종이에 연필로 필기 시 발생하는 음향 및 진동에 관한 연구

Abstract

스마트 기기에 대한 사회적 수요의 증가와 함께, 기기에 직접 글을 쓰고 그림을 그릴 수 있는 전자펜이 데이터입력수단으로써 인기를 끌고있다. 정보입력수단으로써 전자펜 사용 시 현존하는 문제점은 표면과 펜촉사이의 저항이 작아 발생하는 미끄러짐 현상이다. 이러한 미끄러짐은 사용자에게 종이에 필기 할 때와는 다른 필기감을 주며 평소의 필체로 글씨 쓰는것을 어렵게한다. 본 논문에서는, 연필과 종이를 이용한 필기와 관련된 주요 파라미터들의 기본 특성에 대하여 조사하였으며, 연필로 종이에 글쓰는 것와 같은 필기감을 전자펜으로 스마트기기에 필기 시에도 가상으로 구현하기 위한 방법론에 관하여 연구하였다. 거친 표면에서의 동적 마찰은 수직항력이 시간에 대하여 변화함에 따라 가변하게되는데 이에따라 진동이 발생하게되므로 스마트기기에 가상의 연필 필기감을 구현하기 위하여 고려해야 할 중요한 특성이다. 본 연구에서는, 글 쓰는동안 필기 속도 및 각도가 초기상태로부터 일정하게 유지된다고 가정한 직선필기로 연구대상을 한정하였다. 기울어진 각도와 필기 시의 수직항력은 통계적인 방법으로 측정 및 분석되었다. 정적 수직항력 및 필기 속도를 주요 변수로 하여 방사소음, 연필의 진동, 가변 수직항을 측정했다. 그 결과 진동의 주요 주파수 범위는 300-400 Hz 였으며 방사소음의 경우에는 950~1200 Hz 에 해당하였다. 가장 큰 진동에너지는 필기가 진행되는 방향과 평행한 축에서 나타났으며, 이에 따라 표면과의 접촉 및 마찰이 진동의 주요원인이라는 것을 확인 할 수 있었다. 정적 수직항력 및 필기속도는 임상적으로 연구된 통계치 범위내에서 조절되었으며, 그 범위는 각각 0.5~1.3 N, 22~80 mm/s에 해당하였다. 진동 및 방사 음향에 대한 에너지, 피크주파수와 수직항력 및 필기속도에 대한 실험식이 본 연구를 통하여 제안되었다. 또한 가상의 저항감 구현을 위하여 수직항력에 대한 가변성분의 스펙트럼 분석이 수행되었으며, 300~400 Hz, 600~700 Hz가 주요 주파수 영역이었다.