국내 연구진이 귀 내부 압력을 정밀하게 제어해 가상현실(VR)에서 대기압 변화를 사실적으로 느낄 수 있는 햅틱(촉각) 시스템을 개발했다. VR 체험에 귀가 먹먹해지는 압력 감각까지 구현한 것은 이번이 처음이다.
광주과학기술원(GIST)은 김승준 인공지능(AI)융합학과 교수 연구팀이 VR 헤드셋에 부착해 귀 내부 압력을 세밀하게 조절함으로써 대기압·수압 변화에 따른 귀의 먹먹함 등 실제에 가까운 환경 압력 감각을 구현하는 신기술 ‘이어프레셔 VR’을 개발했다고 13일 밝혔다. 연구성과는 사용자 인터페이스·상호작용 기술 분야 국제 학술대회 ‘ACM UIST 2025’에서 최근 공개됐다.
이 기술은 고도가 변하거나 물속에 들어갈 때처럼 귀가 먹먹해지는 느낌을 VR 환경에서 안전하게 재현할 수 있다. 기존의 시각·청각 중심 VR 체험을 한 차원 높이는 새로운 감각 인터페이스라고 연구팀은 강조했다.
지금까지 VR에서 압력 변화를 사실적으로 구현하는 것은 공간 전체의 기압을 조절해야 하기 때문에 기술적 제약이 컸다. 연구팀은 임상에서 고막과 중이(中耳)의 압력을 검사할 때 쓰이는 팀파노메트리 기술을 응용해 이 문제를 해결했다. 팀파노메트리는 외이도에 공기를 주입해 고막의 움직임과 중이의 압력 상태를 측정하는 임상 검사 기술이다.
연구팀은 귀 내부 압력 변화를 사용자가 명확히 인지할 수 있는지를 확인하기 위해 압력 방향과 강도를 나누어 실험을 진행했다. 그 결과 14.4~23.8hPa(헥토파스칼) 이상의 압력 차이가 주어지면 압력이 안쪽으로 작용하는지, 바깥쪽으로 작용하는지를 구분할 수 있었다. 14.6~34.9 hPa 이상의 강도 차이도 식별 가능한 것으로 나타났다. 이는 고막이 압력 변화에 매우 민감하게 반응한다는 기존 의학적 연구 결과와도 일치한다.
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. 이어프레셔 VR은 경량 착용형 설계로 별도의 대형 장비 없이도 압력 변화를 재현할 수 있다. 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.
김 교수는 이번 연구에 대해 “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 것으로 기대한다”고 말했다.
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