자유자재로 모양 바꾸고 아무데나 붙였다 떼는 '초박형 스피커' (naver.com)
고현협 교수(왼쪽 위 박스), 김진영 연구원(왼쪽 아래 박스), 정건영 연구원(오른쪽 아래). UNIST 제공
모양을 자유자재로 바꿀 수 있는 매우 얇은 두께의 초박형 스피커가 개발됐다. 휴대용 오디오 등 웨어러블 전자기기와 접목할 수 있을 것으로 보인다.
울산과학기술원(UNIST)은 고현협 에너지화학공학과 교수 연구팀이 한국화학연구원과 함께 스피커 자체의 형태를 바꿔 소리의 방향을 조절하는 '맥신 초박막 스피커'를 개발해 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 지난 16일 게재했다고 28일 밝혔다.
연구팀이 개발한 초박막 스피커는 마이크로미터(0.001mm) 이하의 얇은 막 형태의 열음향 스피커다. 각종 표면에 쉽게 붙일 수 있고 모양도 자유자재로 바꿀 수 있다. 스피커 지지대의 모양에 따라 360도 회전하거나 선택한 위치로 음성 출력이 가능하다.
원뿔 모양의 진동판과 음성 코일을 기반으로 하는 기존 스피커는 딱딱하고 부피가 커 웨어러블 전자 장치에 적용하는 데 한계가 있었다. 막 형태 스피커는 진동판이 없고 가벼우며 여러 모양으로 변형할 수 있다는 장점이 있다.
연구팀은 각종 센서나 반도체 등에 활용되는 평면구조 나노물질 맥신(MXene)과 두께가 800nm 수준인 얇은 초박막 필름 형태의 패럴린을 활용했다. 전도성 물질인 맥신에 전류를 흘려 열을 발생시키면 열이 주변의 공기를 진동시키면서 소리를 낸다.
기판으로 사용된 얇은 패럴린 층은 열 흡수율이 낮고 주변으로의 열 방출성이 뛰어나다. 열로 만들어낸 소리를 양방향으로 출력하고 굽히거나 비틀리는 등 모양을 변형해도 안정적인 소리를 만들어낸다.
연구팀은 개발한 스피커가 15킬로헤르츠(kHz) 주파수 및 0.5와트(W) 입력 전력 환경에서 74.5데시벨(dB)의 음압 레벨을 출력할 수 있음을 확인했다. 2주간의 소리 성능 테스트에서도 높은 안정성을 보였다.
연구팀은 스피커를 가로, 세로 20cm인 큰 면적으로 제작할 경우 포물선형이나 구형 형태로 만들 수 있어 소리의 집중도를 높이거나 3차원 전 방향 소리를 만들어낼 수 있었다고 설명했다.
고 교수는 "다양한 모양 변형 및 지향성 조정 가능 스피커는 잠재적으로 휴대용·홈 오디오 시스템, 능동 소음 제어, 유연한 능동 디스플레이 및 몰입형 엔터테인먼트 시스템에 적용될 수 있다"고 설명했다.
(후방)
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