[논문]후두의 해부생리 및 발성원리

진성민

doi:10.22469/jkslp.2017.28.1.5

후두의 해부생리 및 발성원리
Anatomy and Physiology in Vocal Technique 원문보기

대한후두음성언어의학회지 = Journal of the Korean Society of Laryngology, Phoniatrics and Logopedics, v.28 no.1, 2017년, pp.5 - 10

Abstract ▼ AI-Helper

The anatomy of the voice is not limited to the region of the larynx. Practically all body systems affect the voice. The larynx receives the greatest attention because it is the most sensitive and expressive component of the vocal mechanism, but anatomic interactions throughout the singer's body must be considered in making the singing voice. The physiology of voice production is exceedingly complex. The voice requires interactions among the power source, the oscillator, and the resonator. The review of functional anatomy and physiology in vocal technique would provide information on the terminology, components, and workings of the voice to permit an understanding of practical, every clinical problems and their solutions. The otolaryngologist, speech language pathologist, singing or acting teacher, singer, and actor would have benefit greatly from more extensive study of voice science.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이와 같은 발성과정을 이해하기 위해서는 호흡기관, 진동기관, 공명기관의 해부학적 구조와 이들의 생리학적 상호작용을 보다 정확하게 이해할 필요가 있다. 따라서 여기서는 각 기관의 해부학적 구조와 발성과 정에서의 생리학적 원리에 대하여 알아보고자 한다.
그렇다면 어떻게 성악가들은 이와 같은 특정 주파수에서 에너지가 증가되는 그들의 목소리에서 만들어 낼 수 있을까? 이는 바로 공명에 의한 것이라 말할 수 있다. 이 같은 공명현상을 설명하기 위한 노력이 아직도 계속 이루어지고 있으며, 아직까지 성악가 음형대가 형성 되는 방법에 대해서 분명하게 밝혀진 바는 없으나, Sundberg가 성도내의 후두 주변부에 위치하는 작은 공명기의 존재를 통하여 설명함으로써, 성악가 음형대의 형성에 대하여 증명하고자 하였고, Titze는 물리적 수식을 통하여 성악가 음형대의 형성여부를 증명하고자 하였다. Sundberg에 따르면 진성대로 부터 후두개의 경계부 까지를 한쪽이 막혀 있는 관으로 생각하여, 그 단면적과 이상와를 포함하는 하인두부의 단면적 간의 비를 6배 이상으로 만들어 줄 경우 성악가 음형대에 해당하는 에너지 집중영역이 이루어졌다고 설명하였고^{, 7)} Titze는 한쪽이 막혀 있는 공명관에서 공명 주파수를 산출해 내는 공식즉, F=(2n-1)c/4L(c : speed of sound in the vocal tract(350m/sec), L/6 : length of epilarynx tube(2.

성능/효과

이와 같은 역할을 위해서는 우선 폐로 공기를 모으는 들숨작용(inspiration action)이 이루어져야 하고, 적절한 폐압을 형성한 후 날숨작용(expiration action)을 통하여 성대의 진동을 유발하고, 성도에서 적절한 소리값이 형성될 수 있도록 일정한 압력의 기류를 흘려 보내야 한다.^1,2) 들숨에 관여하는 주 근육은 횡경막(diaphragm)과 외늑간근(external interco-tal muscle)이고, 그 외 대흉근(pectoralis major muscle), 소흉근(pectoralis minor muscle), 전거근(serratus anterior mus-cle), 흉쇄유돌근(sternocleidomastoid muscle) 등의 근육들이 보조적으로 관여한다. 조용하게 호흡을 할 때의 날숨은 대부분 팽창되었던 흉곽의 복원력에 의해 수동적으로 이루어진다.
2,4) 즉, 공기역학적 측면에서 볼 때 성대 개폐에 따른 진동은 폐로부터 나오는 공기의 흐름에 의해 시작되고 변화된다는 것이며, 근탄력적 측면에서볼 때 성대진동의 주파수의 변화는 성대 근육의 탄성도와 긴장도의 조절에 의한다는 것이 기본 내용이라 할 수 있다.^2,4) 이와 같은 성대의 진동이 시작되기 위해서는 닫혀있는 성대의 하연(lower lip)을 열어주기 위해 폐로부터 성대 쪽으로 밀어 올려주는 공기 압력이 필요한데, 이를 성문 하압(subglottic pressure)이라 한다.
5~3 cm), L : length of vocal tract(17~18cm)을 이용하여 성악가 음형대의 형성을 설명하였다.⁵⁾ Titze의 설명에서 보면 일반 성인 남자의 성도의 길이를 17cm 내외라 볼 때, 이 역시 Sundberg의 1:6비와 같아서 1:6비가 2가지 양상으로 나타나는 것 같다고 하였다. 따라서 이들의 주장을 바탕으로 성악가들이 성악가 음형대를 만들어 내기 위해서는 발성 시 하인두부를 넓혀주고, 후두를 아래로 내려(또는 고정시켜) 성도의 길이를 길게 만들어 주는 두 가지 요소에 의하여 형성되는 것이 아닌가 하는 생각할 수 있다.
그 후, 입술에 이른 소리는 입밖으로 배출될 때의 필터효과 즉, 방사 특성(radiation char-acteristics)에 의해 그 에너지가 감소하는데, 낮은 주파수대의 에너지감소가 높은 주파수대의 에너지감소보다 크게 일어나게 되어 결과적으로는 주파수가 한 옥타브씩 올라갈 때 마다 6dB씩 커져있는 에너지 차이를 보이게 된다. 결과적으로, 우리의 귀에 들리는 소리는 성대 원음에서 배음의 에너지 변화, 성도에서의 여과와 공명, 입술 밖으로 소리의 방사에 따른 배음 에너지의 변화에 의해 최종적으로 산출된 출력음이다.
일측 개방 공명관 에서의 공명주파수들은 Fn=(2n-1)C/4L, n=1, 2, 3, 4…의 수식에 따라 설명할 수 있는데, 여기서 F는 공명주파수, C는 공기 중에서 소리의 속도(340m/sec)이고 L은 공명관의 길이를 의미한다. 따라서 첫 번째 공명은 최저 공명주파수(C/4L)가되고, 두 번째 공명주파수는 3C/4L로 최저공명주파수의 3배, 세 번째 공명주파수는 최저공명주파수의 5배의 순으로 높아지는 것을 알 수 있다. 이와 같은 방식으로 성인 남자에서 성대 직상방에서 입술까지의 거리가 약 17cm이고, 그 단면적이 일정하다고 가정하면 제 1음형대 F1은 500Hz, 제 2음형대 F2는 1,500Hz, 제3 음형대 F3는 2,500Hz에서 형성된다는 것을 알 수 있다.
이와 같이 성도, 즉 공명관을 지나는 기류의 부분적 마찰로부터 음형대 주파수의 변화를 예측하는 것이 섭동이론이다. 이 이론을 요약하면 성도가 모음 발성을 위해 수축을 해서 좁아지는 부분이 생기는 데 좁아지는 부분이 마디(node)근처이면 음형대 주파수가 올라가고, 배(anti-node) 근처가 좁아지면 음형대 주파수가 내려가며, 그 외, 입술이 둥글게 모아지거나 성도의 길이가 길어지면 음형대 주파수가 내려간다는 것이다.^5,7)

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	설골하근의 종류에는 무엇이 있는가?	설골하근들은 설골의 아래 쪽에 위치하는 근육들로서, 수축 시에 후두를 아래로 내리는 역할을 한다. 그 종류들로는 흉골설골근(sternohyoid muscle), 흉골갑상근(sternothyroid muscle), 견갑설골근(omohyoid muscle), 갑상설골근(thyo-hyoid muscle) 등이 있다.
	성대를 포함한 후두부위의 역할은 무엇인가?	우리 귀에 들리는 사람의 목소리를 만들어 내는데 있어서 가장 중요한 역할을 하는 부위는 성대를 포함한 후두부위이다. 그러나 발성과정에 있어서는 후두부위의 섬세한 상호작용에 못지않게 호흡기관과 공명기관의 상호 작용도 매우 중요한 역할을 한다.
	후두의 특성은?	후두는 주로 연골로 이루어진 골격, 근육과 점막으로 덮여있는 섬유 탄성막으로 이루어져 있으며, 복잡한 해부학적 특성을 가지고 있다. 원시후두는 호흡과 음식물의 흡인을 방지하여 기도 보호를 주목적으로 하는 단순한 수축과 이완 기능만을 가지고 있었다.

참고문헌 (8)

Sataloff RT. Clinical Anatomy and Physiology of the Voice. In: Sataloff RT editor. Voice science. 2nd ed. San Diego, CA: Plural Publishing Inc.;2005. p.53-88.
Choi HS. Physiology of sound production. In: Korean society of laryngology, phoniatrics, and logopedics editor. Understanding of phonation and voice theraphy. 1st ed. Seoul: Iljogak;2012. p.45-54.
Miller R. The Supported Singing Voice: Breath Management in Singing. In: Miller R editor. The structure of singing: System and Art in Vocal Technique. 1st ed. Belmont, CA: Thomson Learning, Inc.;1986. p.24-42.
Borden GJ, Harris KS. Physiology, Acoustics, and Perception of Speech. In: Raphael LJ, Borden GJ, Harris KS editors. Speech science primer. 5th ed. Philadelphia., PA: Lippincott, Williams and Wilkins;2007. p.53-75.
Titze IR. Generation and Propagation of Sound. In: Titze IR editor. Principle of Voice Production, 2nd printing. Iowa City, IA: National Center for Voice and Speech;2000. p.123-48.
Kent RD, Read C. Acoustic Theory of Speech Production. In: Kent RD, Read C editors. The acoustic analysis of speech. 2nd ed. Albany, NY: Thomson learning;2002. p.27-53.
Sundberg J. Vocal tract resonance. In: Sataloff RT editor. The Pro-fessional Voice: The Science and Art of Clinical Care. San Diego, CA: Singular Publishing Group, Inc.;1997. p.167-84.
Gwon YK. Understanding of the western classical singing voice. In Korean society of laryngology, phoniatrics, and logopedics. Understanding of phonation and voice theraphy. 1st ed. Seoul: Iljogak; 2012. p.245-63.

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