이제 촉각도 느낀다…美연구진 가상현실(VR) 장갑 개발

가상현실(VR)과 증강현실(AR) 기술은 아직 발전 단계이지만, 거기서 맛볼 수 있는 몰입감은 지금까지 없던 경험이라고 할 수 있다. 하지만 VR이나 AR 공간에서의 체험이 현실화할수록 답답한 사람들이 있을 것이다. 현재 사용자가 할 수 있는 일이라고는 버튼 조작뿐이기 때문이다.

그러나 최근 미국 코넬대 연구진이 개발한 장갑은 사용자에게 지금껏 없던 경험을 제공할지도 모른다.

이 장갑은 손목부터 손끝까지 신축성이 있는 광섬유 센서를 장착해 VR 세계에서 손의 섬세한 움직임을 재현, 마치 실제로 만지고 있는 듯한 감각을 느끼게 해준다.

이는 로버트 셰퍼드 교수와 그의 동료 연구자들이 최신 연구 논문에 발표한 광섬유 센서로 구현한 것이다.

물론 지금까지 딱딱한 구조물이라면 분산형 광섬유 센서(DFOS)를 이용해 감지할 수 있었다. 이는 광도파로(optical waveguide)를 통과하는 빛의 세기 변화를 감지하는 방식으로 물질의 변형 정도를 파악하는 것이다.

즉 기존 센서는 다리나 도로 또는 건물 등 딱딱 구조물의 변화를 측정하는데는 뛰어나지만 소프트로봇이나 신축성 있는 전자기기처럼 크게 휘어지는 구조를 측적하는 데는 적합하지 않다는 것이다.

이런 문제를 해결하고자 고안한 것이 바로 튜브에 한 쌍의 탄성 폴리우레탄 코어가 들어간 듀얼 코어 구조다. 코어의 한쪽은 투명하고 다른 한쪽에는 적색과 청색 그리고 녹색이라는 세 가지 색상의 광흡수 색소가 충전돼 있다. 이를 통과하는 빛의 경로에 변화가 있으면 감지해 색 공간에 매핑한다.

이에 따라 빛의 세기와 색상의 변화를 감지해 광섬유의 구부러짐과 신축 그리고 압력을 1㎝ 이하의 해상도로 측정할 수 있다는 것이다.

그다음으로는 3D 프린터를 사용해 장갑을 제작하고 손가락과 손등을 따라서 듀얼 코어 구조의 DFOS를 장착하기만 하면 된다.

센서가 감지하는 데이터는 블루투스로 외부 컴퓨터로 전송돼 거기서 장갑의 움직임이나 구부러짐 상태를 실시간으로 측정한다. 장갑에 필요한 전력은 보통 리튬이온전지로 공급한다.

이에 대해 셰퍼드 교수는 “예를 들면 이 장갑으로 VR이나 AR을 통해 자동차 수리나 타이어 교환 연습을 할 수 있다”면서 “손의 움직임이나 압력을 감지할 수 있어 너트를 너무 조이면 ‘너무 조였다!’는 경고가 나와 실습자는 실수를 알아차릴 수 있는 것”이라고 설명했다. 이어 “현재 신형 센서를 물리 치료나 스포츠의학에서 응용하기 위한 특허 출원도 준비하고 있다”고 덧붙였다.

자세한 연구 결과는 세계적 학술지 사이언스(Science) 최신호(11월13일자)에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr