비행기 탄듯 귀 먹먹…VR로 세계 첫 '생생' 구현 성공

바닷속에 들어가거나 비행기를 닸을 때 고막이 받는 압력을 가상현실(VR)로 생생하게 구현하는 '압력 피드백 기술'이 세계 처음 개발됐다. 귀가 먹먹해지는 압력 감각까지 구현한 것은 이번이 세계 처음이다.

광주과학기술원(GIST)은 AI융합학과 김승준 교수 연구팀이 대기압·수압 변화에 따른 귀의 먹먹함 등을 실제 느낌처럼 구현하는 신기술 ‘이어프레셔 VR(EarPressure VR)’을 개발했다고 13일 밝혔다.

이 기술은 VR 헤드셋에 부착해 귀 내부 압력을 세밀하게 조절하는 방법으로 실제 환경을 구현한다. 고도가 변하거나 물속에 들어갈 때처럼 귀가 먹먹해지는 느낌을 VR 환경에서 안전하게 재현할 수 있다.

'이어프레셔 VR' 개발 연구진. 왼쪽부터 GIST 김승준 교수, 강성준·김광빈 박사과정생, 김보천·박정주·신세무 석사과정생.

지금까지 VR에서 압력 변화를 사실적으로 구현하는 것은 공간 전체 기압을 조절해야 하기 때문에 기술적인 제약이 컸다.

연구팀은 임상에서 고막과 중이(中耳)의 압력을 검사할 때 쓰이는 팀파노메트리(tympanometry) 기술을 응용해 이 문제를 해결했다.

팀파노메트리는 외이도에 공기를 주입해 고막의 움직임과 중이(中耳)의 압력 상태를 측정하는 임상 검사 기술이다.

김승준 교수는 "이어프레셔 VR은 귀 내부 상태를 압력 센서로 실시간 모니터링하고, 내장 모터와 의료용 주사기를 통해 ±40 헥토파스칼(hPa) 범위의 압력 변화를 0.57초 안에 구현한다"며 "이는 실제로 사람이 수심을 따라 하강할 때 느끼는 속도와 유사하다"고 설명했다.

연구팀은 귀 내부 압력 변화를 사용자가 명확히 인지할 수 있는지를 확인하기 위해 압력 방향과 강도를 나누어 실험을 진행했다.

그 결과, 약 14.4~23.8 hPa 이상의 압력 차이가 주어지면 압력이 안쪽으로 작용하는지, 바깥쪽으로 작용하는지를 구분했다. 14.6~34.9 hPa 이상의 강도 차이도 식별 가능한 것으로 나타났다. 이는 고막이 압력 변화에 매우 민감하게 반응한다는 기존 의학적 연구 결과와도 일치한다.

또한 수심 변화나 환경 이동 상황을 적용한 실험에서는, 단순히 음향 효과만 제공한 경우보다 압력 피드백을 함께 제공한 조건에서 훨씬 높은 현실감과 몰입감을 경험할 수 있음이 확인됐다.

GIST 연구진이 이달 초 열린 관련 학회 참석자들에 '이어프레셔 VR’ 디바이스 체험을 안내하고 있다.(사진=GIST)

‘이어프레셔 VR’은 경량 착용형 설계로 별도의 대형 장비 없이도 압력 변화를 재현할 수 있어 ▴원격 수술·재난 구조·잠수 훈련 등 전문 분야 ▴운동·헬스 앱에서의 가상 고산 체험 ▴음악 감상 시 웅장한 저음의 압력감 구현 등 다양한 응용 가능성을 지니고 있다.

김승준 교수는 “기존에 구현하기 어려웠던 환경 압력 변화를 귀 내부 압력 제어를 통해 직접 체험하게 한 혁신적 기술”이라며, “VR·AR·원격 작업·훈련 시뮬레이션 등 미래 기술 전반의 사용자 경험을 근본적으로 변화시킬 것”이라며 " 향후 상용 VR 기기와의 통합 및 다양한 응용 분야 확장을 위한 후속 연구를 이어 갈 계획"이라고 말했다.