우리 연구진이 스파이더맨 슈트처럼 신체에 맞춰지는 옷감형 웨어러블 햅틱 기술 개발에 성공했다.
한국연구재단(이사장 이광복)은 오일권 한국과학기술원(KAIST) 교수 연구팀이 형상기억합금 와이어를 오그제틱 메타 구조 형태로 매듭지어 형상 적응이 가능한 옷감 형태 착용형 햅틱 인터페이스를 개발했다고 6일 밝혔다.
메타버스 기술의 급속한 발전에 따라 가상현실(VR), 증강현실(AR), 혼합현실(MR)로 생활 무대가 확장되면서 '착용형 햅틱 인터페이스' 기술이 주목받는다.
옷을 입듯 햅틱 슈트를 착용하고 가상현실에 접속해 자유롭게 움직이면서 몰입할 수 있게 하는 기술로, 햅틱 슈트는 사용자 움직임에 감응하고 촉각 정보를 전달함으로써 보다 직관적으로 정보를 교환하고 제어할 수 있다.
기존 햅틱 인터페이스는 피부에 부착하거나 별도 고정 장치를 사용해 착용한다. 부착형은 장시간 사용 시 피부발진 위험이 있고, 고정 방식은 움직임이 자유롭지 못하다는 단점이 있다. 수십 개 촉각 전달 소자를 장착해 촉감을 모방하는 기존 제작방식 역시 장치 무게 및 부피 증가로 이어지는 한계를 보인다.
연구팀은 가볍고 편하게 착용할 수 있는 햅틱 인터페이스 개발을 위해 형상기억합금 와이어를 핵심 소재로 선택했다.
특히 연구팀은 기존 옷감 제작 방식으로 형상기억합금 와이어를 오그제틱 메타 구조로 매듭지었다. 특이한 물성을 띠는 메타물질 중 하나인 오그제틱 구조체는 자연계 물질과 다른 독특한 탄성을 갖는다. 고무줄 등과는 달리 누르면 수직 방향으로 같이 줄어들며, 당기면 수직 방향도 같이 커진다.
이를 통해 일반 구조에서는 볼 수 없는 3차원(3D) 방향으로 구조 전체가 동시에 수축 및 이완하는 특성을 구현했다. 이런 비자연적 특성을 통해 영화 스파이더맨의 슈트처럼 굴곡진 신체 표면에 순응해 사이즈가 자동으로 조절되는 옷감형 액추에이터를 세계 최초로 선보였다.
또 8개 영역을 개별 수축 제어할 수 있도록 설계해 총 9가지 방향과 타이밍에 대한 정보를 사용자에게 촉감 피드백으로 전달할 수 있게 제작했다. 옷감형 액추에이터를 팔목에 착용한 사용자가 가상현실 속 모빌리티 로봇 주변 위치정보를 파악하고, 장애물을 피해 로봇을 안정적으로 주행하는 실증에도 성공했다.
오일권 교수는 “착용형 햅틱 인터페이스는 촉각 정보를 활용한 로봇, 무인기 제어와 메타버스가 접목된 의료·교육 등에도 활용할 수 있다”며 “사용자가 직관적으로 정보를 교환하고 제어하는 기술로 연구를 지속할 계획”이라고 말했다.
한편 이번 연구성과는 첨단 소재분야 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)에 9월 19일 표지 논문으로 선정됐다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
