햅틱스 & 촉각 인터페이스
기기가 느끼고, 사용자가 느끼게 하는 초박형 촉각 센서와 액추에이터 — XR·모바일·자동차 HMI를 위한 연구입니다.
왜 중요한가
화면은 기기를 더 얇고 똑똑하게 만들었지만, 물리 버튼이 주던 한 가지 — 눌리는 느낌 — 를 없애 버렸습니다. 인터페이스가 유리 표면, 직물, 가상 환경으로 옮겨 가면서 촉각을 다시 공학적으로 만들어 넣어야 합니다. 이를 위해서는 두 가지가 동시에 필요합니다. 어떤 표면에서도 압력·위치·전단을 읽을 만큼 얇고 신뢰성 있는 센서, 그리고 사용자를 되밀어 줄 만큼 얇고 조용한 액추에이터. 우리 연구실은 터치스크린용 투명 필름 진동자에서 직물 기반 햅틱까지, 10년 이상 이 문제의 양쪽을 연구해 왔습니다.
연구 내용
초박형 햅틱 액추에이터. P(VDF-TrFE-CTFE) 같은 완화형 강유전 고분자는 수십 마이크로미터 두께의 필름에서도 큰 전기변형을 냅니다. 이를 이용해 터치스크린용 투명 필름 진동자, 디스플레이 뒷면에 장착하는 공진형 디스크 액추에이터 어레이, 그리고 화면 전체를 움직이지 않고 손가락 하나에만 감각을 전달하는 국소 마찰–진동촉각 자극기를 개발합니다.
햅틱 키보드와 버튼. "오디오–촉각 스키니 버튼" 연구에서 밀리미터 두께의 고분자 적층 구조가 기계식 키의 클릭감과 소리를 모두 재현할 수 있음을 보였습니다. 현재 이를 기계식 스위치가 전혀 없는 초슬림 햅틱 키보드로 발전시키고 있으며, 국내 특허 출원을 마치고 기술이전을 추진 중입니다.
다중감각 햅틱 패치와 텍스타일. 의수 사용자나 착용형 디스플레이에는 하나의 자극으로는 부족합니다. 우리의 소프트 햅틱 패치는 공진형 윙 진동자, 전기촉각 자극기, 줄 가열 소자를 피부에 밀착하는 한 층에 통합합니다. 현재는 섬유의 움직임으로 의류 위에 피부 감각을 만드는, 직물 자체에 햅틱을 구현하는 연구를 진행하고 있습니다.
실제 제품을 위한 촉각 센싱. 실험실에서 잘 작동하는 센서도 현장에서는 드리프트가 생깁니다. 기업 과제를 통해 대량생산 입력장치에 쓰이는 힘감지저항(FSR) 센서의 온도 보상 기법을 개발하고, 기울어진 압저항 소자로 족저 압력과 전단응력을 동시에 측정하는 상용화 가능한 인솔 센서를 설계했습니다.
보유 기술
- 완화형 강유전 고분자 필름 액추에이터: 조성 설계, 다층 적층, 저전압 구동
- 박판용 공진형 액추에이터 설계 및 진동 해석
- 다중감각 자극: 진동촉각·전기촉각·열
- 압저항·FSR 센서 특성 평가, 드리프트·온도 보상
- 촉각 인터페이스 검증을 위한 인지 실험
- 직물 일체형 햅틱 액추에이터
주요 논문 및 특허
- Q. V. Duong, N. Her, and S. T. Choi*, Ultra-thin haptic touchscreen via resonant operation of rear-mounted disc-type actuator arrays, Journal of Mechanical Science and Technology, 2026.
- S. Jung, Q. V. Duong, J. Kim, G. Lee, and S. T. Choi*, Simple, commercially viable insole sensor for simultaneous plantar pressure and shear stress measurement using tilted piezoresistive sensors, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 2026. [DOI]
- Q. V. Duong, N. Her, F. Domingues Dos Santos, and S. T. Choi*, Influence of CTFE content and P(VDF-TrFE) copolymer blending on actuation performance of relaxor ferroelectric P(VDF-TrFE-CTFE) terpolymers, Materials Letters, 2026. [DOI]
- Q. V. Duong, V. P. Nguyen, N. Her, W. Nam, and S. T. Choi*, Multimodal soft haptic patches for upper limb amputees featuring resonant wing-shaped vibrators, electrotactile stimulators, and Joule heating units, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 2025. [DOI]
- Q. V. Duong, V. P. Nguyen, A. T. Luu, and S. T. Choi*, Audio tactile skinny buttons for touch user interfaces, Scientific Reports, 2019. [DOI]
- Q. V. Duong, V. P. Nguyen, F. Domingues Dos Santos, and S. T. Choi*, Localized fretting-vibrotactile sensations for large-area displays, ACS Applied Materials & Interfaces, 2019. [DOI]
- W.-E. Ju, Y.-J. Moon, C.-H. Park, and S. T. Choi*, Flexible tactile-feedback touch screen using transparent ferroelectric polymer film vibrators, Smart Materials and Structures, 2014. [DOI]
- 국내 특허 출원: 초슬림 햅틱 키보드(2024).
관련 산업 및 진로
XR·메타버스 하드웨어, 스마트폰·노트북 제조사, 자동차 HMI 부품사, 게임 컨트롤러·입력장치 기업, 의수·보철 제조사와 연결되는 분야입니다. 학생들은 스마트 소재 제작, 진동 해석, 전자회로, 사용자 실험을 결합하여 제품 수준의 햅틱 엔지니어 역량을 갖추게 됩니다. 대표 진로는 햅틱 엔지니어, 촉각 센서 시스템 설계자, HMI R&D 엔지니어, 가전·모바일 제품 개발자입니다.
관련 연구주제
웨어러블 로봇 & 근력보조 | 스마트 섬유 & 전자섬유