[최신] MIT TactStyle: 촉각까지 디지털화하는 3D 모델링 혁신!

촉각을 디자인하다: MIT CSAIL의 TactStyle이 열어가는 3D 모델링의 새로운 혁신

3D 프린터 기술은 그동안 디자인과 제작 분야를 혁신적으로 변화시켜 왔습니다. 하지만 대부분의 3D 모델링 시스템은 시각적인 요소, 즉 형태와 색상에만 집중하며, 우리가 물리적인 세계에서 느끼는 ‘촉각(tactile)’에 대해서는 무관심한 경우가 많았습니다. 사람은 눈으로만 사물을 인식하지 않습니다. 매끈한 유리와 거친 돌, 따뜻한 나무와 차가운 금속처럼 다양한 질감은 물건의 정체성과 사용 경험을 정의합니다.

이러한 문제를 해결하고자, MIT 컴퓨터과학 및 인공지능 연구소(CSAIL)의 연구진이 놀라운 성과를 발표했습니다. 바로 ‘TactStyle’이라는 이름의 혁신적인 시스템입니다. 이 도구는 하나의 이미지로부터 시각적 스타일과 더불어 촉각적 질감까지도 재현하는 3D 모델을 자동으로 생성할 수 있도록 합니다. 즉, 이제 우리는 이미지 한 장으로 단순히 보기 좋은 오브젝트를 넘어서, 만져보고 느껴볼 수 있는 오브젝트를 만드는 시대에 도달한 것입니다.

TactStyle이란 무엇인가?

TactStyle은 이미지를 통해 3D 모델의 시각적 외형뿐만 아니라 촉각적 특성까지도 모방할 수 있게 설계된 도구입니다. 예를 들어, 나무결 무늬가 있는 이미지를 입력하면 단순히 나무처럼 생긴 모델을 만드는 것이 아니라, 실제 나무를 만졌을 때 느껴지는 질감까지도 반영하는 모델이 출력됩니다. 이 시스템은 MIT CSAIL 내 인간-컴퓨터 상호작용 공학팀(Human-Computer Interaction Engineering Group)의 스테파니 뮐러(Stefanie Mueller) 부교수의 지휘 아래, 박사과정 연구원 파라즈 파루키(Faraz Faruqi)를 주축으로 한 팀이 개발하였습니다.

core 기술: 이미지로부터 질감 정보를 추출하는 AI

TactStyle의 핵심은 이미지 한 장에서 ‘높이 지도(heightfield)’를 생성해내는 것입니다. 이 과정은 인간의 피부로 느끼는 표면 높낮이의 변화를 3D 모델에 직접 적용할 수 있도록 변환해주는 기술입니다.

여기서 활용된 주된 AI 모델은 ‘변분 오토인코더(VAE)’와 ‘디퓨전 모델(Diffusion Model)’입니다. 먼저, 사용자는 원하는 질감이 담긴 이미지를 제공하면, 이 이미지는 VAE에 의해 분석되어 높낮이 정보로 바뀌게 됩니다. 그 후 디퓨전 모델이 미세한 텍스처 변화를 학습하여, 실제 만질 수 있는 촉감을 지닌 형상으로 재구성합니다.

즉, 과거에는 해당 질감이 실존하는 물체여야만, 예를 들어 MIT에서 개발한 ‘GelSight’처럼 실제 센서로 물체를 만져가며 표면 정보를 추출해야 했습니다. 그러나 이제는 이미지 한 장, 혹은 인터넷에서 찾은 사진만으로도 그 촉각 경험을 3D 프린터로 출력할 수 있는 것입니다.

Style2Fab 통합: 시각적 디자인과 촉각 스타일링의 결합

TactStyle은 이전에 CSAIL에서 발표한 Style2Fab 프로젝트와의 통합을 통해 더욱 풍성한 사용자 경험을 제공합니다. Style2Fab은 3D 프린터 모델의 시각적인 요소—색상, 무늬 등—를 이미지 기반으로 수정하는 도구입니다. TactStyle은 여기에 ‘촉각’ 요소를 추가로 부여하는 기술로 확장된 셈입니다.

즉, 사용자는 Thingiverse와 같은 오픈 디자인 플랫폼에서 원하는 예제 모델(헤드폰 거치대, 전화기 케이스 등)을 다운로드하고, 자신이 좋아하는 질감 이미지(예: 모래사장, 대리석, 나무 판자)를 첨부하면, 해당 이미지를 기반으로 모델의 시각적 스타일과 더불어 촉감까지 변경이 이루어집니다.

활용 분야: 교육부터 홈 인테리어, 헬스케어까지

TactStyle은 단순한 디자이너 툴이 아닙니다. 이 시스템은 실제 생활 전반에 다양한 응용이 가능합니다. 아래는 대표적인 활용 사례입니다.

• 교육 분야: 지리학 수업에서 세계 각국의 지형 텍스처(산, 사막, 초원 등)를 재현한 촉각 지도 혹은 생물학 수업에서 동물 피부 표면 구조를 만져볼 수 있게 하는 교보재로 활용.
• 시각장애인을 위한 도구: 다양한 질감의 오브젝트를 제공해 점자나 텍스처로 정보를 전달하는 보조 장비 제작에도 응용될 수 있음.
• 제품 디자인: 초기 컨셉 디자인 단계에서 단 몇 분 만에 다양한 촉감을 적용한 프로토타입을 프린트하여 사용성 테스트 가능.
• 개인 사용자 맞춤 제작: 개성 있는 전화기 케이스, 화분, 안경테, 문서 파일 커버 등 다양한 아이템 제작에 활용 가능.
• 홈 인테리어 및 액세서리: 집안 가구에 적용할 나무결 모양 텍스처를 먼저 3D 모델링 후 촉감 확인 가능한 시제품 제작.

비전과 앞으로의 가능성

TactStyle은 단순한 질감 재현을 넘어서, 향후에는 AI 기반 모델이 처음부터 형상과 촉감을 모두 포함한 3D 오브젝트를 ‘창작’할 수 있는 단계로 나아갈 예정입니다. 즉, 사람의 상상만으로 전에는 존재하지 않았던 형태와 촉각을 가진 사물을 만들어낼 수 있게 되는 것입니다.

예를 들어, 시각적으로는 대리석처럼 단단하고 차가운 느낌을 주지만, 실제 만져보면 부드럽고 따듯한 목재 같은 감촉을 주는 ‘시각-촉각 불일치(visuo-haptic mismatch)’ 형상도 가능합니다. 이는 가상현실(VR)과 증강현실(AR) 기기, 테마파크, 뉴미디어 아트에서의 활용 가능성 또한 열어주고 있습니다.

연구팀 소개 및 국제 협업

이번 연구는 MIT CSAIL의 파라즈 파루키 박사과정 연구원 주도로 이루어졌으며, 스테파니 뮐러 부교수 외에도 맥신 페로니-샤프, 윤이 주, 쉬유에 펑, 그리고 뉴질랜드 HIT Lab NZ의 도널드 디그레인 교수 등이 공동 참여했습니다. 이는 학제 간 협업이 정말 어떤 혁신을 만들어낼 수 있는지를 잘 보여주는 사례로, 글로벌 고등교육 연구의 오픈 콜라보레이션 모범입니다.

기술의 민주화: 누구나 ‘촉각 있는 디자인’을 만든다

지금까지는 고도로 훈련된 3D CAD 전문가만이 모델의 구조를 변경하고 이를 촉각적으로 설계할 수 있었습니다. 하지만 TactStyle의 등장으로, 이미지 한 장과 간단한 사용자 인터페이스만으로 누구나 개인 맞춤형 촉각 제품을 설계할 수 있게 되었습니다.

이는 디지털 제조(digital fabrication)와 AI 기술이 만나는 지점에서 ‘디자인의 민주화’가 실현되는 걸 볼 수 있는 대표적인 사례입니다. 물리적 세계에 대한 접근성을 높이는 것은 기술이 사회적 불평등을 줄일 수 있는 한 방법이기도 합니다.

맺음말

TactStyle은 단지 기술 도구에 그치지 않습니다. 그것은 우리가 디지털 객체를 어떻게 ‘느끼고’, 그 안에서 창의성을 어떻게 확장할 수 있는지를 새롭게 정의하는 플랫폼입니다. 감각이라는 인간 고유의 경험을 디지털 설계와 연결시킨 이 혁신은, 제조업, 교육, 예술, 그리고 개인 맞춤화의 미래를 다시 생각하게 만듭니다.

MIT CSAIL의 TactStyle은 오늘도 전 세계 창작자들에게 더 풍부한 디자인의 가능성과, 더 직관적인 디지털 제작의 즐거움을 제시하고 있습니다.

※ 관련 링크:
- MIT 뉴스: 3D modeling you can feel
- 논문 전문: TactStyle – Generating Tactile Textures with Generative AI for Digital Fabrication
- MIT CSAIL 공식 홈페이지
- 스테파니 뮐러 교수 연구실

"

 

인간 컴퓨터 상호 작용 엔지니어링 그룹