한국전자통신연구원(ETRI)이 LED 광신호를 이용해 다양한 진동 자극을 만드는 기술을 개발했다고 발표했다. 위치에 따라 다른 촉감을 낼 수 있고, 광원 가격을 획기적으로 절감하며 크기도 줄일 수 있어 향후 자동차, 전자기기 등 다양한 분야에 접목할 수 있을 전망이다.
햅틱 기술은 촉각으로 사용자와 교감하는 인터페이스 기술이며, 대표적인 적용사례로 스마트폰이나 태블릿 화면의 진동이 있다.
현재 상용화된 기술은 기기 전체가 모노 스피커와 같이 떨리기 때문에 화면에 여러 손가락을 다른 위치에 대더라도 모두 같은 진동이 느껴진다. 그러나 ETRI에 따르면, 이번에 만든 기술은 손가락의 위치에 따라 모두 다른 진동이 느껴지도록 만들어준다. 온라인 쇼핑에서 상품의 재질감을 느끼는 등 여러 손가락을 동시에 활용하는 환경에 최적화됐다는 설명이다.
현재 스마트폰이나 게임패드 등에는 모터에 달린 무게추의 움직임으로 진동을 만들어내고 있기 때문에 기기 전체에 동일한 진동 효과가 전달되어 부분별로 세밀한 촉감을 구현할 수 없는 단점이 있다. 최근 레이저를 이용하여 순간적 온도 변화에 따른 충격파로 진동을 만들어내는 기술이 개발됐지만, 레이저 가격이 비싸고 소형화가 어려워 상용화되지 못하고 있다.
이에 ETRI 연구진이 낮은 출력의 광신호를 진동으로 변환하는 기술을 개발했다. 레이저 광원 가격의 1만분의 1에 불과한 소형 LED 여러 개를 사용, 각각 진동을 만들어내는 디스플레이를 제작할 수 있다.
ETRI 연구진은 “본 기술은 빛에너지를 흡수하여 열에너지로 전환하는 원리다. 광-열 변환 층이 코팅된 특수 필름에 빛을 쬐면 가열·냉각과 함께 소재의 열팽창률에 따라 필름이 변형, 회복되면서 진동을 만드는 방식이다"라고 설명했다.
이어 “이 기술을 활용해 1㎠ 단위로 9개의 구역을 가진 3x3 형태의 LED 배열을 만들어 각각의 구역에서 넓은 주파수 대역의 정밀한 진동 표현이 가능함을 기술적으로 증명했다”고 덧붙였다.
또한, 최근 자동차의 전장은 버튼이나 다이얼 등의 전통적 조작 장치 대신 터치스크린 하나에 내비게이션, 미디어, 공조 등 여러 제어 기능이 통합되는 추세다. 현재는 터치 입력에 대한 피드백이 매우 단순하게 제공되고 있으나 본 기술을 활용하면 다이얼을 돌리는 촉감, 버튼을 누르는 촉감, 슬라이드 등을 동시에 만들어낼 수 있다.
특히, 필름층에 전기적 구조가 포함되지 않아 내구성이 우수하며 얇은 두께를 지닌 플렉시블 디스플레이에 적용하기도 쉽다. 이로써 최근 활발해지고 있는 유연 소자 분야와 융합해 다양한 연구에 적용이 가능할 전망이다.
ETRI 연구진은 본 기술을 시청각 장애인용 정보 전달 기기에 접목해 점자를 보완하는 기술로 활용할 수 있기를 기대하고 있다. 이외에도 자동차 전장, 터치스크린 기기, 전자기기 디스플레이, 스마트폰 등 다양한 분야에서 상용화 노력을 진행할 예정이다.
한편, ETRI 연구진은 빛에너지에서 진동으로의 변환 효율을 높여 사람이 느낄 수 있는 세기의 진동을 만들면서도 전력 소모를 줄이는 후속 연구를 계획 중이다.
