케이플레이의 촉감, 인간에게 ‘그대로 전달’ 성공

인간이케이플레이을조작해작업을할때겪는대표적문제점이‘감각’을전달받기어렵다는점이다.이런문제를해결할수있는신개념기술을국내연구진이포함된국제공동연구진이새롭게개발했다.

광주과학기술원(GIST)AI융합학과김승준교수연구팀은미국메사추세츠공과대(MIT)컴퓨터과학·인공지능연구소(CSAIL)연구팀과공동으로,원격케이플레이과인간을물리적으로연결하는차세대햅틱(Haptic,촉각을통해정보를전달하는기술)피드백시스템‘텔레펄스(TelePulse)’를개발했다고7일밝혔다.

이기술을이용하면케이플레이이받는물리적힘을사람의팔에실시간으로전달할수있다.즉케이플레이이외부환경물리적변화를사람이피부로직접느낄수있게해줌으로써몰입감을극대화하는방식이다.

이시스템은케이플레이의작업환경을가상현실(VR)에그대로구현하는'디지털트윈'기반기술이다.사용자가VR을통해케이플레이을통제하면,케이플레이팔이실제로작업을할때받을수있는촉감을마치현실과같이느낄수있도록개발했다.추가연구개발에따라선작업현장에서원격으로케이플레이을제어할경우,사고로의수등을장착해사용하는경우등다양한환경에서쓸수있을것으로보인다.시각이나청각에제약이있는사용자에게도새로운인터페이스를제공할수있을것으로기대된다.

연구진은이시스템을개발하기위해‘전기근육자극(EMS)기술'과'생체역학시뮬레이션(BiomechanicalSimulation)'을결합했다.이를통해물체를누르거나잡을때발생하는미묘한힘의차이를실시간으로인지할수있다.단순한진동이나표면자극을넘어,실제로근육이수축하는수준의생생한햅틱피드백을경험할수있다는것이연구진의설명이다.

EMS에기반해고성능햅팁시스템을개발하려는노력은과거에도있었으나대개정해진강도에비례해근육을자극하는데머물렀다.그러나새롭게개발한텔레펄스시스템은사용자의신체조건,자세,관절위치등을실시간으로분석해어떤근육을얼마만큼자극해야하는지를정밀하게계산해최적화된피드백을제공한다.

이과정에서연구팀은물리치료및재활연구분야에서활용되는생체역학시뮬레이션도구인‘오픈심(OpenSim)’을도입했다.이를통해사용자맞춤형관절토크(힘)계산과자극강도조절을실시간으로수행하도록해보다섬세하고현실감있는햅틱경험을구현하는데성공했다.

실용성검증역시마쳤다.연구팀은텔레펄스VR시스템을가상산업현장케이플레이팔에적용하고,드릴링(구멍뚫기)과샌딩(연마)과같은원격산업작업의시뮬레이션실험에적용했다.그결과,단순히시각정보만으로케이플레이을조종한실험참가자들과텔레펄스를사용한참가자들사이에서유의미한힘조절정확도와작업일관성향상을보였다.샌딩작업에선오차(MAE)가약22%줄어들었으며,드릴링작업에서도작업정확도가약30%높아졌다.케이플레이팔의감각을전달받아과도한힘을주는일이줄어들었기때문이다.

연구팀은“실험참가자들사이에서‘케이플레이과감각을공유하는느낌’을받았다는응답이많았다”면서,“실제로몰입감(presence)척도점수도평균15%이상향상된것으로나타났다”고설명했다.기존의복잡한기계식장치와달리,착용이간편하고가벼운구조로설계되어높은이동성과활용성을제공하는것도장점이다.연구팀은향후텔레펄스기술이원격케이플레이조작뿐아니라원격수술,재난구조,우주탐사,정밀작업,훈련,재활등다양한고난이도원격작업환경에서도폭넓게활용될수있을것으로기대하고있다.

김승준교수는“텔레펄스는케이플레이이받는물리적자극을인간의신체로실시간전달한다”이라며“단순한기계적조작을넘어사람과케이플레이이‘감각’을공유하는시대를여는기술”이라고설명했다.

이번연구성과는지난1일일본요코하마에서개최된HCI(인간-컴퓨터상호작용)및사용자인터페이스분야국제학술대회‘ACMCHI2025(ConferenceonHumanFactorsinComputingSystems)’를통해발표됐으며,전체논문중상위1%에해당하는논문에수여되는‘최우수논문상(BestPaperAward)’을수상했다.과학기술정보통신부및정보통신기획평가원(IITP)대학ICT연구센터(ITRC)사업,한국연구재단(NRF)연구지원사업,그리고GIST-MIT공동연구사업의지원을받았다.