존의 2차원적인 터치를 넘어 세로로 누르는 힘을 인식하는 3D 터치는 입력 기능을 단순화하여 직관성을 강조했지만 현재까지 애플의 3D 터치는 단일 지점에서의 힘은 인식해도 두 곳 이상의 지점에서 누르는 힘(멀티힘)을 인식할 수 없었다.

이에 KRISS 연구팀은 상, 하판 투명 전극 패턴 제작과 두 전극 사이에 강성이 작은 투명한 유전체를 사용하여 촉각센서를 제작했다. 센서를 누름에 따라 전극 사이에 발생하는 정전용량변화를 통해 터치세기를 측정하는 방식을 사용하였다.

힘 인식 범위는 50g ~ 1000g이며, 손과 전용 터치펜, 다양한 물체의 터치도 인식할 수 있다. 스마트폰 홈 버튼 누르는 힘 대략 100 g이다.

멀티 3D 터치센서는 유연성과 생산성이 가장 큰 특징이다. 가시광선 영역에서 87% 투과도를 가지는 투명한 촉각센서를 기반으로 디스플레이 위에 직접 부착이 가능하며, 두께 0.5 mm 이내로 유연성을 가지고 있다.

애플은 LCD 내부 에어갭(air gap)을 이용해 3D 터치를 실현시키기 때문에 여러 모양의 디스플레이에 즉각적 적용이 어렵지만 연구진이 개발한 멀티 3D 터치센서는 현재 시판중인 다양한 모양의 모바일 기기에도 바로 적용이 가능하다.

또한 제작공정이 기존 터치패널 제조방법과 유사하여 업체에서 추가 장비구축을 하지 않고 생산이 가능하다. 기존 터치패널 구조와 융합할 경우 위치분해능 1.5 mm 이내인 터치인식과 멀티 힘을 동시에 인식하는 멀티 3D 터치센서 구현이 가능하다.

예를 들어 이번 기술을 피아노 앱에 적용한다면 동시에 여러 손가락의 힘을 반영하여 훨씬 현실감 있는 연주가 가능하다. 또한 도어락의 경우 번호 터치 형식이 아닌 터치패드를 누르는 힘의 차이로 비밀번호를 만들어서 보안성을 강화할 수 있다.

김종호 박사는 “멀티 3D 터치 기술은 스마트폰 게임 및 앱, 보안(도어락) 등의 다양한 콘텐츠와 결합을 통해 사용자에게 편의성, 현실감, 몰입감을 제공할 수 있는 차세대 입력장치가 될 것으로 전망된다.”고 밝혔다.

박연규 기반표준본부장은 “이번 기술은 상용화를 통해 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 멀티힘을 이용한 새로운 입력장치가 될 수 있다. 또한 웨어러블 기기, 스마트 홈, 지능로봇 등의 확대 적용을 통해 현재 성장이 둔화되고 있는 터치 산업을 활성화 시킬 수 있을 것으로 기대된다.”고 말했다.

김종호 박사는 이번 기술과 관련하여 국내 6개, 국외 2개 특허를 등록하였으며 현재 국내 2개 특허를 추가 출원하였다.

한편, 시장조사업체 카운터포인트 리서치에 따르면 3D터치를 적용한 스마트폰은 2016년 19%, 2017년에는 28%까지 증가할 것으로 예상, 해당 부품 공급자들은 약 60억 달러의 매출을 올릴 것으로 분석하였다.