런던 퀸메리 대학과 런던 대학 연구팀은 최근 연구 결과를 발표해 인간이 이전에 인식하지 못했던 감각 능력, 즉 '원격 터치'를 가질 수 있다는 사실을 처음으로 제안했습니다. 즉, 대상 물체에 직접 접촉하기 전에 매체의 약한 기계적 섭동을 통해 대상 물체의 존재를 감지할 수 있다는 것입니다. 이번 발견은 인간의 접촉을 '밀접하고 꼭 필요한 접촉'으로만 인식하던 기존의 인지적 틀을 바꾼 것으로 평가되며, 로봇공학과 각종 보조기기 설계에 새로운 아이디어를 제시할 것으로 기대된다.

인간의 촉각은 오랫동안 직접적인 피부와 물체의 접촉에 크게 의존하는 단거리 감각으로 여겨져 왔지만, 동물이 세상을 인식하는 방식에 대한 연구는 점차 다른 증거를 만들어냈습니다. 예를 들어, 도요새와 물떼새와 같은 일부 도요·물떼새는 장거리 접촉으로 알려진 과정인 모래의 극도로 미묘한 기계적 교란을 감지하여 모래 밑에 묻힌 먹이를 찾을 수 있는 것으로 밝혀졌습니다. 이 메커니즘에 따라 주변 환경의 물체가 움직일 때 작은 압력 변화 또는 움직임 반사가 세분화된 매체에서 생성되고 동물은 매우 민감한 촉각 시스템을 통해 이러한 신호를 포착합니다.

최신 연구는 이에 기초하여 다음과 같은 질문을 제기합니다. 인간도 비슷한 능력을 가지고 있습니까? 연구팀은 2025년 IEEE '개발 및 학습에 관한 국제회의(ICDL)'에서 관련 실험 설계와 결과를 보고했다. 실험에서는 피험자들에게 모래가 채워진 상자 위에 손가락을 가볍게 밀어넣고, 대상 물체를 만지기 전에 상자 안의 고정된 위치에 블록이 묻혀 있는지 확인하도록 했습니다. 연구팀은 블록의 위치를 ​​제어하고 LED 조명 스트립을 사용해 피험자의 스트로크 궤적을 안내함으로써 판단 성능을 체계적으로 기록했습니다.

실험 결과에 따르면 인간 참가자들은 매장된 블록을 직접 만지지 않고도 우연한 정확도보다 훨씬 더 정확하게 매장된 블록의 존재를 감지할 수 있는 것으로 나타났습니다. 이는 사람의 손가락이 모래 표면을 쓸 때 실제로 아래에 있는 고체의 존재로 인해 모래 알갱이의 방향이나 저항에 매우 작은 변화를 느낄 수 있음을 의미합니다. 추가 물리적 모델링 분석에서는 이 지각 능력의 민감도가 이론에 의해 예측된 기계적 반사 감지 한계에 가깝다는 점을 지적했으며, 이는 인간의 손 촉각 시스템이 전통적인 이해의 "거친" 시스템보다 훨씬 더 세련되었음을 보여줍니다.

원격 터치에서 인간과 기계의 성능을 비교하기 위해 팀은 병렬 로봇 실험도 설계했습니다. 로봇 실험에서 연구진은 촉각 센서가 장착된 UR5 로봇 팔을 사용하여 모래 속에 묻혀 있는 블록도 감지하고, 장단기 기억(LSTM) 알고리즘을 사용하여 감지 데이터를 학습하고 판단했습니다. 결과는 이론적으로 감지 가능한 범위 내에서 인간 피험자의 판단 정확도가 약 70.7%임을 보여줍니다. 평균 감지 거리에서는 로봇이 약간 우위에 있지만 허위 경보가 많아 전체 정확도는 40%에 불과합니다.

연구원들은 두 가지 성능이 물리적 모델에 의해 예측된 최대 감도 한계에 매우 가깝다고 지적했으며, 이는 세분화된 미디어에서 원격 터치의 "물리적 경계"를 확인합니다. 더욱 주목할 만한 점은 인간과 기계 실험 사이에 긍정적인 상호 작용이 있다는 점입니다. 인간 실험은 기계 학습 전략에 영감을 주고, 기계 성능은 연구자들이 인간 행동 데이터를 새로운 관점에서 해석하는 데 도움이 됩니다. 연구팀은 이러한 심리학과 로봇공학의 결합이 기본적인 인지 연구와 기술 혁신에서 학제간 협력의 잠재력을 보여준다고 믿습니다.

논문의 제1저자이자 런던 퀸메리 대학교 첨단 로봇 공학 연구소의 박사 과정 학생인 Chen Zhengqi는 이번 발견이 인간의 촉각 능력을 확장할 수 있는 도구와 보조 기술을 설계하는 데 새로운 방향을 제시한다고 말했습니다. 예를 들어, 미래에는 문화 유물을 파괴하지 않고 모래 속에 묻힌 목표물을 찾을 수 있는 정교한 고고학 발굴 장비를 개발할 수 있습니다. 화성 등 별 표면의 자갈 탐사나 해저 모래 환경에서의 수색 및 구조에도 동일한 원리가 활용돼 시야가 제한되거나 위험한 환경에서도 '맹인 탐사' 임무를 더욱 안전하고 효율적으로 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

런던 퀸 메리 대학의 준비된 마음 연구소의 심리학 선임 강사인 연구 리더인 엘리자베타 베르사체는 원격 접촉이 인체에 대해 체계적으로 연구된 것은 이번이 처음이며 인간의 "지각 세계의 범위"(소위 수용 영역)의 경계가 이전에 인식된 것보다 훨씬 더 클 수 있다고 제안했습니다. 그녀는 이 연구가 인간의 지각 체계에 대한 이론적 이해를 확장할 뿐만 아니라 사람들이 복잡한 환경과 상호 작용하는 방식에 대한 새로운 아이디어를 제공한다고 믿습니다.

논문의 공동저자이자 유니버시티 칼리지 런던(University College London)의 로봇공학 및 인공지능 부교수인 로렌조 자모네(Lorenzo Jamone)는 이번 연구의 특별한 점은 인간 실험과 로봇 실험이 서로 '빌려온다'는 점이라고 강조했습니다. 그의 견해에 따르면, 이러한 종류의 교차 분야 협력은 연구자들이 아직 발견되지 않은 인간의 감각 능력을 식별하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 인간과 같은 촉각적 '직관'을 갖춘 로봇 개발의 기반을 마련합니다. 앞으로 센서 기술과 알고리즘의 발전으로 원격 터치는 로봇이 어둠, 탁함, 깊은 매몰 등 극한 상황에서 작업을 완료하는 데 중요한 기능 중 하나가 될 것으로 예상됩니다.

이 연구의 제목은 "세분화된 미디어의 객체 위치 파악을 위한 촉각 인식 탐구: 인간 및 로봇 연구"이며 2025 IEEE 국제 개발 및 학습 컨퍼런스 회보에 게재되었습니다. 이 연구에는 두 가지 핵심 실험이 포함되었습니다. 하나는 모래 속에 묻혀 있는 물체의 촉각 신호에 대한 인간의 손가락 끝의 민감도를 평가하는 데 중점을 두었고, 다른 하나는 장단기 기억 모델과 결합된 햅틱이 장착된 로봇 팔을 사용하여 대상이 존재하는지 여부를 결정했습니다. 연구팀은 후속 작업을 통해 다른 매체(예: 토양 또는 다양한 입자 크기의 혼합물)에서 원격 터치의 성능을 추가로 탐색하고 일상 생활 및 전문 작업에서 이 능력의 실제 적용 가능성을 평가할 것이라고 밝혔습니다.