REVIEW
텔레햅틱으로 촉감 소통을 앞당기다
ETRI가 스티커처럼 손가락 끝에 부착해 실시간으로 촉감을 원격 전달하는 텔레햅틱 장치를 개발했다. 이번 장치는 기존 촉감 재현 장치의 몰입 저해 요소를 해결하고, 피부에 밀착해 더욱 생생한 촉각 경험을 제공한다. 이는 세계 최고 수준의 성능과 초소형화를 통한 활용성으로 메타버스 및 현실 촉각 경험에 몰입감을 더할 것으로 기대된다.
가상에서 느끼는 감각
ETRI는 작년 4월, 텔레햅틱 기술을 공개한 데 이어, 손가락에 스티커처럼 접착 가능한 형태로 기술을 고도화하는 데 성공했다. 텔레햅틱 기술은 촉감을 원격으로 전송하는 기술이다. 메타버스, 가상·증강현실(VR·AR), 디스플레이 분야에서 촉각을 활용한 몰입 경험을 크게 키울 기술로 주목받고 있으며, 시각과 청각을 넘어선 촉각 커뮤니케이션의 핵심기술로 평가받고 있다.
ETRI는 기존 촉감 재현 장치의 큰 부피와 낮은 성능을 해결했다. 고도의 몰입감 있는 사용자 경험을 위해서는 피부에 붙일 수 있을 정도로 얇으면서도 정교한 촉감, 질감 재현이 필수적이다. 이번에 개발한 기술은 촉감과 질감이 가지는 고유한 진동 패턴을 이용한다. 촉각 수집 센서와 촉각재현 액추에이터를 통해 현실에서 물체를 직접 만지지 않아도 가상으로 질감을 느껴볼 수 있는 것이다.
세계 최고 성능으로 재현하다
ETRI는 자체 개발한 압전소자와 초박막 유연 기판을 활용해 1mm 미만의 초소형 센서와 액추에이터를 기판 위에 정밀하게 집적했다. 기판이 머리카락 1/20 두께(약 4㎛)로 얇고 휠 수 있어 피부에 붙이는 데 적합하다. 1.8mm 간격으로 세밀하게 구성된 고해상도 복합 센서는 1~1,000헤르츠(Hz)에 달하는 넓은 주파수 범위에서 촉각 패턴을 느낄 수 있다. 느리게 변하는 압력과 빠르게 변하는 압력도 동시에 측정하는 등 세계 최고 수준의 성능을 나타냈다.
특히, 이번 성과는 면, 폴리에스테르, 스판덱스 등 재질 구별을 비롯해 볼록하게 튀어나온 글자 표면의 형상, 플라스틱 막대가 손끝을 굴러가는 동적인 느낌까지 측정하고 재현할 수 있다. 고해상도 센서가 위치별로 미세하게 다른 촉각 패턴까지 인식하기 때문이다.
ETRI가 개발한 피부부착형 텔레햅틱 기술은 블루투스 통신을 이용해 최대 15m 거리에서 실시간 촉감 재현이 가능하다. 촉·질감 데이터 신호 전달 시 지연시간은 1.55밀리초(ms)에 불과했고 획득 및 재현된 신호가 약 97% 일치하는 성과를 나타냈다. 이로써 어색함 없는 신호 전달이 가능해진 것이다.
고도화된 기술력으로 현실감 높인다
이번 기술은 초박막 고유연성 기판, 정압·동압 고해상도 복합 압력센서, 고출력 다층구조의 초소형 압전 액추에이터, 압전센서·액추에이터 신호처리 및 구동, 복합 촉·질감 데이터 제어 및 무선통신 연동 기술 등이 집적된 결과다.
연구진은 향후, 압전소자의 성능과 등을 혁신적으로 고도화하여 진동뿐만 아니라 다양한 방식의 촉각 자극을 결합하여 현실과 같은 수준의 복합 촉·질감도 만들어 낼 계획이라고 밝혔다. 또한 압전소자와 구조물 설계를 더욱 고도화해 출력 성능을 높이고 열·냉감까지 더하는 등 보다 현실감 있는 복합 센서 및 액추에이터 구현에 나설 방침이다.
이번 연구는 과학기술정보통신부의 ‘고압전성 복합소재 및 초저전력 적층형 압전 센서/액추에이터 복합모듈 기술 개발’로 수행되었으며, 전자공학 분야 세계 최고 수준 권위지인 ‘엔피제이 플렉시블 일렉트로닉스에 게재되었다.
