소리를 볼 수 있는 장치 개발, 청각장애인에 ‘희망’

한국기계연구원 허신 박사팀, 안경·목걸이·팔찌 등에 붙여 사용…10억 달러 이상 수입대체효과

CMOS 신호처리소자가 묶음으로 합쳐진 MEMS 마이크로폰.

[아시아경제 이영철 기자] 청각장애인들에게 반가운 장치가 개발됐다. 소리를 볼 수 있는 장치를 한국기계연구원(원장 최태인)이 개발했다.

한국기계연구원 나노자연모사연구실 허신 박사팀은 미래창조과학부 신기술융합형 성장동력사업의 신경모방 소자 및 인지시스템융합연구단(단장 우삼용) 지원을 받아 청각장애인의 청각보조를 위해 높은 감도와 광대역 주파수 특성을 갖는 초소형 청각소자를 개발했다고 7일 밝혔다.

개발된 기술은 안경, 목걸이, 팔찌 등 휴대용이나 착용형 장비에 쓰일 수 있다. 청각장애인들의 장애노출을 최소화시킬 수 있으며 궁극적으로 청각장애인과 노약자의 삶의 질이 크게 나아질 전망이다.

개발된 초소형 청각소자인 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 마이크로폰 소자는 4인치 실리콘웨이퍼 기준으로 수백 개의 소자를 대량으로 만들 수 있는 MEMS 공정기술을 이용해 저가화, 초소형화, 소자의 특성을 고르게 나타낼 수 있는 장점이 있다.

기존의 MEMS 마이크로폰은 주로 휴대용 정보통신(IT)기기의 음성처리에 맞는 특성을 갖고 있으나 이번에 개발된 MEMS 마이크로폰기술은 청각장애인이 듣고 싶어 하는 소리방향과 발생위치를 시각적으로 확인할 수 있는 청각보조용장치의 핵심기술이다.

단순히 소리 크기를 키우는 보청기나 고도난청환자들에게 이식되는 인공와우와도 차별화된다.

연구팀은 실리콘기판에 마이크로폰소자 및 CMOS 신호처리소자를 만들어 이 두 소자를 패키징한 6mm×7mm 크기의 MEMS 마이크로폰을 개발했다.

신호처리소자는 마이크소자에서 생기는 작은 전기신호를 키우는 역할을 하며 전력 소모가 적고 신호 대 잡음비가 높다는 특성을 갖고 있다.

한국기계연구원 나노자연모사연구실 허신 박사

개발된 MEMS 마이크로폰은 청각장애인의 청각보조용장치에 적용, 음원을 가시화할 수 있게 일반적인 MEMS 마이크로폰 감도(-42.0dB)보다 우수한 감도 및 넓은 주파수 대역 (100~5,000Hz)을 갖고 있다.

연구팀은 올해 말까지 4mm×4mm로 줄여 활용영역 및 기술경쟁력을 더 높일 예정이다.

초소형 청각소자를 이용해 나오는 소리를 시각화하는 원리는 음원으로부터 전파되는 음파가 이번에 개발된 초소형 청각소자배열로 입사할 때 측정되는 각각의 음압 신호의 공간분포를 가시화 알고리즘으로 시각화해 청각장애인이 눈으로 볼 수 있게 하는 것이다.

연구책임자인 허신 박사는 “청각장애인들에게 소리를 시각으로 인식할 수 있는 장을 열었다는 점에서 의미가 있다”며 “MEMS 마이크로폰소자는 모두 외국에서 들여오고 있지만 이 기술이 상용화되면 약 10억 달러의 수출 및 수입대체효과가 예상된다”고 말했다.

이영철 기자 panpanyz@