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인간중심 인터랙티브 기술 연구
윤상호(Sanho Yoon)(KAIST 문화기술대학원 교수)/sangho at kaist.ac.kr/
1. 본인의 연구에 대해서 대략적인 소개를 부탁드립니다.

- 제가 진행하는 주요 연구는 다양한 컴퓨팅 인터페이스에서 사용자와 인터페이스간의 자연스러운 인터랙션을 촉진하기 위한 인간 중심 인터랙티브 기술에 관한 연구 및 기술 개발을 진행하고 있습니다. 자연스러운 인터랙션(Natural User Interaction)을 구현하기 위하여서는 사용자의 의도를 정확하게 이해할 수 있는 센싱 기술과 인터페이스와의 의사소통을 촉진시킬 수 있는 햅틱 기술이 중요한 역할을 하고 있습니다. 저의 연구는 센싱과 햅틱 기술의 융합을 통하여 성능 한계 극복과 더불어 사용성이 높은 새로운 형태의 인터랙션을 제안하는 방식에 집중하고 있습니다. 센싱 기술의 경우 기존 터치 스크린이나 마우스/키보드의 물리적 한계를 벗어나 자연스러운 인터랙션을 제공할 수 있는 웨어러블/소프트 기기 개발과 인공지능을 적용한 알고리즘을 통하여 사용자의 의도를 구분할 수 있는 연구를 수행하였습니다. 햅틱 연구의 경우 미래형 인터페이스인 AR/VR환경에서 고몰입 피드백을 제공하기 위한 다양한 형태의 웨어러블 햅틱 기기와 이를 위한 렌더링에 대한 연구를 진행 중 입니다. 이와 더불어 센싱과 햅틱 기술을 활용하여 사용자 경험을 손쉽게 저작할 수 있는 지능형 저작도구 연구를 진행하고 있습니다.



2."HapSense: A soft haptic I/O device with uninterrupted dual functionalities of force sensing and vibrotactile actuation"는 센서와 액츄에이터를 동시에 구현하여 인터랙션에 적용하기 유용한 연구인거 같습니다. 연구에 대한 자세한 설명을 부탁드립니다.

- HapSense의 경우 제가 박사 졸업 후 Microsoft 내 선행 연구소에서 (Applied Sciences Lab, https://www.microsoft.com/applied-sciences) 재료공학/전자공학/인간컴퓨터 공학 등 다양한 분야의 전문가와 함께 연구를 진행하였습니다. 센싱과 햅틱 기술은 웨어러블 인터페이스에 포함되어야 할 중요 기술로 분류되었기 때문에 AR/VR 관련 다양한 웨어러블 인터페이스 형태를 연구하였습니다. 이 중 압력 센싱과 진동 액츄에이터 요소 기술은 필수 기술로 분류되었으나 일반적으로 딱딱하고 부피가 큰 부품으로만 구성이 가능하였습니다. 이를 해결하기 위하여 소프트 기기 형태의 압력 센싱과 진동 출력이 가능한 단일 기기 개발 및 이를 활용한 인터랙션을 도출하였습니다. 본 연구를 통하여 다양한 분야의 전문가들과 연구 협업을 진행하였으며, 이를 통하여 연구의 기술화/제품화에 대한 부분도 배우게 되었습니다.






3. 2017년 Purdue University 재학시절 촉각 소프트 센서를 이용한 컨트롤러인 “iSoft”를 공동 연구하신 걸로 알고 있습니다. 연구에 대한 자세한 설명과 특징, 활용분야 등을 알려주세요.

- 2017년 퍼듀대학교 10대 주요 연구기술로 소개된 연구로, 누름/굽힘/늘림 등의 다양한 현상의 감지가 가능한 소프트 센서 기술입니다. Piezoresistive 센서의 주요 물질 중에 하나인 Carbon Elastomer 물질에 이미징 기술에 활용된 Electrical Impedance Tomography 기술을 적용하여 다양한 물리적인 변형을 감지할 수 있게끔 하였습니다. 또한 소프트 센서의 난해한 제작 방식과 고비용의 문제점을 개선하기 위해 제작 방식을 단순화하고 ~ HCI 관련 분야 우수 학회 중 한 곳인 UIST (ACM Symposium on User Interface Software and Technology) 에서 발표하였습니다.






4. HCI 연구실 홈페이지(https://hcitech.org)를 통해 매우 다양하고 많은 연구를 소개하고 있던데, 2023년도에 인터랙션 관련 연구가 많이 진행되고 있는거 같습니다. 어떤 연구들이 진행되고 있는지 소개를 부탁드립니다.

- 인터랙션 관련되어 크게 센싱 기법과 햅틱 기기 연구를 진행하였습니다. 센싱 기법 손가락 및 손목의 생체 음향 신호를 활용하여 맥락 기반의 제스처 인식을 구현하였습니다. 이를 통하여 같은 Tap 혹은 Swipe 제스처라도 사용자의 손의 모양이나 제스처가 이루어지는 표면을 인지하고 이에 따른 적합한 인터랙션을 구현하였습니다. 또한 웨어러블 햅틱 기기 연구도 진행하였으며, 웨어러블 햅틱 컨트롤러를 통하여 VR 환경내에서 사용자에게 높은 몰입감을 제공하기 위하여 역감 기반의 관성, 탄성, 점성 제공 인터페이스 시스템을 개발하였습니다. 소개된 두 연구의 경우 제가 KAIST에서 지도연구자로서 처음 진행한 연구로서, 이 외에도 다수의 연구가 현재 연구실에서 진행중이며, 다양한 연구가 추후에 공개될 것으로 예상됩니다.



5. 현재 가장 관심을 가지고 계시거나 새롭게 진행 중인 연구들에 대해 소개해 주십시오.

- 현재 제가 관심 가지고 있는 연구는 웨어러블 멀티모달 인터페이스, 웨어러블 햅틱 기기 및 인공지능 기반 저작 도구 연구입니다. AR/VR등 다양한 미래형 인터페이스에서는 현재와 다른 방식의 인터랙션 방식을 필요할 것이라고 예상되나, 아직 키보드나 마우스와 같은 인터페이스 장치나 방식 등이 정의되지 않았습니다. 이를 위해 기존과는 다른 형태 및 방식의 기기관련 연구와 사용자의 의도를 이해하고 소통하기 위한 감지 기법 및 햅틱 기술이 현재 가장 큰 관심사입니다. 이와 관련하여 저희 연구실에서는 현재 다양한 웨어러블 형태의 기기 및 센싱 기술의 융합을 손목밴드, 반지, 안경 등과 같이 일반적으로 사용되는 형태의 기기에서 사용자의 의도를 강건하게 인식할 수 있는 기술 개발을 진행하고 있습니다.


6. 현재 운영 중인 KAIST HCI Tech Lab.에 대해 소개해 주십시오.

- HCI Tech Lab은 문화기술대학원에 위치한 연구실로, 다수의 박사/석사 연구원으로 구성되어 있습니다. 주요 연구 분야는 멀티모달 웨어러블 센싱 기술, 웨어러블 햅틱 기술 및 지능형 인터랙션 저작 도구입니다. 이를 통하여 다양한 문화기술 산업에서 사용자의 경험을 향상시킬 수 있는 연구기술 개발을 지향하고 있습니다. 연구실에서는 주로 인터랙션 및 햅틱 우수국제학술대회 및 저널에 출간을 목표로 하고 있으며, 특허 출원/등록을 통한 연구의 기술화도 진행하고 있습니다.

본 연구실은 HCI 및 햅틱 분야에 열정을 가진 우수한 석/박사과정 학생을 문화기술대학원, 메타버스프로그램, 전산학부등을 통하여 모집하고 있습니다. 저희 연구실은 기계공학, 전산학부, 전기/전자 공학, 재료 공학, 멀티미디어, ICT, 디자인, Art & Technology 등 다양한 전공으로 이루어져 있으며, 자연스러운 인터랙션 구현이라는 큰 목표아래 다양한 연구를 진행하고 있습니다. 저는 학생들이 연구실 연구 활동을 통하여 연구자로서 성장하고 다양한 성과를 이룰 수 있는 것을 목표로 하고 있습니다. 이를 통하여 해외 우수 학교, 연구 기관, 산업체로의 진출을 장려하고 있으며, 연구의 고도화를 위하여 해외 유수 학교 및 산업체와의 국제 협업 연구를 진행할 예정입니다.



7. 많은 분들과 같이 연구를 진행해 오셨는데, 그 동안 영향을 받은 연구자가 많으실 것 같습니다. 어떤 연구자 분들의 어떤 영향을 받으셨는지 궁금합니다.

- 박사 과정을 지도해주신 Karthik Ramani (Purdue, 기계공학과) 교수님께 아무래도 가장 많은 영향을 받았습니다. 연구 방법, 문제 정립 등 연구적인 부분 뿐만 아니라 사용자 관점과 디자인적 사고를 통하여 실생활에 도움이 되는 연구를 지향하는 방향에 대하여 배울 수 있었습니다. 또한 랩 선/후배 동료들에게 많은 도움 및 영향을 받았습니다. 비록 연구실에서 다양한 연구를 진행하여 연구분야가 다름에도 각자의 연구 분야 관련하여 심도 있는 토론을 통하여 제 연구의 관점을 넓히고 실용성을 향상시킬 수 있었습니다.

또한 산업체 연구소 근무 시, 선/후배 연구자 분들을 통해 선행 연구를 활용하여 사용자에게 도움이 되는 기술 개발로 인한 연구의 진정한 의미를 배울 수 있었습니다. KAIST 임용 후에는 문화기술대학원 내 교수님들에게서 연구자 및 교육자로의 열정 및 자세에 대하여 다시한번 배우게 되는 계기가 되었습니다.



8. 연구 활동하면서 평소 느끼신 점, 자부심, 보람에 대해 이야기해 주십시오.

- 저는 평소 연구를 하면서 제가 좋아하는 일을 할 수 있음에 감사하게 생각하고 있습니다. 제가 하는 연구가 실제 사용자에게 바로 접목되고 사용자 경험을 향상시킬 수 있는 부분에 대한 자부심을 가지고 있습니다. 항상 새로운 연구를 발표하고 데모 진행 시 사용자나 관객에게 긍정적인 피드백을 받을 때마다 연구자로서 보람을 느끼고 있습니다.


9. 이 분야로 진학(사업)하려는 후배들에게 조언해 주신다면?

- 저도 아직 신진연구자로서 조언을 할 수 있는 위치는 아니라고 생각되지만, 연구자로서 저에게 도움이 되었던 부분은 공유드릴 수 있을 것 같습니다. 때때로 짧은 시간안에 몰아서 연구나 일을 진행하는 것이 중요할 수 있지만, 저의 경우 박사과정 시 연구나 일상생활에 있어서 일정한 루틴을 지키려고 노력했던 것 같습니다. 연구자로서 긴 호흡을 가지고 꾸준히 연구를 진행해 나가기 위해서는 이 부분이 매우 중요한 것 같습니다. 또한 연구에는 지름길이 없는 거 같습니다. 연구 초기에 어렵다고 생각하는 방향이더라도 시간을 가지고 해결한다면 향후 예상치 못한 좋은 연구 결과를 가지게 되는 것 같습니다.


* 윤상호 교수의 최근(대표)논문

- Yoon, S. H., Ma, S., Lee, W. S., Thakurdesai, S., Sun, D., Ribeiro, F. P., & Holbery, J. D. (2019, October). HapSense: A soft haptic I/O device with uninterrupted dual functionalities of force sensing and vibrotactile actuation. In?Proceedings of the 32nd Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology?(pp. 949-961)

- Yoon, S. H., Paredes, L., Huo, K., & Ramani, K. (2018). MultiSoft: Soft sensor enabling real-time multimodal sensing with contact localization and deformation classification.?Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies,?2(3), 1-21

- Yoon, S. H., Huo, K., Zhang, Y., Chen, G., Paredes, L., Chidambaram, S., & Ramani, K. (2017, October). iSoft: a customizable soft sensor with real-time continuous contact and stretching sensing. In?Proceedings of the 30th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology?(pp. 665-678)

- Jo, M., Kwak, D., & Yoon, S. H. (2023). WriMouCon: Wrist-Mounted Haptic Controller for Rendering Physical Properties in Virtual Reality. In?2023 IEEE World Haptics Conference (WHC)?(pp. 34-40). IEEE

- Jang, H., Kim, T., Oh, S., Lee, J., Lee, S., & Yoon, S. H. (2022). Sense of Embodiment Inducement for People with Reduced Lower-body Mobility and Sensations with Partial-Visuomotor Stimulation. In?ACM SIGGRAPH 2022 Emerging Technologies?(pp. 1-2)

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