3일 서울대 공대는 기계항공공학부 응용 나노 및 열공학 연구실 고승환 교수가 인터랙티브·네트워크 로보틱스 연구실 이동준 교수와의 협력을 통해 가상현실 세계에서 가상의 냉·열감을 자유자재로 구현하는 피부 형태의 웨어러블 소자를 개발했다고 밝혔다. (서울대 제공) 2020.04.03/뉴스1

국내 연구진이 가상현실(VR)상에서 차가운 콜라병이나 따뜻한 커피잔을 만졌을 때 가상의 온도가 느껴지는 소프트 웨어러블 열적햅틱(thermo-haptic) 소자를 개발했다. 3일 서울대 공대는 기계항공공학부 응용 나노 및 열공학 연구실 고승환 교수가 인터랙티브·네트워크 로보틱스 연구실 이동준 교수와의 협력을 통해 가상현실 세계에서 가상의 냉·열감을 자유자재로 구현하는 피부 형태의 웨어러블 소자를 개발했다고 밝혔다.

앞서 MBC에서 방영한 VR 휴먼다큐멘터리 '너를 만났다'에서처럼 가상현실에서 세상을 떠난 딸과 만나는 일도 가능해진 가운데 고 교수는 "여기에 온도에 대한 촉각을 더할 수 있었다면 더 따뜻한 딸을 안을 수 있었을 것"이라고 연구 배경을 설명했다.

지난 2월 전파를 탄 '너를 만났다'는 3년 전 혈액암으로 갑자기 세상을 떠난 딸 나연이를 엄마 장지성씨가 가상현실에서 만나는 프로그램이다. 3년 전 떠나간 나연이는 약 1년의 제작기간과 4개월의 기술개발을 통한 VR로 엄마와 재회했다. VR 기술이 '디지털 오작교' 역할을 한 셈이다. 

현재 상용화된 가상현실 소자는 주로 시각과 청각에 의존적이라서 거칠기, 단단함, 압력, 온도 등을 인식하는 촉각에 대한 다양한 정보를 놓칠 수밖에 없다.이에 국내외 연구진들은 외부 자극을 인식하는 수용체가 고도로 발달한 손의 촉각을 재현할 수 있는 웨어러블 소자 개발에 심혈을 기울여왔다.

연구팀은 촉각 중에서도 온도에 대한 열감에 주목했다. 연구팀은 가상현실상에서 접촉한 물체 표면의 온도를 자유자재로 구현할 수 있는 소자를 개발했다.

이 소자는 피부에 밀착시킬 수 있도록 두 배 이상 늘어날 만큼 유연한 형태로 제작돼 착용감을 높이고 소자와 피부 간 열전도를 향상해 몰입감을 최대화시켰다.

연구진은 가상현실에서 사용자가 가상 물체를 만지면 펠티에 원리(Peltier Effect)를 이용해 사용자 손 피부의 온도가 물체 온도와 상응하게 바꿔줄 수 있도록 했다.

또 소자 배선 형태를 직선이 아닌 꼬불꼬불한 서펜타인 구조로 제작해 응력을 분산시켜서 소자를 고무와 같이 늘어날 수 있게 했다.

연구진은 이와 함께 손가락 위치를 실시간 감지할 수 있는 웨어러블 장갑에 소자를 삽입, 피부에 손상을 주지 않는 범위(섭씨 10~45도)에서 피부 온도를 조절했다.

그 결과 가상현실에서 차가운 맥주병이나 뜨거운 커피잔을 만졌을 때 온도를 비롯해 물질에 따른 열전도 등 다양한 열적 정보를 전달할 수 있게 됐다.

가상현실의 냉·열감은 게임을 비롯해 군에서의 혹한기·혹서기 훈련이나 의료 실습, 예비 소방관 훈련 등에 폭넓게 활용될 수 있다.

고 교수는 "가상현실의 무궁무진한 잠재력을 최대한 활용하려면 보거나 듣는 것에서 나아가 몸으로 직접 느낄 수 있어야 한다"며 "촉각 중 하나인 온도에 대한 감각을 구현한 이번 성과가 그 첫걸음이 될 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 2월9일 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈'(Advanced Functional Materials) 온라인에 실렸다. 이 연구는 한국연구재단의 기초지원사업 중견연구자지원사업 및 선도연구센터 사업의 지원을 받았다.


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