피부에 붙이는 투명스피커와 마이크 현실로 나온다

얼핏 피부에 새긴 문신처럼 보였는데 갑자기 그 자리에서 클래식 음악이 들려온다. 목에 붙인 상처 치료용 밴드는 알고 보니 목소리를 감지하는 마이크다. 피부에 잘 붙는 초박막 스피커와 마이크가 등장한다면 가능한 일이다. 국내 연구팀이 이런 일을 현실로 만들어 줄, 전기가 통하는 얇은 막을 개발하는 데 세계 최초로 성공했다.

고현협 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수 및 강세원·조승세 연구원은 전기가 통하는 나노미터 두께의 초박막 투명 막을 만들고, 이를 이용해 실제 스피커와 마이크 기능을 구현하는데 성공해 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 3일자에 발표했다.

손등에 설치한 투명 스피커. 여기에서 음악이 나온다. -사진 제공 UNIST

연구팀은 고분자 물질로 두께 100nm(나노미터, 1nm는 10억 분의 1m)의 얇고 투명한 막을 만들었다. 이런 막은 기존에도 연구된 바 있지만 전기가 통하지 않고 잘 찢어져 전자제품으로 개발하는 데 어려움이 많았다.

연구팀은 은을 나노미터 굵기의 실처럼 뽑아 그물 형태로 가공한 뒤, 이를 고분자 나노 막과 결합시켜 이 문제를 해결했다. 마치 연체 동물의 몸 안에 부드러운 뼈를 넣은 것처럼, 유연성을 많이 손상시키지 않으면서 튼튼하고, 동시에 전기가 통하는 나노 막이 완성된 것이다. 은나노 그물은 워낙 얇고 빈 공간이 많아 나노막의 투명성을 떨어뜨리지 않았다. 강 연구원은 “매우 얇고 유연해 손가락 지문처럼 굴곡진 미세 표면에도 자연스럽게 달라붙을 정도”라고 말했다.

이번에 개발한 투명 전도성 나노막을 이용하면 접착 가능한 투명 스피커와 음성 인식 가능한 마이크를 만들 수 있다. - 사진 제공 UNIST

연구팀은 이를 응용해 만든 스피커와 마이크는 실제로 작동이 가능했다. 스피커는 금속인 은나노 실 그물에 전류를 흘릴 때 발생하는 열로 공기를 팽창, 수축시켜 소리를 만든다. 마이크는 나노막이 소리를 만나 진동할 때 생기는 마찰력을 전기에너지로 바꾼다. 연구팀은 이 마이크를 이용해 목소리의 주파수 패턴을 읽어내고, 사람의 목소리를 구별하는 음성지문 보안시스템 구축하는데도 성공했다.

조 연구원은 “말하고 듣는 로봇이나, 음성 인식으로 전자기기를 작동시키는 사용자 인터페이스 등을 만들 때 이용할 수 있을 것”이라고 말했다.
 

[윤신영 기자 ashilla@donga.com]