인간이 소리를 듣는 것은 기계적 진동이 전기적 신호가 되어 뇌를 자극함에 의해서이다. 음향 신호는 공기를 매질로 하여 압축/팽창되어 압력차(음압)를 형성하고, 이것이 외이 및 내이를 통해 와우의 유모세포에의 이온 채널 개폐로 이어져 전기적 자극이 뇌간을 통해 뇌로 전달되어 소리가 인지되는 원리이다. 와우에 이상이 생기는 것은 심각한 청각 손실의 원인이고, 인공 와우 이식술은 청각을 손실한 환자의 와우에 전극을 삽입하여 청신경에 직접 전기신호를 전달하는 방식으로, 유일한 청각을 복원 방법이나, 기기수가 많고 복잡하며 부피가 커 착용이 불편하다. 또한, 큰 전력 소모로 인한 잦은 배터리 교체로 경제적 부담이 매우 크므로 전력소모를 최소화하고자 사람의 말소리 주파수 영역 (100-400 Hz)인 저주파에만 특화되어 있어, 일반적인 자연의 소리나 노래 소리를 듣는 것은 거의 불가능한 실정이다.

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 이 같은 단점을 극복하기 위해 기존 인공와우의 마이크로폰 (음향센서), 시그널 프로세서의 주파수 분리/압축 기능을 모두 대체할 수 있고 배터리가 필요 없는, 자가동력형 인공 기저막을 연구하고 있다. 높은 기계-전기 신호 변환률을 보이는 마찰발전원리를 주로 이용하고 있으며, 궁극적으로, 저주파에서 고주파에 이르는 전 영역 (20 Hz-20 kHz)을 모두 청취할 수 있는 인공 기저막을 개발하고자 한국연구재단 중견연구자사업에서 지원을 받아 연구를 진행하고 있다.

 음향은 미세 진동의 일종이므로, 압력센서에서 음향 센서로의 개발 단계를 거치고 있으며, 현재 마찰발전원리를 이용한 압력센서에서 압력에 대한 민감도를 향상시키기 위해 비대칭 전극 디자인을 개발하였다. 돌기 구조의 등쪽에 대칭적으로 형성된 외재 전극형 압력센서가 아닌 전극이 돌기구조를 따라 형성되도록 개발하여 압력에 따른 캐패시턴스 교차영역 변화량과 마찰전하 전달 효율을 최대화 하였다. 이러한 성능을 바탕으로 높은 민감도를 갖는 맥박센서 및 음향센서로의 활용 가능성을 확인하였다.

개발된 비대칭 전극 디자인의 마찰발전 압력센서의 analytic solution 및 finite element based solution을 통해 동작 원리 및 최적화된 구조, 배열, 밀도 등을 획득할 수 있었다.