인간은 어떻게 표면의 질(거칠기와 마찰)을 지각하고 있는가

人はどのように表面の質(粗さと摩擦)を知覚しているのか

How do we feel surface quality including roughness and friction?

岡本正吾(오카모토 소고, Shogo Okamoto)

그림1 복수의 지각메커니즘에 의한 광범위한 표면 거칠기 지각

1. 서론

인간이 갖는 소재에 대한 촉감지각은 5차원의 정보공간에서 표현된다고 여겨지고 있으며 각각의 차원은 거시적인 거칠기(coarse or macroscopic roughness)와 미시적인 거칠기(fine or microscopic roughness), 단단함과 부드러움, 마찰, 냉온의 지각이다. 본 연구에서는 그 중에서 서로 관련이 깊은 거칠기와 마찰지각의 메커니즘에 관해 신경생리학과 심리물리학, 기계공학(contact mechanics)의 분야에서 밝혀진 내용을 중심으로 설명하고자 한다.

2. 거칠기 지각의 메커니즘

2-1. 2종류의 거칠기 지각

인간은 2종류의 거칠기에 대한 지각 메커니즘을 가지고 있고 그것들의 대상이 되는 표면 거칠기의 정도가 다르다. 거칠기 지각에 대한 연구에서는 가늘고 긴 격자(grating scale)나 반구상의 도트를 나열해 구성된 시료(그림1)가 빈번하게 이용된다. 이러한 시료를 통해 인접한 격자 또는 도트간 거리에 의해 거칠기 지각 메커니즘을 2종류로 분류할 수 있다. 이 거리가 수백 마이크로미터에서 1㎜보다도 큰 시료는 인간에게 있어 거시적인 거칠기에 해당하며 이것보다 작은 시료는 미시적인 거칠기에 해당한다. 각각의 거칠기는 다른 메커니즘에 의해 지각된다.

이 거시적인 거칠기와 미시적인 거칠기의 경계가 되는 격자 또는 도트간 거리(수백 마이크로미터)는 인간의 손가락 지문의 융기간 거리에 가깝다. 이러한 2종류의 지각계에 의해 표면의 요철간격이 수 밀리미터의 거친 표면(거시적인 거칠기)부터 서브마이크로미터(미시적인 거칠기)까지 10,000배 정도에 이르는 광대역의 표면 거칠기 지각이 가능해진다. 지각 가능한 대역이 다른 복수의 감각기관을 병용하는 것은 촉각 뿐만 아니라 인간의 다른 감각도 마찬가지이다.

※ 이 기사는 프레그런스저널코리아에 수록된 기사입니다. 이 기사의 전체 내용은 프레그런스저널코리아 2018년 4월호에서 확인하실 수 있습니다.