12월 8일 – 캘리포니아 대학교 산타바바라(UC Santa Barbara) 연구진이 학술지 Science Robotics에 발표된 최근 연구에서 새로운 디스플레이 기술을 선보였습니다. 이 기술은 시각적으로만 보이는 것이 아니라 물리적으로도 인지할 수 있는 동적 이미지를 구현합니다. 연구진은 밀리미터 크기의 픽셀로 덮인 초박형 광전자 햅틱 표면을 소개합니다. 짧은 광 펄스를 조사하면 이 픽셀들이 볼록하게 튀어나와 촉각으로 느낄 수 있는 돌기를 형성합니다.
이 프로젝트는 2021년 UC 샌타바버라의 욘 비셀 교수가 던진 간단한 질문에서 시작되었습니다. 이미지를 렌더링하는 데 사용되는 빛이 사람의 손으로 감지할 수 있을 만큼 강한 기계적 반응을 생성할 수 있을까? 1년간의 모델링과 여러 차례의 실패한 프로토타입 제작 끝에, 같은 대학의 연구원인 맥스 린난더는 2022년 말 최초의 개념 증명 장치를 개발하는 데 성공했습니다. 이 장치는 소형 다이오드 레이저에서 나오는 빛만으로 구동되며 내장된 전자 부품이 전혀 없지만, 만지면 뚜렷하고 감지 가능한 촉각 신호를 생성할 수 있습니다.
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본 연구에서 설명하는 완전한 디스플레이 아키텍처는 이러한 성과를 기반으로 구축된 것으로 이해됩니다. 각 픽셀은 얇은 표면 필름, 그 아래의 작은 공기층, 그리고 그 위에 떠 있는 흑연 필름으로 구성됩니다. 빛에 노출되면 흑연 필름은 빛 에너지를 흡수하여 빠르게 열로 변환시키고, 이로 인해 필름 아래의 공기가 팽창하여 표면을 최대 1mm까지 위로 밀어 올립니다. 이러한 변위 크기는 사용자가 손가락으로 개별 픽셀을 정확하게 찾을 수 있을 만큼 충분합니다.
동일한 레이저 빔이 에너지와 픽셀 주소 지정을 모두 제공하기 때문에 패널 전체에 내부 배선이 필요하지 않습니다. 고속 스캐닝 시스템은 픽셀 어레이를 빠르게 스캔하여 픽셀을 하나씩 활성화함으로써 연속적인 시각 및 촉각 애니메이션을 생성할 수 있습니다.
연구팀은 현재 1,500개 이상의 독립적으로 제어 가능한 픽셀로 구성된 어레이를 성공적으로 제작했습니다. 이는 픽셀 밀도, 응답 속도 및 변위 진폭 간의 균형을 맞추는 데 어려움을 겪었던 기존 햅틱 디스플레이와 비교했을 때 상당한 진전입니다. 이 어레이의 응답 시간은 2~100밀리초로, 부드러운 윤곽선, 모양 및 문자 패턴을 재현하기에 충분합니다. 사용자 테스트에서 참가자들은 움직이는 자극을 정확하게 추적하고, 공간 배치를 구분하며, 픽셀의 순차적 활성화로 형성되는 시간 정보를 인지할 수 있었습니다.
연구진은 광학 주소 지정 방식 덕분에 이 기술이 뛰어난 확장성을 제공한다고 지적합니다. 최신 프로젝터에 흔히 사용되는 소형 스캐닝 레이저로 더 큰 어레이를 구동할 수 있습니다. 또한 물리적 제어를 모방하는 자동차 인간-기계 인터페이스나 사용자의 손바닥 아래에서 동적으로 형태가 변하는 전자 텍스트 또는 다이어그램과 같은 다양한 잠재적 응용 분야를 예상하고 있습니다.
아직 프로토타입 단계이긴 하지만, 이번 연구는 빛 에너지를 고해상도로 기계적 변형에 직접 변환한 최초의 사례입니다. UC 샌타바버라 연구팀은 이로써 새로운 길을 열었습니다. 미래의 햅틱 디스플레이는 기존의 시각 디스플레이처럼 눈으로 정보를 보고 손가락으로 탐색할 수 있는 형태로 정보를 제공할 것입니다.
게시 시간: 2025년 12월 10일