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GIST와 MIT 연구팀이 개발한 햅틱 시스템. GIST 제공

로봇이 받는 물리적 힘을 사람의 팔에 실시간으로 전달하는 신개념 햅틱 시스템이 개발됐다. 햅틱이란 촉각을 통해 정보를 전달하는 기술을 가리킨다. 개발된 기술은 가상현실(VR) 환경에서 사용자가 로봇의 움직임이나 외부 환경의 물리적 변화를 피부로 직접 느낄 수 있게 함으로써 몰입감을 극대화할 전망이다. 

광주과학기술원(GIST)은 김승준 AI융합학과 교수 연구팀이 미국 MIT 연구팀과 공동으로 원격 로봇과 인간을 물리적으로 연결하는 차세대 햅틱 피드백 시스템 ‘텔레펄스(TelePulse)’를 개발했다고 7일 밝혔다.

연구팀은 전기 근육 자극(EMS) 기술과 생체 역학 시뮬레이션을 결합해 텔레펄스를 개발했다. EMS는 근육에 전기 신호를 전달해 직접 수축을 유도하는 기술로 별도의 모터나 기계 장치 없이도 직관적이고 강력한 햅틱 피드백을 제공하는 기술이다. 

기존의 EMS 기반 햅틱 시스템은 대개 정해진 강도에 비례해 근육을 자극하는 데 머물렀다. 텔레펄스는 사용자의 신체 조건, 자세, 관절 위치 등을 실시간으로 분석해 어떤 근육을 얼마만큼 자극해야 하는지를 정밀하게 계산해 최적화된 피드백을 제공한다.

연구팀은 물리치료 및 재활 연구 분야에서 활용되는 생체 역학 시뮬레이션 툴인 ‘OpenSim’을 도입해 이런 기능을 구현했다. 사용자 맞춤형 관절 토크 계산과 자극 강도 조절을 실시간으로 수행해 보다 섬세하고 현실감 있는 햅틱 경험을 구현하는 데 성공한 것이다. 

연구팀이 개발한 햅틱 시스템을 이용하면 사용자가 미묘한 힘의 차이를 실시간으로 인지할 수 있도록 함으로써 실제로 근육이 수축하는 수준의 생생한 햅틱 피드백을 경험할 수 있다.

텔레펄스는 복잡한 기계식 햅틱 장치와 달리 착용이 간편하고 가벼운 구조로 설계돼 높은 이동성과 활용성을 제공한다. 원격 로봇 조작뿐 아니라 원격 수술, 재난 구조, 우주 탐사 등 다양한 고난도 원격 작업 환경에서도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

김 교수는 “텔레펄스는 로봇이 받는 물리적 자극을 인간의 신체로 실시간 전달하는 기술로 단순한 기계적 조작을 넘어 사람과 로봇이 ‘감각’을 공유하는 시대를 여는 기술이다”며 “향후 원격 협업, 정밀 작업, 훈련, 재활 등 다양한 분야에서 유용하게 활용될 것”이라고 밝혔다.

연구성과는 HCI(인간-컴퓨터 상호작용) 및 사용자 인터페이스 분야 최고 권위의 국제 학술대회인 CHI(ACM Conference on Human Factors in Computing Systems) 2025에서 전체 논문 중 상위 1%에 해당하는 논문에 수여되는 최우수 논문상을 수상했다. CHI 2025는 4월 26일부터 1일까지 일본 요코하마에서 열렸다. 
 

<참고자료>

-https://doi.org/10.1145/3706598.371376

[이채린 기자 rini113@donga.com]

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