광주과학기술원(GIST)은 김승준 GIST AI융합학과 교수 연구팀이 VR 헤드셋에 부착해 귀 내부 압력을 세밀하게 조절함으로써 대기압·수압 변화에 따른 귀의 먹먹함 등 환경 압력 감각을 구현하는 ‘이어프레셔 VR(EarPressure VR)’을 개발했다고 밝혔다. 고도 변화나 수중 환경에서 체감하는 압력 감각을 착용형 장치만으로 재현해 시각·청각 중심의 VR 경험을 확장했다.
VR은 컴퓨터가 생성한 3차원 가상 환경을 실제 공간처럼 체험하도록 하는 기술로, 초기에는 게임·엔터테인먼트 중심에서 최근 교육, 의료, 산업훈련, 원격협업 등으로 활용이 확대되고 있다. 그러나 압력 변화를 사실적으로 구현하려면 공간 전체의 기압을 제어해야 해 제약이 컸다. 연구팀은 임상에서 고막과 중이 압력 상태를 측정하는 팀파노메트리(tympanometry) 원리를 응용해 이 문제를 해결했다.
이어프레셔 VR은 귀 내부 상태를 압력 센서로 실시간 모니터링하고, 내장 모터와 의료용 주사기 기반 구동부로 ±40 헥토파스칼(hPa) 범위의 압력 변화를 0.57초 안에 구현한다. 이는 실제 수심을 따라 하강할 때 체감하는 속도와 유사한 수준이다. hPa는 기상·의학 분야에서 널리 쓰이는 압력 단위로, 1 hPa는 100 Pa에 해당한다.
연구팀은 사용자가 압력 변화를 명확히 인지하는지 확인하기 위해 방향(안쪽/바깥쪽)과 강도 식별 실험을 진행했다. 약 14.4~23.8 hPa 이상의 차이가 주어지면 압력 방향을 구분할 수 있었고, 14.6~34.9 hPa 이상의 강도 차이도 식별 가능한 것으로 나타났다.
이는 고막이 압력 변화에 민감하게 반응한다는 기존 의학 연구와 일치한다. 수심 변화나 환경 이동 상황을 적용한 실험에서는 음향 효과만 제공할 때보다 압력 피드백을 함께 제공한 조건에서 현실감과 몰입감이 높았다. 참가자들은 “실제로 바닷속에 있는 기분이었다”는 반응을 보였다.
장치는 경량 착용형으로 별도 대형 설비 없이 압력 변화를 재현할 수 있어 원격 수술·재난 구조·잠수 훈련 등 전문 분야, 운동·헬스 앱의 가상 고산 체험, 음악 감상 시 저음 압력감 구현 등 다양한 응용이 가능하다. 김승준 GIST AI융합학과 교수는 “환경 압력 변화를 귀 내부 압력 제어로 직접 체험하게 한 기술”이라며 “VR·AR·원격 작업·훈련 시뮬레이션 등에서 사용자 경험을 바꿀 것”이라고 말했다.
이번 연구는 정보통신기획평가원(IITP)과 한국연구재단(NRF)의 지원으로 수행됐다. 결과는 사용자 인터페이스·상호작용 분야 국제 학술대회인 ACM UIST 2025에서 발표됐다. 연구팀은 상용 VR 기기와의 통합 및 응용 분야 확장을 위한 후속 연구를 이어갈 계획이다.
헬로티 이창현 기자 |
