`정확도 97.5%` 사람 달팽이관 모방 AI기반 음성센서 나왔다

이건재-유창동 KAIST 교수팀 개발


국내 연구진이 AI(인공지능) 기술을 적용한 화자 인식용 압전 음성센서를 개발했다.

KAIST(총장 신성철) 신소재공학과 이건재 교수(사진)와 전기및전자공학부 유창동 교수 공동연구팀은 인간 달팽이관의 작동 방식을 모방한 AI 기반 화자 인식용 유연 압전 음성센서를 개발했다고 4일 밝혔다.

이 기술은 97.5%의 정확도로 말한 사람을 인식해 스마트홈 가전이나 인공지능 비서, 생체인증 분야 등에서 개인 맞춤형 서비스를 가능케 할 전망이다. 음성센서는 인간과 기계 사이의 소통을 가능케 하는 수단으로, 4차 산업혁명 핵심 기술로 주목받고 있다. 2021년 약 160억달러 규모로 시장이 커질 전망이다.

그러나 현재 실용화된 기술은 음성신호 수신 시 정전용량을 측정하는 콘덴서 방식을 적용, 민감도가 낮고 인식 거리가 짧아 화자 인식률이 낮은 한계가 있다.

KAIST 연구팀은 사람의 달팽이관을 모방해 주파수에 따라 다른 영역이 진동하는 사다리꼴의 얇은 막을 제작했다. 또 이를 이용해 음성신호에 따른 공진형 진동을 유연 압전물질을 통해 감지하는 자가발전 고민감 음성센서를 개발했다.

이 센서는 기존 기술 대비 민감도가 2배 이상 높아 미세한 음성신호를 원거리에서도 감지할 수 있다. 또 다채널로 신호를 받아들여 하나의 언어에 대해 여러 개의 데이터를 얻을 수 있다.

이 기술을 화자인식 시스템에 적용한 결과 97.5%의 화자인식 성공률을 무향실 환경에서 달성했다. 기존 기술 대비 오류는 75% 이상 줄였다. 앞으로 첨단 소프트웨어 기술을 접목하면 다양한 환경에서도 화자·음성 인식률을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

이건재 교수는 "이 센서를 이용하면 화자를 정확하게 구별할 수 있기 때문에 개인별 음성 서비스를 스마트 가전이나 인공지능 비서에 접목할 수 있게 된다"면서 "생체인증, 핀테크 등 보안 분야에서도 활발한 활용이 기대된다"고 말했다.

이 연구는 과기정통부 지원 연구조직인 스마트IT융합시스템연구단의 지원을 받아 이뤄졌으며 연구결과를 담은 논문 두 편이 최근 국제 학술지 '나노에너지'에 동시에 게재됐다.

안경애기자 naturean@dt.co.kr