국내 연구진이 소리를 이용해 무단 침입이나 화재를 감지할 수 있는 센서를 개발했다. 특히 사각지대 없이 저렴하게 설치할 수 있어, 시설 보안을 강화하고 소재·부품 국산화에도 큰 도움을 줄 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 연구소기업 시큐웍스와 함께 음장 변화를 기반으로 눈 뿐만 아니라 귀까지 동원해 침입이나 움직임은 물론 화재까지 감지하는 스마트 안전센서를 세계 최초로 개발했다고 3일 밝혔다.

음장(Sound Field) 센서는 스피커로 소리를 발생시켜 일정 공간에 만들어진 음장변화를 분석해 작동한다. 사람이 움직이거나 온도가 변하면 음장 역시 달라진다. 이때 마이크를 통해 변한 음파를 수신 받아 상황을 감지하는 방식이다.

연구진이 개발한 음장센서는 마이크와 스피커, 신호처리부 등 크게 세 부분으로 구성돼 있다. 크기는 8cm x 5cm로 주로 천정 등에 붙여 미세한 소리와 움직임을 포착할 수 있어, 널리 활용할 수 있다.

예컨대 인공지능(AI) 스피커를 호출해 보안모드를 설정하면 스피커는 귀뚜라미 울음과 비슷한 소리를 2~3초마다 0.5초씩 방출한다. 음파를 주기적이고 능동적으로 보내 공간에 만들어진 음장을 파악하는 것이다. 만일 움직임이나 온도에 따라 음장의 변화가 감지되면 사용자에게 문자 같은 알림이 오는 방식이다.

연구진이 개발한 센서가 가진 가장 큰 장점은 사각지대가 없다는 사실이다. 기존 영상 센서나 적외선 센서는 보이지 않는 곳, 차폐된 열 등은 감지하지 못했거나 오알람이 많았다. 하지만 음장 센서는 소리의 반사와 회절 현상을 이용해, 장애물을 넘어 사각지대에서의 움직임까지도 파악할 수 있다.

게다가 이 센서는 초기 화재 상황도 금방 알 수 있다. 기존 센서는 화재가 크게 번진 뒤에 센서가 온도 변화를 감지한다. 하지만 이 음장 센서는 사각지대에서도 50초 이내에 알 수 있다.

연구진이 개발한 음장센서는 스피커와 마이크 일체형(HW), 음장 신호처리 칩 형태의 모듈형 제품으로 출시했다. 기존 CCTV와 AI 스피커 등에 SW 업데이트를 통해서도 서비스를 할 수 있다. 설치가 쉽고 사물인터넷(IoT) 기기 등과 확장성이 뛰어나 시장성이 높은 것으로 평가 받고 있다.

사각지대가 없다 보니 동일 공간을 기존 센서보다 적은 숫자의 센서로 정확하게 감지할 수 있다. 이에 따라 기존 대비 약 30% 비용으로 설치할 수 있다. 설치와 유지비도 다른 센서보다 저렴하다. 특히 정확도가 높아 불필요한 오출동 비용까지 절감시킨다.

해당 제품은 ETRI 지능형센서연구실 박강호 박사팀의 음장보안센서 원천기술을 이전받아 개발됐다. 연구진은 2010년부터 현재까지 한국, 미국, 독일, 영국, 중국 등 5개국에 음장센서 기술 관련 특허 10건을 출원하고 등록했다.

과거에도 정상파 소리를 이용하는 침입 감지 연구가 있었다. 하지만 주로 단일 주파수를 아날로그 방식으로 파악해 음장 변화를 정확하게 구분하지 못했다. 반면 연구진은 여러 주파수의 소리를 음장 스펙트럼 형태의 디지털 신호로 처리하고 이를 지능형 알고리즘으로 분석해 움직임과 온도 변화를 정확하게 구분하여 파악할 수 있었다.

ETRI 연구책임자인 박강호 박사는 “현재 열화상 카메라 등 세계 센서 시장은 일본이 절반 이상을 점유하고 있다”며 “이 센서가 상용화되면 기존 센서를 보완해 수입을 대체하고 센서 제품과 소재부품 국산화에도 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

본격적인 제품 출시는 올해 9월 중으로 예정되어 있고 시생산을 통한 판매는 내년부터 진행될 것으로 보고 있다. ㈜시큐웍스는 미국 실리콘밸리 등 글로벌 진출도 타진 중이다.

앞으로 연구진은 사람이 듣지 못하는 소리를 활용한 센서 개발과 딥러닝을 통해 움직임과 온도 변화를 종류별로 더욱 정확하게 구별하는 연구 등을 진행할 예정이다. 스마트 가전, 스마트시티, 항만 컨테이너와 선박 등의 분야로 사업영역 확장도 계획 중이다.

한편 시장평가기관 조사에 따르면 지능형 영상보안과 블랙박스 세계시장은 오는 2024년 188억달러(약 22조5600억원)로 성장할 전망이다.

박응서 테크엠 기자   gopoong@techm.kr