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컴퓨터 휴먼 인터페이스 장치||
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| 모니터 | 스피커 | 헤드폰 | 키보드 | 마우스 | 마이크 |
1. 개요
모니터 화면을 손가락이나 스타일러스로 터치해서 조작하는 포인팅 디바이스. 관련 업계에서는 Digitizer라고 부른다. 1970년대에 이미 CERN에서 발명한 물건이다. 돈이 없어서 상용화를 못했을 뿐.[1]자판기부터 시작해서 핸드폰, 스마트폰, 내비게이션 등 유비쿼터스 장비에는 거의 들어가고 있는 것이 세계적인 추세. 직관적이고 단순하기 때문에 사용이 점점 늘고 있다. 스마트폰 보급율이 컴퓨터보다 널리 보급되고 있고 특히 2010년대 이후에 출생하는 세대는 컴퓨터의 물리키보드와 마우스보다 부모의 스마트폰 터치스크린을 먼저 접하고 배우게 된다. 사람이 어떤 기술을 먼저 익히느냐는 그 사람의 일생에 대단히 큰 영향력을 줄 수 있어, 이후 세대의 인류는 키보드, 마우스보다 터치스크린을 훨씬 편리하게 여기게 될지도 모르니 미래는 알 수 없는 일이다. 게임에서도 터치스크린을 사용하는 모바일게임 시장이 가파른 속도로 성장해 PC게임 시장이나 콘솔게임 시장을 추월했거나, 위협하고 있다.
활용성이 뛰어나긴 하지만, 기존의 다른 입력장치들을 완전히 대체할 만한 인터페이스는 아니다. 당장 컴퓨터라는 예만 봐도 마우스와 키보드라는 아주 훌륭한 기기가 있는데 굳이 터치스크린을 사용해야될 만한 상황은 매우 드물다. 물론 그림을 그리는 것[2]처럼 관련 기능들이라면 유용하겠지만 일반적인 사무 작업이나 게임 등에는 터치스크린은 거의 필요가 없다. 카메라 쪽도 마찬가지이다. 콘솔 게임기도 편의를 위해 터치 스크린을 도입하는 경우는 있지만, 실제 플레이에는 거의 물리 버튼을 사용한다. 터치스크린을 사용하면 조작버튼을 화면 상에 올려야 하기 때문에 화면 공간을 제대로 활용할 수 없고 촉각적 피드백이 약하기 때문이다.
2. 종류
터치 스크린의 종류는 감압식( 感 壓 式) 터치 스크린과 정전식( 靜 電 式) 터치 스크린, 적외선식 터치 스크린,초음파식 터치 스크린으로 크게 네 가지로 나뉜다.원래 각각의 장점과 단점이 있어 감압식과 정전식이 병용되었으나, 2010년대 이후 소비자 시장에서 사용되는 것은 거의 다 정전식이다. 현재 감압식은 소비자 시장보다는 임베디드 시스템 위주로 사용된다.
2.1. 감압식
다른 말로 '압력식 저항막 방식'이라고 한다. 물리적인 압력을 감지하여 터치를 판정하는 방식으로, 가격이 저렴하고 어떠한 물체로든 인식이 가능하다.단가도 정전식보다 싸고, 기술적으로도 감압식 터치가 제어하기 훨씬 쉽다. 운영체제 레벨에서 제대로 지원을 해주지 못하면 정전식터치는 기술적 우위에도 제대로 사용할 수 없다. 실제로 정전식 터치임에도 감압식보다 못하다는 평가를 받은 YP-M1의 사례도 있고, 윈도우 모바일 후기 일본에서 나온 일부 제품에는 정전식 터치를 단 제품이 있지만 윈도우 모바일 OS자체의 기술적 문제로 감압식과 별 차이 없는 응답속도를 보여주어 역사 속으로 사라져 버렸다. 그래서 iPhone의 등장 이전까지 PDA, 태블릿 노트북에서 자주 사용됐다.[3] 프로그램만 잘 짜준다면 날려 쓴 한글도 제대로 인식한다. 이후 정전식을 탑재한 iPad의 등장으로 감압식은 PDA 및 특수용도로만 사용되고 소비자 시장에서는 도태되었다.
손글씨를 쓴다든지 그림을 그린다든지 하는 등의 정밀함이 요구되는 작업에서는 스타일러스를 이용할 수 있는 감압식이 유리하다. 그래서 따로 전용 터치펜을 쓸 필요가 없고, 터치펜을 가늘게 만들 수 있으며 손톱으로도 터치가 가능하다. 하지만 꾹꾹 누르거나 툭툭 치듯이 사용해야 인식이 되기 때문에 정전식보다 사용하기 피곤하고, 반응속도와 멀티 터치의 한계성 때문에 소프트 키보드와 같은 기능에서는 단지 구색 맞추기 수준일만큼 성능이 떨어진다. 당장 윈도우 모바일 기반의 감압식 키보드 터치로 글을 써보면 손글씨보다 타이핑 속도가 느린 결과에 이른다. 2010년대 이후로는 정전식이 많이 개선되어 감압식의 장점을 얻고 기존의 단점이 보완되었다. 실제로 갤럭시 탭 7.0이나 iPad의 그림 그리기 앱을 이용해 세밀한 그림을 그리는 사람들도 있으니 더이상 정전식이 정밀도가 떨어진다는 말은 의미가 없으며 필기감을 주기 위해 전용 터치펜을 만드는 정도에 그치는 정도이다.
또한 화면의 선명도가 떨어지고 표면이 쉽게 손상된다. 화면이 너무 튼튼하면 오히려 압력 감지가 안 되니 마냥 튼튼하게 만들 수도 없다. 또한 멀티터치 구현이 기술상 불가능하지는 않으나 매우 어렵다. 슬라이드(드래그)가 불편하고, 터치 밀림[4] 등의 고장을 유발 할 수도 있다. 흔히 우글거린다는 화면은 감압식에서 보이는 현상이다. 이 패널에 붙이는 보호필름은 액정을 보호하기 위해 붙이는 게 아닌 겉의 저항막을 보호하기 위해 붙이는 거지만 통상적으로는 그냥 액정 보호필름이라고 부른다.
현재는 버튼 몇개만으로 조작이 충분하며 이물질이 묻을 일이 많고 내구성과 작동성을 확보해야 하는 임베디드 시스템에 많이 쓰인다. 즉, 공장의 제조설비나 POS기, 군사용 입력장치 등이다. 이들은 터치감이 민감할 필요가 없으며 오히려 최대한 안전성을 높이기 위해 뻑뻑한 게 낫고, 사용자가 장갑을 착용하고 있는 경우가 많아 정전식 터치 스크린을 사용하기 여러모로 곤란하다. 예를 들어, 물 한 방울만 묻으면 정전식 터치 스크린은 오작동한다. 기술적인 특성상 어쩔 수 없는 부분.
터치기반 피쳐폰 및 초창기 스마트폰 중에는 감압식 터치를 사용하는 경우가 꽤 있었는데, 한국에서 출시된 감압식 피처폰으로는 삼성전자의 애니콜 햅틱 시리즈와 LG전자의 쿠키폰, 뷰티폰 등이 있다. 감압식 스마트폰으로는 안드로-1과 시리우스, 삼성의 옴니아 시리즈와 미라지[5], HTC의 터치다이아몬드, 소니의 엑스페리아 X1 정도.
닌텐도의 게임기에서는 스마트폰 등에서 정전식 터치가 대세로 자리잡은 시점까지도 꽤 오래 사용되었다. 듀얼 스크린과 터치스크린으로 출시 당시에 혁신적이라며 극찬을 받은 닌텐도 DS부터 시작해 닌텐도 3DS/ New 닌텐도 3DS와 거치형 콘솔인 Wii U의 컨트롤러까지 닌텐도 스위치 출시 이전 콘솔까지는 계속 채택되었다. 설계 노하우가 오래 쌓여서 터치스크린의 내구성이나 정확도는 감압식 중에서는 최상급이다. New 닌텐도 3DS XL에 와서 아예 일부 모델에는 IPS 패널 감압식 스크린을 제조했을 정도.
2.2. 정전식
05년 논문을 발표하고 06년 2월 TED에서 제프한이 시연한 멀티터치 기술. 이때만 해도 미래지향적 기술이었다.
전기 신호의 변화를 이용하여 터치를 판정하는 방식으로, 화면의 선명도가 높고 화면을 견고하게 만들 수 있으며 손가락 끝으로도 쉽게 조작할 수 있다. 또한 멀티터치 구현이 쉽다. 이를 통해 터치 스크린의 장점 중 하나인 촉각적 즐거움을 극대화할 수 있다. 하지만 가격이 비싸고, 손가락 같은 전도성이 있는 물체로만 터치할 수 있고, 센서가 민감하여 오작동이 날 수 있기에 약한 입력은 무시하는데 이 때문에 정밀하게 조작하기가 생각보다 쉽지 않은 단점이 있다. 주변환경에 의해 전기에 영향을 줄 수 있는 환경에 노출됐을 경우 심각한 수준의 터치 오인식이 발생할 수 있다. 그래서 물 묻은 손으로 화면을 만지거나 손에 땀이 많은 경우, 또는 충전 중 접지가 안 되어 메탈 바디에 누전이 되는 상황[6], 형광등 아래에서 터치를 할 때 터치 인식 위치에 오류가 뜨는 것이다. 기술적 난도가 높아 상용화가 늦었다.
정전식 터치 스크린이 소위 말하는 대세가 된 것은 애플의 iPhone 이후이다. 여기서 애플은 멀티터치라는 장점을 극대화하여 수준 높은 응용을 보여주었다. 그리고 단점으로 알려진 정밀성 문제를 소프트웨어로 해결[7][8]하여 당시로서는 상당히 유저친화적이고 혁신적인 UX를 선보였다. iOS 참조.
거의 손가락으로만 터치를 할 수 있는 정전식 터치 방식의 단점을 극복하기 위해 터치스크린의 민감도를 높여서 장갑을 끼고도 터치를 할 수 있는 기능(글러브 모드)이 있는 스마트폰도 있고, 장갑의 손가락 끝 부분이나 장갑의 손가락 및 손바닥 부위의 코팅에 전도성이 좋은 재질을 써서 장갑을 끼고도 터치를 하게 할 수 있는 장갑[9]도 여럿 나와 있다. 하지만 글러브 모드를 사용하거나 터치가 가능한 장갑을 사용하면 맨손으로 터치스크린을 조작할 때보다 터치의 정확성이 떨어진다.
정전식 터치 스크린의 단점인 정밀성을 자체적으로 보완하려 했던 제품으로 플라이어 4G와 갤럭시 노트를 들 수 있다. 전용 터치펜을 통해 필압을 감지할 수 있게 했다. 다만 갤럭시 노트의 터치펜은 와콤사의 디지타이저 펜으로 정전식이나 감압식이 아니라 전자기유도식. 와콤 그래픽 태블릿에서 쓰는 펜과 같다. 위 기기들 말고 다른 기기들 역시 서드파티 앱과 보조기기를 별도 구매하면 상당히 정밀한 수준의 필기를 할 수 있다. 현재까지도 (일부에만 적용되었지만) 갤럭시 노트 시리즈가 전용 하드웨어와 함께라면 굉장히 정밀해질 수 있다는 감압식의 장점을 살려낸 업적은 고평가받는다. 사실 정전식의 단점이 한국에서 부각된 것은 당시 SKT에서 광고한 옴니아 II의 흑역사급 광고 때문이었지만 정전식 터치스크린을 전폭적으로 지원한 안드로이드의 등장으로 정전식 지원이 가능해지자 언제 그랬냐는 듯이 삼성전자도 갤럭시 시리즈가 플래그십의 역할을 차지하게 된 뒤부턴 감압식을 버렸다.
정전식(정전용량식) 터치스크린은 두 종류로 나눌 수 있는데, 표면정전용량식(SCAP, Surface Capacitive)과 투영정전용량식(PCAP, Projective Capacitive)이다. 이 중 멀티터치가 가능한 제품은 PCAP이며, SCAP은 멀티터치가 불가능하다.
게임기에서는 PS Vita에서 처음 채택했다.
2.3. 적외선식
적외선식 터치 스크린은 주로 ATM이나 키오스크에서 사용되는 방식으로 상하 중 한쪽, 좌우 중 한쪽에 적외선 발광 다이오드(LED)를, 나머지 두 방향에는 감지기를 스크린 둘레에 설치해 적외선 격자를 만들고 접촉 시에 적외선이 가로막히는 것을 감지해 접촉 위치를 알아내는 방식이다. 아케이드 리듬 게임 DJMAX TECHNIKA 시리즈와 리플렉 비트 시리즈[10][11], DANCERUSH STARDOM[12]과 PC방 선불기기중에 두번째로 많이 쓰이던 GT Touch 2가 이 방식을 사용한다. '위 리모컨' 으로 만드는 터치스크린도 이쪽으로 볼 수도 있다.[13] 그냥 모니터에 터치스크린 기능을 추가해주는 추가 패널도 주로 이 방식을 차용한다. 적외선 LED를 삽입하는 방식이라 해상도가 떨어지고 부피가 커지며, 특유의 고스트 터치 현상은 넘어야 할 고비 중 하나. 예를 들어, 손가락 두 개를 동시에 터치하면 그 손가락 두 개가 아닌 엉뚱한 곳 하나[14]가 터치된다.2.4. 표면 초음파 방식
표면 초음파 방식(SAW) 터치 스크린은 상하중 한쪽, 좌우 중 한쪽에 음파발생기를, 나머지 두 방향에는 감지기를 스크린 둘레에 설치해 초음파 격자를 만들고 부드러운 물질의 접촉 시에 초음파가 흡수되어 감소되는 것을 감지해 접촉위치를 알아내는 방식이다. 정밀도와 해상도가 높으나 가격이 비싸고 소형화가 어려운 점이 문제.3. 문제점
가장 큰 문제는 반드시 버튼을 눈으로 보면서 눌러야 한다는 것.물리 버튼의 장점인 촉감으로 버튼을 찾아 누를 수 있다는 큰 장점을 내다버린 방식으로, 버튼을 찾아 누르고 피드백을 받을 때까지 시선을 버튼에 고정시켜야 한다는 큰 문제가 있다. 고정된(fixed) 버튼의 용도로는 사실 물리 버튼보다 오히려 실용성과 신뢰성이 크게 뒤떨어지는 방식으로, 가전제품이나 휴대용 소형 전자장치 등의 조작 버튼으로는 최악의 선택이지만[15] 제조사는 앞다투어 고가형 제품의 물리버튼을 터치식 버튼으로 바꾸는 쓸데없는 짓을 자행하고 있어 소비자들의 입장에선 참으로 미묘한 상황. 심할 경우 정말 쓰기 심각하게 불편한 망작이 탄생하기도 한다. 심지어 아무 생각없이 자동차의 대시보드의 버튼들을 터치스크린으로 만드는 뻘짓 탓에 운전자들은 눈으로 슬쩍 버튼의 위치만 파악하거나 그냥 고개를 돌려보지도 않고 찾아 누를 수 있던 버튼을 운전중에 버튼에 시선을 고정한 채 적으면 한 번에서 여러 번의 조작을 해야 하는 위험천만한 상황을 강제하고 있다. 이 때문에 개념있는 제조사에서는 자동차 대시보드 버튼을 물리버튼으로 다시 회귀하는 추세라고 한다. 이 단점 때문에 절대로 터치스크린식 버튼을 적용할 수 없는 장치가 바로 키보드.
아날로그 방식의 터치 입력을 기계가 처리하는 과정에서 생기는 오차 문제가 고질병이다. 엉뚱한 지점으로 인식하거나 터치 후 몇 초 뒤에 반응하거나 아예 터치 입력을 인지하지 못하는 문제도 있다.
심지어는 유령 터치라고 해서, 터치 입력이 전혀 이루어지지 않았음에도 불구하고 제멋대로 터치한 걸로 반응하는 경우도 자주 목격된다. 감압식보다는 정전식 터치스크린이 더 자주 나타나며, 배터리 충전 중에 전압이 불안정해진 경우나 배터리 수명이 얼마 남지 않은 상태에서 배터리 잔량이 크게 소모되었을 경우에 주로 생긴다. 비슷한 경우로 터치 스크린이 유리에 묻은 액체 따위의 전도성 물질을 터치로 잘못 인식해서 유령 터치가 일어나기도 한다.
정전식은 형광등 때문에 제멋대로 터치가 되는 현상이 생기기도 한다. 요즘 휴대폰이나 태블릿 등은 여기에 내성을 갖추는 게 기본이지만, 싸구려 묻지마 제조사의 중국제 태블릿 컴퓨터 등은 이 단점이 그대로 드러난다. 대여섯 군데가 동시에 터치된다든가, 손도 안 댔는데 미친듯이 터치와 드래그가 된다든가. 그래서 형광등 주변에서 사용하면 휴대폰은 멀쩡한데 중국제 태블릿만 오작동을 하는 상황도 생긴다. 기기 고장이 아니라 구조적 결함이므로 AS고 뭐고 그런 거 안 된다. 그나마 형광등 자체가 LED에 밀려 도태되고 있는 구시대 기술이라 앞으로 그런 일 자체가 생길 일이 많이 없긴 하다.
심지어 '전기를 이용하는' 원리 때문에 기기에 연결된 충전선이나 유선 이어폰선 같은 물체로도 터치로 인식이 되는 문제도 있다.
손의 촉감으로 각종 기기를 사용해야 하는 시각장애인들은 이런 기기 사용이 매우 불편해서 생각해 볼 문제. 진동이나 음성 안내 등으로 대신해 보려 하지만 그리 좋지는 않은 듯하다. iOS에서는 다양한 추가 기능으로 이를 보완하려고 하며, 새 버전 발표 때도 강조한다. 하지만 국내 가전제품류는 터치 스크린으로 넘어갈 뿐만 아니라 기존의 음성 안내 기능까지 삭제하여 시각장애인들의 원성을 사고 있다. 정부의 가이드라인이 권고에 그칠 뿐이기 때문이다.
그리고 선천적인 체질 문제로 터치가 잘 안되는 사람들이 존재한다.[16] 압력식 터치 스크린은 괜찮은데 정전식 터치 스크린은 일반인보다 인식률이 크게 떨어진다. 다한증이 원인이거나, 굳은살이 많거나(뭐 맨손 암벽등반가 같이 굳은살이 두껍게 생기는 직업이나 취미를 가진 분들은 정전식 터치가 잘안되는 일도 흔하다가 요즘은 기술발전으로 그나마 개선된 편이다.) 그냥 아예 원인 자체를 모르는 경우도 있다. 어린이일 때는 잘만 정전식 터치 스크린의 기기를 잘 썼는데 청소년기 혹은 성인이 되면서 터치가 안되는 체질이 되기도 한다. 성인기에도 어느 순간부터 스마트폰 터치 입력이 안돼서 기기 고장인 줄 알고 AS를 맡기고 스마트폰을 교체하기도 하다가 그냥 자신이 터치가 안되는 체질이 됐다는 걸 인지하기도 한다. 그래서 이런 사람들은 터치펜/스타일러스를 사용하거나 설정으로 민감도를 올리는 미봉책을 사용한다.
'살짝 갖다만 대도' 입력될 수 있다는 점 때문에 사소한 조작 실수가 사고로 이어지는 기계( 타워크레인 같은 건설기계나 자동차등)에서는 사용하기 힘든 단점도 있다. 이런 기계들의 조작 방식은 물리 버튼이나 스위치 같은 신뢰성 높은 조작 체계를 사용하거나, 터치스크린을 사용한다면 감압식을 채택한다.
4. 대표적인 기기
- 태블릿 컴퓨터
- PDA
- 스마트폰
- 내비게이션
- 스마트워치
- 일부 노트북
- 게임기 - 닌텐도 DS, 닌텐도 3DS, Wii U, 닌텐도 스위치, PS Vita 등
- 픽셀센스
- POS기
- 키오스크[17]
- KORG의 트리니티부터 발매한 레귤러급 뮤직 워크스테이션 신디사이저[18]
- 아케이드 게임 - DJMAX TECHNIKA 시리즈, 리플렉 비트 시리즈, 비트스트림, 노스텔지어[19], maimai 시리즈[20], CROSSxBEATS, 싱크로니카, THE iDOLM@STER 무인판, 마작 파이트 클럽, 퀴즈 매직 아카데미가 대표적인 케이스이다. 하지만, 터치 스크린을 활용한 게임들이 비주류가 되어가는 시장의 동향으로 인해 상기한 게임들 중 거의 대부분이 현재에 와서는 사장되었다.
5. 관련 문서
[1]
1991년 6월에
IBM에서 터치스크린 CRT모니터를 출시한적은 있다.
#리뷰영상 멀티터치는 지원하지 않았지만 압력감지 기능이 있었다고한다.
[2]
이 경우에도 터치스크린 보다는
태블릿이 더 낫다. 아예 이 둘을 합친
액정 태블릿이라는 물건이 존재할 정도.
[3]
Palm OS의 경우 92년부터 사용해왔다.
[4]
사용설명서에 한 달마다 터치 보정을 하라는 내용이 있을 정도다. 관리가 잘 되는 장치면 별 문제 없으나, 방치 플레이가 된 장치는...
[5]
미라지는 사실 스마트폰이라기보단 PDA에 가깝다.
Windows Mobile 진영에서 블랙베리를 견제할 유망주로 평가받았을 정도. 게다가 해외에서 꽤나 잘 팔렸다.
[6]
iPhone과
HTC의 초창기 스마트폰들에서 특히 자주 발생했다.
[7]
예컨대 폰을 오른손으로 잡고 엄지손가락으로 키보드를 누를 때 키 위치에 따라 엄지손가락이 접촉하는 면의 모양과 넓이가 달라진다. 이런 사용자 패턴을 데이터화하여 단순히 중심점이 아니라 사용자가 원래 의도한 키를 파악하는 것이다. 하지만 사람마다 이용 패턴이 똑같을 순 없고, 또 의도적으로 정확하게 누르려 하면 오히려 오타가 생기는 등, 익숙해지는데 시간이 필요했다.
[8]
소프트웨어 단계에서 처리하다 보니 오히려 업데이트 이후 터치 기능이 제대로 작동하지 않는 문제점도 터지곤 한다. 백그라운드 작업을 수행하면서 터치 작업의 처리가 늦어지거나 터치처리의 우선순위를 뒤로 하는 병폐는 덤.
[9]
방한용으로 쓰이는 장갑과 작업용으로 쓰는 코팅장갑 모두가 정전식 터치를 지원하는 제품이 나오며, 코팅장갑은 니트릴 고무(NBR) 코팅일 경우 스마트폰 터치가 가능하다.
[10]
BeatStream과 그 기체를 그대로 사용한
노스텔지어는 정전식 터치스크린을 사용한다.
[11]
적외선 시스템을 이용한 파훼법도 많은 게임이다.
[12]
터치 스크린은 아니지만, 풋패널이 해당 기술을 이용한다. 거대한 패널 위에 올라가면 패널이 발을 인식하는 구조.
[13]
터치스크린이라기엔 뭣하고 센서바의 적외선을 위 리모컨이 캐치하여 위 리모컨이 자체적으로 마우스 컨트롤을 지원하는것으로 봐야 한다. 참고로 센서바는 적외선 방출만 해 사실상 위 리모컨만이 마우스 포인터 기능을 수행한다.
그덕에 센서바 없이 촛불 2개만으로 마우스 포인터를 조종할수있다.
[14]
주로 두점의 교차점.
[15]
스마트폰 내비게이션 버튼처럼 필연적으로 버튼 바로 근처의 화면을 보면서 조작하는 경우는 제외. 이 경우는 오히려 손가락이 편안한 터치스크린의 장점이 부각된다.
[16]
인간을 포함한 모든 생물에게는 미세 전류를 지니고 있다. 정전식 터치스크린은 바로 이 미세 전류로 작동하는 방식이다. 흐르는 미세 전류량이 다른 사람보다 매우 약해졌거나 선천적으로 약할 경우에 해당한다. 당연하지만 비장애인이 아닌 장애인에 해당한다. 하지만 해당 증상이 널리 퍼진 것도 아니거니와 해당 장애에 대한 법이나 규정이 없어서 장애인으로 인정받지는 못한다.
[17]
지하철,
은행, 공공기관 등에 설치된 입출력 기기, 쇼핑몰, 백화점에 설치된 안내 기기
[18]
신디사이저쪽에서는 이 분야에서는 끝판왕 touch view라는 터치 스크린이 탑재.
[19]
게임 상에서 터치 스크린을 사용하지는 않지만, 곡 선곡시에 터치 스크린을 사용한다.
[20]
이쪽은 버튼과 터치를 같이 쓴다. 단, 일부 화면에서는 터치를 사용하지 못한다.