ETRI, LED 비춰 필름위에 입체 촉각 생성

혁신적인 햅틱(Haptic, 촉각) 디스플레이 기술이 개발됐다. LED만 비추면 점자 등 입체화된 촉감을 다양하게 생성할 수 있는 기술이다.

향후 시각장애인용 정보전달 기기나 차량 인터페이스, 메타버스, 교육용 스마트기기 등 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 기대를 모은다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 광열 탄성가변 필름 기반의 입체화 촉감을 생성하는 디스플레이 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

이 기술은 네이처 커뮤니케이션즈(3월22일자)의 주목할 만한 논문(Featured article)으로 선정됐다.

ETRI가 개발한 입체화 촉각 디스플레이에서 생성된 입체 형상을 손으로 느끼는 모습(왼쪽)과 LED 기판.

연구진은 이 기술의 핵심이 머리카락 두께 정도의 얇은 상부와 하부, 2개 층으로 구성된 기능성 고분자 필름 구조에 있다고 밝혔다.

이 필름에 적외선 발광다이오드(LED)를 비추면 입체 형상이 만들어진다. 상부 가변탄성층은 상온에서 단단하지만, 하부 광열층은 열이 전달되면 유리-고무 전이를 일으켜 섭씨 50도(℃) 이상에서 매우 부드럽게 변한다.

이 상태에서 필름 아래쪽에 공기압을 가하면 빛으로 가열된 정도에 따라 필름이 부풀어 올라 이를 촉각으로 느끼게 된다.

연구진은 "LED 세기에 따라 수 밀리미터 크기를 갖는 소자의 높낮이와 탄성을 자유자재로 변형할 수 있다"고 설명했다.

직경 4㎜ 소자에서 만들어 낼 수 있는 입체 형상의 최대 높이는 기존 일반 점자 디스플레이의 약 2배인 1.4㎜나 된다. 또 LED에서 조사하는 빛의 세기에 따라 0.1㎜ 단위로 정밀한 제어도 가능하다.

특히, 빛 조사를 멈추면 상부층 온도가 낮아지며 필름이 다시 단단해지는 원리로 전력 소모 없이도 사용자의 누르는 힘을 견디도록 고정할 수 있다.

ETRI 연구진이 광열 탄성가변 필름 기반 입체화 촉각 디스플레이 기술에 관해 논의하는 모습.

논문의 1저자인 ETRI 황인욱 책임연구원은 "이번 연구에서 광응답 열탄성 가변 소재 기반 입체화 소자 개발과 입체화 변형의 감각인지 모델 개발에 주력했다"며 "기존 점자형 촉각 디스플레이는 높이 조절이 불가능해 점자나 단순한 도형만 표현할 수 있었지만, 이번 개발한 기술은 각 셀의 높낮이와 탄성을 자유자재로 제어해 실제와 흡사한 입체적 지형과 질감까지 구현할 수 있다”고 설명했다.

ETRI 윤성률 탠저블인터페이스창의연구실장도 "촉각 디스플레이 기술을 한 차원 높은 수준으로 끌어올린 혁신적 성과"라며 "향후 대면적 광원 및 대면적 타일링 기술을 접목해 대형 입체화 디스플레이로 확장하는 한편, 셀 해상도를 높이고 에너지 효율을 극대화할 계획”이라고 밝혔다.