인간 귀 닮은 음성 센서 개발···AI 스피커 성능 좋아지나

[이데일리 강민구 기자] 한국과학기술원(KAIST)의 이건재 신소재공학과 교수팀이 인간 귀를 닮은 음성 센서를 만들고, 이를 시제품으로 선보였다. 더 멀리, 더 정확하게 음성을 인식하는 기술을 제시한 것으로 미국 실리콘밸리의 IT 기업들과 협업해 스마트폰, 인공지능 스피커, 금고 등에 활용될 전망이다.

인간의 귀는 특정 주파수 영역에서 센서가 큰 진폭으로 진동하는 현상인 공진을 이용해 소리를 듣는다. 달팽이관에 있는 사다리꼴 막이 가청주파수 대역에서 수많은 공진 현상을 발생시키며 소리를 증폭한다.

기존 음성센서들은 이러한 현상을 이용하지 못한 반면 연구팀은 이러한 효과를 극대화했다. 우선 매우 얇은 유연 압전 막을 사용해 인간 귀를 모사했고, 여러 공진 채널을 이용해 소리를 초고감도로 식별하는 공진형 음성 센서를 만들었다. 이후 스마트폰과 인공지능 스피커에 탑재해 제품으로 선보였다.

스마트폰과 인공지능 스피커에 탑재된 유연 압전 음성 센서.(사진=한국과학기술원)

생체를 모사한 공진형 음성 센서는 신호 대 잡음비(Signal to noise ratio, SNR)가 우수한 것으로 나타났다. 음성인식 기능이 뛰어나고 다수 채널을 보유하기 때문에 인공지능 음성 서비스에서 적은 데이터양으로도 화자 식별 정확도를 높일 수 있다.

연구팀이 같은 조건에서 정전용량형 상용 마이크로폰과 성능을 비교한 결과, 음성 분석과 화자 식별 인식률을 높였고, 오류율은 60%에서 95%까지 낮췄다.

이 교수가 창업한 기업인 프로닉스는 지난해 세계 가전박람회(CES)에서 시제품을 공개했다. 현재 프로닉스 미국 지사를 통해 미국 실리콘밸리 유수 IT 기업들과 협업도 추진하고 있다.

이건재 교수는 “이번에 제품화한 모바일 음성 센서는 민감도가 높으면서 크기를 줄여 미래 인공지능기술 구동에 필요한 핵심 센서로 활용할 수 있다”며 “우수한 음성센서를 통해 사용자들이 더 좋은 인공지능 시대를 경험하도록 돕겠다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 지난 12일자에 게재됐다.