유니스트 고현협 교수 연구팀이 개발한 투명 전도성 나노막 소자를 이용하면 접착 가능한 투명 스피커와 음성 인식이 가능한 마이크를 만들 수 있다. 유니스트 제공
유니스트 고현협 교수 연구팀이 개발한 투명 전도성 나노막 소자를 이용하면 접착 가능한 투명 스피커와 음성 인식이 가능한 마이크를 만들 수 있다. 유니스트 제공

국내 연구팀이 어디에든 붙여 소리를 출력하는 ‘투명한 스피커’와 성대의 진동을 감지해 목소리를 인식하는 ‘투명한 마이크로폰’을 개발했다.

울산과학기술원(유니스트)은 3일 “고현협 에너지 및 화학공학부 교수 연구팀이 ‘투명하면서 전기전도성을 가지는 나노막’을 만들어 음향소자에 응용해 신체를 비롯한 다양한 사물에 붙여 쓸 수 있는 스피커와 마이크로폰을 개발했다”고 밝혔다. 연구팀 논문은 미국과학협회(AAAS)가 발행하는 과학저널 <사이언스 어드밴시스> 이날(현지시각)치에 실렸다. 연구팀의 연구결과는 웨어러블 전자기기와 음성인식, 음성지문보안, 로보틱스 등 다양한 분야에 기여할 것으로 기대된다.

나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 두께의 얇은 고분자 나노막은 어디에든지 잘 달라붙고 가벼운 데다 유연해 소재로 활용할 수 있지만 잘 찢어지고 전기전도성이 없는 단점이 있다. 연구팀은 10나노미터 두께의 고분자 나노막에 은 나노와이어로 그물구조를 만들어 전기가 통하면서 잘 찢어지지 않도록 했다. 나노와이어 그물구조는 투명하다는 장점도 있다.

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연구팀은 투명 전도성 나노막이 매우 얇고 유연해 손가락 지문처럼 굴곡진 미세한 표면에도 자연스럽게 달라붙는 데다 막 형태라 미세한 진동에도 민감하게 반응하는 성질에 착안해 소리를 입?출력하는 음향소자에 활용할 수 있을 것으로 생각했다. 연구팀은 실제로 투명하면서 피부 등에 전자문신처럼 붙여 소리를 내는 ‘초박막형 투명 스피커’와 마찰전기를 이용해 배터리 없이 자가 구동하는 ‘웨어러블 마이크로폰’을 만들었다.

초박막형 투명 스피커는 금속에 전류를 흘려서 생기는 열적인 변화로 공기를 팽창하고 수축시켜 소리를 내는 열음파 방식으로 다양한 소리 신호를 출력한다. 또 웨어러블 마이크로폰은 목에 부착해 성대의 떨림까지 감지할 수 있는 센서로, 이 센서의 작동은 투명 전도성 나노막이 진동하면서 생긴 마찰력을 전기 에너지로 변환해서 사용한다. 센서가 수집한 목소리의 아날로그 신호를 전기 신호로 바꿔서 분석하면 누구의 음성인지도 식별할 수 있다. 사람마다 고유한 음성 주파수 패턴을 가지므로 이를 대조하면 음성보안에도 활용할 수 있다고 연구팀은 밝혔다.

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고현협 교수는 “로봇 등에 이 기술을 적용하면 스피커는 사람의 입처럼, 마이크로폰은 귀처럼 쓰일 수 있다. 사물인터넷이 발달하면서 인공지능 스피커나, 음성인식, 음성지문보안 등에서 센서 기술이 크게 주목받는 만큼 이번 연구도 산업적 파급력이 클 것”이라고 말했다.

이근영 선임기자 kylee@hani.co.kr