광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 AI융합학과 김승준 교수 연구팀이 미국 MIT 연구팀과 공동으로 원격 로봇과 인간을 물리적으로 연결하는 차세대 햅틱 피드백 시스템 ‘텔레펄스(TelePulse)’를 개발했다고 7일 밝혔다.
이 시스템은 VR 환경에서 사용자가 원격 로봇 팔을 조작할 때, 로봇이 접촉한 물리적 힘을 팔에 정확히 전달한다. 이를 위해 전기 근육 자극(Electrical Muscle Stimulation, EMS) 기술과 생체 역학 시뮬레이션(Biomechanical Simulation)을 결합했다.
EMS는 근육에 전기 신호를 전달해 수축을 유도하는 기술로, 별도의 모터나 기계 장치 없이도 물체를 누르거나 잡을 때 발생하는 힘의 차이를 인지할 수 있다.
기존의 EMS 기반 햅틱 시스템은 대개 정해진 강도에 비례해 근육을 자극하는 데 머물렀으나, 텔레펄스는 사용자의 신체 조건, 자세, 관절 위치 등을 실시간으로 분석하여 어떤 근육을 얼마만큼 자극해야 하는지를 정밀하게 계산해 최적화된 햅틱 피드백을 제공한다.
이를 위해 연구팀은 물리치료 및 재활 연구 분야에서 활용되는 생체 역학 시뮬레이션 툴인 '오픈심(OpenSim)'을 도입해, 산업 현장을 가상으로 구현하고 사용자들이 텔레 펄스를 착용하고 구멍 뚫기나 연마 작업을 하는 실험을 진행했다.
실험 참가자들은 단순한 기계적 진동 자극을 넘어 “로봇과 감각을 공유하는 느낌”이라는 강한 몰입감을 느꼈다고 답했다. 실제로 몰입감(presence) 척도 점수도 평균 15% 이상 향상된 것으로 나타났다.
연구팀은 텔레 펄스가 착용이 간편하고 가벼워 원격 로봇 조작뿐 아니라 원격 수술, 재난 구조, 우주 탐사 등 다양한 고난이도 원격 작업 환경에서도 폭넓게 활용될수 있을 것으로 기대된다고 전했다.
이번 연구에는 GIST 김승준 교수를 비롯해 황석현, 강성준, 오정석 연구원을 포함한 총 4명의 GIST 소속 연구진과MIT의 다니엘라 러스(Daniela Rus) 교수, 보이체흐 마투식(Wojciech Matusik) 교수, 그리고 2명의 MIT 연구원이 참여하였으며, 양 기관은 VR 환경에서의 실감형 상호작용 기술과 다감각 인터페이스 개발 등 인간 중심 차세대 인터페이스 분야의 핵심 기술을 지속적으로 연구해 오고 있다.
김승준 교수는 “텔레 펄스는 로봇이 받는 물리적 자극을 인간의 신체로 실시간 전달하는 기술로, 단순한 기계적 조작을 넘어 사람과 로봇이 ‘감각’을 공유하는 시대를 여는 기술”이라며 “향후 원격 협업, 정밀 작업, 훈련, 재활 등다양한 분야에서 유용하게 활용될 것”이라고 말했다.
이번 연구는 HCI(인간-컴퓨터 상호작용) 및 사용자 인터페이스 분야 국제 학술대회인 ACM CHI 2025에 채택됐다. 전체 논문 중 상위 1%에 해당하는 논문에 수여되는 ‘베스트 페이퍼 어워드’를 수상했다.
이번 연구는 GIST와 미국 MIT 컴퓨터과학·인공지능연구소(CSAIL) 간의 공동연구 결과로, 과학기술정보통신부지원 하에 정보통신기획평가원(IITP) 대학ICT연구센터(ITRC) 사업, 한국연구재단(NRF) 연구지원 사업, 그리고 GIST-MIT 공동연구 사업의 지원을 받아 수행됐다.
박수빈 기자 sbin08@aitimes.com
