1. 수행배경

노이즈 캔슬링(ANC) 이어폰의 보급으로 이동 중 소음 차단과 청취 집중이 크게 개선되었지만, 그 대가로 사용자는 주변의 중요한 청각 정보로부터 단절된다. 특히 대중교통 환경에서 하차 안내방송, 환승 안내, 승강장 경고음 같은 필수 안내를 놓치는 문제가 빈번하다.

기존 상용 제품(Apple 적응형 오디오, Sony Speak-to-Chat)은 이 문제를 "주변 소리가 감지되면 ANC를 낮추거나 끄는" 방식으로 접근한다. 그러나 이 방식은 원하지 않는 소음까지 함께 유입되며, 사용자가 원한 것은 "특정 안내음"인데 "주변 소리 전체"를 열어버린다는 근본적 한계가 있다.

따라서 본 프로젝트는 ANC를 유지한 채 등록된 안내음만 선택적으로 통과시키는 방식으로 문제를 해결하고자 한다. 별도의 인프라나 외부 서버 없이, 헤드폰 자체에서 실시간으로 안내음을 감지·판별하여 필요한 소리만 사용자에게 전달하는 것을 목표로 한다.

2. 수행기간

3. 개발작품 설명

IgenV1은 3개의 마이크와 2단계 감지 파이프라인으로 동작하는 선택적 안내음 통과 헤드폰이다.

마이크 구조. 감지용 마이크(INMP441, I2S) 1개가 주변 소리를 상시 입력받아 ESP32-S3로 전달하고, 좌우 패스스루 마이크 2개가 ADAU1787 오디오 프로세서로 연결되어 실제 통과 오디오를 담당한다. 감지와 통과 경로를 물리적으로 분리하여, 판정은 저지연 감지 마이크로 하고 음질은 전용 패스스루 마이크로 확보한다.

2단계 감지. 1단계로 감지 마이크 신호에서 838Hz 안내음 성분의 돌출(prominence)을 실시간 계산하여, 임계값(T=20dB)을 넘는 순간에만 다음 단계를 발동한다. 이 저비용 트리거로 상시 딥러닝 추론의 부담을 없앤다. 2단계로 절단(truncated) YAMNet L3 임베딩과 프로토타입 코사인 유사도(τ=0.88)를 통해 등록된 안내음인지 판별한다. 등록 방식은 프로토타입 기반이라, 재학습 없이 새 안내음의 임베딩만 추가하면 감지 대상을 확장할 수 있다.

게이트 및 오디오 통과. 판정이 통과(PASS)이면 ESP32가 게이트 신호(GPIO)를 열고, ADAU1787이 패스스루 마이크의 해당 소리를 헤드폰으로 전달한다. 이때 ANC는 계속 유지되므로 배경 소음은 차단된 상태에서 안내음만 겹쳐 들린다. 지정된 홀드 시간이 지나면 게이트는 다시 닫힌다.

온디바이스 처리. 감지·판별·게이팅 전 과정이 클라우드 없이 헤드폰 내부에서 약 1초 내에 완료된다. 외부 서버로 오디오를 전송하지 않아 개인정보 유출 위험이 없으며, 네트워크 없이 독립 동작한다.

정밀성 검증. 실차 버스 음원 주입 실험에서, 배경 소음이 가장 큰 순간(rms4 0.276)에도 게이트는 열리지 않았고, 838Hz 안내음이 임계를 넘는 순간에만 통과되었다. "소리가 커서 여는 것"이 아니라 "안내음이라서 여는 것"임을 확인했다. 또한 하차벨처럼 유사한 소리에 대한 오탐지는 0건(Bell FAR 0/13)으로, 등록되지 않은 유사음을 정확히 걸러냈다.

4. 활용방안

본 기술은 대중교통을 넘어 다양한 청각 접근성 환경으로 확장 가능하다. ANC를 유지한 채 필요한 소리만 선택 통과시키는 구조는, 사용자가 집중을 유지하면서도 놓치면 안 되는 안내(공항 게이트 방송, 병원 호출, 공장 경보음 등)를 안전하게 인지하게 한다.

특히 프로토타입 기반 등록 방식은 사용자가 원하는 안내음을 직접 등록해 확장할 수 있어, 개인 맞춤형 청각 보조 기기로 발전할 잠재력이 있다. 청각 정보에 대한 의존도가 높은 시각장애인이나, 소음 환경에서 근무하는 작업자에게도 유용하다.

향후 사용자 등록 UI(앱 연동)와 다중 안내음 동시 관리 기능을 더한다면, 이동 안전과 청각 접근성을 동시에 높이는 범용 웨어러블 오디오 솔루션으로 확장될 것이다.