"현실 공간 제약 없이 넓은 가상세계 걷는다" 광주과기원 AI융합학과 김승준 교수팀 ‘레드 슈즈’ 개발 게임·군 훈련·재활 치료 등 다양한 산업 분야 활용 기대 김인수 기자 joinus@gwangnam.co.kr

2025년 12월 02일(화) 11:33

(왼쪽부터) GIST AI융합학과 김승준 교수, Aya Ataya 연구원, Ahmed Elsharkawy 박사후연구원, 이지은 연구원, 황석현 연구원, 성민우 박사과정생.

광주과학기술원(GIST)은 2일 “AI융합학과 김승준 교수 연구팀이 가상현실(VR) 환경에서 사용자가 실제보다 훨씬 넓은 공간을 자연스럽게 걸을 수 있도록 돕는 로보틱 보행 인터페이스 ‘레드 슈즈(ReD Shoes)’를 개발했다”고 밝혔다.

VR 기술은 교육·훈련·게임 등 다양한 분야에서 활용되고 있지만, 실제 공간이 좁으면 사용자가 마음껏 걷기 어렵다는 한계가 있다. 이를 보완하기 위해 개발된 기술이 ‘리다이렉티드 워킹(Redirected Walking, RDW)’으로, 가상 환경의 시각 정보를 미세하게 조작해 사용자의 보행 경로를 유도한다.

그러나 기존 RDW 기술은 시각과 몸의 균형감각이 어긋나면서 멀미와 이질감을 유발해, 몰입감과 보행 안정성이 모두 떨어지는 한계를 안고 있었다.

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 발바닥에 전달되는 ‘기울기 촉각 피드백’을 활용해 감각 불일치를 줄이는 보행 인터페이스 ‘레드 슈즈’를 개발했다.

이를 통해 VR 보행 중 시각·전정·고유 감각을 정밀하게 맞춰, 좁은 현실 공간에서도 넓은 가상 공간을 걷는 듯한 자연스럽고 안정적인 체험을 구현했다.

신발의 핵심 장치는 발의 아치 부분에 배치된 소형 기울임 모듈로, 신발 밑창을 좌우로 최대 1.5cm 기울여 사용자의 진행 방향을 자연스럽게 유도한다. 이 과정에서 촉각과 전정 감각을 함께 조율해 몰입감과 보행 안정성을 동시에 향상시킨다.

‘레드 슈즈’는 상단·중간·하단이 분리되는 모듈식으로 제작됐으며, 목재 기반 구조에도 불구하고 0.9kg의 경량화를 이뤘다. 장시간 착용해도 부담이 적고, 유지 관리도 용이하다.

연구팀은 30명을 대상으로 실험을 진행한 결과, 1cm 기울기 조건에서 가장 높은 몰입감과 보행 안정성이 나타났다. 이 조건은 기존보다 약 43.6% 넓은 보행 가능 범위를 제공하면서도 불편감과 멀미를 최소화했다.

반대로 1.5cm 이상의 높은 기울기 자극은 오히려 보행 안정성을 떨어뜨려 멀미를 유발했으며, VR 보행 인터페이스에서 자극 강도를 정교하게 조절하는 ‘최적 자극 설정’이 얼마나 중요한지를 보여주는 결과였다.

연구팀은 앞으로 발 형태에 맞춰 조절 가능한 프레임과, 발바닥 압력 분포를 보정하는 맞춤형 인솔(신발 내부 깔창)을 적용하며, 사용자의 보행 패턴을 실시간으로 분석해 최적의 기울기를 제공하는 AI 기반 적응형 인터페이스로 발전시킬 계획이다.

김승준 교수는 “‘레드 슈즈’는 단순한 VR 보행 보조 도구가 아니라 인간의 감각 체계와 로보틱스 제어가 결합된 새로운 형태의 보행 인터페이스의 가능성을 보여준다”며 “향후 경량화와 맞춤형 설계를 더해 게임과 메타버스는 물론, 군·의료 훈련이나 재활 치료 등 다양한 산업에서 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 AI융합학과 김승준 교수의 지도로 인간중심지능시스템 연구실 아야 아타야(Aya Ataya) 연구원, 아흐메드 엘샤르카위(Ahmed Elsharkawy) 박사후연구원, 이지은 연구원, 황석현 연구원, 성민우 박사과정생이 수행했으며, 한국연구재단(NRF) 학술연구지원사업(Post-Doc. 성장형 공동연구), 중견연구자지원사업, 해외우수연구기관 협력허브 구축사업의 지원을 받았다.

연구 결과는 국제학술지 ‘버추얼 리얼리티(Virtual Reality)’에 지난 9월18일 온라인 게재됐다.