“마치 오르막길 걷고 있는 줄”…GIST-MIT, 실제같은 ‘가상보행’ 기술 개발

[헤럴드경제=구본혁 기자] 대형 트레드밀 없이도 의자에 앉아 발만 움직여도 가상현실(VR) 속 오르막과 내리막을 실제로 걷는 듯한 느낌을 주는 가상기술이 개발됐다.

광주과학기술원(GIST)은 AI학과 김승준 교수 연구팀이 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 컴퓨터과학·인공지능연구소(CSAIL) 연구진과 공동으로 가상보행 시스템 ‘EMSWalker’를 개발했다고 30일 밝혔다.

기존 VR은 눈앞에 펼쳐지는 가상공간을 실제처럼 구현할 수 있지만 화면 속 움직임과 몸이 느끼는 감각 사이에는 차이가 있다. 특히 평지와 오르막, 내리막을 걸을 때 사용하는 근육과 힘을 주는 시점이 각각 달라 단순히 앉아서 발을 움직이는 방식만으로는 실제 보행감을 구현하기 어렵다.

연구팀은 실제로 걷지 않더라도 발 움직임에 맞춰 보행에 사용되는 근육을 자극하면 이 같은 한계를 보완할 수 있다고 봤다.

EMSWalker는 의자에 앉아 양발 앞부분을 번갈아 들었다 내리는 ‘풋 태핑’ 동작을 가상공간 속 걸음과 연동한다. 발 앞부분을 들면 가상공간에서 다리를 앞으로 내딛고, 내리면 땅을 딛는 방식이다. 발을 움직이는 속도에 따라 가상공간에서 걷는 속도도 달라진다.

핵심은 전기근육자극(EMS)이다. 발 움직임에 맞춰 허벅지 앞쪽과 정강이, 종아리 등 실제 보행에 사용되는 주요 근육에 전기 자극을 전달한다. 평지와 오르막·내리막에서 나타나는 근육 사용 차이에 맞춰 자극 시점과 세기도 다르게 설계했다.

연구팀이 화면에 걷는 모습을 보여주지 않고 근육 자극만으로 지형을 구분하도록 한 결과, 참가자들은 오르막을 78%, 평지를 72%, 내리막을 58%의 정확도로 맞혔다. 무작위로 세 지형 중 하나를 고를 때의 확률인 33%를 모두 크게 웃돌았다.

근육 자극을 적용했을 때 사용자가 가상공간 속 아바타를 자신의 몸처럼 느끼는 ‘체화감’도 높아졌다. 특히 실제 VR 환경에서 평지·오르막·내리막에 맞춰 근육 자극을 달리했을 때 가상공간에 실제로 들어가 있는 듯한 ‘현존감’이 다른 자극 방식보다 높게 나타났다. VR 멀미나 신체·정신적 부담에서는 뚜렷한 차이가 나타나지 않았다.

연구팀은 대형 트레드밀이나 경사 장치 없이 소형 센서와 착용형 전기자극 장치만으로 보행 감각을 구현할 수 있다는 점에 주목하고 있다. 공간이 제한된 가정용 XR을 비롯해 VR 게임, 체험형 콘텐츠, 교육·훈련 등의 이동 인터페이스로 활용할 수 있다는 설명이다.

향후 개인별 보폭과 보행 습관, 전기 자극 민감도에 맞춰 시스템을 최적화하고 오르막과 내리막을 넘어 모래·진흙 등 서로 다른 지면을 걷는 감각까지 구현할 계획이다.

김승준 교수는 “가상공간에서 눈으로 보는 지형 변화에 맞춰 몸으로 느끼는 보행 감각도 달리할 수 있는 가능성을 확인했다”며 “다양한 경사와 지면 특성까지 표현할 수 있도록 기술을 확장해 보다 풍부한 가상 이동 경험을 구현할 계획”이라고 말했다.

이번 연구결과는 다음달 5~9일 이탈리아 바리에서 열리는 증강현실·혼합현실 분야 국제학술대회 ‘IEEE ISMAR 2026’에서 발표될 예정이다.