매우 얇은 두께에 모양도 자유자재로 바꿀 수 있는 스피커를 국내 연구진이 개발했다. 웨어러블 전자기기의 새로운 발전에 기여할 것으로 기대된다.
울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 고현협 교수 연구팀이 한국화학연구원 안기석 책임연구원 연구팀과 함께 스피커 형태를 변화시켜 소리의 방향을 조절할 수 있는 맥신 초박막 스피커를 개발했다고 28일 밝혔다.
이 스피커는 마이크로미터(1㎛는 100만분의 1m) 이하의 얇은 막 형태로 이뤄져 있다. 각종 표면에 쉽게 붙일 수 있고 모양도 자유자재로 바꿀 수 있는 필름 형태다. 고 교수는 “필름형 스피커는 다양한 표면에 쉽게 붙일 수 있고, 열음향 스피커는 진동판이 없는 유연하고 얇은 스피커인데 이 둘의 장점을 합친 스피커를 개발했다”고 말했다.
연구팀은 평면구조의 나노물질인 맥신(MXene)을 활용했다. 맥신은 2차원 평면구조를 가진 나노물질로 티타늄과 탄소 원자 등으로 이뤄져 있는 신물질이다. 우수한 전기전도성과 높은 전자파 차폐성능 덕분에 각종 센서와 반도체 소재, 에너지 저장 소재 등으로 활용되고 있다.
연구팀은 맥신과 초박막 필름을 이용해 열음향 스피커를 제작했다. 일반적인 스피커는 원뿔 모양의 진동판과 음성 코일을 기반으로 하기 때문에 부피가 크고 웨어러블 형태로 제작하기가 힘들다. 반면 열음향 스피커는 진동판이나 움직이는 부품이 없이도 사운드를 생성하기 때문에 웨어러블 형태로 제작하기 알맞다. 열음향 스피커는 재료가 주기적으로 가열 또는 냉각되면서 생기는 압력 변동으로 소리가 만들어지는 구조다.
연구팀이 만든 맥신 초박막 스피커는 높은 음압 레벨(SPL) 출력(15kHz에서 74.5dB)에서도 안정적인 성능을 보였고, 14일간의 소리 성능 테스트도 통과했다. 소리를 양방향으로 출력할 수도 있고, 굽히거나 비틀리는 등 모양을 변형시켜도 소리가 안정적으로 만들어져 다양한 형태로 스피커를 제작할 수 있는 것도 장점이다.
고 교수는 “새로운 형태의 열음향 스피커로 음원 시스템의 다양한 기능을 부여하고 이를 통해 맞춤형 소자 구조 설계가 가능하다”며 “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 말했다.
참고자료
Advanced Materials, DOI : https://doi.org/10.1002/adma.202306637