안녕하세요 시제품 개발 전문기업 디자인웨일입니다.
촉감은 가상현실과 현실을 구분하는 중요한 지표 중 하나입니다.
가상현실 속에서 자유자재로 물건을 집고 던질 수 있으며,
물건의 촉감과 온도, 무게, 움직임 등 모든 촉감을
사용자가 경함할 수 있는 텔레햅틱 기술이 개발되었습니다.
오늘은 이러한 촉감을 원격 전달하는 메타버스 몰입기술, 텔레햅틱에 대해서 알아보겠습니다.
1.텔레햅틱
(Telehaptics)
텔레햅틱은 촉각을 원격으로 재현하는 기술을 말합니다.
멀리 떨어져 있음을 뜻하는 텔레(Tele)와 만진다는 뜻을 가진
그리스어(haptesthai)에서 유래한 햅틱(Haptic)을 합친 말입니다.
예를 들어 최근 ETRI에서 개발한 텔레햅틱 기술을 보면 최대 15m 떨어진 거리에서도
금속, 플라스틱, 고무 등의 재질을 손가락으로 느낄 수 있습니다.
특정 물체가 센서에 닿으면 거기서 물체에 대한 촉각 정보를 수집하고,
이를 블루투스 통신으로 전송해 촉감을 재현하는 기기로 재생합니다.
소리를 녹음한 다음 데이터로 만들어서 전송해 멀리 떨어진 스피커로 소리를 들려주는 일과 비슷합니다.
물론 물체 재질을 읽어내는 센서와 이를 재현하는 액추에이터, 실시간 데이터 제어·전송 등
여러 가지 기술이 필요하기에 말처럼 쉬운 일은 아닙니다.
2. 텔레햅틱과 일반 햅틱기술의 차이
햅틱 기술은 촉각으로 사용자와 교감할 수 있는 인터페이스 기술을 뜻합니다.
특정 촉감을 재현해 ‘없는 무엇인가’가 있는듯한 느낌을 전달한다.
정확하게 따지면 햅틱은 적극적으로 촉각적 감지를 하는 과정을 뜻하지만,
보통은 스마트 기기에 달린 작은 모터가 진동하는 떨림으로 촉감을 전달하는 기술로 이해되고 있습니다.
텔레햅틱의 햅틱은 이런 ‘햅틱 기술’의 햅틱과 뜻이 같지만
텔레햅틱기술은 이와 같은 일반 햅틱 기술을 고도화하여 업그레이드된 기술로 볼 수 있습니다.
텔레햅틱은 직접 만졌을 때 느껴지는 촉감이 아니라 떨어져 있어도 느끼는 촉감에 초점을 맞춥니다.
텔레햅틱은 원격으로 작업하거나 커뮤니케이션할 때 쓰는 햅틱 기술입니다.
원격 작업 특성상, 양방향으로 촉각 정보를 주고받는 경우가 많다는 특징과
일반 햅틱 기술처럼 직접 접촉에 의한 촉감이 아닌
최대 15m의 원격에서도 촉감을 느낄 수있다는것이 가장 큰 핵심입니다.
3. 햅틱기술의 탄생
햅틱 기술이 텔레햅틱에서 태어났습니다.
미국에서 1942년 로버트 A. 하인라인이 소설 ‘Waldo’를 통해 로봇을 이용한 원격 작업이란 개념을 제시한 후,
1945년 방사성 물질을 처리하기 위한 원격 작업 기계 팔이 실제로 만들어지게 됩니다.
뒤이어 이런 기기를 수중 작업 등에 쓰게 되며, 앞으로 우주에서 작업하거나, 건설·산림 작업, 미세 수술 등에` 쓸 방법으로 여겼습니다.
이때 현장을 느끼기 위해 연구된 것이 햅틱 기술입니다.
로봇팔이 뭔가를 잡은 느낌, 굴삭기가 바위에 부딪혔을 때 느낌, 비행기 날개가 제대로 작동하지 않을 때
같은 느낌을 조종자에게 전달하고, 조종자의 손놀림을 기계에 전달해 안전하게 일하도록 도왔습니다.
1970년대에는 컴퓨터를 사용해 현장감을 전달하는 방법이 개발됐고,
이를 햅틱 인터페이스라 부르게 됩니다.
4. 햅틱 기술의 상용화
초기 햅틱 기술은 주로 산업용 로봇 등을 활용한 원격 작업이나 시뮬레이터를 이용한 훈련 분야에서 쓰였습니다.
1990년대 들어오면서는 가상 현실, 컴퓨터 게임과 휴대폰 등에 촉각 피드백을 주기 위해 널리 쓰이게 됩니다.
게임 컨트롤러에는 기본적으로 햅틱이나 포스 피드백을 주기 위한 기능이 대부분 들어가 있고, 사실상 표준화되었습니다.
스마트 기기에선 물리 부품을 삭제한 터치 디스플레이를 채택하면서,
‘버튼을 누르는 듯한 느낌’ 같은 것을 주기 위해 사용됩니다.
햅틱 기술에서 주로 손으로 느끼는 감각을 다루는 이유는
보통 외부 세계를 촉각적으로 탐색할 때 손을 먼저 사용하기 때문입니다.
5. 어떻게 촉감을 전달 할 수 있을까요?
햅틱 기술을 통해 느낄 수 있는 감각은 크게 피부감각(touch)과 운동감각(kinsthesia)으로 나뉘는데,
손으로 말하자면 손끝에 어떤 느낌이 드는지(피부감각)와 손이 어떤 동작을 하는지(운동감각)를 재현합니다.
촉감을 전달하기 위해서는 압전 소재와 센서, 액추에이터, 구동 드라이버 등이 필요합니다.
센서는 촉각 정보를 수집하고, 액추에이터는 수집된 정보를 동일한 감각으로 복제, 재현하는 기능을 합니다.
*액추에이터(actuator): 전기, 유압, 압축 공기 등을 사용하는 원동기
*압전 소자: 기계적 압력으로 인해 전압이 발생하고, 그로 인해 기계적 변형이 발생하는 압전효과를 지닌 소자
또한, 촉감 재현 기술도 크게 둘로 나뉩니다.
하나는 역감 재현(Force Feedback, 운동감각 재현) 기술이며, 근육과 관절에 물리적인 힘을 전달합니다.
다른 하나는 진동 촉감 재현(Vibrotactile Feedback) 기술로, 피부에 질감, 진동, 압력, 온도 등을 전달합니다.
기술적으론 외부 장치를 이용해 직접 역감을 만들거나, 작은 모터를 이용해 여러 물체의 진동을 만들어내는 방법을 많이 씁니다.
*압전소자를 이용한 *액추에이터나 미세전기, 초음파, 특수 레이저 등을 이용해 촉감을 표현하기도 합니다.
6. 텔레햅틱의 응용분야
텔레햅틱 응용 분야로 원격 작업과 디지털 게임이 있습니다.
하지만 조작하는 대상이 현실에 없다는 문제는 있습니다.
① 어떤 대상에게서 원격으로 촉각 정보를 얻는다
② 쌍방향으로 촉각 정보를 주고받는다
1,2번의 관점에서 보면, 게임이야말로 가장 강력한 텔레햅틱 활용 콘텐츠입니다.
조작하는 사람의 움직임과 한치도 어긋나지 않으면서 게임 캐릭터 동작에 따라 촉각 피드백을 제공합니다.
조작자의 미세한 움직임을 감지해, 거꾸로 캐릭터 동작에 반영하기도 합니다.
텔레햅틱을 통해 정말 실감 나는 게임, 게임 속 캐릭터와 내가 이어진 느낌을 완성합니다.
7. 텔레햅틱의 미래
텔레햅틱의 많은 연구가 이뤄지고 있지만, 아직 한계가 분명합니다.
촉각에 대한 표준 디지털 데이터베이스도 부족하고 조금 더 정밀한 해상도가
높은 촉각 변환·재현 기술도 상용화되지 않았습니다.
그러나 상상 속 기술들이 점점 더 우리 현실에 가까워지고 있습니다.
무엇보다 메타버스와 텔레햅틱이 결합된다면 그 시너지는 매우 클것이며
이러한 기술들 덕에 미래에는 영화 속처럼 가상세계와 현실 세계의
경계선이 흐려지는 날이 올지도 모르겠습니다.
오늘은 촉감을 원격 전달하는 메타버스 몰입기술, 텔레햅틱에 대해서 알아봤는데요.
시제품제작 상담과 제작의뢰는
디자인웨일로 문의 주시면 성심성의껏 빠르게 답해드립니다.
문의사항은 디자인웨일 홈페이지와 이메일로
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지금까지 시제품 개발전문기업 디자인웨일이었습니다.
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