나노기술 및 정책 정보

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서울대 기계항공공학부 응용 나노 및 열공학 연구실 고승환 교수가 서울대 기계항공공학부 인터랙티브/네트워크 로보틱스 연구실 이동준 교수와 협력해 가상현실 세계에서 가상의 냉·열감을 자유자재로 구현하는 피부 형태의 웨어러블 소자를 개발함.

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

서울대 연구팀은 촉각 중에서도 온도에 대한 열감에 주목하여 가상현실상에서 접촉한 물체 표면의 온도를 자유자재로 구현할 수 있는 소자를 개발함. 이 소자는 피부에 밀착시킬 수 있도록 두 배 이상 늘어날 만큼 유연한 형태로 제작돼 착용감을 높이고, 소자와 피부 간 열전도를 향상해 몰입감을 최대화함.

연구진은 가상현실에서 사용자가 가상 물체를 만지면 '펠티에 원리(Peltier Effect)'를 이용해 사용자 손 피부의 온도가 물체 온도와 상응하게 바꿔줄 수 있도록 함. 또 소자 배선 형태를 직선이 아닌 꼬불꼬불한 서펜타인 구조로 제작해 응력을 분산시켜 소자를 고무와 같이 늘어날 수 있게 함.

뿐만 아니라 연구진은 손가락 위치를 실시간 감지할 수 있는 웨어러블 장갑에 소자를 삽입해 피부에 손상을 주지 않는 범위(섭씨 10~45˚도)에서 피부 온도를 조절함. 그 결과, 가상현실에서 차가운 맥주병이나 뜨거운 커피잔을 만졌을 때 온도를 비롯해 물질에 따른 열전도 등 다양한 열적 정보를 전달할 수 있게 됨.

이러한 가상현실의 냉, 열감은 게임을 비롯해 군에서의 혹한기 및 혹서기 훈련이나 의료 실습, 예비 소방관 훈련 등에 폭넓게 활용할 수 있음.

본 연구 성과는 ‘Advanced Functional Materials’ (“Stretchable Skin Like Cooling/Heating Device for Reconstruction of Artificial Thermal Sensation in Virtual Reality”)지에 게재되었으며 한국연구재단의 기초지원사업 중견연구자지원사업 및 선도연구센터 사업의 지원을 받아 이루어졌음.