CUTE 웨어러블이 곧 소비자 제품과의 상호작용을 바꿀 수 있습니다

취리히의 혁신적인 엔지니어 팀이 최근 새로운 촉각 감각 시스템을 공개했으며, 이는 사람들이 전자기기와 소통하는 방식을 혁신할 수 있습니다. 수년간 전자기기는 단일 또는 이중 단계 액추에이터 기반 촉각 시스템에 의존해 왔습니다. 무음 모드가 활성화된 상태에서 휴대폰이 내는 진동을 생각해 보세요. CUTE 웨어러블은 이러한 기능을 확장하고 피부를 소통 매개체로 활용하는 전자기기를 만들 계획입니다.

웨어러블, 게임 및 기타 전자기기는 촉각 피드백을 활용해 특정 상황을 알립니다. 전자기기에서 촉각 피드백을 제공하는 가장 일반적인 방법은 액추에이터를 사용하는 것입니다. 이러한 작은 모터는 필요에 따라 켜고 끄면서 진동을 제공합니다.

This approach is effective at notifying you but doesn’t maximize the fact that the skin is the largest organ in your body. It’s filled with sensory receptors and can tell the difference between a gentle tap and a pinch. As such, the skin’s perceptual capabilities extend far past the simple vibration your phone makes when you get a call. Recognizing a missed opportunity, engineers have set off to create a haptic sensor capable of multiple types of interactions.

CUTE 웨어러블 연구

“Cutaneous Electrohydraulic (CUTE) Wearable Devices for Pleasant Broad-Bandwidth Haptic Cues”¹ 연구는 이번 달 Advanced Science에 게재되었습니다. 이 연구는 수압 증폭 자체 치유 전기 정전기(HASEL) 인공 근육을 사용해 보다 강력한 촉각 장치를 만드는 개념을 심도 있게 다룹니다.

CUTE 웨어러블은 오늘날 전자기기에서 흔히 느끼는 성가신 진동을 제공하는 것 이상을 할 수 있습니다. 이 연구는 시스템 아키텍처와 압착, 두드림, 문지름 등 여러 촉각 감각을 제공하는 새로운 웨어러블을 보여줍니다.

출처 – Advanced Science

전기 구동 센서는 기존의 진동보다 더 쾌적하다고 판단된 다양한 감각을 전달할 수 있습니다. 예를 들어, 소셜 미디어를 통해 누군가에게 꼬집힘을 보냈다고 상상해 보세요. 그러면 상대방이 실제로 그 감각을 느낍니다. 이제 이 개념을 확장해 전 세계에 있는 사랑하는 사람과 심장 박동을 공유하는 것을 상상해 보세요.

소프트 액추에이터

현실적이고 생생한 촉감 느낌을 만들기 위해 엔지니어들은 소프트 전기수압 지핑 액추에이터를 활용했습니다. 이 장치는 액체 유전체가 채워진 열가소성 쉘을 사용해 유연성을 유지합니다. 쉘 양쪽에 전극을 배치해 전류가 흐르면 표면이 변형되어 장치 중앙으로 압축됩니다. 특히 팀은 2.44 mm의 작동 스트로크를 달성했습니다.

특히 CUTE 웨어러블은 10개의 액추에이터 파우치를 쌓아 작동 힘과 기능을 향상시킵니다. 작은 크기의 액추에이터는 에너지 효율이 높으며, 다양한 요구에 맞춰 촉각 피드백을 맞춤 설정할 수 있게 합니다.

CUTE 웨어러블 테스트

엔지니어들은 다양한 지표를 통해 CUTE 웨어러블 장치를 테스트했습니다. 팀은 14명의 서로 다른 참가자를 모집해 각 촉각 감각의 인식 여부를 평가했습니다. 참가자는 22세에서 52세 사이의 남성 7명과 여성 7명으로 구성되었습니다.

각 참가자는 편안한 의자에 앉혔으며, 비우세 손을 팔걸이에 올려두었습니다. 화면, 무선 마우스, 소음 차단 이어폰을 사용해 외부 방해를 차단했습니다. 이후 엔지니어들은 촉각 피드백을 이용해 소통을 시작했습니다.

각 신호 후, 참가자들은 어떤 전압 패턴이 촉각 피드백과 가장 일치하는지 판단하도록 요청받았습니다. 총 6개의 촉각 신호가 사용되었으며, 주파수는 0~200 Hz 범위였습니다. 각 신호는 약 6초 길이였습니다.

신호를 들은 후, 참가자는 감정 차트에서 느낌을 선택했습니다. 이 테스트를 통해 엔지니어들은 CUTE 웨어러블이 편안한 경험을 제공한다는 것을 확인했습니다. 눈에 띄게도, 성가시다고 평가된 유일한 촉각 피드백은 기존 휴대폰에서 느껴지는 전통적인 진동이었습니다.

CUTE 웨어러블 테스트 결과

테스트 결과는 인상적이었습니다. 엔지니어들은 97.9%의 참가자가 거의 노력 없이도 6개의 신호를 정확히 구분할 수 있음을 발견했습니다. 특히, 테스트 대상 중 6명은 완벽한 점수를 받아, 이 장치를 사용해 이완부터 흥분까지 다양한 감각을 전달할 수 있었습니다. 놀랍게도, 이 장치는 +8.0 mm 거리에서 2.3 N 이상의 힘을 생성할 수 있었습니다.

CUTE 웨어러블 장점

다양한 장점은 보다 복잡하고 강력한 촉각 시스템을 게임 체인저로 만들 수 있습니다. 센서가 전달하는 진동이나 감각만으로 누가 전화를 걸었는지 눈으로 확인하지 않아도 된다고 상상해 보세요. 다양한 촉각 감각을 제공할 수 있는 능력은 엔지니어들이 더욱 몰입감 있고 유용한 애플리케이션을 만들 수 있게 합니다.

컴팩트

많은 사람들이 이 연구를 내일의 전자기기를 만들기 위한 핵심으로 보는 또 다른 주요 이유는 현재 대부분의 촉각 시스템이 무거운 액추에이터에 의존한다는 점입니다. 이 요구사항은 촉각 피드백이 가능한 전자기기의 크기를 제한하고 전체 무게를 증가시킵니다. CUTE 웨어러블 아키텍처는 맞춤형 컴팩트 피드백 센서를 만들어 가장 작은 웨어러블도 지원함으로써 이 문제를 해결합니다.

편안함

편안함은 많은 웨어러블 엔지니어들이 간과하는 주요 요소 중 하나입니다. 아무리 손목에서 전화를 받을 수 있다 하더라도 하루 종일 불편함을 느끼고 싶지는 않죠. CUTE 웨어러블은 인간 피부와 유사한 느낌을 주도록 설계된 인체공학적 디자인과 소재를 사용합니다. 또한 이 장치는 장시간 사용 후에도 열이 발생하지 않아 장기 착용 및 경량 옵션이 최적인 애플리케이션에 적합합니다.

무음

CUTE 웨어러블의 또 다른 큰 장점은 무음으로 설계되었다는 점입니다. 휴대폰이 무음 모드에 있더라도 주머니 속 진동은 모두가 들을 수 있습니다. 또한 전화를 확인하려면 기기를 꺼내 보거나 스마트워치를 살펴봐야 합니다. CUTE 웨어러블은 각 발신자마다 특수한 촉각 피드백을 생성함으로써 이러한 불편을 없애고 필요할 때 추가적인 은밀함을 제공합니다.

안전

안전은 CUTE 웨어러블 사용자와 개발자에게 가장 중요한 고려사항입니다. 이 장치는 전기 충격, 화재 및 기타 위험을 방지하기 위해 다양한 설계 요소와 보호 장치를 갖추고 있습니다. 예를 들어, CUTE 웨어러블은 탄성막을 포함하고 액추에이터 캡슐화를 활용해 사용자를 위험으로부터 보호합니다. 또한 장치는 저저항 전극만을 사용해 충격 위험을 더욱 낮춥니다.

에너지 효율

CUTE 웨어러블 기술의 가장 큰 장점 중 하나는 에너지 효율성입니다. 테스트된 장치는 유지 자세를 유지할 때 단 3.0 mW만을 소비했습니다. 이러한 낮은 전력 소모는 프로젝트에 더 많은 액추에이터를 사용할 수 있게 합니다. 또한 CUTE 웨어러블은 배터리 수명이 길어, 향후 시장에 출시될 차세대 웨어러블에 이상적입니다.

CUTE 웨어러블 적용 분야

경량 웨어러블 시스템에 전력을 공급해 보다 풍부한 촉각 반응과 소통을 가능하게 하는 것 외에도, 이 기술을 활용해 향상시킬 수 있는 여러 응용 분야가 있습니다. 예를 들어, 이 기술을 VR 및 AR 시스템에 통합하면 현실감을 높일 수 있습니다.

또한 운전자나 시각 장애인에게 시각이 아닌 방향 안내를 제공하는 수단으로도 활용될 수 있습니다. 스마트 웨어러블이 오른쪽 손목을 두드려 오른쪽으로 가야 함을 알려주거나, 손목을 압착해 필요한 출구에 접근하고 있음을 알리는 모습을 상상해 보세요.

안전 시스템

또 다른 활용 사례는 촉각 피드백을 포함한 안전 경고 시스템을 만드는 것입니다. 이러한 시스템은 복잡한 지표를 모니터링해야 하는 바쁘고 소음이 많은 환경에 이상적입니다. 앞으로 손목을 간단히 꼬집는 것만으로도 안전 검사관에게 밸브를 차단하거나 다른 조치를 취해야 함을 알릴 수 있습니다.

CUTE 웨어러블 연구자들

CUTE 웨어러블 연구는 막스 플랑크 지능형 시스템 연구소에서 진행되었으며, 특히 촉각 인텔리전스 부서가 장치를 실용화하는 업무를 담당했습니다. 이들은 Katherine J. Kuchenbecker와 로봇 재료 부서의 도움을 받았습니다. 이제 팀은 자신의 창작물을 확장하고 다른 활용 시나리오를 탐구하고자 합니다.

CUTE 웨어러블 기술을 도입하고 성장할 수 있는 기업들

여러 기업이 이 연구의 세부 정보를 통해 혜택을 받을 수 있습니다. 스마트워치와 휴대폰 제조업체부터 스마트 자동차 및 의류 공장까지, 이 기술의 활용 사례는 다양합니다. 여기서는 통합을 통해 즉각적인 이점을 얻을 수 있는 한 기업을 소개합니다.

Garmin

Garmin (GRMN )은 1989년에 내비게이션 시스템 제공업체로 시장에 진입했습니다. 원래 ProNAV라는 이름으로, 창업자 Gary Burrell와 Min Kao는 항공 및 해양 활동에 초점을 맞추었습니다. 10년 후, 그들의 기술은 일반 운전자를 위한 핸드헬드 장치에 적용될 만큼 발전했습니다.

Garmon은 선도적인 GPS 제공업체이자 업계에서 가장 잘 알려진 이름 중 하나입니다. 웨어러블, 피트니스 트래커, 반려동물 트래커 등으로 제품군을 확장했습니다. CUTE 웨어러블 피드백 시스템을 통합하면 보다 강력하고 사용자 친화적인 장치의 문을 열 수 있습니다.

특히 Garmin은 출시 이후 여러 대규모 인수를 진행했습니다. 각 인수는 회사의 웨어러블 역량을 강화했습니다. 그 결과 현재 전 세계 스마트워치 제조업체 상위 3위에 자리하고 있습니다. 따라서 분석가들은 웨어러블 시장이 확대됨에 따라 회사가 지속적인 성장을 이룰 것으로 전망합니다.

CUTE 웨어러블 – 새로운 소통 방식

CUTE 웨어러블 개념은 수십 년간 거의 변하지 않았던 시스템에 대한 큰 업그레이드입니다. 예전 호출기(pager)가 오늘날 가장 진보된 스마트폰과 유사한 진동 기능을 가지고 있었던 것을 생각해 보세요. 이 혁신적인 연구팀 덕분에 전자기기가 이제는 단순히 진동을 넘어서, 촉각만으로도 복잡하고 쉽게 인식 가능한 커뮤니케이션을 전송할 수 있게 될 것입니다.

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연구 참고문헌:

^{1. Sanchez-Tamayo, N., Yoder, Z., Rothemund, P., Ballardini, G., Keplinger, C., & Kuchenbecker, K. J. (2024). Cutaneous electrohydraulic (CUTE) wearable devices for pleasant broad-bandwidth haptic cues. Advanced Science, 11(48), 2402461. https://doi.org/10.1002/advs.202402461}