ETRI, 소리나면 센서반응…침입 화재 감지

[아이뉴스24 김문기 기자] 국내 연구진이 소리를 이용해 무단 침입이나 화재를 감지할 수 있는 센서를 개발했다.

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

음장 센서는 스피커로 소리를 발생시켜 일정 공간에 형성된 음장변화를 분석해 작동한다. 사람이 움직이거나 온도가 변화하면 음장 역시 달라지는데 마이크를 통해 변화된 음파를 수신 받아 상황을 감지하는 방식이다.

연구진이 개발한 음장센서는 마이크, 스피커, 신호처리부 등 크게 세 부분으로 구성됐다. 크기는 8x5cm로 주로 천정 등에 붙여 미세한 소리와 움직임 포착이 가능, 널리 활용이 가능하다. 예컨대 인공지능(AI) 스피커를 호출하여 보안모드를 설정하면 스피커는 귀뚜라미 울음과 비슷한 소리를 2~3초마다 0.5초씩 방출한다.

음파를 주기적이고 능동적으로 보내 공간에 만들어진 음장을 파악하는 것이다. 움직임이나 온도에 따라 음장의 변화가 감지되면 사용자에게 문자 등 알림이 오는 방식이다.

연구진이 개발한 센서의 가장 큰 장점은 사각지대가 없다는 점이다. 기존 영상 센서나 적외선 센서는 보이지 않는 곳, 차폐된 열 등은 감지하지 못했거나 오알람이 많았다.

하지만 음장 센서는 소리의 반사 및 회절 현상을 이용, 장애물을 넘어 사각지대의 움직임 역시 민감한 파악이 가능하다. 뿐만 아니라 본 센서는 초기 화재 상황도 알 수 있다.

기존 센서는 화재가 크게 번진 후에야 비로소 센서가 온도 변화를 감지하는 것과 달리 음장 센서는 사각지대에서도 50초 이내에 알 수 있다.

연구진이 개발한 음장센서는 스피커와 마이크 일체형(HW), 음장 신호처리 칩 형태의 모듈형 제품으로 출시됐다.

기존 CCTV 및 AI 스피커 등에 SW 업데이트를 통해서도 서비스가 가능하다. 설치가 쉽고 사물인터넷 기기 등과 확장성이 뛰어나 시장성이 높은 것으로 평가 받고 있다.

가격경쟁력도 탁월하다. 사각지대가 없다 보니 동일 공간을 기존 센서보다 적은 숫자의 센서로 정확하게 감지가 가능하다. 기존 대비 약 30% 비용으로 설치할 수 있다는 점도 강점이다. 설치 및 유지비 역시 다른 센서들보다 저렴하고 정확도가 높아 불필요한 오출동 비용까지 절감케 된다.

개발된 센서는 급증하는 1인 가구나 공공시설 등 도난ㆍ방범 및 화재ㆍ안전이 필요한 곳에 많은 활용이 이뤄질 전망이다. 노약자의 움직임을 감지해 알림을 제공하는 등 복지케어 서비스에도 응용이 가능할 것으로 보인다.

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 출원 및 등록했다.

과거에도 정상파 소리를 이용하는 침입 감지 연구가 있었다. 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 구분해 파악할 수 있다.

ETRI 연구책임자인 박강호 박사는 "현재 열화상 카메라 등 세계 센서 시장은 일본이 절반 이상을 점유하고 있다"라며, "본 센서가 상용화되면 기존 센서를 보완해 수입을 대체하고 센서 제품 및 소재부품 국산화에도 큰 도움이 될 것으로 보인다”고 말했다.

향후 연구진은 사람이 들리지 않는 소리 비가청형 음파를 활용한 센서 개발과 딥러닝을 통해 움직임과 온도 변화를 종류별로 더욱 정확하게 구별하는 연구 등을 진행할 예정이다.