• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부
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• pp.467-473
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• 2006

가상환경 또는 실제환경에서 정보를 제공하는 햅틱 인터페이스의 필요성이 점점 증가 함에 따라 촉감을 제공 하기 위한 다양한 햅틱 장치가 개발되었고 각 장치의 특성과 성능 평가를 위해 기초적인 정신(심리) 물리학적 연구가 수행 되고 있다. 본 논문에서는 여러 가지 햅틱 인터페이스 중 손가락 끝에 부착하는 형태의 새로운 공기 촉감 제시장치(PTI: Pneumatic Tactile Interface)를 제시하고 이 장치의 유용성을 입증하기 위해 localization rate, 시간 분해능, 길이 분해능, 강도의 세기 등의 심리 물리학적 실험(Psychophysical Experiment) 수행 결과를 제시한다. 공기촉감 시스템은 50개의 출력까지 확장 가능한 공기촉감 하드웨어로 구성 되어있고 손가락 끝에 부착하는 형태로 구성 하기 위해 5*5의 배열의 디스플레이를 제작하였다. 16명의 피실험자가 A, B 두 그룹으로 나뉘어 각각 2가지의 심리물리학 실험을 수행하였다. localization rate의 경우 9개의 다른 자극의 위치를 구별하기 위해 3*3 배열로 구성된 밀집된 디스플레이와 확장된 디스플레이로 측정을 수행하여 각각 58.13%, 85.9%의 localization rate를 얻을 수 있었다. 그리고 100번의 반복 실험을 통해 약 2.6mm의 길이 분해능을 얻을 수 있었고 자극 강도 실험의 경우, 실제의 강도가 세짐에 따라 피 실험 자들이 느끼는 강도의 척도도 증가 하며, 강도가 약해 질수록 피 실험 자들이 느끼는 강도 역시 거의 선형적으로 감소함을 알 수 있었다. 그러나 시간 분해능의 경우에는 시스템을 구성하는 밸브의 성능으로 인해 20ms 이하의 시간 분해능 측정은 제한 되었다. 이러한 심리 물리학 실험을 통하여 개발된 공기촉감 제시장치가 다양한 정보를 전달하는데 충분하다는 결론을 내릴 수 있으며, 제안된 시스템을 사용하는 여러 가지 어플리케이션을 제시하였다.

• 정보와 통신
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• 제29권7호
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• pp.16-24
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• 2012

Apple의 iPod Touch가 등장한 이래로, 다양한 모바일 디바이스에서 터치 인터페이스가 사용자 입력 수단으로서 사용되고 있다. 또한 최근 터치 인터페이스 기술은 터치할 때 사용자에게 실감나는 촉각 피드백을 제공하기 위한 다양한 방법을 시도하고 있다. 촉각 피드백의 유용성은 터치 입력에 대한 즉각적인 피드백, 오디오나 그래픽과 융합하여 사실적이고 직관적인 피드백 제공 등으로 요약할 수 있다. 이러한 장점은 터치 인터페이스 사용에 대한 사용자 경험 (User Experience)을 차별화 할 수 있기 때문에 제품 경쟁력에도 도움이 된다. 본 고에서는 촉각 피드백을 제공하는 햅틱 시스템에 대해 일반적인 내용을 알아보고, 특히 터치 인터페이스를 갖는 모바일 디바이스에서 사용될 수 있는 촉각 제 시 방법 및 촉각 액추에이터의 최근 기술동향에 대해 살펴본다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2008년도 학술대회 1부
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• pp.366-371
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• 2008

본 논문에서는 터치스크린이 장착된 윈도우 시스템에서 촉각 피드백을 사용해 윈도우 인터페이스와 상호작용하는 방법 및 체계를 제안한다. 사용자가 터치 스크린을 통해 윈도우 인터페이스와 상호작용할 때 발생하는 주요 이벤트는 윈도우 인터페이스 메시지 필터(Windows Interface Message Filter: WIMF)에 의해 감지되고, 촉각 정보 제공기(Haptic Information Provider: HIP)를 통해 적절한 촉각 정보로 변환되어 본 연구에서 제안한 스타일러스형 햅틱 인터페이스를 통해 사용자에게 촉각 자극을 전달한다. 본 연구에서는 윈도우 환경의 주요한 조작 방법인 버튼 클릭, 메뉴 선택 및 팝업, 창/아이콘 선택 및 끌어놓기(drag & drop), 스크롤에 대하여 촉각 피드백을 구현하였다. 피험자 실험결과 촉각 피드백은 상호작용하는 인터페이스 객체가 선택되었는지에 대한 사용자의 직관을 증대시켰으며, 인터페이스 객체의 위치 및 크기 조절 시 인터페이스의 정교한 조작을 도와 사용성을 증대시켰다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2008년도 학술대회 3부
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• pp.25-29
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• 2008

기존의 가상 시작품은 3D 그래픽스를 이용하여 모델링된 제품 영상을 제공하였다. 이러한 가상 시작품은 단지 전통적인 입력 장치인 키보드와 마우스를 이용하여 다룰 수 있을 뿐, 조작부를 사용자가 직접 만져보고 조작하는 것은 불가능했다. 본 논문에서는 사용자가 실제 제품을 조작하는 듯한 느낌을 얻을 수 있도록 하는, 실감가상시작을 위한 햅틱 다이얼을 시스템을 제안한다. 햅틱 다이얼은 모터를 통해 사용자가 실제의 기계적인 다이얼과 유사한 감을 느낄 수 있도록 제어된다. 또한, 사용자가 다이얼을 조작하는 정보는 시스템에 입력되어 가상시작품이 작동하는 모습을 화면상에서 확인할 수 있도록 하였다. 이러한 실감 가상시작 시스템은 사용자 피드백을 통해, 설계 프로세스 초기 단계에서부터 제품 인터페이스를 디자인할 수 있도록 도움을 줄 것이다.

• 한국정밀공학회지
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• 제15권12호
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• pp.180-187
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• 1998

The stability and theoretical performance limits of the feedback controlled force reflecting haptic manipulator have been discussed. All the virtual environment which interact physically with the haptic system have its own stable performance limit. Three different realization of the interfaces have been compared using the driving point admittance. The haptic system which is separated from the human hand or finger is superior to its stable interaction provided that there is a means to apply a direct damping between the haptic manipulator and the human finger Electro-magnetic force is used for its digital implementation of the simple separated type haptic device. The stable limits of a virtual wall is calculated and experimental results show that there is performance limits in this implementation.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.171-178
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• 2014

본 논문에서는 실시간으로 가상현실의 증강객체에 외부의 힘이 작용할 때 증강된 가상 객체의 동적 모델링 방법을 제시하였다. 가상객체의 자연스러운 움직임을 시뮬레이션 하기 위하여 AR 객체에 적용되는 외부의 힘의 변화에 대하여 Newton의 운동법칙을 적용하여 객체의 움직임을 설명하는 식을 생성하였다. 동적 모델링 과정에서 증강된 객체와 햅틱 장비간의 실질적 상호작용이 발생하며 이때 외부의 힘이 가상객체에 전달된다. 증강된 객체의 고유특성은 강체 혹은 탄성체의 성질을 갖는 모델이다. 강체의 동적 모델링에서는 선형 모멘텀과 각속도 모멘텀을 모두 고려하여 증강된 객체와 햅틱 스틱이 충돌할 때 수행하였다. 비강체의 동적 모델링에 있어서는 탄성체의 변형 모델은 내외의 힘과 제한요소에 자연적으로 반응하기 때문에 물리기반 시뮬레이션 방법을 적용하였다. 증강된 탄성체는 햅틱 인터페이스를 통해 사용자에 의하여 발생하는 힘의 특성과 모델의 고유 특성에 따라 자연스럽게 변형된다. 변형 물체의 모델링을 위하여 Newton의 제 2 운동법칙이라 불리는 질량-스프링 연결 시스템을 적용하였다. 실험을 통하여 증강된 강체와 비강체의 성질을 지닌 가상 객체에 햅틱 장비에 의한 햅틱 상호작용이 발생 할 때 객체의 변환을 자연스럽게 가시화 할 수 있었다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제18권8호
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• pp.1489-1494
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• 2017

본 연구에서는 다양한 장르를 가진 디지털 게임의 영역에서도 1인칭 시점에 머물러있는 가상현실 게임 콘텐츠들의 한계에 대해 선행연구와 사례를 통해 고찰하고, 이를 바탕으로 가상공간 게임에서의 시점(1인칭, 3인칭)과 햅틱 피드백이 가져다주는 게임의 몰입감과 현존감 및 재미의 차이를 실험을 통하여 알아보았다. 실험 결과를 살펴보면 게임의 시점은 3인칭일 때보다 1인칭일 때, 햅틱 피드백이 제시될 때 몰입감과 현존감 및 재미가 증가하는 것을 알 수 있었다. 그러나 가상공간 환경과 게임 시점 간의 상호작용은 발견할 수 없었다. 이러한 결과로 가상공간 게임들은 1인칭을 시점으로 하여 햅틱 피드백을 사용하는 것이 적절하다고 할 수 있으나 게임 시점과 가상현실 환경이 무관한 점, 1인칭시점 게임보다는 3인칭이 더 인기를 끄는 점 등 을 빌어 가상공간에서의 3인칭시점 게임의 가능성을 시사한다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제13권11호
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• pp.1715-1727
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• 2010

인간의 손은 현실의 사물과 인터랙션하는 가장 직접적이고 자연스러운 인터페이스라고 할 수 있으나, 가상 환경에서는 인간 손 관절체의 높은 자유도와 관련 인터페이스 장치의 한계로 말미암아 가상현실 애플리케이션에 활발히 도입되고 있지 못한 상황이다. 특히, 가상 조립 시뮬레이션은 제품 개발 단계에서 디지털 목업의 검증을 위한 프로세스로서 가상현실 애플리케이션 중 도전적인 주제라고 할 수 있다. 하지만, 가상의 객체를 파지(grasp)하기 어렵고 지속적으로 세밀하게 조작 할 수 없는 점 등은 핸드 햅틱 인터랙션이 가상 조립 등의 가상현실 애플리케이션에 적용 시 커다란 장벽으로 인식되고 있다. 본 논문에서는 핸드 햅틱 인터랙션을 두 관점에서 분석하여 각 단계별로 단계적 절차를 수행하는 방법을 제안하고자 한다. 인간이 사물을 쥐고 조작할 때, 손 안에서 사물이 빠져나가지 않도록 사물의 외형에 따라 손의 힘의 균형을 조절하는 견고함과 일단 사물을 쥐게 되면 손 안에서 인간의 의도를 반영한 정밀한 사물 조작이 가능한 세밀성이 가능한 핸드 햅틱 인터랙션을 제안하고자 한다. 제안된 알고리즘은 초기 grasp를 용이하게 하기 위해 품질평가척도를 통해 grasp의 견고함을 확보하고, 세밀한 조작성을 확보하기 위해 물리 기반의 시뮬레이션을 수행한다. 제안된 방법의 효율성을 평가하기 위하여 서로 다른 디스플레이 환경-모노, 입체 디스플레이-에서 실험을 수행하였다. 그리고 2-way ANOVA 테스트를 통하여 본 연구에서 제안한 충돌 전 grasp 단계와 충돌 후 조작 단계로 구분된 알고리즘이 앞서 언급한 두 관점을 모두 만족함을 보였다. 마지막으로, 제안된 인터랙션 방법을 이용하여 복잡한 그래픽 모델에 관한 가상 조립 시뮬레이션에 적용된 실 사례를 보였다.

• 한국HCI학회논문지
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• 제1권2호
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• pp.19-26
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• 2006

가상환경 또는 실제 환경에서 정보를 제공하는 햅틱 인터페이스의 필요성이 점점 증가함에 따라 촉감을 제공하기 위한 다양한 햅틱 장치가 개발되었고 각 장치의 특성과 성능 평가를 위해 기초적인 정신(심리) 물리학적 연구가 수행 되고 있다. 본 논문에서는 여러 가지 햅틱 인터페이스 중 손가락 끝에 부착하는 형태의 새로운 공기 촉감 제시장치(PTI: Pneumatic Tactile Interface)를 제시하고 이 장치의 유용성을 입증하기 위해 localization rate, 시간 분해능, 길이 분해능, 강도의 세기 등의 심리 물리학적 실험(Psychophysical Experiment)의 수행 결과를 제시한다. 공기촉감 시스템은 50개의 출력까지 확장 가능한 공기촉감 하드웨어로 구성되어 있고 손가락 끝에 부착하는 형태로 구성하기 위해 $5{\times}5$의 배열의 디스플레이를 제작하였다. 16명의 피 실험자가 A, B 두 그룹으로 나뉘어 각각 2가지의 심리물리학 실험을 수행하였다. localization rate의 경우 9개의 다른 자극의 위치를 구별하기 위해 $3{\times}3$ 배열로 구성된 밀집된 디스플레이와 확장된 디스플레이로 측정을 수행하여 각각 58.13%, 85.9%의 localization rate를 얻을 수 있었다. 그리고 100번의 반복 실험을 통해 공기촉감제시장치의 길이 분해능을 얻을 수 있었고 자극 강도 실험의 경우, 실제의 강도가 세어짐에 따라 피 실험자들이 느끼는 강도의 척도도 증가하며, 강도가 약해지면 피 실험자들이 느끼는 강도 역시 거의 선형적으로 감소함을 알 수 있었다. 그러나 시간 분해능의 경우에는 시스템을 구성하는 밸브의 성능으로 인해 20ms 이하의 시간 분해능 측정은 제한되었다. 이러한 심리 물리학적 실험을 통하여 개발된 공기촉감 제시장치가 다양한 정보를 전달하는데 충분하다는 결론을 내릴 수 있으며, 향후 연구에서는 제안된 시스템을 사용하는 여러 가지 어플리케이션을 제시할 것이다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부
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• pp.1031-1036
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• 2006

햅틱 분야는 디스플레이 되는 콘텐츠를 만질 수 있게 촉감을 제공함으로써 의학, 교육, 군사, 방송 분야 등에서 널리 연구되고 있다. 이미 의학 분야에서는 Reachin 사(社)의 복강경 수술 훈련 소프트웨어와 같이 실제 수술 할 때와 같은 힘을 느끼면서 수술 과정을 훈련할 수 있는 제품이 상용화 되어 있다. 그러나 햅틱 분야가 사용자에게 시청각 정보와 더불어 추가적인 촉감을 제공함으로써 보다 실감 있고 자연스러운 상호작용을 제공하는 장점을 가진 것에 비해 아직은 일반 사용자들에게 생소한 분야다. 그 이유 중 하나로 촉감 상호작용이 가능한 콘텐츠의 부재를 들 수 있다. 일반적으로 촉감 콘텐츠는 컴퓨터 그래픽스 모델로 이루어져 있어 일반 그래픽 모델러를 사용하여 콘텐츠를 생성하나 촉감과 관련된 정보는 콘텐츠를 생성하고 나서 파일에 수작업으로 넣어주거나 각각의 어플리케이션마다 직접 프로그램을 해주어야 한다. 이는 그래픽 모델링과 촉감 모델링이 동시에 진행되지 않기 때문에 발생하는 문제로 촉감 콘텐츠를 만드는데 시간이 많이 소요되고 촉감 정보를 추가하는 작업이 직관적이지 못하다. 그래픽 모델링의 경우 눈으로 보면서 콘텐츠를 손으로 조작할 수 있으나 촉감 모델링의 경우 손으로 촉감을 느끼면서 동시에 조작도 해야 하기 때문에 이에 따른 인터페이스가 필요하다. 본 논문에서는 촉감 상호작용이 가능한 촉감 콘텐츠를 직관적으로 생성하고 조작할 수 있게 하는 촉감 모델러를 기술한다. 촉감 모델러에서 사용자는 3 자유도 촉감 장치를 사용하여 3 차원의 콘텐츠를 실시간으로 만져보면서 생성, 조작할 수 있고 촉감 사용자 인터페이스를 통해서 콘텐츠의 표면 촉감 특성을 직관적으로 편집할 수 있다. 촉감 사용자 인터페이스는 마우스로 조작하는 기존의 2차원 그래픽 사용자 인터페이스와는 다르게 3 차원으로 구성되어 있고 촉감 장치로 조작할 수 있는 버튼, 라디오 버튼, 슬라이더, 조이스틱의 구성요소로 이루어져 있다. 사용자는 각각의 구성요소를 조작하여 콘텐츠의 표면 촉감 특성 값을 바꾸고 촉감 사용자 인터페이스의 한 부분을 만져 그 촉감을 실시간으로 느껴봄으로써 직관적으로 특성 값을 정할 수 있다. 또한, XML 기반의 파일 포맷을 제공함으로써 생성된 콘텐츠를 저장할 수 있고 저장된 콘텐츠를 불러오거나 다른 콘텐츠에 추가할 수 있다.