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무선통신 융합 고성능 ‘스마트 보청기’ 핵심기술 개발

무선충전·스마트 기기 연동·인공지능·환경 자동 인식

[산업일보]
사회 구조가 노령화 될수록, 노인 난청 인구가 급격히 증가하고 있다. 국내에서 난청을 갖고 있는 인구는 대략 300만명 이상이며, 미국의 경우는 3천만명 이상이 난청을 갖고 있다. 난청을 해결하기 위해 가장 보편적으로 사용되는 청각보조의료기기가 보청기다. 그러나 개인별 특성에 최적화되지 못한 보청기의 성능에 대한 불만족이 높고, 개당 수백만원 이상으로 고가격이라 보청기가 필요한 난청인들이 증가함에도 불구하고, 보청기를 착용하지 못하고 있다.

세계 보청기 시장은 2020년경 약 124억 달러에 이를 것으로 전망된다. William Demant를 포함한 상위 6개 업체가 75% 이상을 점유하고 있으며, 국내 시장도 국외 주요 보청기 제작 업체들이 80% 이상의 시장을 점유하고 있다. 특히, 국내 보청기 제품은 대부분 해외로부터 핵심 부품을 구입해, 일부 기능 만을 추가해 제품화해 판매하고 있다.

무선통신 융합 고성능 ‘스마트 보청기’ 핵심기술 개발

고령 난청 인구의 증가에 따른 사회적 비용의 증가와 난청 문제 해결을 위해 보청기 핵심 기술 개발 및 저가 고품질 보청기의 국산화가 시급하다.

국내 보청기 시장을 대부분을 값비싼 외산제품을 잠식하고 있는 가운데, 정부출연연구기관이 첨단 정보통신기술(ICT)과 보청기 기술을 융합해 시간에 따라 변화하는 복잡한 외부환경에도 난청인이 편안하고, 쾌적하게 소리를 청취할 수 있도록 해주는 스마트 보청기 핵심기술을 개발, 관련 기업에 기술이전했다.

이 기술을 적용한 제품이 상용화될 경우, 고성능 스마트 보청기를 합리적 가격으로 공급할 수 있으며, 첨단 보청기를 포함한 다양한 청각보조의료기기 제품에 적용할 수 있어 국내 난청 환자들의 복지향상에 기여할 것으로 기대된다.

과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 산하 정부출연연구기관인 한국전기연구원(KERI) 융복합의료기기연구센터 박영진 책임연구원팀은 정부 지원 주요사업인 ‘사용자 친화형 무선통신 융합 스마트 보청기 개발’ 과제의 일환으로 기존 보청기 기능에 무선충전, 스마트 기기 연동, 인공지능 환경 인식 기능 등 ICT 기술이 융합 접목된 ‘스마트 보청기(KERI-Smart Hearing Aid)’ 핵심 기술을 개발했다.

최근 고령화 사회로의 진입과 노령인구의 급격한 증가에 따라 '보이지 않은 질환'으로 불리는 노인성 난청 환자가 늘고 있다. 이와함께 일상생활에서 스마트폰과 이어폰 등을 통한 시끄러운 음악소리, 도심내 비행기 소음, 건설이나 공장에서 발생하는 강한 소음에 일시적, 지속적으로 노출되면서 발생하는 일종의 질환인 '소음성난청' 환자들도 증가하는 추세다. 이에 따라 보편적 복지 의료기기로서 고령인구와 난청환자를 위한 보청기에 대한 수요가 급증하고 있지만, 기존 보청기와 음성 증폭기 등의 청각보조의료기기는 기대에 부합하지 못하는 제품 성능과 비합리적 가격, 복잡한 유통구조 등으로 사용자의 만족도가 매우 낮은 편이다. 또한 외산이 대부분인 맞춤형 제품의 경우 가격이 개당 수백만 원 이상 비싼 가격 때문에 가계의 부담도 크다. 성능 좋고 가격은 싼 국산 청각보조의료기기 개발이 절실했던 이유다.

무선통신 융합 고성능 ‘스마트 보청기’ 핵심기술 개발
스마트 보청기를 이용한 다양한 정보 통신기기와의 연동

연구진은 보청기의 핵심부품으로 전력을 적게 소모하면서 고성능의 음성신호처리가 가능한 SoC(System on Chip)의 자체개발을 통해 노령 난청환자들의 편의성 증진에 최적화된 기술을 개발했다. △MEMS 기반 방향성 마이크로폰 기술 △저전력 무선통신 기술을 이용한 스마트 기기와의 연동 △배터리 교체가 필요없는 비접촉 무선충전 기능 등이 대표적이다. △고도화된 초소형 패키지 기술 △저 전력 음성 칩셋 기술 △머신 러닝 기반의 다양하고 복잡한 생활 환경 인식 기술 등도 활용함으로써 고급 기능을 두루 갖추면서도 가격적인 문제를 해결할 수 있도록 했다.

연구팀은 이와함께 스마트 보청기용 음성 신호처리 최적화를 위해 외부 잡음 환경의 변화에 따른 최적의 ‘환경 잡음 제거 알고리즘 기술’을 개발했다. IoT 및 가전 기기와의 ‘무선 연결 제어 기술’도 개발해 스마트폰 등으로 보청기를 제어할 수 있게 해준다. 아울러 난청 환자에게 맞춤형 보청 기능을 제공함으로써 일반인이 듣는 것보다 더 나은 효과를 기대할 수 있게 했다. 보청기 마이크로폰 방향 제어와 인공지능 기술을 접목한 ‘자동 환경 인식 기술’로 음성 전화통화나 TV·라디오 등 음원을 청취할 때 다양한 소음 환경에서도 주변 소음을 줄여 선명하게 소리를 듣게 해준다.

KERI 연구진은 현재 보청기 플랫폼을 기반으로 고령 난청 환자를 위한 모바일 헬스케어 관련 장비와 기술을 개발하고 있으며, 개발기간 단축과 해외 선도업체 추월을 위해 국내 대학병원, 한양대, 인하대 등과 함께 산학연 컨소시엄을 구성했다. 핵심 기술은 연구원이 개발하고, 인공지능 음성 서비스, 고급형 음향기기, 청각보조의료기기 플랫폼 기반 모바일 헬스케어 응용 기술 등의 관련 기술은 타 기관과의 융합-협동 연구를 통해 개발했다.

한국전기연구원은 개발된 기술을 휴대폰용 스피커, 리시버 등 정밀음향부품과 무선헤드셋 등 제품의 개발과 제조에서 국내 최고의 경쟁력을 갖춘 ㈜이엠텍에 기술이전했다. 착수기술료(정액기술료) 11억 원에 제품이 시장에 판매되면 매출 실적에 따라 일정 비율의 런닝로열티를 추가로 받는다는 조건이다. 보청기용 핵심부품인 BA(Balanced Armature) 스피커를 이미 자체 개발완료해 자동화 생산설비까지 갖춘 이엠텍은 이전받은 기술을 적용해 2020년 이내 국산화한 스마트 보청기 제품을 출시한다는 계획이다. 국산화된 SoC와 핵심 부품을 사용할 경우, 기존 고가의 개인 맞춤형 외국 제품에 비해 동일성능 혹은 최신기술이 접목된 고성능을 보장하면서도 가격 때문에 보청기 사용을 주저했던 난청인구들의 경제적 부담을 획기적으로 낮출 수 있는 수준으로 상용화될 것으로 보인다.

연구를 이끈 KERI 박영진 책임연구원(융복합의료기기연구센터장)은 “이번 스마트 보청기 핵심기술 개발 및 상용화 추진으로 보청기 제품의 대외 의존도를 크게 개선하는 한편, 세계적인 노령화 추세로 인해 급격히 증가하는 글로벌 청각보조기기 관련 시장에 국내 기업이 진출할 수 있는 발판을 마련하는 등 국내 실버산업 성장에도 기여할 것으로 기대된다.”고 말하고 “스마트 보청기가 성공적으로 상용화될 수 있도록 기술이전업체와 지속적인 기술교류 및 전수 계획도 가지고 있어, 국책연구소 연구개발 결과의 성공적 상용화를 위한 새로운 모델이 될 수 있을 것으로 기대된다.”고 밝혔다.
강은영 기자 qboom@kidd.co.kr

반갑습니다. 산업부 강은영 기자입니다. 산업 관련 빅데이터(Big Data), 3D프린터, 웨어러블 기기, 가상현실(VR) 분야 등과 함께, ‘산업인 24시’, ‘동영상 뉴스’, ‘동영상 인터뷰’ 를 통해 여러분을 찾아뵙겠습니다.

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