[연구의 필요성]

확장현실(XR) 기술이 발전하며 맨손 상호작용(bare-hand interaction)을 위한 자연스러운 햅틱 피드백의 중요성이 커지고 있다. 주요 글로벌 기업들은 이미 물리적, 가상 환경을 넘나드는 자연스러운 상호작용을 위해 맨손 인터페이스를 적극적으로 도입하고 있다. 이러한 기술은 기존의 컨트롤러와 달리 휴대성이 높고 손의 움직임을 방해하지 않는 햅틱 장치를 필요로 한다. 스마트 링은 효과적인 대안이 될 수 있지만, 링 형태 장치가 제공하는 햅틱 피드백의 사용자 지각 효과에 대한 심층적인 연구는 부족한 실정이다. 따라서 더욱 풍부하고 다채로운 상호작용 경험을 제공하기 위해서는 햅틱 자극과 인간의 지각 관계를 명확히 규명하고자 한다. 

[포스텍이 가진 고유의 기술]

본 연구에서는 XR 환경의 대표적인 상호작용 방식인 '핀치 선택' 동작 시, 스마트 링을 통해 손가락에 전달되는 진동 촉각 피드백의 지각 공간(Perceptual Space)과 핵심 지각 차원(Perceptual Dimension)을 분석하였다. 이를 위해 주파수, 진폭, 파형, 지속시간을 조절한 36가지의 진동 패턴과 피드백이 없는 조건을 포함하여 총 37개의 피드백을 설계하였다. 두 가지의 지각 실험을 수행하여, 첫 번째 실험에서는 다차원 척도 분석(MDS)을 통해 37개 피드백 간의 지각적 관계를 시각화하는 2차원 지각 공간을 구축했으며, 감각이 주로 주파수와 인지된 강도에 의해 구별됨을 확인했다. 두 번째 실험에서는 7개의 양극 형용사 쌍을 이용해 각 피드백의 감성적 품질을 평가하였고, 그 결과 '사소한-중요한(Trivial-Consequential)'과 '뭉툭한-날카로운(Dull-Crisp)'이 지각 공간을 가장 잘 설명하는 핵심 차원임을 밝혀냈다.

[연구의 의미]

본 연구는 스마트 링의 진동 피드백이 핀치 제스처의 감각을 어떻게 증강시키는지에 대한 깊은 이해를 제공하며, 목표로 하는 특정 감각을 유발하기 위한 구체적인 디자인 가이드라인을 처음으로 제시한다. 예를 들어, 주파수를 낮추면 '뭉툭한' 느낌을, 높이면 '날카로운' 느낌을 줄 수 있으며, 진동의 전체적인 에너지(세기)를 높이면 '중요한' 피드백으로, 낮추면 '사소한' 피드백으로 인식시킬 수 있다는 것을 정량적으로 검증했다. 이러한 결과는 향후 생산성 앱, 게임 등 다양한 XR 애플리케이션의 목적에 맞게 햅틱 피드백을 맞춤 설계하거나, 시스템의 상태(예: 성공/실패)에 대한 정보를 사용자에게 직관적으로 전달하는 데 활용될 수 있다.

[연구결과의 진행 상태 및 향후 계획]

본 연구는 스마트 링을 활용한 핀치 제스쳐 피드백의 2차원 지각 공간을 성공적으로 구축하고, '사소한-중요한'과 '뭉툭한-날카로운'이라는 핵심 지각 차원을 규명하여 디자인 가이드라인을 도출했다. 향후에는 기본적인 진동 파라미터를 넘어 더 복잡한 패턴의 진동 자극을 통해 더욱 풍부한 의미를 전달하는 연구를 진행할 계획이다. 또한, 사용자의 핀치 동작(속도, 힘 등)을 센서로 감지하여 이에 동적으로 반응하고 피드백을 실시간으로 조절하는 개인화된 햅틱 기술로 발전시켜 나가려고 한다.

[성과와 관련된 실적]

• 국제 학술대회 논문: Soyeon Nam and Seungmoon Choi. 2025. Augmenting Pinch Selection Using Smart Ring Vibration Feedback for Extended Reality Interaction: Perceptual Analysis and Guidelines. 2025 IEEE World Haptics Conference (WHC).

[성과와 관련된 이미지]

[그림 1] XR 환경에서 맨손 인터랙션을 위한 핀치 제스처와 스마트 링을 통해 제공되는 촉각 피드백 티저 이미지.

[그림 2] 세 가지 주파수, 두 가지 파형 형태, 세 가지 지속 시간, 두 가지 진폭을 조합하여 구성된 36개의 진동 자극으로, 핀치 피드백을 보강하기 위해 사용됨. (주파수)-(파형 형태)(지속 시간)-(진폭)으로 표기됨 (예시: 50-R70-W)

[그림 3] 37가지 핀치 피드백 간의 지각적 관계를 시각화한 2차원 지각 공간 및 2차원 지각 공간에 7개의 형용사 쌍을 회귀 분석하여 표현한 지각적 축. 계층적 클러스터링을 통해 4개의 그룹(서로 다른 색과 모양)으로 군집화.