As it progresses to a hyperconnected society in the era of the Fourth Industrial Revolution, acoustic sensors are in the spotlight as the most intuitive and free-hands interface through speech recognition in human-machine interaction. Speech recognition in a noisy noise environment is important for such human-machine interaction, but it is difficult to increase accuracy with a single acoustic sensor due to its single channel and low sensitivity. Therefore, in this paper, a flexible piezoelectric acoustic sensor that mimics the basilar membrane of the cochlea, a human auditory organ, is produced, and sensitivity is improved using resonance and voice information is increased in a single sensor using multiple channels. For accurate speech recognition, sensitivity improvement in the human speech range of 100 Hz to 8000 Hz is implemented as a polyimide substrate that mimics the change in the thickness of the basilar membrane. In order to improve accuracy through higher sensitivity, PNN-doped PMN-PZT thin film is manufactured by sol-gel coating, which is transferred to a gradual thickness polyimide substrate to realize a flexible piezoelectric acoustic sensor. The manufactured gradual flexible piezoelectric acoustic sensor compared voltage and sensitivity characteristics with the previous flat flexible piezoelectric acoustic sensor, and compared speech recognition rate with commercial microphones in noisy noise environments. This paper is meaningful in that speech recognition in a noise environment is possible in a single sensor by improving the performance of an acoustic sensor.
음향센서는 4차 산업 혁명 시대의 초연결 사회로 진행됨에 따라, 인간-기계 상호작용에서 음성인식을 통한 가장 직관적이고 자유로운 인터페이스로 각광받고 있다. 이러한 인간-기계 상호작용을 위해서는 시끄러운 잡음 환경에서의 음성인식이 중요하지만, 기존의 콘덴서 타입 마이크로폰은 단일채널, 낮은 민감도로 인하여 단일 센서로는 정확도를 높이는 것이 힘든 실정이다. 따라서 본 논문에서는 인간의 청각기관인 달팽이관의 기저 막을 생체 모방한 유연 압전 음향 센서를 제작하고 공진을 이용한 민감도 향상과 다중채널을 이용한 단일센서에서 음성정보 향상을 보고한다. 정확도 높은 음성인식을 위해, 인간의 음성범위 100Hz에서 8000Hz까지에서 민감도 향상을 필요하고, 이는 기저막의 두께 변화를 모방한 폴리이미드 기판으로 구현한다. 보다 높은 민감도를 통한 정확도 향상을 위하여 PNN 도핑을 통한 PMN-PZT 압전물질의 압전 특성을 최적화하고, 이를 두께변화 폴리이미드 기판에 전사하여 고민감의 유연 압전 음향센서를 실현한다. 제작된 두께변화 유연 압전 음향 센서는 기존의 평탄한 유연 압전 음향 센서와 전압 및 민감도 특성을 비교하고, 상업화 마이크로폰과 시끄러운 잡음 환경에서 음성인식을 진행한다. 본 논문은 음향센서 성능향상을 통해 단일 센서을 이용한 잡음환경에서 음성인식이 가능하다는 점에 있어 의미를 가진다.
