산업기술/제조/경영

Nikkei Monotsukuri_2016. 10. 특집 (p46~66)

촉각을 디자인한다
만지는 느낌을 좋게 하고 싶다

만지고 있으면, 갑자기 거칠어지거나, 튀어나온 것을 느끼거나 한다. 촉감을 만들어 내는 장치는, 어떤 전시회에서도 많은 사람들의 관심을 끈다. 지금까지 오감에 대한 마케팅이 중요하다고 하면서도, 촉각에 대한 디자인은 어설펐다. 손에 닿는 느낌을 향상시키는 생산기술과, 가상의 촉감을 만드는 기술이 모두 진화하고 드디어 제품설계에 어떻게 적용할지를 생각하는 시기가 왔다.


Part. 1 촉각의 설계를 시작하다
촉감의 표현이 손쉽고 간단하게, 과제는 설계방법의 확립

간단한 실험이 있다. 종이컵을 2개 준비하고, 1개의 종이컵 바닥에 진동을 감지하는 마이크를, 다른 종이컵에는 진동하는 스피커를 붙인다. 마이크와 스피커는 「TECHTILE Toolkit」의 앰프 장치로 연결되어, 종이컵의 사이에서 진동이 전달되도록 한다. 스피커 쪽의 종이컵을 손으로 들고, 마이크 쪽의 종이컵에 탄산수를 따른다. 그렇게 하면 어떻게 될까?

이 실험은, 촉각기술을 응용한 제품의 아이디어로 개발을 경쟁하는 이벤트「Shock-a-thon」을 주최하는, 스파이스박스(동경)의 야마자키 연구원이 “촉각응용에 대하여 사람에게 설명할 때에 자주 사용한다.” 라고 말한다. 촉각에 관한 기술은, 실제로 만져보지 않은 것에는 잘 모르지만, 한번 만지면 실감과 함께 잘 아는 것도 있다. 탄산수 대신에, 유리구슬 몇 개를 마이크 쪽의 종이컵에 넣어 흔들어보는 버전도 있다.

스피커 쪽의 종이컵을 든 손에는, 탄산수 특유의 톡톡 튀는 느낌만이 아닌, 액체가 따라졌을 때의 중량감마저 느낀다. 혹은, 유리구슬이 안에서 굴러다니는 것처럼 느낀다. 당연히, 실제로는 스피커 쪽의 종이컵은 비어있다. 마이크 대신에, 사전에 “녹음”한 신호를 이용하면, 탄산수와 유리구슬의 촉감은 반복 “재생” 가능한 것이 된다. 이처럼 기초적인 구조에서도, 가상의 촉감을 사람에게 전달하는 것이 가능하다.

-- 촉감생성 기술의 진보 --
촉각에 의해, 사람은「물체가 그곳에 있다」는 것을 깊게 실감한다. 보거나 묻는 것 만으로는 얻을 수 없는 종류의 것이다. 자동차나 가전제품 등, 소비자가 직접 사용하는 제품에서는, 손에 닿는 감촉을 개량하는 것으로 가치를 향상시키는 시도가 계속되고 있다. 시각(보고 난 후의 인상이나 영상콘텐츠)와 청각(음악 등의 콘텐츠)만이 아닌 촉각, 후각,미각을 조합한 제품은 일반적으로 대량생산이 어려운 경향이 있는 만큼, 개별고객의 만족도를 높이는 것에서는 유리하다는 지적도 있다.  

최근, 제품의 표면처리에 많이 사용되는 요철이 있는 텍스처가 붙은 필름을 제품에 붙이는, 또는 수지 성형품과 3D프린터로 성형품 자체에 섬세한 텍스처를 만드는 기술이다. 이전, 자동차 1차종의 생산대수가 많았던 대량생산시대에는, 피혁이나 큐션과 같은 부드럽고 감촉이 좋은 재료를 사용하여 표면에 붙이거나, 그 재료를 금형에 넣어 수지를 사출 성형하는 방법이 많았었다. 그것과 비교하면 비용이 적게 들고, 보다 다양한 질감을 제공 가능하게 되었다.

표면의 미세형상(잔주름) 등으로 촉감을 향상시키는 기술은, 사출성형만으로 제품에 만들 수 있어, 도장이나 표면의 부착 등이 불필요하므로 비용을 싸게 할 수 있다. 필름으로 가공하는 기술에서는, 제품 제품 한 개씩 다른 필름을 사용하여 개별제품 별로 질감을 다르게 가져갈 수 있다.

이들 가공기술을 제공하는 회사는, 단순히 가동을 수주 받는 것만이 아닌, 어떠한 질감과 감촉을 실현하는 것이 좋을지, 고객인 제품메이커에 제안하게 되어 있다. Case Design Labo (동경)는, 3D데이터로 미세한 텍스처의 데이터를 만들어, 수지 성형품의 금형이나 3D프린터로 조형품에 적용하는「D3 텍스처」기술을 제공하는 가운데, 디자인 면에서 협력하는 기회가 늘어났다고 한다. 게다가, 촉감과 촉각에 대한 조예가 깊은 인재를 초빙하여 본격적인 컨설팅이 가능한 체제를 정비했다.

-- 촉각의 설계검토를 어떻게 해야 할지 --
-- 아무것도 없는 곳에 촉각을 만들다 --


Part. 2 촉각을 형태로 하는 기술
저비용으로 다양한 텍스처를 표현 -- 필름과 3D데이터로 확산되는 선택지

촉감 좋은 제품을 생산하는 기술은, 이전부터 자동차의 내장부품 등을 대상으로 연구개발이 추진되어 왔다. 단 2000년 정도까지는, 촉감이 좋은 재료를 제품표면에 붙이는 것에 중점을 두었다. 최근의 기술은, 더 간편하고 비용이 적게 드는 방법으로, 제품표면에 미세한 굴곡이 있는 텍스처를 만드는 것을 목적으로 하고 있다.

-- 재질보다도 미세형상으로 승부 --

● 후세진공(Fu-se Vacuum Forming): 필름을 입체형상으로 붙인다
후세진공(오사카)은, 텍스처가 붙은 열가소성수지필름을 다양한 형상의 부품에 덮어씌우는 「TOM(Threedimensional Overlay Method)공법」의 생산설비개발과, 시공서비스 사업을 전개하고 있다. 평평한 형태의 부품에 제한되지 않고, 입체형상의 부품에도, 주름이 생기지 않도록 필름을 붙일 수 있는 것이 특징이다.

● 카타니산업: 금실을 수지부품의 표면에
필름만이 아니라, 장식용 실로 장식하는 방법을 개발한 것이 카타니산업(카나자와)이다. 실 그 자체의 독특한 촉감이 있다. 한 가닥씩 실의 위치는 정해져 있지 않기 때문에, 엄밀하게는 두 개와 같은 제품은 아니다.

● K’s DESIGN LAB: 3D데이터로 텍스처를 제어
케이즈 디자인랩의 「3D텍스처」는, 장식용으로 별도의 재료를 사용하지 않고, 부품본체 표면의 굴곡만으로 질감을 표현하는 시보가공을 발전시킨 기술이다. 부품본체의 3D 데이터를 토대로, 미세한 텍스처를 표현하는 정보를 겹쳐서 데이터를 작성한다. 텍스처의 정보는 2D의 흑백화상과 같은 형식으로, 각 픽셀의 수치로 텍스처의 높이가 결정된다. 이런 정보를 토대로, 복셀(픽셀을 3차원으로 확장한 것)이 모여서 3D형상을 표현한다. 언더컷 부분을 없애는 처리를 하고, 3D프린터와 금형 가공용 데이터로 변환한다.


Part. 3 촉각을 만드는 기술
컴퓨터의 안에 “무언가”가 있다 -- 초음파와 전기로 피부의 감각기를 자극

정면에서 보면, 숫자패드의 형상이 보인다. 하지만, 거기에 스크린과 디스플레이는 없다. 단지, 손가락으로 만지면, 조금 오돌토돌한 감촉이 있다. 버튼이 분명히 손가락에 닿은 것처럼 느낀다.

동경대학대학원 신∙영역 창성과학연구과 복잡이공학 전공의 시노다 교수의 그룹은, 주파수 40kHz의 초음파를 손가락 끝의 직경 1센치정도의 영역에 집중시키는 것에 의해, 촉감을 느끼게 하는 「공중초음파 촉각디스플레이」를 개발했다. 공중에 표시된 디스플레이의 상의 위치에 손가락이 오면, 손가락을 조준하여 초음파를 집중시켜, 음향방사압력을 발생시켜 손가락 끝을 누르는 구조다.

이처럼, 가상의 촉감을 생성하는 연구가 발전하고 있다. 앞으로는 공업제품과 서비스에서 촉각을 자유자재로 다루는 기초기술이 된다고 기대할 수 있다.

-- 공중의 손가락을 초음파로 조준하다 --
-- 초음파로 마찰을 제어 --
-- 피부의 수용기를 노려 자극 --
-- 촉감을 요소로 분해하는 「촉 원색원리」 --


Part. 4 촉각설계의 구조
처음 시작은 “샘플 북”의 작성 -- 소재 상호의 관계를 보이게 한다

디자인으로 색을 지정할 때에는, 색 샘플을 고르고, 고른 색 샘플을 사람에게 건네는 것으로 선택결과를 전달한다. 그러나 “촉각에 대해서는, 그 “샘플 북”이 없다.” (NTT커뮤니케이션과학기초연구소의 와타나베 연구원). 사람이 언제, 어디서 느낀 촉각이 어떤 것이었는지를, 명확하게 표현하고 다른 사람에게 전달하는 수단이 아직 존재하고 있지 않다.

촉감의 “샘플 북”을 무언가의 형태로 준비하는 것은, 촉각에 대한 디자인∙설계를 먼저 성립시킨 다음에 만들어져야 한다. 색의 체계처럼, 모든 사람이 느끼는 다양한 촉감을 커버하는 완전한 체계가 한번에 만들어지는 것은, 불가능하다고 말할 수 있다. 하지만, 기업과 업계 별로, 다루는 범위를 한정한 “샘플 북”이 있다면 도움이 되지 않을까 라고 하는 것이 와타나베 연구원의 생각이다.

-- 촉각의 “출력방법”을 정의 --
-- 도식으로 촉감을 정리 --
-- 간편한 방법으로 도식을 만들다 --
-- 목표는 실감∙정감을 전달하는 것 --
-- 「선호되는 촉각」은 무엇인가 --


Part. 5 숫자로 보는 현장
촉각을 개발하는 기업은 아직 적지만, 제품과 서비스의 가치향상에 기대

제품의 사용감각과 실물을 만지는 느낌을 높이기 위해서, 촉감∙촉각을 제품과 서비스에 도입하는 것에 대한 기대가 엿보인다. 현재 실제로 개발하고 있는 기업이 많다고 할 수는 없지만, 앞으로 촉각을 시작으로 한 오감을 더 활용하는 것이 중요해진다는 응답은 많았다. 과제로는, 촉각자체의 연구와 기술의 부족보다도, 제품과 서비스의 가치향상으로 이어지는 촉각의 사용법이 아직 명확하지 않다는 것을 드는 응답자도 많았다.

●근무처의 제품과 서비스에서 「만지는 느낌」은 중요한가?
1) 중요 30.7%
2) 앞으로 중요해진다 24.7%
3) 중요하지 않다 28%
4) 모르겠다 16.7%

●「제품과 서비스에 촉각의 이용」이라 듣고 머릿속에 떠오른 것은, 다음 중 무엇인가?
1) 제품의 만지는 느낌과 조작시의 감각을 쾌적하게 한다 54.7%
2) 물체에 접촉과 반발력을 감지하고, 제어 등에 이용한다 46.7%
3) 고급감을 만지는 느낌으로 제시∙재현한다 41.3%
4) 현실에는 없는 물체와 굴곡이 존재하는 것처럼 느끼게 한다 36.7%
5) 만지거나 잡거나 하여 얻는 감각을 멀리 통신∙전송한다 36%
6) 기기의 출력신호와 사인, 경고 등을 표시하기 위해 이용자를 자극한다 29.3%
7) 그 이외 3.3%
8) 모르겠다 2.7%

●근무처의 제품과 서비스에서 촉각을 이용하는 시도는 있는가?
1) 시도한 적 없다 53.3%
2) 시도한 적 있다 / 시도할 예정이다 35.3%
3) 현재 시도하고 있다 16.7%
4) 이전에 시도했다 14.7%
5) 앞으로 시도할 전망이다 11.3%
6) 그 이외 2.0%
7) 모르겠다 9.3%

        -- 끝 --