안녕하세요 이호스트ICT입니다.
영화 '레디 플레이어 원' 다들 보셨나요? 이 영화에서는 2045년 미래를 배경으로, 발전된 형태의 메타버스의 모습들을 담고 있는데요. 현실의 메타버스보다 훨씬 발전된 형태이기 때문에 가상현실 속에서 자유자재로 물건을 집고 던질 수도 있으며, 물건의 촉감과 온도, 무게, 움직임 등 모든 촉감을 사용자에게 전달합니다.
덕분에 가상현실 속에서 현실과 같이 모든 일을 수행할 수 있게 되어 주 생활을 메타버스 안에서 하는 사람이 많은데요. 이처럼 촉감은 현실과 가상을 구분하는 중요한 지표 중 하나입니다. 이와 같은 영화 속의 꿈같은 기술에 한 발자국 다가가게 되었는데요. 현실에서도 촉감을 원격으로 전달해 주는 '텔레햅틱'기술이 개발되었습니다.
텔레햅틱
(Telehaptics)
텔레햅틱은 메타버스, 가상·증강현실, 디스플레이 분야에서 차세대 몰입 경험을 활용한 기술로 주목을 받고 있는데요. 멀리 떨어져 있음을 뜻하는 텔레(Tele)와 만진다는 뜻을 가진 그리스어(haptesthai)에서 유래한 햅틱(Haptic)을 합친 말로, 촉각을 원격으로 전송하고 재현하는 기술을 의미합니다.
텔레햅틱 기술과 일반 햅틱 기술은 뭐가 다를까?
우리가 사용 중인 핸드폰의 설정에 가보면 버튼을 누르는 듯한 느낌을 설정할 수 있는 '햅틱 설정'이라는 항목을 쉽게 찾을 수가 있습니다. 이 때문에 사람들에게 인지되는 햅틱 기술은 흔히 스마트폰과 같은 작은 전자기기에 탑재된 작은 모터가 진동하는 떨림으로 촉감을 전달하는 기술 정도로만 알려져 있습니다.
상용화되는 햅틱 기술의 의미를 살펴보면 촉각으로 사용자와 교감할 수 있는 인터페이스 기술을 뜻하는데요. 텔레햅틱 기술은 이와 같은 일반 햅틱 기술을 고도화하여 업그레이드된 기술로 볼 수 있습니다. 단순히 진동을 울리는 것과 같은 1차원적 촉감을 넘어서 금속, 고무와 같은 재질에 따른 촉질감부터 온도까지도 느낄 수가 있습니다. 또한 일반 햅틱 기술처럼 직접 접촉에 의한 촉감이 아닌 최대 15m의 원격에도 촉감을 느낄 수 있다는 것이 가장 큰 핵심입니다.
어떻게 촉감을 전달할 수 있을까?
촉감을 전달하기 위해서는 압전 소재*와 센서, 액추에이터*, 구동 드라이버 등이 필요한데요. 센서는 촉각 정보를 수집하고 액추에이터는 수집된 정보를 동일한 감각으로 복제, 재현하는 기능을 합니다. 현재 텔레햅틱을 개발하고 있는 한국전자통신연구원(ETRI)에 따르면 연구진들이 자체 개발한 압전 센서는 현재 사용 중인 세라믹, 폴리머 압전 소재보다 유연하면서 높은 압전 성능을 가지고 있는데요. 압전 액추에이터의 빠른 응답과 높은 출력, 변위 특성은 촉감을 생생하게 재현하도록 만드는 핵심 요소입니다.
*액추에이터(actuator): 전기, 유압, 압축 공기 등을 사용하는 원동기
*압전 소자: 기계적 압력으로 인해 전압이 발생하고, 그로 인해 기계적 변형이 발생하는 압전효과를 지닌 소자
높은 출력과 변위 특성을 확보하기 위해 멀티몰프를 적용했는데요. 이를 통해 기존 단순 적층 세라믹 구조보다 최대 11배의 높은 변위 차이를 만들어내는데 성공했습니다. 이 과정을 거쳐 센서를 통해 수집된 촉질감 데이터를 그대로 재현해낼 수 있게 되었습니다.
센서와 액추에이터를 통해 두드리거나 누르는 위치뿐만 아니라 표면의 거칠기나 마찰 등 질감의 정보와 소리도 전달이 가능한데요. 이 정확도는 약 97%나 일치하며 심지어 데이터 신호 전달 과정에서 지연이 거의 없이 실시간으로 감각을 느낄 수 있습니다.
텔레햅틱의 현 위치
ETRI는 텔레햅틱의 형태와 기술이 지속적으로 고도화하여 스티커처럼 손가락 끝에 부착해 실시간으로 촉감을 원격에서 전달할 수 있는 형태로 발전시키는 데에 성공했습니다. 기존 촉감 재현 장치의 큰 부피와 낮은 성능을 해결하면서 자체 개발한 압전(壓電) 소자와 초박막 유연 기판을 활용해 1mm 미만의 초소형 센서와 액추에이터를 기판 위에 정밀하게 집적했습니다.
기판이 머리카락 1/20 두께(약 4㎛)로 얇고 휠 수 있어 피부에 붙이는 데 적합한 형태를 하고 있는데요. 그와 함게 집적되어 있는 고해상도 복합센서는 1.8mm 간격으로 세밀하게 구성되어 있어 1~1,000헤르츠(Hz)에 달하는 넓은 주파수 범위에서 촉각 패턴을 느낄 수 있어 빨라지는 압력과 느려지는 압력인 정압, 동압까지도 인식할 수 있습니다.
이처럼 고해상도 센서가 위치별로 미세하게 다른 촉각 패턴까지 인식을 할 수 있게 되면서 면, 폴리에스테르, 스판과 같은 재질 구별은 물론 볼록하게 튀어나온 글자 표면의 형상, 플라스틱 막대가 손끝을 굴러가는 동적인 느낌까지 측정하고 재현할 수 있게 되었습니다.
텔레햅틱이 더욱 고도화되어 상용화된다면 해외출장을 가도 집에 있는 반려동물을 만질 수 있고, 사랑하는 사람들과 언제든 함께하는 듯한 느낌을 줄 수 있게 되는데요. 원격으로 무엇인가 보거나 듣는 시각, 청각적 요소를 재현하는 것은 익숙하지만 촉각까지 재현한다는 것은 상상 속에서만 가능한 기술이라고 여겨져왔습니다.
그러나 상상 속 기술들이 점점 더 우리 현실에 가까워져 오고 있는데요. 무엇보다 메타버스와 텔레햅틱이 결합된다면 그 시너지가 매우 클 것으로 기대되며, 이런 기술들 덕에 미래에는 영화 속처럼 가상세계와 현실 세계의 경계선이 흐려지는 날이 올지도 모르겠습니다.
감사합니다.
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