KR101078320B1

KR101078320B1 - 가상현실 체험 슈트

Info

Publication number: KR101078320B1
Application number: KR1020090010551A
Authority: KR
Inventors: 임현택; 임지수
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2011-10-31
Also published as: KR20100091382A

Abstract

본 발명에 따른 가상현실 체험 슈트는 사용자 신체에 착용 가능한 의복으로 이루어지며, 사용자 피부에 서로 다른 종류의 자극을 가하기 위한 다수의 자극 모듈과, 상기 각 자극 모듈의 동작을 제어하기 위한 자극 조절부가 상기 의복 내부에 구비된 것을 특징으로 한다. 따라서, 가상현실 체험시 사용자가 본 발명의 가상현실 체험 슈트를 착용하면, 사용자는 피부로 느끼는 압각, 통각, 촉각 및 온각/냉각 등의 피부 감각을 통해 가상현실에 더욱 몰입할 수 있게 된다.

가상 현실, 시뮬레이션, 슈트

Description

가상현실 체험 슈트{The Suit for Virtual Environment Experience}

본 발명은 가상현실 체험 슈트에 관한 것으로서, 더 자세하게는 사용자가 피부로 느끼는 감각을 통해 가상현실에 몰입할 수 있도록 하는 가상현실 체험 슈트에 관한 것이다.

가상현실 체험 시스템은 인간이 컴퓨터에 의해 생성된 가상 환경(Virtual Environment)에 몰입하여 착각에 의한 가상 환경의 세계를 체험하는 것으로서, 최근 들어 가상현실을 이용한 게임 및 쇼핑 시스템 등이 활발히 개발되고 있다.

이와 같은 가상현실을 체험하는 기술들에 있어서 얼마나 실제상황과 같은 체험을 느끼느냐 하는 리얼리티가 무엇보다도 중요하며, 특히 게임분야에 있어서 리얼리티 문제는 가상현실 게임의 사활이 걸려있다고 할 수 있는 중요한 문제이다.

그러나, 현재까지 개발된 대부분의 가상현실 체험 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 사용자에게 시청각 정보만을 제공하여 가상현실에 몰입하도록 하기 때문에, 사용자에 따라서는 가상현실을 체험하는 느낌이 미미하거나 동일한 가상현실 체험을 반복할 경우 리얼리티가 급격하게 떨어지는 문제점이 있다.

이에 본 발명자들은 가상현실 체험 시스템에 피부 감각의 효과가 실현되면 리얼리티가 완벽하게 달성될 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하게 된 것이다.

본 발명의 목적은 사용자가 피부로 느끼는 감각을 통해 가상현실에 몰입할 수 있도록 하는 가상현실 체험 슈트를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가상현실 체험 슈트는, 사용자 신체에 착용 가능한 의복으로 이루어지며, 사용자 피부에 서로 다른 종류의 자극을 가하기 위한 다수의 자극 모듈과, 상기 각 자극 모듈의 동작을 제어하기 위한 자극 조절부가 상기 의복 내부에 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 자극 모듈은, 사용자 피부에 압각 자극, 통각 자극, 촉각 자극 및 온각/냉각 자극을 각각 가하기 위한 압각 자극 모듈, 통각 자극 모듈, 촉각 자극 모듈 및 온각/냉각 자극 모듈을 포함하는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 압각 자극 모듈은 상기 자극 조절부로부터 인가된 전류에 따라 내부에 수용된 ER 유체(Electro-Rheological Fluid)가 액체 상태에서 고체 상태로 변하여 사용자 피부에 압각 자극을 가한다.

그리고, 상기 통각 자극 모듈은 다수의 돌기를 포함하며, 상기 자극 조절부에 의해 상기 통각 자극 모듈의 소정 돌기가 돌출되어 사용자 피부에 통각 자극을 가한다.

상기 촉각 자극 모듈은 마주보는 형태로 배치된 다수의 제1, 2 전극을 포함 하며, 상기 촉각 자극 모듈은 상기 자극 조절부로부터 상기 제1, 2 전극에 인가되는 전압의 극성 및 크기에 해당하는 촉각 자극을 사용자 피부에 가한다.

상기 온각/냉각 자극 모듈은 냉각과 발열이 동시에 가능한 열전 반도체 소자로 구성되며, 상기 열전 반도체 소자는 인가된 전압의 방향에 따라 사용자 피부에 온각 자극 또는 냉각 자극을 가한다.

상기 촉각 자극 모듈 및 상기 온각/냉각 자극 모듈은 사용자의 피부에 가장 밀접한 위치에 배치되는 것이 바람직하며, 상기 다수의 자극 모듈에 의한 자극이 사용자 피부에 전달되도록 상기 의복은 사용자 신체에 밀착되는 탄성 직물로 제작되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 가상현실 체험 슈트는 사용자 신체의 피부조직에 직접적인 자극을 가함으로써 사용자가 피부로 느끼는 감각을 통해 가상현실에 몰입할 수 있도록 하며, 이에 따라 단순히 시청각 정보만을 제공하여 가상현실에 몰입하도록 하는 종래의 가상현실 체험 기술에 비하여 가상현실을 체험하는 리얼리티를 극대화할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 가상현실 체험 슈트에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 가상현실 체험 슈트를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 가상현실 체험 슈트(200)는 사용자 신체에 착용 가능한 의복으로 이루어지며, 필요에 따라 장갑 및 양말도 포함할 수 있다.

사용자가 상기 가상현실 체험 슈트(200)를 입은 상태에서, 외부의 제어 장치(300)로부터 제어 신호가 입력되면, 상기 입력된 제어 신호에 따라 상기 가상현실 체험 슈트(200)의 내부에 구비된 여러 자극 모듈(미도시)이 동작하여 사용자 신체의 피부조직에 압각, 촉각, 통각 및 온각/냉각 등의 자극을 가한다.

여기에서, 상기 가상현실 체험 슈트(200)는 사용자 신체에 밀착되는 탄성 직물로 제작되는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 여러 자극 모듈에 의한 자극이 사용자 신체의 피부조직에 효과적으로 전달되도록 하기 위해서이다.

즉, 본 발명에 따른 가상현실 체험 슈트(200)는 제어 장치(300)로부터의 제어 신호에 따라 사용자 신체의 피부조직에 직접적인 자극을 가함으로써, 사용자가 피부로 느끼는 감각을 통해 가상현실에 몰입할 수 있도록 하며, 이에 대하여 도 3을 참조하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 도 2에 도시된 가상현실 체험 슈트(200)의 상세 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 가상현실 체험 슈트(200)의 내부에는 사용자 피부에 서로 다른 종류의 자극을 가하기 위한 자극 모듈들(210~270)과, 상기 자극 모듈들(210~270)에 연결되며 외부의 제어 장치(300)로부터 입력된 제어 신호에 따라 상기 자극 모듈들(210~270)의 동작을 제어하는 자극 조절부(290)가 장착되어 있다.

먼저, 사용자 피부에 압각 자극을 가하기 위한 압각 자극 모듈(210)에는 전류가 인가되면 액체 상태에서 고체 상태로 변하는 특성을 갖는 ER 유체(Electro- Rheological Fluid)가 수용되어 있다.

상기 제어 장치(300)로부터 상기 자극 조절부(290)로 압각 자극 신호가 입력되면, 상기 자극 조절부(290)는 상기 압각 자극 모듈(210)에 전류를 인가하며, 이에 따라 상기 압각 자극 모듈(210)에 수용된 ER 유체가 고체 상태로 변하여 사용자 피부에 압각 자극을 가한다.

이 때, 상기 자극 조절부(290)는 고체가 된 ER 유체를 수축 또는 이완시켜 사용자 피부에 가해지는 압각 자극의 세기를 조절한다.

다음으로, 사용자 피부에 통각 자극을 가하기 위한 통각 자극 모듈(230)은 다수의 돌기(231)를 포함한다.

상기 제어 장치(300)로부터 상기 자극 조절부(290)로 통각 자극 신호가 입력되면, 상기 자극 조절부(290)는 소정 부분의 돌기(231)를 돌출시켜 사용자 피부에 통각을 가한다.

한편, 사용자 피부에 촉각 자극을 가하기 위한 촉각 자극 모듈(250)에 대하여 도 4를 참조하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 도 3에 도시된 촉각 자극 모듈(250)의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 상기 촉각 자극 모듈(250)은 마주보는 형태로 배치된 다수의 제1, 2 전극(251, 252)을 포함한다.

이와 같이 서로 마주보는 제1, 2 전극(251, 252)에 서로 반대 극성의 전압 또는 서로 동일한 극성의 전압이 각각 인가되면, 상기 제1, 2 전극(251, 252) 사이 에서는 흡인력 또는 반발력이 발생되며, 이러한 흡인력 또는 반발력의 세기를 적절히 조절하면 고무 촉감, 딱딱한 촉감, 요철 촉감 등의 다양한 촉감을 유발할 수 있다.

따라서, 상기 제어 장치(300)로부터 상기 자극 조절부(290)로 촉각 자극 신호가 입력되면, 상기 자극 조절부(290)는 상기 제1, 2 전극(251, 252)에 인가되는 전압의 크기와 극성을 적절히 조절하여 상기 촉각 자극 신호에 대응하는 촉감 자극을 사용자 피부에 가한다.

여기에서, 상기 제1, 2 전극(251, 252)에 서로 극성이 반대이면서 최대의 전압을 인가하여 사용자 피부에 소정 세기의 진동을 가하는 것도 가능하며, 만약 가상현실 체험에서 진동 감각이 중요시되는 경우에는 별도의 진동 장치(예를 들면 진동 모터 등)를 더 포함시키는 것도 가능하다.

또한, 상기 제1, 2 전극(251, 252)에 서로 극성이 반대이면서 최소의 전압을 인가하여 상기 제1, 2 전극(251, 252)에 흐르는 미세 전류에 의해 사용자 피부에 간지러움, 가려움의 자극을 가하는 것도 가능하다.

다시 도 3을 참조하면, 사용자 피부에 온각/냉각 자극을 가하기 위한 온각/냉각 자극 모듈(270)은 냉각과 발열이 동시에 가능한 열전 반도체 소자로 구성되며, 본 발명의 이해를 돕기 위해 열전 반도체 소자에 대하여 도 5를 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 도 3에 도시된 온각/냉각 자극 모듈(270)을 구성하는 열전 반도체 소자의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 열전 반도체 소자는 P-type 및 N-type의 반도체를 π형으로 연결한 형태의 소자로서, 직류전류를 인가하면 열전효과에 의해 소자의 양면에 온도차가 발생하여 냉각과 발열이 동시에 가능하다.

따라서, 상기 제어 장치(300)로부터 상기 자극 조절부(290)로 온각/냉각 자극 신호가 입력되면, 상기 자극 조절부(290)는 열전 반도체 소자에 인가되는 전압의 극성(직류전류의 방향)을 조절하여 사용자 피부에 온각/냉각 자극이 가해지도록 한다.

본 실시예에서는 인간의 피부가 촉각 및 온각/냉각 자극에 가장 민감한 것을 이용하여 촉각 자극 모듈(250)과 온각/냉각 자극 모듈(270)을 사용자의 피부에 가장 밀접한 위치에 배치하고, 그 바깥쪽에 압각 자극 모듈(210)과 통각 자극 모듈(230)을 배치하였으나, 각 자극 모듈의 배치는 적용예에 따라 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이, 가상현실 체험시 사용자가 본 발명의 가상현실 체험 슈트(200)를 착용하면, 사용자는 압각, 통각, 촉각 및 온각/냉각 등의 피부 감각을 통해 가상현실에 더욱 몰입할 수 있게 된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것으로, 본 발명의 범위가 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 다른 형태로 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래의 가상현실 체험 시스템의 일예를 나타낸 도면이다.

도 3은 도 2에 도시된 가상현실 체험 슈트의 상세 구성도이다.

도 4는 도 3에 도시된 촉각 자극 모듈의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 도 3에 도시된 온각/냉각 자극 모듈을 구성하는 열전 반도체 소자의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

200 : 본 발명의 가상현실 체험 슈트

210 : 압각 자극 모듈

230 : 통각 자극 모듈

231 : 돌기

250 : 촉각 자극 모듈

251, 252 : 제1, 2 전극

270 : 온각/냉각 자극 모듈

290 : 자극 조절부

300 : 제어 장치

Claims

사용자 신체에 착용 가능한 의복으로 이루어진 가상현실 체험 슈트에 있어서,

사용자 피부에 압각 자극, 통각 자극, 촉각 자극 및 온각/냉각 자극을 각각 가하기 위한 압각 자극 모듈, 통각 자극 모듈, 촉각 자극 모듈 및 온각/냉각 자극 모듈을 포함하는 자극부; 및

상기 자극부에 연결되며, 외부의 제어 장치로부터 입력된 제어 신호에 따라 상기 자극부에 포함된 각 자극 모듈의 동작을 제어하는 자극 조절부

를 포함하고,

상기 자극부는 상기 사용자 피부와 직접 접촉하는 의복 내부에 장착된 것을 특징으로 하는 가상현실 체험 슈트.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 압각 자극 모듈은,

상기 자극 조절부로부터 인가된 전류에 따라 내부에 수용된 ER 유체(Electro-Rheological Fluid)가 액체 상태에서 고체 상태로 변하여 사용자 피부에 압각 자극을 가하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체험 슈트.
제 3항에 있어서, 상기 자극 조절부는,

상기 고체 상태로 변한 ER 유체를 수축 또는 이완시켜 사용자 피부에 가해지는 압각 자극의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체험 슈트.
제 1항에 있어서, 상기 통각 자극 모듈은 다수의 돌기를 포함하며,

상기 자극 조절부에 의해 상기 통각 자극 모듈의 소정 돌기가 돌출되어 사용자 피부에 통각 자극을 가하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체험 슈트.
제 1항에 있어서, 상기 촉각 자극 모듈은 마주보는 형태로 배치된 다수의 제1, 2 전극을 포함하며,

상기 촉각 자극 모듈은 상기 자극 조절부로부터 상기 제1, 2 전극에 인가된 전압의 극성 및 크기에 따른 촉감 자극을 사용자 피부에 가하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체험 슈트.
제 6항에 있어서, 상기 자극 조절부로부터 상기 촉각 자극 모듈의 제1, 2 전극에 서로 극성이 반대인 전압이 인가되면, 상기 제1, 2 전극에 인가된 전압의 크기에 따라 상기 촉각 자극 모듈은 사용자 피부에 진동을 가하거나 간지러움 또는 가려움의 자극을 가하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체험 슈트.
제 7항에 있어서, 상기 촉각 자극 모듈이 사용자 피부에 진동을 가하는 경우는 상기 촉각 자극 모듈이 사용자 피부에 간지러움 또는 가려움의 자극을 가하는 경우에 비해, 상기 제1, 2 전극에 큰 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 가상현실 체험 슈트.
제 1항에 있어서,

상기 온각/냉각 자극 모듈은 냉각과 발열이 동시에 가능한 열전 반도체 소자로 구성되며,

상기 열전 반도체 소자는 인가된 전압의 방향에 따라 사용자 피부에 온각 자극 또는 냉각 자극을 가하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체험 슈트.
제 1항에 있어서,

상기 자극부에 포함된 자극 모듈들 중 상기 촉각 자극 모듈 및 상기 온각/냉각 자극 모듈은 상기 의복 내부에서 사용자의 피부에 가장 밀접한 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 가상현실 체험 슈트.
제 1항에 있어서,

상기 다수의 자극 모듈에 의한 자극이 사용자 피부에 전달되도록 상기 의복은 사용자 신체에 밀착되는 탄성 직물로 제작된 것을 특징으로 하는 가상현실 체험 슈트.