가상공간 속 물체의 촉감을 현실에서 구현할 수 있는 차세대 3차원 입체 표면 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국연구재단은 박윤석 경희대 연구팀이 자기부상열차 구동 원리를 활용해 자유롭게 형태를 바꾸고 외부 충격에도 스스로 원래 모습으로 복원되는 '소프트 메카니컬 메타표면' 시스템을 개발했다고 9일 밝혔다.
메카니컬 메타표면은 외부 자극에 따라 표면 형상을 능동적으로 바꿀 수 있는 구조체로, 촉각 인터페이스와 인터랙티브 디스플레이, 소프트 로봇 등에 활용이 기대되는 기술이다. 다만 기존 기술은 충격에 약하고 반응 속도가 느린 데다 별도 외부 카메라가 필요해 상용화에 한계가 있었다.
연구팀은 탄성이 다른 두 고분자 소재를 결합한 이중 레이어 구조에 네오디뮴 자기입자를 균일하게 혼합해 자기장에 반응하는 소프트 메타표면을 구현했다.
표면 아래 전자석에 전압을 인가하면 각 픽셀의 높이를 8밀리초(ms) 만에 개별 제어할 수 있으며, 이를 통해 이론적으로 10³˚가지 이상의 다양한 3차원 입체 형상을 구현할 수 있음을 실험으로 확인했다.
또 표면 내부에 관성측정장치(IMU)를 내장해 외부 카메라 없이도 표면 형상 변화를 실시간으로 감지할 수 있도록 했다. 외부 힘으로 표면이 일시적으로 변형되더라도 목표 형상으로 스스로 복원되며, 5000회 반복 작동 후에도 구조적 손상이나 성능 저하 없이 안정성을 유지하는 것으로 나타났다.
박윤석 교수는 “이번 연구는 형태 변환과 자가 감지, 시각 출력 기능을 하나의 소프트 플랫폼에 통합한 사례”라며 “차세대 촉각 인터페이스와 웨어러블 기기, 인터랙티브 디스플레이 등 다양한 분야로 활용이 확대될 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구 성과는 국제학술지 사이언스 어드밴스에 지난달 26일 게재됐다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
