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어디에나 붙이는 '투명 스피커·마이크'…UNIST 연구진 개발

고현협 교수팀 투명·전기전도성 가진 나노막 만들어

(울산=뉴스1) 조민주 기자 | 2018-08-04 03:00 송고
어디에나 붙이는 '투명 스피커·마이크'.(UNIST 제공) © News1

어디든 붙여서 소리를 출력하는 '투명한 스피커'와 성대의 진동을 감지해 목소리를 인식하는 '투명한 마이크로폰'이 개발됐다.

UNIST는 에너지·화학공학부 고현협 교수 연구팀이 '투명하면서 전기전도성을 가지는 나노막'을 제조하고 이를 음향소자에 응용해 신체, 사물 등에 부착이 가능한 스피커와 마이크로폰을 개발했다고 4일 밝혔다.

나노막은 나노미터(㎚, 1㎚는 10억 분의 1m) 두께의 매우 얇은 막이다.

고분자 나노막은 어디에든 잘 달라붙고 무게가 가벼워 활용 가능성이 높지만 얇기 때문에 잘 찢어지고 전기전도성이 없다는 한계가 있었다.

연구팀은 고분자 나노막에 은 나노와이어(Siver Nanowire)를 결합시켜 두가지 단점을 해결했다.

연구진들은 전기가 잘 통하는 은 나노와이어로 그물 구조를 만들어 100 나노미터 두께의 나노막에 전기가 흐르도록 만들었고, 은 나노와이어 그물 구조는 투명하기 때문에 결과물은 '투명 전도성 나노막'이 됐다.

연구팀은 투명 전도성 나노막을 활용해 피부 등에 붙여 소리를 내는 '초박막형 투명 스피커'와 마찰전기를 이용해 배터리 없이 자가 구동하는 '웨어러블 마이크로폰'을 만들었다.

나노막을 이용한 열음향 방식의 웨어러블 스피커.(UNIST 제공)© News1

초박막형 투명 스피커는 열음파(Thermoacoustic) 방식으로 다양한 소리 신호를 출력하며 투명하고 부착 가능한 형태로 스피커를 만들었다는 점에서 주목받고 있다.

열음파 방식은 금속에 전류를 흘려서 생기는 열적인 변화로 공기를 팽창하고 수축시켜 소리를 내는 원리를 뜻한다.

웨어러블 마이크로폰은 목에 부착해 성대의 떨림까지 감지 가능한 센서로 이 센서의 작동은 투명 전도성 나노막이 진동하면서 생긴 마찰력을 전기 에너지로 변환해 사용한다.

센서가 수집한 목소리의 아날로그 신호를 전기 신호로 바꿔 분석하면 누구의 음성인지도 식별할 수 있다.

사람마다 고유한 음성 주파수 패턴을 가지므로 이를 대조하면 음성보안에도 활용할 수 있다고 연구진들은 설명했다.

연구팀은 웨어러블 마이크로폰을 이용해 특정 사용자의 목소리 주파수 패턴을 구별할 수 있는 '음성지문 보안 시스템'도 구축했다.

이 시스템은 기존 마이크로폰과 비교해도 정확도와 정밀도가 뛰어나 실용화 가능성도 확보했다. 

조승세 연구원은 "로봇 등에 이 기술을 적용한다면 스피커는 사람의 입처럼, 마이크로폰은 귀처럼 쓰일 수 있다"며 "향후 음성 인식으로 전자기기를 작동시키는 사용자 인터페이스(Interface)를 구현하는 데도 기여할 것"이라고 말했다.

이 기술은 미국과학협회(AAAS)에서 발행하는 세계적 권위지 사이언스 어드밴시스(Science Advances) 8월 3일자에 게재됐다.


minjuman@