KAIST, 유연 압전 화자 인식 음성센서 개발
KAIST, 유연 압전 화자 인식 음성센서 개발
  • 함예솔
  • 승인 2018.10.09 21:00
  • 조회수 3428
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화자 인식용 유연 압전 음성센서 개발. 출처: KAIST
화자 인식용 유연 압전 음성센서 개발. 출처: KAIST

KAIST 신소재공학과 이건재 교수와 전자및전자공학부 유창동 교수 공동 연구팀은 인공지능 기반의 화자 인식용 유연 압전 음성센서를 개발했습니다. 이는 향후 개인별 음성 서비스를 스마트 홈 가전제품이나 인공지능 비서, 생체 인증 분야 등 차세대 기술에 활용될 전망입니다.

 

음성 센서는 인간과 기계사이의 자유로운 소통을 가능하게 만드는 중요한 수단으로 4차 산업혁명의 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 따라서 음성센서 시장은 2021년 대략 160억 달러 규모로 커질 것으로 예상됩니다. 그러나 현재 산업계에서는 음성 신호 수신시 정전 용량을 측정하는 콘덴서 형식을 사용하기 때문에 민감도가 낮고 인식 거리가 짧아 화자 인식률에 한계가 있었습니다.

 

인간의 달팽이관을 모사한 유연 압전 음성 센서 구조. 출처: KAIST
인간의 달팽이관을 모사한 유연 압전 음성 센서 구조. 출처: KAIST

이번 연구에서 연구팀은 인간의 달팽이관을 모사해 주파수에 따라 다른 영역이 진동하는 사다리꼴의 얇은 막을 제작했습니다. 음성 신호에 따라 공진형 진동을 유연 압전 물질을 통해 감지하는 자가발전 고민감 음성 센서를 개발했습니다. 참고로 공진은 진동하고 있는 시스템의 진폭이 외부 힘에 의해 특정 진동수에서 커지는 것을 말합니다. 

 

연구팀의 음성 센서는 기존 기술 대비 2배 이상 높은 민감도를 가져 미세한 음성 신호를 원거리에서도 감지할 수 있습니다. 또한 다채널로 신호를 받아들여 하나의 언어에 대해 복수 개의 데이터를 얻을 수 있습니다.

 

인공지능을 통한 화자 인식 개략도. 출처: KAIST
인공지능을 통한 화자 인식 개략도. 출처: KAIST

이 기술을 기반으로 누가 이야기하는지 찾아내는 화자 인식 시스템에 적용해 97.5%의 화자 인식 성공률을 무향실에서 달성했고, 기존 기술 대비 오류를 75%이상 줄였습니다. 

 

화자 인식 서비스는 음성 분야에 세상을 바꿀 기술로 각광받고 있습니다. 기존 기술은 소프트웨어 업그레이드를 통한 접근으로 인식률에 한계를 나타냈지만 연구팀의 기술은 하드웨어 센서를 개발해 능력을 크게 향상시켰습니다. 추후 첨단 소프트웨어를 접목한다면 다양한 환경에서도 화자 및 음성 인식률을 높일 수 있을 것으로 예상됩니다.

 

이건재 교수는 "이번에 개발한 머신 러닝 기반 고민감 유연 압전 음성센서는 화자를 정확하게 구별할 수 있기 때문에 개인별 음성 서비스를 스마트 가전이나 인공지능 비서에 접목할 수 있을 것이며 생체 인증 및 핀테크와 같은 보안 분야에서도 큰 역할을 할 수 있을 것"이라고 전했습니다. 이번 연구는 국제 학술지 <나노 에너지>에 게재됐고, 현재 관련 기술은 실용화 단계에 있습니다.

 


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