사용자 입력을 감지하고 촉각으로 전달하는 유연 인터페이스 기술

경기욱한국과학기술원

기술 개요

“사용자의 접촉·압력·움직임을 정밀하게 감지하고 국소 촉각으로 전달할 수 있도록 유연 소자를 설계·제어하는 기술입니다.”

사용자의 접촉·압력·움직임을 **정밀하게 감지하고 국소 촉각으로 전달**할 수 있도록 유연 소자를 설계·제어하는 기술입니다.

산업 별 활용 방안

1

스마트폰·태블릿·플렉서블 디스플레이 제조 기업

터치 화면은 시각적 안내에 의존하는 경우가 많아 가상 키보드 입력, 메뉴 선택, 드래그 조작에서 사용자가 손끝으로 선택 위치를 확인하기 어렵습니다. 본 기술을 화면 패널 또는 내부의 필름형 구동부와 결합하면 선택한 터치 위치에 집중되는 진동 피드백과 국부 돌출 형상을 구현해 입력 위치별 촉각 응답을 제공할 수 있습니다. 기존 화면 구성에 맞춰 햅틱 구동층과 제어 모듈을 단계적으로 결합하는 방식으로 적용 가능성을 검토할 수 있습니다.

2

웨어러블 기기·의료용 압박복 개발 기업

착용형 제품은 피부와 의복 사이의 압력 변화, 움직임에 따른 미끄러짐, 맥박과 같은 신호를 확인해야 하지만 센서가 두껍거나 외부 환경에 민감하면 지속적인 착용과 측정에 제약이 생깁니다. 광섬유 기반 센서를 의복·손목형 기기·압박복에 결합해 압력의 크기·위치와 전단력 방향을 광량 변화로 측정하고, 필요 시 선택적 열 출력 기능을 함께 구성할 수 있습니다. 제품의 원단, 착용 위치, 요구 신호에 맞춰 센서 모듈과 발열층을 시제품 단계부터 결합해 검증할 수 있습니다.

3

재활·보조 로봇 및 인간-로봇 상호작용 기기 개발 기업·기관

사람과 직접 접촉하는 재활·보조 기기는 사용자의 힘과 접촉 상태를 파악하면서도, 과도한 부피나 복잡한 구동 장치 없이 필요한 촉각·형상 자극을 제공해야 합니다. 유체 내장 주머니형 구동기와 유연 햅틱 소자를 적용하면 전기 신호에 따른 형상 변화와 접촉 피드백을 만들고, 광섬유 센서로 접촉 압력과 전단력을 함께 확인할 수 있습니다. 전체 장치를 교체하기보다 구동부·센서부를 모듈로 구성해 대상 기기의 접촉부부터 적용할 수 있습니다.

기술 설명

어떤 기술인가요?

유연 인터페이스는 사람의 피부나 손끝처럼 굴곡진 접촉면에서 입력을 측정하고, 필요한 위치에 촉각·열·형상 변화를 전달하는 기술입니다. 본 기술 포트폴리오는 유연 구동·촉각 피드백·광섬유 센싱을 결합한 사람 중심 인터페이스 기술로, 패턴 전극과 유체 이동으로 돌출 형상과 진동을 재구성하고(특허 1), 광섬유의 광손실로 의복·손목 등에 가해지는 압력을 산출하며(특허 2), 투명하고 신축 가능한 젤층에서 선택적으로 열을 발생시키고(특허 3), 유체가 든 주머니형 구조를 전기적으로 변형해 구동력을 만들며(특허 4), 디스플레이의 선택 위치에 진동을 집중시키고(특허 5), 수직 압력과 전단력의 방향을 구분하는(특허 6) 기법으로 입력 감지와 촉각 출력을 구현합니다.

어떤 문제를 해결하나요?

1. 평면 화면에서 위치별 촉각을 구분하기 어려운 문제

기존 터치 화면은 모터나 압전 소자로 화면 전체 또는 넓은 영역을 진동시키는 경우가 많아, 가상 키보드의 특정 키나 드래그 경로처럼 선택한 위치에만 촉각을 전달하기 어렵습니다. 복수 전극의 전압 진폭과 위상을 제어해 파동을 보강·간섭시키고, 목표 위치 외의 진동을 줄여 선택 위치에 국소 진동을 형성합니다. 유체를 이동시켜 국부 돌출 형상과 입력 연동 진동을 만드는 방식도 함께 적용할 수 있습니다.

2. 착용 중 압력과 전단력을 안정적으로 구분하기 어려운 문제

의복, 보호대, 손목형 기기는 피부에 가해지는 압력뿐 아니라 미끄러짐에서 발생하는 전단력도 함께 고려해야 하지만, 유연한 환경에서는 두 하중을 구분하기 어렵고 전자기 간섭도 센싱에 영향을 줄 수 있습니다. 압력에 따른 광섬유의 광손실을 측정하고, 다점 접촉의 위치별 광손실 분포를 비교해 압력 크기·위치와 수직하중·전단력의 차이를 판별합니다.

3. 유연성·투명성과 국부 구동을 함께 확보하기 어려운 문제

피부 부착형 장치나 플렉서블 화면에 적용되는 구동·발열 소자는 늘어나거나 휘는 동안에도 기능을 유지해야 하며, 넓은 영역을 동시에 구동하면 필요한 부위만 제어하기 어렵습니다. 유전성 젤층의 교류 전기장 발열과 서브 전극 스위칭으로 선택 영역을 가열하고, 전기활성 폴리머와 유전성 유체의 정전기 구동으로 형상을 변화시켜 유연 소자 안에서 열·형상 출력을 제어합니다.

연구자 및 특허 소개

경기욱

한국과학기술원 기계공학과

現 KAIST 기계공학과 교수·KAIST지정 석좌교수 (부교수 2018–2025, 교수 2025–현재)

現 KAIST 휴먼-로봇 인터랙션 연구센터장 (2022–현재)

現 기계공학과 부학과장·산학협력위원장

現 NYU Tandon School of Engineering Affiliated Faculty, 방문·겸임교수 (2023–2024)

前 한국전자통신연구원(ETRI) 책임연구원 (2006–2017)

前 ETRI 가변형 렌즈 선도연구센터 센터장 (2013–2017)

FAQ

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문의

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