스마트 가전·AI비서 등 활용 기대감
이건재·유창동 교수 공동연구팀 성과

한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 이건재 교수와 전기및전자공학부 유창동 교수 공동 연구팀이 인공지능(AI) 기반의 화자(話者) 인식용 유연 압전 음성센서를 개발했다. 이번 연구를 통해 개인별 음성 서비스를 스마트 홈 가전이나 인공지능 비서, 생체 인증 분야 등 차세대 기술에 활용 가능할 수 있을 것으로 기대된다.

음성센서는 인간과 기계 사이의 자유로운 소통을 가능하게 만드는 가장 직관적인 수단으로 4차 산업혁명의 핵심 기술로 주목받고 있다. 음성센서 시장은 오는 2021년 약 160억 달러 규모로 커질 것으로 예상된다.

하지만 현재 산업계에서는 음성신호 수신 시 정전용량을 측정하는 콘덴서 형식을 사용하기 때문에 민감도가 낮고 인식 거리가 짧아 화자 인식률에 한계가 있다.

이번 연구에서 연구팀은 인간의 달팽이관을 모사해 주파수에 따라 다른 영역이 진동하는 사다리꼴의 얇은 막을 제작했다. 음성신호에 따른 공진형 진동을 유연 압전 물질을 통해 감지하는 자가발전 고민감 음성 센서를 개발했다.

연구팀의 음성 센서는 기존 기술 대비 2배 이상 높은 민감도를 가져 미세한 음성 신호를 원거리에서도 감지할 수 있다. 또한 다채널로 신호를 받아들여 하나의 언어에 대해 복수 개의 데이터를 얻을 수 있다. 이 기술을 기반으로 누가 이야기하는지 찾아내는 화자인식 시스템에 적용해 97.5%의 화자인식 성공률을 무향실에서 달성했고 기존 기술 대비 오류를 75% 이상 줄였다.

화자인식 서비스는 음성 분야에 세상을 바꿀 기술로 기대를 받고 있다. 기존 기술은 소프트웨어 업그레이드를 통한 접근으로 인식률에 한계가 있었지만 연구팀의 기술은 하드웨어 센서를 개발함으로써 능력을 크게 향상시켰다. 연구팀은 추후 첨단 소프트웨어를 접목, 다양한 환경에서도 화자 및 음성 인식률을 높일 수 있을 것으로 예상하고 있다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘나노 에너지’ 9월호에 ‘민감도’와 ‘화자인식’ 논문 두 편으로 동시 게재됐고, 현재 관련 기술은 실용화 단계에 있다. 

구본혁 기자/nbgkoo@