한기대 김병기 교수팀, '다수 음원 추적 MEMS 마이크로폰' 개발

한국기술교육대학교는 최근 메카트로닉스공학부 김병기 교수(사진) 연구팀이 다수 음원 추적이 가능한 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems, 마이크로 전자 기계 시스템) 마이크로폰을 개발했다고 4일 밝혔다.

마이크로폰은 소리를 전기신호로 바꾸는 소자로 휴대폰, 보청기, 스마트 스피커, 스마트 TV 등의 핵심부품으로 활용되고 있다.


이번에 김 교수팀이 개발한 MEMS 마이크로폰은 8.5mm × 8.5mm 크기의 초소형 실리콘 기판에 3개의 마이크로폰이 배열되어 있어 동시에 발생하는 최대 3개의 음을 각각 추적하고 기록할 수 있다. 3차원 공간에서 임의로 들어오는 음원의 방향을 측정해 높은 신호 대비 잡음 비율의 전기신호로 바꿀 수도 있다.

예를 들어 기존의 스마트 스피커는 두 사람이 동시에 명령을 내리는 경우 기기의 인식률이 매우 낮았으나, 해당 기술을 사용하면 동시에 두 개의 명령을 각각 인식해 둘 다 실행할 수 있게 된다. 또 서비스 로봇이 대화할 때 상대가 키가 큰 사람이든 작은 사람이든 음성의 방향을 인식하고 얼굴이나 몸을 돌려 눈을 맞추는 동작도 가능하다.

김 교수는 "해당 기술은 다수의 음성과 음원을 찾아내는 기능이 필요한 보안용 카메라, 군사적 목적의 센싱 시스템뿐만 아니라 일상생활에서 음성을 이용한 기계·컴퓨터 등과의 교류를 원활히 하는데 탁월한 선능을 발휘할 것"이라며 "특히 기존에 없던 기능을 손톱만한 사이즈로 구현했다는 점에서 향후 무궁한 활용 가능성을 점칠 수 있다"고 강조했다.


한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 '중견연구자지원사업'과 교육부의 '대학중점연구소사업'의 지원을 받아 진행됐다.

연구결과는 'An mm-sized biomimetic directional microphone array for sound source localization in three dimensions (3차원 음원 추적이 용이한 생체모방형 초소형 지향성 마이크로폰)'이라는 제목으로 세계적인 과학분야 학술 출판사인 '스프링거 네이처(Springer Nature)'가 발행하는 '마이크로시스템 앤 나노엔지니어링(Microsystems & Nanoengineering)'지 6월호에 게재됐다.