KAIST, 인간 귀 모사한 음성센서 개발…세계 최초로 제품화 성공
KAIST가 인간 귀를 모사한 음성 센서를 개발해 세계 최초로 스마트폰과 인공지능 스피커에 탑재해 제품화하는 데에 성공했다. 

KAIST는 신소재공학과 이건재 교수와 왕희승 박사팀이 공진형 유연 압전 음성 센서를 개발해 정확도가 높은 초고감도의 인공지능 기반 화자(話者) 식별과 음성 보안기술을 구현했다. 

인간의 귀는 먼 거리의 소리를 인식할 때 달팽이관에 있는 사다리꼴 막이 가청주파수 대역에서 수많은 공진 현상을 발생시키며 소리를 증폭한다. 

연구진은 인간의 귀가 먼 거리의 소리를 인식하는 방법을 모사해 매우 얇은 유연 압전 막을 사용했으며, 여러 공진 채널을 구현해 소리를 초고감도로 식별할 수 있는 공진형 음성 센서를 제작했다. 

이 교수팀은 2018년도에 세계 최초로 공진형 유연 압전 음성 센서 개념을 제시한 바 있으며, 이번 연구에서는 센서 구조에 따른 공진, 주파수, 압전 막의 역할 등을 이론적으로 밝히고 소형화와 성능 향상도 함께 이뤄냈다. 

유연 압전 음성 센서는 원거리에서 스마트 기기들을 정확하게 제어하는 미래 사물인터넷 기술과 음성을 암호화하는 보안기술을 연결함으로써 소비자 맞춤형 서비스 제공에 크게 이바지할 것으로 전망된다. 

생체 모사된 공진형 음성 센서는 신호 대 잡음비(Signal to noise ratio, SNR)가 우수해 음성인식 기능이 뛰어나고 다수 채널을 보유하기 때문에, 인공지능 음성 서비스에 적은 데이터양으로도 화자 식별 정확도를 높이는 강점이 있다. 

연구팀의 음성 센서는 같은 조건에서 정전용량형 상용 마이크로폰과 성능 비교를 진행한 결과, 음성 분석과 화자 식별에 있어 인식률을 크게 높였고 조건에 따라 오류율을 60%에서 95%까지 줄일 수 있었다. 

연구팀이 개발한 시제품은 이 교수가 교원 창업한 기업인 ㈜프로닉스 社를 통해 2020년 세계 가전박람회(CES)에서 공개된 바 있으며, 현재 해당 기술은 완성도 높은 인공지능 음성 기술을 시연하며 ㈜프로닉스 미국 지사를 통해 실리콘밸리의 유수 IT 기업들과 협업도 추진 중이다.
카이스트에서 인간의 귀가 소리를 듣는 방식을 모방하여 소리를 잘 구별할 수 있게 만들어 낸 장치가 뭐야
공진형 음성 센서