KAIST, 인간 귀 모사한 음성 센서 세계 최초 상용화 길 터

↑ 스마트폰 및 AI 스피커에 탑재된 유연 압전 음성 센서의 모습. [사진 제공 = KAIST]

사람의 귀가 소리를 듣는 원리로 만들어진 초고감도 공진형 음성 센서가 개발됐다.
15일 한국과학기술원(KAIST)은 이건재 신소재공학과 교수 연구팀이 초고감도 인공지능(AI) 기반 화자 식별 및 음성 보안기술을 만들 수 있는 공진형 유연 압전 음성 센서를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 이 센서를 스마트폰과 인공지능 스피커에 탑재해 제품화하는 데도 성공했다.
공진형 압전 음성 센서란 음성에 의해 센서 막이 진동해 공진 현상이 일어나 민감도 높은 전압 신호를 얻을 수 있는 기술이다. 공진이란 특정 주파수 영역에서 센서가 큰 진폭으로 진동하는 현상이고 압전은 압력을 가했을 때 전기적 신호가 자발적으로 생성되는 현상이다. 즉 공진으로 인해 압력이 생기면, 압전 현상으로 인해 자연스레 전압 신호를 얻을 수 있는 원리다.

↑ 이건재 KAIST 신소재공학과 교수. [사진 제공 = KAIST]

이 교수 연구팀의 센서는 원거리에서 스마트 기기들을 정확하게 제어하는 미래 사물인터넷(IoT0 기술과 음성을 암호화하는 보안기술을 연결할 수 있다. 이를 통해 소비자 맞춤형 서비스 제공에 크게 이바지할 것으로 전망된다.
특히 생체 모사된 공진형 음성 센서는 신호 대 잡음비(SNR)가 우수해 음성인식 기능이 뛰어나다. 또 다수 채널을 보유하기 때문에 AI 음성 서비스에 적은 데이터양으로도 화자 식별 정확도를 높이는 강점이 있다. 연구팀이 같은 조건에서 정전용량형 상용 마이크로폰과 이 센서의 성능 비교를 진행한 결과, 음성 분석 및 화자 식별에 있어 인식률을 크게 높였고 조건에 따라 오류율을 60%에서 95%까지 줄일 수 있었다.
연구팀이 개발한 시제품은 이 교수가 교원 창업한 기업인 프로닉스를 통해 2020년 세계 가전박람회(CES)에서 공개된 바 있다. 이 교수는 완성도 높은 AI 음성 기술을 보여 프로닉스 미국 지사를 통해 실리콘밸리의 유수 IT 기업들과 협업도 추진하고 있다.
이 교수는 "이번에 제품화된 모바일 음성 센서는 높은 민감도를 보유하면서도 크기를 획기적으로 줄였기 때문에 미래 인공지능기술을 구동하는 핵심 센서로 적용할 수 있다"며 "현재 대량생산 상용화 공정도 완성 단계에 있어 실생활에 곧 적용될 수 있을 것이다"라고 말했다.
한편 이번 연구 성과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 지난 12일 게재됐다.
[이종화 기자]