한국전자통신연구원(원장 방승찬, 이하 'ETRI')은 광열 탄성가변 필름 기반의 입체화 촉감을 생성하는 ‘촉각 디스플레이’ 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

이 기술은 적외선 발광다이오드(LED)에서 빛의 세기를 조절해 매끄러운 필름 표면에서 수 밀리미터(mm) 크기를 가지는 소자의 높낮이와 탄성을 자유자재로 변화시킬 수 있는 기술이다.

ETRI가 개발한 촉각 디스플레이는 점자와 문자는 물론 다양한 입체적 형상을 직접 표현할 수 있다. 특히 부분별로 탄성과 온도를 정교하게 제어하는 방법으로 다양한 높이와 질감을 재현할 수 있다.

머리카락 두께를 가지는 얇은 두 개의 층으로 구성된 기능성 고분자 필름 구조로, LED에 마주하고 있는 하부 광열층은 빛을 흡수해 열을 발생시킨다. 상부 가변탄성층은 상온에서는 단단하지만, 광열층의 열이 전달되면 유리-고무 전이를 일으켜 섭씨 약 50℃ 이상에서는 매우 부드럽게 된다.

이 상태에서 필름 아래쪽에 공기압을 가하면 빛으로 가열된 정도에 따라 필름이 부풀어 올라 사람이 만질 수 있는 입체 형상이 만들어진다.

직경 4mm의 소자에서 만들어 낼 수 있는 입체 형상의 최대 높이는 일반 점자 디스플레이의 약 2배인 1.4mm로 LED에서 조사하는 빛의 세기에 따라 0.1mm 단위로 정밀하게 제어도 가능하다.

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

연구진은 사용자가 직접 만질 수 있는 입체적인 형상과 다양한 질감을 물리적으로 구현할 수 있게 되어 향후 시각장애인용 정보전달 기기나 차량 인터페이스, 메타버스, 교육용 스마트기기 등 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 보았다.

한편, 이 기술의 연구 결과는 지난달 22일, 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재되었으며 ‘주목할 만한 논문(Featured article)’으로 선정되었다.

황인욱 논문의 1저자 및 책임연구원은 “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.”라고 말했다.