[연구의 필요성]
공간적 청각과 촉각 단서는 타겟 위치 파악 및 충돌 회피에 중요하며, 특히 시각 정보가 부족하거나 인지 부하가 높은 상황에서 필수적이다. 그러나 기존 연구에서는 두 감각 단서가 공간적으로 정렬되지 않으면 성능이 저하될 수 있어 청각 및 촉각 간의 정렬이 필요하다는 점만 강조되었을 뿐, 실질적으로 허용 가능한 오차 범위에 대한 정량적 연구는 부족했다. 따라서 본 연구는 청각과 촉각 간 방향 차이에 대한 지각적 역치를 측정하고, 이 범위 내에서의 공간적 정렬이 위험 회피 성능에 미치는 영향을 평가함으로써 보다 효과적인 공간 청각-촉각 시스템을 설계하는 데 기여하고자 한다.

[포스텍이 가진 고유의 기술]
본 연구는 실환경 스피커 기반 실험과 가상 공간 음향을 활용한 실험을 병행하여, 청각과 촉각 자극 간의 공간적 차이에 대한 지각적 한계를 정량적으로 분석하였다. 또한, 기존의 촉각 장치가 공간 분해능이 낮거나 물리적 크기와 비용 문제로 인해 제한이 있었던 반면, 본 연구에서는 최소한의 촉각 액추에이터를 활용하면서도 효과적인 방향성 신호를 제공할 수 있는 최적의 배치 방법을 제안하였다. 특히, 가상 현실(VR) 및 증강 현실(AR) 환경에서도 적용 가능한 공간적 정렬 기준을 수립함으로써, 향후 다양한 인터페이스 설계에 활용될 수 있도록 하였다.

[연구의 의미]
본 연구는 청각 및 촉각 신호의 정렬이 완벽하지 않더라도, 지각적 역치 내에서 허용 가능한 수준이라면 위험 회피 성능이 유지될 수 있음을 실험적으로 입증하였다. 이를 통해, 공간 음향과 촉각 피드백을 결합할 때 반드시 완벽한 정렬이 필요하지 않으며, 특정 범위 내에서의 유연한 통합이 가능함을 시사한다. 또한, 촉각 액추에이터의 수를 최소화하면서도 충분한 공간적 정보 전달이 가능함을 보여주어, 향후 웨어러블 촉각 장치의 크기와 비용을 줄이면서도 높은 성능을 유지하는 방향으로 설계할 수 있는 가능성을 열었다.

[연구결과의 진행 상태 및 향후 계획]
향후 연구에서는 본 연구에서 측정한 지각적 역치가 실제 가상 현실 시스템에서 어떻게 적용될 수 있는지 추가적인 검증이 필요하다. 특히, 본 연구에서는 주로 수평면에서의 정렬을 다루었으나, 향후 연구에서는 수직적 정렬 및 3D 공간 내에서의 인지적 한계를 분석하여 더욱 정교한 청각-촉각 통합 시스템을 개발할 필요가 있다. 또한, 개인별 감각 차이와 같은 사용자 맞춤형 피드백을 제공하는 방안을 연구하여, 보다 다양한 사용자들에게 최적화된 공간 청각-촉각 인터페이스를 제공할 수 있도록 확장할 계획이다.

[성과와 관련된 실적]
국제 학술지 논문: Dajin Lee and Seungmoon Choi, “Perceptual Alignment of Spatial Auditory and Tactile Stimuli for Effective Directional Cueing,” IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (TVCG), 2025 (Also presented in the 2025 IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces).

[성과와 관련된 이미지]

[그림 1] 청각과 촉각 자극의 방향 차이 역치 측정 결과를 활용한 다중감각 방향 지시 효과.

[그림 2] 청각과 촉각 자극의 방향 차이의 지각적 역치 측정 결과.