어디든지 잘 붙는 '투명한 스피커·마이크' 개발

고현협 UNIST 교수팀, '투명한 전도성 나노막 소자' 연구
목소리 유형까지 구별 가능
웨어러블 전자기기, 음성인식, 음성지문보안, 로보틱스 등에 활용될 수 있는 기술이 나왔다.

UNIST(총장 정무영)는 고현협 에너지·화학공학부 교수팀이 '투명하면서 전기전도성을 가지는 나노막'을 제조하고, 이를 음향소자에 응용해 '신체를 비롯한 다양한 사물에 부착이 가능한 스피커와 마이크로폰'을 개발했다고 5일 밝혔다.

나노막은 나노미터(㎚, 1㎚는 10억 분의 1m) 두께의 얇은 막이다. 고분자 나노막은 어디든 잘 달라붙고, 무게가 가벼우며, 유연한 소재로 활용성이 높다. 하지만 얇은 특성으로 잘 찢어지고, 전기전도성이 없다는 한계가 있었다.

고현협 교수팀은 고분자 나노막에 은 나노와이어를 함몰시켜 이러한 단점을 해결했다. 전기가 잘 통하는 은 나노와이어로 그물 구조를 형성해 100 나노미터 두께의 나노막에 전기가 통하면서 기계적인 특성도 향상시킨 것이다. 은 나노와이어 그물 구조는 투명하기 때문에 결과물은 '투명 전도성 나노막'이 됐다.

제1저자인 강세원 UNIST 에너지공학과 박사과정 연구원은 "투명 전도성 나노막은 얇고 유연해 손가락 지문처럼 굴곡진 미세한 표면에도 자연스럽게 달라붙는다"며 "막 형태라 미세한 진동에도 민감하게 반응하므로 소리를 입·출력하는 음향소자에 활용할 수 있다"라고 설명했다. 

실제 연구진은 투명 전도성 나노막을 활용해 초박막형 투명 스피커와 웨어러블 마이크로폰을 만들었다. 

초박막형 투명 스피커는 열음파(Thermoacoustic) 방식으로 다양한 소리 신호를 출력한다. 스피커는 투명하고 부착 가능한 형태로 제작됐다.

웨어러블 마이크로폰은 목에 부착해 성대의 떨림까지 감지 가능한 센서다. 이 센서의 작동은 투명 전도성 나노막이 진동하면서 생긴 마찰력을 전기 에너지로 변환해서 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 있다.

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

공동 제1저자인 조승세 UNIST 에너지공학과 석‧박사통합과정 연구원은 "로봇 등에 이 기술을 적용한다면 스피커는 사람의 입처럼, 마이크로폰은 귀처럼 쓰일 수 있다"며 "향후 음성 인식으로 전자기기를 작동시키는 사용자 인터페이스를 구현하는 데도 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 미국과학협회(AAAS)에서 발행하는 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 지난 3일자로 게재됐다. 

강민구 기자의 다른 기사 더보기
독자의견
로그인 독자분들의 소중한 의견은 과학과 국민을 잇는 밑거름이 됩니다
0/ 300자