기존 VR 컨트롤러는 손목과 팔을 움직여 물체를 회전시켜야 했기에 사용자에게 피로감을 주었다. TwinSpin은 손가락을 이용해 마치 손 안에서 공을 굴리듯 물체를 회전시킬 수 있는 새로운 방식의 VR 컨트롤러이다

그림 1 기존의 팔에 의존한 회전 방식과 손가락도 활용할 수 있는 회전 방식의 비교. 사용자는 엄지와 검지에 위치한 작은 크기의 트랙볼을 사용하여 마치 하나의 큰 가상 공을 손 안에서 굴리는 듯한 방식으로 물체를 회전시킬 수 있다.

우리는 일상에서 열쇠를 돌리거나 퍼즐 조각을 맞출 때 손가락을 정교하게 사용한다. 하지만 기존의 가상현실(VR) 컨트롤러는 이러한 손가락의 섬세함을 활용하지 못했다. 물체를 회전시키려면 반복적으로 손목을 비틀거나 팔 전체를 크게 휘저어야 했기 때문이다.

KAIST 이기혁 교수 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 손가락으로 가상 물체를 회전하는 새로운 컨트롤러, ‘TwinSpin’을 개발했다. 핵심 아이디어는 컨트롤러를 쥔 엄지와 검지 위치에 작은 트랙볼을 배치한 것이다. 사용자가 이 트랙볼들을 굴리면, 마치 손가락 사이에서 커다란 공을 돌리는 듯한 직관적인 방식으로 물체를 회전시킬 수 있다. 이를 통해 기존 컨트롤러의 구조를 크게 바꾸지 않으면서도, 직관적인 손가락 조작만으로 정교한 회전이 가능해진 것이다.

그림 2 사용자가 VR 공간에서 TwinSpin을 사용하여 물체 맞추기 작업 (Docking Task)을 수행하고 있는 모습. 팔의 움직임을 측정하기 위해 트래커가 부착되었다.

연구진은 근거리와 원거리 물체 맞추기 실험(Docking Task)을 통해 성능을 검증했다. 그 결과, TwinSpin은 기존의 팔 중심 조작 방식보다 작업 시간을 유의미하게 단축시켰다. 또한 손목, 팔꿈치, 어깨 등 팔의 움직임이 확연히 줄어든 것으로 나타났다. 사용자 설문 결과에서도 신체적 피로도가 크게 감소했으며, 기존 방식보다 훨씬 편안하고 능숙하게 작업을 수행할 수 있다는 평가를 받았다.

TwinSpin은 손잡이를 움켜쥐는 형태의 기존 VR 컨트롤러의 형태에서 역사상 최초로 손가락을 복잡한 회전 조작에 활용한 시도이다. 연구진은 이 기술이 VR 3D 모델링과 같은 생산성 작업에서 사용자의 피로를 덜고 효율성을 높이는 데 크게 기여할 것으로 기대하고 있다.

KAIST HCI 연구실(지도교수 이기혁)의 임창성 석사과정(제1저자)과 김태준 박사과정(제2저자)이 주도한 이번 연구는 인간-컴퓨터 상호작용(HCI) 분야의 세계적 최우수 학회인 'ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST) 2025'에서 발표되었으며, 그 우수성을 인정받아 'Best Paper Honorable Mention Award'를 수상했다. 더불어 윤요한 석사과정과 함께 진행한 현장 데모 세션에서도 연구자들의 호평을 받으며 'People's Choice Demo Honorable Mention Award'를 수상했다.

[논문제목] : TwinSpin: A Virtual Ball in a VR Controller Enabling In-Hand 3DoF Rotation

[논문링크] : https://doi.org/10.1145/3746059.3747735

[영상링크] : https://youtu.be/pTvxs5ChnCY?si=aJuZzHKGjwC3eH02