가상 물체의 무게 인지를 위한 다중 감각 유사-햅틱 피드백

Abstract

가상현실에서 더욱 몰입감 있는 경험을 제공하기 위해 시각 또는 체성감각을 활용한 유사햅틱 피드백으로 현실의 무게감을 재현하는 연구들이 진행되고 있다. 하지만 기존의 방법들로 재현된 무게감은 그 조작 범위가 좁고, 다양한 세기로 조절하기 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 시각과 체성감각을 동시에 활용한 다중 감각 자극으로 이러한 한계점들을 보완할 수 있을지 알아보았다. 시각적 자극으로는 물체를 잡은 가상 손의 움직임의 속도를 실제보다 느리게 만들어 고유수용감각(proprioception)과 시각 정보 간의 불일치로 무게감을 느끼도록 만들었고, 체성감각 자극으로는 팔 근육을 전기적으로 자극하여 가상 물체를 든 팔이 아래로 내려가도록 함으로써 무게감을 느끼게 하는 전기근육자극 (Electrical Muscle Stimulation; EMS) 방법을 사용하였다. 가상현실 내에서 가상 물체를 들어올리는 과제를 수행할 때 가상 손의 감속의 정도(Control/Display Ratio)와 EMS의 유무가 독립적으로 조작되었고, 각 조건에서 가상 물체에 대한 무게 인지의 절대 역치와 차이 역치를 측정하는 실험들이 진행되었다. 그 결과 각 조건 하에서 효과적으로 가상 물체의 무게감을 증강시킬 수 있는 감속 비율 구간이 측정되었고, 특히 다중 감각 자극이 사용될 때 그 구간이 2배 더 확장되는 것이 확인되었다. 또한 감속의 정도가 클수록 차이 역치는 감소하여 가상 물체들 간 무게 차이가 더 민감하게 인지되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 다중 감각 자극을 이용해 가상물체의 무게감 증강의 범위를 확장시키고, 다양한 수준의 무게감을 재현할 수 있음을 시사한다.