실감형 웨어러블 기술은 스마트폰을 뛰어넘는 차세대 전자 기기의 미래이며 동시에 메타버스의 핵심적인 기술이 될 것으로 전망된다. 이에 웨어러블 구현을 위한 초경량 다기능 구동기가 차세대 실감 인터랙션을 위한 핵심 기술로 떠올랐다.

삼성전자가 아주대학교와 공동 개발한 초경량·초박형 인공근육 구동기에 관한 연구 논문이 세계적 학술지인 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 최근 게재됐다고 1일 밝혔다.

이번 연구는 기존 로보틱스 분야에 주로 활용했던 인공근육 구동기의 활용도를 소형 웨어러블 분야까지 확장하는 비전을 제시했다. 

구동기는 압력을 가해 물체를 움직이게 하거나, 인공근육의 압력을 측정할 수 있는 시스템으로 연구팀은 형상기억합금 기반의 다기능 인공근육 구동기를 연구·개발하며 이를 AR 안경과 촉각 전달 장갑(햅틱 글러브) 등 웨어러블 기기에 적용할 수 있는 미래 기술의 구현 가능성을 입증하는 성과를 달성했다.

가상 환경 분야에선 몰입감을 높이기 위한 구동기와 센서 연구가 진행되고 있다. AR·VR 웨어러블 기기에 적용되는 구동기와 센서는 착용 편의성을 위해 작고 가벼우면서도, 복잡한 시각·촉각 기능을 구현해야 한다.

연구팀은 기존 전자기 모터 기반 구동기의 한계를 해결하기 위해 형상기억합금 기반의 인공근육과 유연 소자가 결합된 초경량(0.22 g)·초박형(5 mm 이하)의 다기능 구동기를 설계하고, 웨어러블 기기에서 실제 효과를 실험했다.

AR 안경에 적용한 결과, 연구팀은 사용자가 느끼는 시각 피로도 저감 효과를 확인했다고 주장했다. 해당 구동기가 물체의 초점 거리에 따라 디스플레이와 AR 안경 광학계 사이의 거리를 직접 조절함으로써 시각 피로를 유발하는 수렴조절 불일치 현상을 완화했다.

이러한 수렴조절 불일치 현상은 3D 영화를 볼 때 어지럼증을 느끼는 것과 같은 현상이다. 스크린에 초점을 맞추는 조절 거리와 3D 물체에 초점을 맞추는 수렴 거리 간의 불일치가 발생할 때 눈의 피로도가 증가하게 되는 것이다.

또한 인공근육 구동기를 촉각 전달 장갑에 적용한 결과, 연구팀은 실제 손으로 누르는 것과 유사한 촉각을 제공할 수 있음을 확인했다. 해당 구동기는 별도의 센서 없이도 압력을 측정할 수 있는 장점을 갖고 있어, 이를 적용한 촉각 전달 장갑은 얇으면서도 점자 등의 인지가 가능하다고 설명했다. 인지된 점자를 전기 신호로 변환해 전송하면 향후 텔레햅틱(telehaptics) 기술에도 활용될 수 있을 것으로 보인다. 

차세대 실감 인터랙션을 위한 핵심 하드웨어 기술이 점차 발전하고 있는 가운데 성전자는 앞으로도 산학협력 등을 통해 혁신기술 연구를 지속할 계획이라고 밝혔다.