사무실에서 대화하거나 회의하는 도중 갑자기 스마트폰의 음성비서 앱이 켜지며 대화를 반복하는 오류나, 시끄러운 카페에서 아무리 불러도 앱이 반응하지 않는 오류는 이제 흔한 해프닝이 됐다. 핸드폰 속에 들어 있는 마이크가 소음이나 방해물에 영향을 받기 때문이다.

POSTECH 화학공학과 조길원 교수‧전자전기공학과 정윤영 교수팀은 기존의 마이크보다 훨씬 민감도가 높으면서도 목에 붙여 소음과 마스크 등의 방해물에 영향 받지 않는 음성인식 ‘피부 부착형 고성능 진동감지 유연센서’를 개발하는데 성공했다. 이 센서를 목에 붙이면, 아무리 시끄럽거나 목소리가 작고 마스크를 쓰더라도 피부의 진동을 통해 목소리를 정확하게 감지할 수 있게 된다.

기존 마이크의 경우 공기의 떨림을 통해 목소리를 인식하기 때문에 공명현상이나 감쇠효과로 인해 민감도가 떨어져, 목소리를 정성적으로만 인식할 수 있었다. 자연히 소음이나 방해물로 인해 인식 정확도가 떨어질 수밖에 없어 음성 보안 등에 활용하기에는 무리가 있었다.

연구팀은 일반적인 소리의 세기 범위(40~70dBSPL,) 안에서 소리의 세기는 성대의 진동 가속도와 비례해 증가한다는 사실을 밝혀내고, 이를 이용해 진동가속도를 활용한 진동센서를 제작했다. 마이크로미터(μm) 크기의 미세한 구멍이 새겨진 가교 고분자 진동판으로 구성된 이 센서는 피부를 통해 전해지는 진동가속도를 측정해 정량적으로 음성을 인식할 수 있다.

이 센서는 소음이 있는 환경, 목소리가 거의 들리지 않는 가스마스크를 착용한 상황에서도 목소리를 왜곡없이 정확하게 감지할 수 있었다.

이 연구는 앞으로 음성을 인식할 수 있는 전자피부, 휴먼-머신 인터페이스, 성대 헬스케어 모니터링 웨어러블 기기 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

조길원 교수는 “이 연구는 그간 정성적 해석에 그쳤던 목소리 인식 기술을 외부환경에 관계없이 목소리를 정량적으로 감지하고 분석할 수 있는 새로운 음성인식 시스템을 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다”고 연구의 의의를 설명했다.

한편 이번 연구성과는 과학기술정보통신부가 추진하는 글로벌프런티어사업 ‘나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단’의 지원으로 수행됐으며, 연구결과는 네이처 커뮤니케이션즈 18일자를 통해 발표됐다

심지현 기자  bodo@emoneynews.co.kr

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