이번 연구를 수행한 고현협(윗줄 왼쪽 네모) 교수 연구팀.[UNIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 초박막 두께에 모양도 자유자재로 변신할 수 있는 신개념 스피커가 개발됐다. 휴대용 오디오 시스템, 유연한 디스플레이 등에 사용 가능해 웨어러블 전자기기의 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 고현협 교수팀은 한국화학연구원 안기석 박사팀과 함께 ‘스피커 자체의 형태를 변화시켜 소리의 방향을 조절할 수 있는 맥신 초박막 스피커’를 개발했다. 초박막 스피커는 마이크로미터(0.001mm) 이하의 얇은 막 형태의 스피커다. 각종 표면에 쉽게 붙일 수 있고 모양도 자유자재로 바꿀 수 있다. 스피커 지지대의 모양에 따라 360° 혹은 선택적인 위치로 출력도 가능하다.

고현협 교수는 “필름형 스피커는 다양한 표면에 쉽게 붙일 수 있고, 열음향 스피커는 진동판이 없는 유연하고 얇은 스피커인데 이 둘의 장점을 합친 스피커를 개발했다”고 설명했다.

연구팀은 각종 센서나 반도체 등 활용도가 높은 평면구조 나노물질인 맥신(MXene)을 활용했다. 맥신 전도체의 면적당 열용량과 고분자 코팅 소재인 패럴린 기판의 열효율을 제어했다. 높은 음압 레벨(SPL) 출력(15kHz에서 74.5dB)이나 14일간의 소리 성능 테스트에서도 높은 안정성을 보였다.

조정 가능한 소리 지향성을 갖춘 멕신기반 열음향 스피커.[UNIST 제공]

연구팀이 제작한 스피커는 두께가 열이 침투되는 깊이보다 얇은 패럴린 기판을 사용함으로써 소리를 양방향으로 출력 가능하고, 굽히거나 비틀리는 등 모양을 변형시켜도 안정적인 소리를 만들어낼 수 있다. 또한, 20cm×20cm의 큰 면적으로 제작된 스피커는 포물선형이나 구형 형태로 제작 가능해 소리의 집중도를 높이거나 3차원의 전 방향 소리를 만들어낼 수 있었다.

고현협 교수는 “새로운 형태의 열음향 스피커로 음원 시스템의 다양한 기능을 부여하고 이를 통해 맞춤형 소자 구조 설계가 가능하다”며 “다양한 모양 변형 및 지향성 조정 가능 스피커는 잠재적으로 휴대용/홈 오디오 시스템, 능동 소음 제어, 유연한 능동 디스플레이 및 몰입형 엔터테인먼트 시스템에 적용될 수 있다”고 말했다.

한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구성과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 11월 16일 정식 출판됐다.