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문제 정의
- 기본주파수에 대해서도 청력수준이 향상되었음에도 불구하고 기본주파수의 변화가 없다는 보고도 있고, 정상수준이었다는 보고도 있다. 그러므로 본 연구에서는 이 변수들을 측정하여 인공와우 아동과 보청기 아동의 발성특성이 다르게 나타나는지 살펴보고 이 변수들이 성대에 결함이 없는 청각장애 아동의 발성특성을 설명하는 데에도 적절한지 살펴보았다.
제안 방법
- 기본주파수, 강도, 주파수변동률, 진폭변동률을 구하기 위해, 녹음된 음성을 Praat을 통해 모노(mono)로 변환하여 분석하였으며 저장된 음성의 표본추출율은 22,050 Hz였고 양자화는 16 bit였다. F1, F2, F3, F4가 처음으로 모두 나타나는 시점과 마지막으로 모두 나타나는 시점을 각각 모음의 시작과 종료 시점으로 설정하고 Praat으로 레이블링하였다.
- 본 연구는 대전, 충청권에 거주하는 인공와우 아동 18명(평균연령 10세 11개월), 보청기 아동 18명(평균연령 12세 1개월), 정상청력 아동 18명(평균연령 10세 5개월)을 대상으로 실시하였다. 각 집단은 남녀 각각 9명으로 구성되어 있으며 기본주파수는 변성 전과 후에 크게 달라지므로 12세를 기준으로 청지각적으로 음도가 낮다고 판단된 남아 5명과 여아 4명은 변성기 이후 집단으로, 나머지 남아 4명과 여아 5명은 변성기 이전 집단으로 각각 나누어 분석하였다. 인공와우 아동은 모두 5세 이후에 인공와우를 이식받고 착용 기간이 3년 이상인 선천성 청각장애 아동이었다.
- 대상 아동들은 조용한 치료실에서 NasalView 헤드마이크를 착용하고 비성도를 측정하기 위해 무작위로 5회씩 반복 제시된 /이, 애, 아, 어, 오, 우, 으/ 7개 모음을 읽었고 NasalView를 통해 두 채널로 음성을 녹음하였다. 기본주파수, 강도, 주파수변동률, 진폭변동률을 구하기 위해, 녹음된 음성을 Praat을 통해 모노(mono)로 변환하여 분석하였으며 저장된 음성의 표본추출율은 22,050 Hz였고 양자화는 16 bit였다. F1, F2, F3, F4가 처음으로 모두 나타나는 시점과 마지막으로 모두 나타나는 시점을 각각 모음의 시작과 종료 시점으로 설정하고 Praat으로 레이블링하였다.
- 기본주파수는 25 ms 간격으로 피치(pitch)포인트 값을 측정하여 그 평균값을 취하였다. 먼저, 피치영역 하한값을 각각 75 Hz, 150 Hz, 225 Hz로 설정하고 500 Hz를 피치영역 상한값으로 설정하여 피치 값을 계산한다.
- 대상 아동들은 조용한 치료실에서 NasalView 헤드마이크를 착용하고 비성도를 측정하기 위해 무작위로 5회씩 반복 제시된 /이, 애, 아, 어, 오, 우, 으/ 7개 모음을 읽었고 NasalView를 통해 두 채널로 음성을 녹음하였다. 기본주파수, 강도, 주파수변동률, 진폭변동률을 구하기 위해, 녹음된 음성을 Praat을 통해 모노(mono)로 변환하여 분석하였으며 저장된 음성의 표본추출율은 22,050 Hz였고 양자화는 16 bit였다.
- 하지만 세 경우 현저히 다른 두 가지 이상의 값이 나타나면 피치영역 설정을 변화시키면서 확인하고 동시에 청취적으로 판단하여 기본주파수 값을 정한다. 둘째, 피치반감(pitch halving)8)이나 피치배증(pitch doubling)9)으로 인한 오류를 제거하기 위해서 위의 방법으로 측정된 기본주파수 값에 3/4을 곱한 값을 피치 하한값으로, 3/2을 곱한 값을 피치 상한값으로 설정하여 다시 측정된 피치의 평균값을 각 모음의 최종적인 F0 평균값으로 정하였다.
- 기본주파수는 25 ms 간격으로 피치(pitch)포인트 값을 측정하여 그 평균값을 취하였다. 먼저, 피치영역 하한값을 각각 75 Hz, 150 Hz, 225 Hz로 설정하고 500 Hz를 피치영역 상한값으로 설정하여 피치 값을 계산한다. 세 경우 모두 일치된 값이 나타나면 그 값을 기본주파수로 설정한다.
- 8 dB였다. 모음의 조음 오류로 인해 측정치가 달라지는 것을 방지하기 위해 연구자 중 1인이 대상 아동에 대해 /아, 어, 오, 우, 으, 이, 애, 에, 외, 위/ 등 10개 모음에 대해 조음정확도를 측정하였다. 인공와우 아동과 보청기 아동의 10개 모음에 대한 조음 정확도의 평균은 각각 99.
- 본 연구에서는 5세 이후 인공와우 이식을 받아 3년 이상 인공와우를 착용하고 있는 심도 청각장애 아동과 3세 이후 보청기를 처방받고 3년 이상 보청기를 착용하고 있는 심도 청각장애 아동, 그리고 정상청력 아동의 모음의 기본주파수, 강도, 주파수변동률, 진폭변동률 등을 음향학적으로 분석하였다. 이러한 변수들은 성대의 특성을 반영하는 가장 대표적인 변수들로 음성장애 환자들의 성대 상태를 잘 설명해준다(Hall, 1995; Ward, 1990; Chen, et al.
- 음도, 강도, 음질은 주로 기본주파수, 강도, 주파수변동률, 진폭변동률, 배음대소음비율, 성대 접촉률 등의 측정을 통해 분석한다. 주파수변동률과 진폭변동률은 성대진동의 주기성을 객관적으로 측정하는 것으로 기본주파수와 함께 성대의 물리적 상태를 수치화한 것이다.
대상 데이터
- 본 연구는 대전, 충청권에 거주하는 인공와우 아동 18명(평균연령 10세 11개월), 보청기 아동 18명(평균연령 12세 1개월), 정상청력 아동 18명(평균연령 10세 5개월)을 대상으로 실시하였다. 각 집단은 남녀 각각 9명으로 구성되어 있으며 기본주파수는 변성 전과 후에 크게 달라지므로 12세를 기준으로 청지각적으로 음도가 낮다고 판단된 남아 5명과 여아 4명은 변성기 이후 집단으로, 나머지 남아 4명과 여아 5명은 변성기 이전 집단으로 각각 나누어 분석하였다.
데이터처리
- 본 연구에서는 청각장애 집단과 정상청력 집단 사이의 차이들이 통계적으로 유의미한지 알아보기 위하여 기본주파수, 강도, 주파수변동률, 진폭변동률 등을 종속변수로 하고 장애, 성별, 모음을 독립변수로 하여 일변량삼원분산분석(3-way ANOVA)을 실시하였다. 유의 수준은 0.
- 유의 수준은 0.05였으며 Tukey's HSD를 이용하여 사후 분석을 실시하였다.
- 장애, 성별, 모음에 대한 집단 간 기본주파수(F0)와 강도의 평균과 표준편차를 에 제시하였다.
성능/효과
- 05에서 유의미한 차이가 없는 모음들이 동일집단군으로 묶여 있다. /어/의 주파수변동률이 가장 컸으며 /애/의 주파수변동률이 가장 작았고 전반적으로 전설모음의 주파수변동률이 후설모음의 주파수변동률에 비해 컸다.
- 그 결과, 인공와우 이식 직후에는 기본주파수가 유의미하게 변하지 않았지만 인공와우 이식 후 6개월이 채 안되어 주파수변동률과 진폭변동률이 감소되었고 소음대배음비율은 이식 후 24개월이 지나 감소되었다. 4세 이전에 이식을 받은 아동의 경우 주파수변동률과 진폭변동률은 이식 후 6개월 이전에, 소음대배음비율은 이식 후 12개월 이전에 유의미한 차이를 보였으나 4세 이후에 인공와우 이식을 받은 아동은 기본주파수는 이식 후 12개월이 지나서, 주파수변동률과 진폭변동률은 이식 후 24개월이 지나서 차이가 발견되었다.
- (2006b)은 언어습득 이전에 청력 손실이 발생한 아동 21명과 언어습득 이후 청력 손실이 발생한 성인 11명을 대상으로 인공와우 이식 전, 이식 후 6개월, 12개월에 /a/ 모음에 대한 기본주파수, 주파수변동률, 진폭변동률, 장구간 음도변이, 장구간 강도변이 등을 측정하였다. 그 결과 청각장애 아동 집단은 인공와우 이식 후 6개월과 12개월에 발성 조절 능력이 유의미하게 향상되었으나 청각장애 성인 집단은 인공와우 이식 후 모든 음성 변수들에서 유의미한 차이를 보이지 않았다. 그리고 청각장애 아동과 성인 모두 기본주파수는 인공와우 이식 후에도 거의 변화를 보이지 않았다.
- (2006a)은 인공와우를 착용한 2세 5개월에서 13세의 선천성 청각장애 아동에 대해 인공와우 이식 전과 이식 후 6개월, 12개월, 24개월 집단으로 나누어 /a/ 모음의 기본주파수(F0), 주파수변동률(jitter), 진폭변동률(shimmer), 배음대소음비율(HNR) 등을 측정하여 4세 이전과 이후에 인공와우를 이식 받은 아동을 비교하였다. 그 결과, 인공와우 이식 직후에는 기본주파수가 유의미하게 변하지 않았지만 인공와우 이식 후 6개월이 채 안되어 주파수변동률과 진폭변동률이 감소되었고 소음대배음비율은 이식 후 24개월이 지나 감소되었다. 4세 이전에 이식을 받은 아동의 경우 주파수변동률과 진폭변동률은 이식 후 6개월 이전에, 소음대배음비율은 이식 후 12개월 이전에 유의미한 차이를 보였으나 4세 이후에 인공와우 이식을 받은 아동은 기본주파수는 이식 후 12개월이 지나서, 주파수변동률과 진폭변동률은 이식 후 24개월이 지나서 차이가 발견되었다.
- 네 번째, 진폭변동률(shimmer)은 장애별로는 인공와우>정상청력>보청기 순으로 컸다. 그리고 성별에 따라서는 남아가 여아보다 진폭변동률이 유의미하게 컸으며, 모음 중에 /애/와 /아/의 진폭변동률이 가장 크고 /으/와 /이/의 진폭변동률이 가장 작아 전반적으로 저모음이 고모음에 비해 진폭변동률이 컸다. 정상청력 아동에서는 여아가 남아보다 진폭변동률이 더 컸으나 인공와우 아동에서는 남아가 여아보다 진폭변동률이 더 컸으며 보청기 아동은 남녀 간 차이가 거의 없었다.
- 세 번째, 주파수변동률(jitter)은 장애별로는 정상청력>보청기, 인공와우 순으로 보청기 아동이 인공와우 아동에 비해 주파수 변동률이 컸으나 유의미한 차이는 없었다. 그리고 성별에 따라서는 여아가 남아보다 주파수변동률이 유의미하게 컸으며, 모음 중에는 /우/의 주파수변동률이 가장 컸고 /애/의 주파수변동률이 가장 작았다. 전반적으로 전설모음에서 후설모음으로 갈수록 주파수변동률이 커졌으며 전설모음의 경우 세 집단의 차이가 거의 없었으나 후설모음에서는 보청기 아동과 인공와우 아동이 정상청력 아동보다 더 작았다.
- 장애와 성별에 따른 주파수변동률을 살펴보면 정상청력 아동은 남아와 여아 간에 주파수변동률 차이가 거의 없으나 보청기 아동의 경우는 남아가 여아보다 주파수변동률이 더 컸고, 인공와우 아동의 경우는 여아가 남아보다 주파수변동률이 상당히 컸다(<그림 4> 참조). 그리고 장애와 모음에 따른 주파수변동률을 살펴보면 전설모음의 경우 주파수변동률이 더 작았으며 후설모음으로 갈수록 주파수변동률이 더 커졌다. 전설모음의 경우 세 집단의 차이가 거의 없었으나 후설모음에서는 보청기 아동과 인공와우 아동이 정상청력 아동보다 더 작았다(<그림 5>참조).
- 그리고 장애와 모음에 따른 진폭변동률을 살펴보면 보청기 아동이 인공와우 아동이나 정상청력 아동에 비해 진폭변동률이 현저하게 작았다. 그리고 전반적으로 저모음의 진폭변동률이 고모음의 진폭변동률에 비해 컸고 각 모음의 진폭변동률 차이가 장애 집단별로 달랐다(<그림 7> 참조).
- 네 번째, 진폭변동률(shimmer)은 장애별로는 인공와우>정상청력>보청기 순으로 컸다.
- (2006)은 37개월에서 128개월의 선천성 청각장애 아동 60명을 대상으로 언어습득 이전에 청력손실이 발생한 아동의 음성 발달에 인공와우 이식이 끼치는 영향을 살펴보았다. 대상자들은 48개월을 기준으로 두 집단으로 나누고 인공와우 사용 기간은 18개월을 기준으로 나누어 첫 매핑했을 때와 매핑하고 6개월 후 /a/ 모음의 기본주파수 변화를 살펴본 결과, 48개월 이전 아동은 정상청력 아동과 기본주파수에서 유의미한 차이가 없었으나 48개월 이후 아동은 정상청력 아동과 기본주파수에서 유의미한 차이가 있었다. 그리고 18개월 이상 인공와우를 사용한 아동은 기본주파수가 거의 정상 수준이었다.
- 두 번째, 강도 분석 결과, 장애별로는 보청기>인공와우>정상 청력 아동 순으로 컸으며 성별에 따라서는 여아가 남아보다 강도가 유의미하게 컸고 모음별로는 전반적으로 저모음이 고모음에 비해 강도가 컸다.
- 2139 dB)보다 진폭변동률이 유의미하게 작았으며 인공와우 아동이 정상청력 아동보다 진폭변동률이 컸으나 유의미한 차이는 없었다. 둘째, 남아(.2127 dB)와 여아(.1963 dB) 사이에 유의미한 차이가 있었다. 남아가 여아보다 진폭변동률이 유의미하게 컸다.
- 그리고 보청기 아동이 인공와우 아동에 비해 주파수변동률이 컸으나 유의미한 차이는 없었다. 둘째, 모음 사이에 유의미한 주파수변동률 차이가 있었다.
- 20 dB)보다 유의미하게 컸으며 인공와우 아동이 정상청력 아동의 강도보다 유의미하게 컸다. 둘째, 성별에 따라 여아(68.66 dB)가 남아(67.44 dB)보다 강도가 유의미하게 컸다. 셋째, 모음 사이에 유의미한 강도 차이가 있었다.
- 33 Hz) 순으로 기본주파수가 높았고 모든 장애 집단 사이에 유의미한 차이가 있었다. 둘째, 성별에 따라서는 변성기 이전과 이후 모두 여아(변성기 이전 264.71 Hz, 변성기 이후 239.28 Hz)가 남아(변성기 이전 236.72 Hz, 변성기 이후 208.46 Hz)보다 기본주파수가 유의미하게 높았다.
- 변성기 이전과 이후 아동 모두 기본주파수에 대한 주효과 분석 결과 장애, 성별에 대하여 집단 간에 유의미한 차이가 있었다. 첫째, 사후분석 결과 장애별로 변성기 이전과 이후 모두 인공와우 아동(변성기 이전 265.
- (2006b)은 인공와우 이식을 받은 아동과 성인을 대상으로 이식 후 6개월과 12개월에 음도를 측정한 결과 아동과 성인 모두 음도 변화가 크게 나타나지 않았다고 보고한다. 본 연구의 인공와우 아동들은 모두 5세 이후에 인공와우 이식을 받은 아동들로 인공와우 이식 이전의 청력수준이 보청기를 착용한 아동들보다 낮았으며 인공와우 착용 시기가 평균 3.8년이다. 특히 변성기 이후에 속한 인공와우 아동의 경우 모두 학령기에 인공와우 이식을 받았으며 이식 전 청력이 변성기 이후에 속한 보청기 아동의 청력보다 더 낮았다.
- 세 번째, 주파수변동률(jitter)은 장애별로는 정상청력>보청기, 인공와우 순으로 보청기 아동이 인공와우 아동에 비해 주파수 변동률이 컸으나 유의미한 차이는 없었다.
- 44 dB)보다 강도가 유의미하게 컸다. 셋째, 모음 사이에 유의미한 강도 차이가 있었다. 모음 사이의 강도에 대한 사후분석 결과가 <표 6>에 제시되어 있다.
- 남아가 여아보다 진폭변동률이 유의미하게 컸다. 셋째, 모음 사이에 진폭변동률이 유의미한 차이가 있었는데 전반적으로 저모음이 고모음에 비해 진폭변동률이 컸다. 모음 간 진폭변동률의 차이는 <표 10>에 제시되어 있다.
- <표 8>에서 진폭변동률의 주효과 분석 결과 장애, 성별, 모음 모두 집단 간에 유의미한 차이가 있었다. 첫째, 보청기 아동(.
- 모음의 조음 오류로 인해 측정치가 달라지는 것을 방지하기 위해 연구자 중 1인이 대상 아동에 대해 /아, 어, 오, 우, 으, 이, 애, 에, 외, 위/ 등 10개 모음에 대해 조음정확도를 측정하였다. 인공와우 아동과 보청기 아동의 10개 모음에 대한 조음 정확도의 평균은 각각 99.4 %와 88.9 %로 인공와우 아동과 보청기 아동 중 몇몇 아동이 /위/와 /외/를 단모음화하거나 /에/를 /애/로 발음한 것을 제외하고는 모두 정조음되었다. 인공와우 아동들은 모두 구화만으로 의사소통을 하였으며 보청기 아동들은 구화와 수화로 의사소통을 하는 선천성 심도 청각장애인이었다.
- 장애와 성별에 따른 주파수변동률을 살펴보면 정상청력 아동은 남아와 여아 간에 주파수변동률 차이가 거의 없으나 보청기 아동의 경우는 남아가 여아보다 주파수변동률이 더 컸고, 인공와우 아동의 경우는 여아가 남아보다 주파수변동률이 상당히 컸다( 참조).
- 장애와 성별에 따른 진폭변동률을 살펴보면 정상청력 아동에서는 여아가 남아보다 진폭변동률이 더 컸으나 보청기 아동은 남녀 간 차이가 거의 없었으며 인공와우 아동에서는 남아가 여아보다 진폭변동률이 더 크고 남아와 여아 사이에 진폭변동률 차이가 정상청력 아동이나 보청기 아동에 비해 컸다( 참조).
- 그리고 성별에 따라서는 여아가 남아보다 주파수변동률이 유의미하게 컸으며, 모음 중에는 /우/의 주파수변동률이 가장 컸고 /애/의 주파수변동률이 가장 작았다. 전반적으로 전설모음에서 후설모음으로 갈수록 주파수변동률이 커졌으며 전설모음의 경우 세 집단의 차이가 거의 없었으나 후설모음에서는 보청기 아동과 인공와우 아동이 정상청력 아동보다 더 작았다.
- 청각장애 아동이 정상청력 아동보다 음도가 더 높고 강도가 더 커서 음도와 강도는 청각장애인들의 음성특성을 잘 설명해 주는 변수였으나 주파수변동률과 진폭변동률의 경우 보청기 아동의 주파수변동률과 진폭변동률이 정상청력 아동보다 더 낮게 나타났고 인공와우 아동도 진폭변동률은 정상청력 아동보다 높았으나 주파수변동률은 정상청력 아동보다 낮게 나타났다. 즉 주파수변동률이나 진폭변동률로는 청각장애 아동의 음질 특성을 설명할 수 없다는 결론에 도달하였다. 그리고 이것은 유창성장애 등 다른 장애군에 대해 주파수변동률과 진폭변동률을 측정한 연구 결과들에서 주파수 변동률과 진폭변동률이 유창성 장애의 발성 특성을 설명해 주지 못한다는 연구 결과(Ward, 1990)와 일치한다.
- 첫 번째, 기본주파수(F0) 분석 결과, 장애별로는 변성기 이전과 이후 모두 인공와우>보청기>정상청력 아동 순으로 기본주파수가 높았다.
- <표 8>에서 진폭변동률의 주효과 분석 결과 장애, 성별, 모음 모두 집단 간에 유의미한 차이가 있었다. 첫째, 보청기 아동(.1720 dB)이 정상청력 아동(.2129 dB)과 인공와우 아동(.2139 dB)보다 진폭변동률이 유의미하게 작았으며 인공와우 아동이 정상청력 아동보다 진폭변동률이 컸으나 유의미한 차이는 없었다. 둘째, 남아(.
- 변성기 이전과 이후 아동 모두 기본주파수에 대한 주효과 분석 결과 장애, 성별에 대하여 집단 간에 유의미한 차이가 있었다. 첫째, 사후분석 결과 장애별로 변성기 이전과 이후 모두 인공와우 아동(변성기 이전 265.82 Hz, 변성기 이후 250.71 Hz), 보청기 아동(변성기 이전 262.28 Hz, 변성기 이후 213.37 Hz), 정상청력 아동(변성기 이전 228.03 Hz, 변성기 이후 202.33 Hz) 순으로 기본주파수가 높았고 모든 장애 집단 사이에 유의미한 차이가 있었다. 둘째, 성별에 따라서는 변성기 이전과 이후 모두 여아(변성기 이전 264.
- 강도에 대한 주효과 분석 결과 장애, 성별, 모음에서 유의미한 차이가 있었다. 첫째, 사후분석 결과 장애별로 보청기 아동의 강도(70.91 dB)가 인공와우 아동(68.90 dB)이나 정상청력 아동(64.20 dB)보다 유의미하게 컸으며 인공와우 아동이 정상청력 아동의 강도보다 유의미하게 컸다. 둘째, 성별에 따라 여아(68.
- <표 9>에서 주파수변동률의 주효과 분석 결과 장애, 모음에서 집단 간에 유의미한 차이가 있었다. 첫째, 정상청력 아동(.0679 %)이 인공와우 아동(.0627 %)이나 보청기 아동(.0632 %)에 비해 주파수변동률이 유의미하게 컸다. 그리고 보청기 아동이 인공와우 아동에 비해 주파수변동률이 컸으나 유의미한 차이는 없었다.
- 음질에 대한 청지각적인 평가는 실시하지 않았으나 음성 녹음 중 인공와우나 보청기를 착용한 아동의 경우 정상청력 아동과는 다른 음질 특성을 보였다. 청각장애 아동이 정상청력 아동보다 음도가 더 높고 강도가 더 커서 음도와 강도는 청각장애인들의 음성특성을 잘 설명해 주는 변수였으나 주파수변동률과 진폭변동률의 경우 보청기 아동의 주파수변동률과 진폭변동률이 정상청력 아동보다 더 낮게 나타났고 인공와우 아동도 진폭변동률은 정상청력 아동보다 높았으나 주파수변동률은 정상청력 아동보다 낮게 나타났다. 즉 주파수변동률이나 진폭변동률로는 청각장애 아동의 음질 특성을 설명할 수 없다는 결론에 도달하였다.
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