[연구의 필요성]

공중 초음파 기반 햅틱스는 물리적 접촉 없이 손이나 팔에 촉감을 제공할 수 있어, 차세대 XR·메타버스 인터페이스의 핵심 기술로 주목받고 있다. 그러나 단일 초음파 자극은 물리적 한계로 인해 자극 강도가 약하고, 패턴 변별력 또한 낮아 실제 상호작용에서의 몰입감 향상에는 제약이 따른다. 따라서 초음파 자극을 보완할 수 있는 다감각 결합 기법이 필요하며, 본 연구에서는 손목 진동과의 결합을 통해 초음파 자극의 지각적 한계를 극복하고자 하였다. 이를 통해 보다 안정적이고 직관적인 촉각 경험을 제공할 수 있다.

[포스텍이 가진 고유의 기술]

본 연구에서는 중공간 초음파 자극과 손목 진동 자극을 결합하여 촉각 경험을 증강하는 새로운 접근법을 제안하였다. 초음파 자극은 손바닥에 비접촉으로 진동 압력을 형성하여 다양한 패턴을 전달할 수 있으나, 자극 강도의 물리적 한계로 인해 인식률이 낮은 문제가 존재한다. 이를 해결하기 위해 포스텍 연구팀은 손목에 장착한 진동 모듈을 함께 구동함으로써, 초음파 자극을 보완하는 다감각 융합 기법을 고안하였다. 또한, 본 연구에서는 초음파 단일 자극 기반의 기존 방식과 결합 자극 방식을 정량적으로 비교하여, 다감각 통합이 사용자의 촉각 경험을 어떻게 변화시키는지를 명확히 규명하였다. 특히, 단순한 강도 증가가 아니라 촉각 패턴의 식별 정확도까지 개선된다는 점에서 기존 접근법과 차별성을 지닌다. 이와 같은 고유의 기술은 초음파 시스템의 하드웨어적 한계를 소프트웨어적·인지적 융합 방법으로 극복할 수 있음을 보여주며, XR 및 차세대 인터랙션 환경에서 실용적 활용 가능성을 높였다.

[연구의 의미]

본 연구는 공중 초음파 햅틱스의 근본적 한계를 극복하기 위한 다감각 증강 기법을 실험적으로 최초 검증했다는 점에서 의미가 있다. 손목 진동이라는 비교적 간단한 추가 자극만으로도 초음파 자극의 강도와 패턴 인식률이 유의하게 향상됨을 보여주었다.
 이는 향후 XR, VR, 게임, 원격 협업, 교육, 의료 등 다양한 분야에서 실용적이고 몰입감 높은 햅틱 인터페이스로 확장될 수 있는 가능성을 제시하며, 비접촉 햅틱 기술의 상용화 및 대중화에 기여할 수 있다.

[연구결과의 진행 상태 및 향후 계획]

본 연구는 두 차례의 사용자 연구를 통해 초음파-진동 결합의 지각적 효과를 정량적으로 검증하였다. 향후 연구에서는 긴 자극 지속 시간에서의 효과 변화, 다양한 자극 패턴(시간적·공간적 변조) 적용, 개별 사용자 특성을 반영한 맞춤형 자극 최적화, 다감각 결합의 인지적·정서적 효과 분석
 등으로 확장할 계획이다. 이를 통해, 초음파 기반 햅틱 시스템을 보다 실제적이고 다양한 맥락에서 활용 가능한 기술로 발전시킬 수 있을 것이다.

[성과와 관련된 실적]

Dong-Geun Kim and Seungmoon Choi, “Tactile Enhancement of Mid-Air Ultrasonic Stimulation by Wrist Vibration: Perceived Intensity and Pattern Recognition,” IEEE Transactions on Haptics (ToH), 2025. 10.1109/TOH.2025.3581196

[성과와 관련된 이미지]