정예환 융합전자공학부 교수팀이 VR(가상현실)과 AR(증강현실)에서 촉각을 재현하는 '무선 햅틱 인터페이스(haptic interface, 사용자에게 촉각 정보를 전달하는 접속 장치)'를 개발했다. 해당 기술은 복잡한 시공간적 패턴의 가상 촉감을 빠르고 사실적인 피드백을 통해 사용자의 모든 신체 부위에 제공될 수 있게 도와준다.

기존 촉각 재현 기술은 주로 입을 수 있는 조끼의 형태에 수십 개의 촉각 전달 소자가 드물게 장착돼있었다. 따라서 현실 세계의 다양한 촉각 상호작용을 모방하기에 어려움이 있었다. 또한 기존의 햅틱 인터페이스는 배선으로 결합된 대형 배터리 팩 등의 구성요소를 기반으로 했다. 이처럼 제작된 햅틱 인터페이스는 매우 두껍고 무거워 사용에 많은 제약이 있었다.

정 교수팀이 개발한 무선 햅틱 인터페이스는 이러한 불편함을 보완했다. 얇고 가볍게 제작돼 안정적으로 피부에 부착할 수 있다. 또한 고밀도의 햅틱 어레이를 기반으로 해 완성도가 높은 실감형 촉각 인터렉션이 가능하다.

팬데믹 이후 우리의 삶에 생겨난 변화가 본 연구의 계기가 됐다. 대부분의 교육이 비대면으로 전환되자, 정 교수는 교육은 단순히 보는 것에서만 그쳐서는 안 된다고 생각했다. 그는 "가상현실에 인간의 오감 중 하나인 촉각을 추가한다면 대면 교육과 같은 몰입도와 이해도를 제공해 높은 학습 효과를 낼 것으로 예측했다"고 말했다. 정 교수팀은 수백 개의 미세한 촉각 전달 소자를 고밀도 배열 형태로 개발해 이를 구현해냈다.

본 기술은 교육 외의 분야에서도 활용도가 매우 높을 것으로 예상된다. 햅틱 인터페이스의 생생한 감각과 정보 전달력을 활용해 기존 시각 기반인 내비게이션 시스템의 도로 안내를 촉각 패턴으로 표현하거나 음악 트랙을 촉각 패턴으로 변환하는 등 다양하고 새로운 응용을 시도해볼 수 있다. 또한 햅틱 인터페이스에서 전달되는 촉각 패턴을 일종의 감각 대체로 활용해 의료 기술 분야의 발전에 기여할 수 있다.

해당 기술의 발전 가능성에 대해 정 교수는 “VR 및 AR은 소셜 미디어, 엔터테인먼트, 의학, 인간-기계 인터페이스 및 교육을 아우르는 강력한 응용 가능성을 지녔다”며 “이런 가상현실에서의 촉각 재현 기술은 가상 현실의 기초적 목표인 몰입형 체험 및 경험 향상에 큰 도움을 줄 것이다”고 말했다.

현재 정 교수는 완벽한 촉각 전달 기술을 향한 연구를 진행 중이다. 대부분의 촉각 기술은 진동 기반의 햅틱 기술에 의지하고 있어 진동을 제외한 현실에서 일어나는 촉감 구현이 제한적이다. 이에 대해 그는 “상용화된 진동 기반 시스템을 넘어 피부의 촉점, 압점, 통점, 냉점 및 온점을 모두 자극할 수 있는 기술의 개발이 시급하다”며 "다양한 촉각의 모방이 가능한 햅틱 액추에이터(actuator, 유체 에너지를 이용해 기계적인 작업을 하는 기기)와 이를 통합할 수 있는 기술 개발에 매진하고 있다"고 말했다.

VR·AR 기술에서는 제공되는 콘텐츠만큼 콘텐츠를 체험할 수 있게 해주는 하드웨어도 매우 중요하다. 하지만 현재 기존의 시청각 기반 헤드셋 외에 촉각 구현용 하드웨어는 완성도가 낮은 것으로 평가되고 있다. 이에 정 교수는 “촉각을 완벽하게 구현하는 인터페이스의 개발을 통해 더욱 실용성 있는 메타버스의 도래를 앞당기도록 할 것이다”고 설명했다.