VR(가상현실)에서의 몰입감을 더욱 높이기 위해서는 촉각의 도입이 필요합니다.
그리고 많은 사람들은 대략적인 촉각이 아니라 '마치 현실에서 만지는 듯한 섬세한 촉각'을 원합니다.
만약 실장 되게 된다면, '현실에는 존재하지 않는 캐릭터나 생물과 접촉하는 등의 메타버스를 즐길 수 있을 것입니다.'
홍콩 청시 대학(CityU) 기계공학과 소속의 잠 바오 양 씨 등 연구팀은 현실에 가까운 수준에서 섬세한 촉각을 얻을 수 있는 얇은 글러브를 개발했습니다.
이 글러브는 VR뿐만 아니라 시각 장애인과 우주비행사의 지원 등 폭넓은 가능성을 내포하고 있는 것 같습니다.
본 연구의 자세한 내용은 2022년 9월 9일 자 과학잡지 'Science Advanced vances'에 게재되었습니다.
요약
- '복잡하고 섬세한 자극'으로 VR에서 실감 나는 촉각을 준다
- 새로운 촉각 글러브는 '현실에 가까운 촉각 자극'을 준다
- 고양이가 손가락 끝을 핥는 '간지러운 촉각'까지 재현 가능
'복잡하고 섬세한 자극'으로
VR에서 실감 나는 촉각을 준다
우리가 VR 촉각 글러브로부터 원하는 것은 "리얼함"입니다.
그냥 '만지고 있음을 알 수 있는' 글러브가 아니라 '무엇을 만지고 있는지 판별할 수 있는' 글러브를 원하는 것입니다.
따라서 대충 진동하거나 압력이 가해지기만 하는 글로브는 매력적이지 않습니다.
인간의 부드러운 피부, 동물의 피모 방향, 야구공의 매끄러운 구체면과 솔기 등 미세한 차이를 체감할 수 있는 섬세한 촉각 글러브가 요구되고 있습니다.
그럼 이것을 실현시키려면 어떻게 해야 할까요?
한 가지 포인트는 자극의 해상도를 높이는 데 있습니다.
촉각 글러브는 인간의 피부를 기계적 또는 전기적으로 자극함으로써 작용하지만, 더 많고 복잡한 자극을 줌으로써 촉각의 리얼함을 더해줍니다.
예를 들어 손바닥에 대해 한 가지의 포인트로만 자극을 주게 된다면 촉각 글러브 장착자는 '손바닥에 뭐가 닿았는지, 안 닿았는지'정도밖에 판단할 수 없습니다.
그런데 손바닥에 100포인트를 개별적으로 자극할 수 있다면 글로브 장착자는 '손바닥 엄지 쪽을 눌렀거나, '처음에는 손가락 배면으로부터 밀리며 다음에는 손톱 끝으로 찔리거나, '손바닥에 글씨를 쓰는' 등의 복잡한 인식이 가능해집니다.
'해상도가 높은 이미지'와 마찬가지로 자극의 해상도가 높아지면 촉각의 리얼 성이 크게 향상되는 것입니다.
새로운 촉각 글러브는
'현실에 가까운 촉각 자극'을 준다
기존의 촉각 글러브에는 한계가 있습니다.
기계적으로 자극하는 타입은 기계 자체가 부피가 크기 때문에 웨어러블 기기 등에 내장하면 아무래도 자극 해상도를 높일 수 없습니다.
또한 전기적으로 자극하는 유형은 대부분 고전압 펄스(최대 수백 볼트)에 의해 피부의 신경이나 수용체를 자극하기 때문에 안전성에도 문제가 있습니다.
이번에 연구팀이 개발한 촉각 글러브는 전기적으로 자극하는 타입입니다.
매우 얇고 유연하며 압력, 진동, 질감(거칠기) 등 다른 촉각을 충실하게 재현할 수 있습니다.
또한 새로운 전류 자극 방식을 채택하여 동작 전압이 30V 미만으로 억제되어 있어서 안전합니다.
더욱이 전극이 있는 위치뿐만 아니라 전극과 전극 사이의 위치에도 자극을 줄 수 있게 되었습니다.
이로 인해 디바이스에 의한 자극의 해상도가 3배 이상(자극 포인트가 25에서 105)이 되었습니다.
연구팀은 4kHz의 응답 속도와 76점/cm²라는 해상도 높은 자극이 가능해졌다고 보고했습니다.
"이 자극의 밀도는 인간 피부의 수용체 밀도에 가깝다"고도 말해 우리가 현실 세계에서 얻고 있는 촉각과 같은 수준의 감각이 초래된다는 것을 시사합니다.
그럼 이 새로운 촉각 글러브를 통해 무엇을 할 수 있을까요?
고양이가 손가락 끝을 핥는
'간지러운 촉각'까지 재현 가능
새로운 촉각 글러브는 메타버스에서 사실적인 촉각을 줍니다.
첫 번째 실험은 VR로 진행되었습니다.
예를 들어 VR숍에서 사용자가 옷의 질감을 느끼는 데 성공합니다.
https://youtu.be/ewNOrdyj0 qw
또한 사용자는 VR에서 고양이를 쓰다듬을 때 쓰다듬는 방향과 속도에 따라 고양이 털의 촉감이 변화하는 것을 실감할 수 있었습니다.
또한 VR의 고양이에게 손가락 끝을 혀로 핥을 때의 '간지러운 감각'도 재현된 것 같습니다.
이것만으로도 많은 사람들의 요구를 실현할 수 있지만 사실 더 다양한 응용이 가능합니다.
두 번째 실험에서는 손가락 끝에 주어지는 자극만으로 문자를 맞히는 데 성공했습니다.
https://youtu.be/lzb5 Qop8 rvw
마치 등에 글씨를 써서 맞히는 '등 글씨 맞히기 게임'과 같이 이것은 손 끝판이라고 할 수 있겠습니다.
이 시스템을 응용한다면 시각장애인이 점자를 배우지 않고도 글자나 글을 읽을 수 있습니다.
특히 후천적으로 실명한 사람들에게 점자가 아닌 익숙한 알파벳이나 한글을 사용할 수 있다는 것은 큰 장점입니다.
세 번째 실험에서는 두꺼운 촉각 글러브를 낀 상태에서 현실의 섬세한 작업이 이루어졌습니다.
여기서는 글러브를 낀 채 반지름이 불과 1mm, 두께 0.44mm의 와셔를 빠르게 찾는 데 성공했습니다.
https://youtu.be/kd4J-cnp35 E
보통의 두꺼운 장갑을 낀 것만으로는 작은 물체를 만져도 전혀 눈치채지 못합니다.
하지만 새로운 촉각 시스템을 도입한다면 두꺼운 글러브 표면이 포착한 미세한 자극을 글러브 내부 사람의 피부로 정확하게 전달할 수 있는 것입니다.
이를 응용하면 우주비행사, 소방관, 잠수부 등 두꺼운 방호복이나 글러브를 착용하고 작업하는 사람들의 감각을 높일 수도 있을 것입니다.
VR에서 섬세한 촉각을 전달하는 새로운 글러브는 메타버스의 몰입감을 높일 뿐만 아니라 현실 세계 여러 분야에서도 활약할 가능성을 가지고 있습니다.
관련원문은 아래링크를 참고하세요.
Super-resolution wearable electrotactile rendering system
https://www.stylec.co.kr/short/1keDR3476E
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