김기우 기계공학과 교수

청각기관의 고막 형상을 생체 모방한 새로운 진동판 제안

한국소음진동공학회 논문집 우수논문상 수상

▲ 최근 한국소음진동공학회에서 우수논문상을 수상한 김기우 기계공학과 교수.

진동판 (Diaphragm)은 스마트폰 및 마이크로폰 등에서 음향 신호를 전기 신호로 변환시키기 위해 진동하는 얇은 막으로 음향 센서의 중요한 부품 중 하나이다.

김 교수는 이 논문에서 청각기관 중 고막(Tympanic Membrane, Eardrum)의 독특한 형상을 모방해 음향 변환기에 적용할 수 있는 이론과 배경, 관련 기술을 제시했다. 특히 3D프린터를 이용해 제조한 유연한 진동판이 쌍선형(Bilinear) 강성 특성을 나타낸다는 사실을 연구해 응용 가능성이 큰 독창적인 기술이라는 평가를 받았다.

기존 원형의 납작한 진동판은 선형(linear) 주파수 특성을 나타내지만 제안한 새로운 진동판은 저주파 영역에서 더 평편한 주파수 응답 특성을 나타내는 효과와 음향 센서에 적합한 광대역 주파수 특성을 나타낸다.

김 교수는 이 논문을 바탕으로 추가 실험과 비선형 진동 이론 (Harmonic Balance Method)을 이용한 해석 결과를 보충해 지난 2월 JCR 기준 기계 계열 최상위권 저널인 Mechanical Systems and Signal Processing에 게재한 윤종윤 인천대 메카트로닉스공학과 교수와의 공동 논문 ‘Harnessing the bilinear nonlinearity of a 3D printed biomimetic diaphragm for acoustic sensor applications’ 역시 연구의 독창성을 인정받아 지난 6월 엔지니어링 온라인 뉴스 매체 AIE(Advances in Engineering) 기계공학 분야에 게재되기도 했다.

AIE 온라인 뉴스는 전 세계 엔지니어링 분야 논문 중에서 혁신적인 공학·과학 기술 개발을 이룬 탁월한 연구 논문 0.1%만을 선정해 소개하는 뉴스 매체다.

김기우 교수는 “우리 귓속에 있는 고막을 응용하면 지금보다 더 우수한 음향 센서를 만들어낼 수도 있을 것이라고 판단하고 지속적인 추가 연구를 해오고 있다”며 “출원된 특허를 바탕으로 마이크로폰 개발 회사와 공동 연구를 통해 제품화를 준비하고 있다”고 말했다.