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문제 정의
- 본 연구는 정상 아동이나 성인에 대한 치조마찰음 오류의 평가와 치료에 대한 음향학적 산출 특성이 청자의 청지각적인 평가와 어떤 관련이 있는지에 대해서 밝혀주는 연구의 기초를 마련했다고 생각한다. 본 연구를 바탕으로 각 음소의 청지각 반응과 음향변수값을 연결시켜 청지각 반응에 대한 일치된 음향학적 변인값을 찾을 수 있는 연구가 필요하다고 생각된다.
- 그러나 이러한 음향학적 특성이 청자의 청지각적인 평가와 어떤 관련이 있는지에 대해서 밝혀주는 연구는 거의 없다. 본 연구에서는 정상 아동이 산출한 치조마찰음을 모음환경과 음절구조에 따라 음향학적 분석을 하고 청지각적 평가를 실시하여 청지각적 평가에 영향을 주는 음향학적 요인이 무엇인지 분석해보고 조음음운장애의 평가와 치료의 기초 자료를 제공해보고자 한다.
제안 방법
- Praat을 이용하여 치조마찰음 /ㅅ/의 마찰소음구간을 분절, 레이블링 하고 레이블링한 소음구간에 20ms 가우시안 윈도우(step size=10ms)를 적용하여 스크립트로 연속 추출한 다음 FFT (Fast Fourier Transform)하여 스펙트럼을 얻었다. 마찰소음구간은 순수 잡음(pure noise)구간과 모음을 직접 선행하는 기식(aspiration) 구간을 합친 개념이다.
- 평가자내 신뢰도 측정을 위하여 한 구획을 더하여 청취 자료 중 20개의 항목을 하나의 구획으로 총 7개의 구획, 164개의 음성 파일을 들려주었다. 각 구획 내에서 실험 항목들이 무선(random) 제공되는 방식은 Praat에서 제공하는 옵션 중 ʻPermuteBalancedNoDoubletsʼ로 하였다.
- 녹음자료는 Praat(version 6.6.36, Netherlands)을 이용하여 아동이 산출한 실험항목을 144개 음성 파일로 나누었다(24명의 화자 × 3개의 모음 × 2개의 음절 구조=144).
- 아동과 일대일 상황의 조용한 환경에서 실험항목을 들려주고 2회 반복해서 모방 발화하도록 하였으며, 콘덴서 마이크가 내장된 디지털 녹음기(TASCAM DR-05)로 녹음하였다. 실험항목은 치조마찰음 /ㅅ/에 단모음 /이, 아, 우/를 결함하였고 음절 구조에 따라 어두 초성에 /ㅅ/를 포함한 CV 구조 3개, 어중에 /ㅅ/을 포함한 VCV 구조 3개, 총 6개의 항목으로 구성하였다. 예컨대 /이/를 이용하여 만든 VCV 구조는 /이시/와 같은 무의미 낱말로 이루어지게 하였다.
- 아동과 일대일 상황의 조용한 환경에서 실험항목을 들려주고 2회 반복해서 모방 발화하도록 하였으며, 콘덴서 마이크가 내장된 디지털 녹음기(TASCAM DR-05)로 녹음하였다. 실험항목은 치조마찰음 /ㅅ/에 단모음 /이, 아, 우/를 결함하였고 음절 구조에 따라 어두 초성에 /ㅅ/를 포함한 CV 구조 3개, 어중에 /ㅅ/을 포함한 VCV 구조 3개, 총 6개의 항목으로 구성하였다.
- 마찰소음구간은 순수 잡음(pure noise)구간과 모음을 직접 선행하는 기식(aspiration) 구간을 합친 개념이다. 이를 대상으로 마찰소음길이(duration of frication), 정규화에너지(normalized energy), 왜도(skewness), 무게중심(center of gravity)을 측정하였다2.
- 정규화에너지는 아동이 발화한 시료 전체(CV or VCV) 에너지를 분모값으로 하고 마찰소음 부분의 에너지를 분자로 하여 구했으며(식 1), 왜도와 무게 중심은 승수(power) 가중치를 Praat이 권고하는 2.0으로 선정하여 계산하였다.
- 청자마다 구획 내에서 ExperimentMFC가 제공하는 임의의 순서로 음성 파일을 듣게 된다. 조용한 환경에서 노트북 컴퓨터(LG15U53)를 통해 동일한 헤드폰(Sony MDRZX100)을 착용하고 실험자극을 듣도록 하였다. 청자들은 음성 파일을 듣고 화면에 제시된 7개의 음소 보기 [s], [ʃ]1, [Ɵ], [ʨh], [th], [h], [s'] 중에 가장 가깝게 들리는 음소로 선택하여 클릭하도록 하였다(그림 1).
- 조음발달이 이루어지고 있는 3세와 7세 아동들을 대상으로 CV, VCV 음절구조에서 /이/, /아/, /우/의 모음환경을 달리하였을 때 치조마찰음의 마찰소음길이, 정규화에너지, 왜도와 무게중심의 음향변수값을 비교하였다. 연령에 따라 마찰소음길이, 정규화에너지, 무게중심값이 통계적으로 유의한 차이를 보였다.
- 청자들은 음성 파일을 듣고 화면에 제시된 7개의 음소 보기 [s], [ʃ]1, [Ɵ], [ʨh], [th], [h], [s'] 중에 가장 가깝게 들리는 음소로 선택하여 클릭하도록 하였다(그림 1).
- 36, Netherlands)을 이용하여 아동이 산출한 실험항목을 144개 음성 파일로 나누었다(24명의 화자 × 3개의 모음 × 2개의 음절 구조=144). 청자들의 반응 과제가 단순한 작업의 반복이라 24개의 음성 파일을 한 구획으로 편성하여 6개의 구획으로 나누어 들려주었다. 평가자내 신뢰도 측정을 위하여 한 구획을 더하여 청취 자료 중 20개의 항목을 하나의 구획으로 총 7개의 구획, 164개의 음성 파일을 들려주었다.
- 치조마찰음에 대한 청자의 반응 중 ‘[s]와 /이/ 모음 앞에서의 [ʃ] 반응을 [정조음] 반응’으로, 그 이외의 반응을 [기타] 반응으로 분류한 후(이후 [정조음] 반응과 [기타] 반응으로 통일하여 표현) 로지스틱 회귀분석을 통해 음향분석 결과와의 관계를 분석하였다.
- 본 연구는 한국어 말소리에서 늦게 발달할 뿐만 아니라 말소리장애 화자들에게서 오류가 가장 빈번한 치조마찰음에 대한음향변수값들과 청자들의 반응을 연결시켜 설명했다는 것에 의의가 있다. 치조마찰음을 산출할 때 가장 빈번하게 나타나는 오류들을 청지각 평가로 제시하여 청자들이 [정조음]이라고 평가한 음소와 [기타] 반응으로 평가한 오류 음소를 음향변수값과연결시켰다. 그러나, 정상 말소리 발달을 보이는 아동을 대상으로 했으므로 [기타] 반응의 빈도가 [정조음] 반응에 비해 적어서 청지각적 [기타] 반응에 속한 각 오류 음소들과 음향변수값을 연결시켜 설명하지는 못했다.
대상 데이터
- 예컨대 /이/를 이용하여 만든 VCV 구조는 /이시/와 같은 무의미 낱말로 이루어지게 하였다. 2회 반복한 자료 중 대푯값 하나를 선택하여 청지각 평가에 사용하였다.
- 본 연구에 참여한 녹음대상자는 대전, 충청 지역에 거주하고 구강조음기관에 이상이 없으며 언어발달에 문제가 없다고 보고된 3세 아동 15명, 7세 아동 15명으로 하였다. 본 연구는 아동의 치조마찰음 발달과정에서 나타나는 다양한 변이 특성을 밝히고자 한 연구이므로 대상자 중 모든 모음환경과 음절구조에서 정조음하는 것으로 판단되는 대상자의 말소리는 치조마찰음 발달이 이미 이루어졌다고 판단되어 청지각 평가와 분석에서 제외시켰다.
- 실험 항목에 대한 청지각 평가자는 전체 10명으로 언어재활사1급 자격증을 소지하고 있는 전문가들로 구성하였다. 말소리 장애 아동을 평가하거나 치료한 경험이 있는 언어치료 경력이 5년 이상인 언어재활사들이었다.
- 본 연구는 아동의 치조마찰음 발달과정에서 나타나는 다양한 변이 특성을 밝히고자 한 연구이므로 대상자 중 모든 모음환경과 음절구조에서 정조음하는 것으로 판단되는 대상자의 말소리는 치조마찰음 발달이 이미 이루어졌다고 판단되어 청지각 평가와 분석에서 제외시켰다. 이에 따라 총 음성 파일 대상자는 3세 아동 13명, 7세 아동 11명으로 정리되었다.
- 청자들의 반응 과제가 단순한 작업의 반복이라 24개의 음성 파일을 한 구획으로 편성하여 6개의 구획으로 나누어 들려주었다. 평가자내 신뢰도 측정을 위하여 한 구획을 더하여 청취 자료 중 20개의 항목을 하나의 구획으로 총 7개의 구획, 164개의 음성 파일을 들려주었다. 각 구획 내에서 실험 항목들이 무선(random) 제공되는 방식은 Praat에서 제공하는 옵션 중 ʻPermuteBalancedNoDoubletsʼ로 하였다.
데이터처리
- SPSS통계 프로그램(ver.21)을 이용하여 통계분석을 실시하였다. 연령 및 모음환경과 음절구조에 따라 마찰소음길이, 정규화 에너지가 다르게 나타나는지 알아보기 위해 three-way ANOVA를 실시하였다.
- 왜도와 무게중심값은 두 측정값 사이에 강한 상관관계가 있으므로 GLM을 이용한 다변량분산분석(MANOVA, multivariate analysis of variance)을 실시하였다. 각 연령 안에서 모음환경과 음절구조에 따른 내재 설계(nested design)를 적용하여 본페로니 조정한 다중대응비교(multiple pairwise comparisons)로 사후검정을 실시하였다.
- 21)을 이용하여 통계분석을 실시하였다. 연령 및 모음환경과 음절구조에 따라 마찰소음길이, 정규화 에너지가 다르게 나타나는지 알아보기 위해 three-way ANOVA를 실시하였다. 왜도와 무게중심값은 두 측정값 사이에 강한 상관관계가 있으므로 GLM을 이용한 다변량분산분석(MANOVA, multivariate analysis of variance)을 실시하였다.
- 연령 및 모음환경과 음절구조에 따라 마찰소음길이, 정규화 에너지가 다르게 나타나는지 알아보기 위해 three-way ANOVA를 실시하였다. 왜도와 무게중심값은 두 측정값 사이에 강한 상관관계가 있으므로 GLM을 이용한 다변량분산분석(MANOVA, multivariate analysis of variance)을 실시하였다. 각 연령 안에서 모음환경과 음절구조에 따른 내재 설계(nested design)를 적용하여 본페로니 조정한 다중대응비교(multiple pairwise comparisons)로 사후검정을 실시하였다.
- 청지각적 평가 결과의 경우, 연령 및 음절구조와 모음환경에 따라 청자의 반응에 유의한 차이가 있는지 살펴보기 위해 χ2 검정을 실시하였다.
이론/모형
- 청지각 평가를 하기 위해 Praat에서 제공하는 청지각 실험용 스크립트인 ExperimentMFC(collection)를 이용하여 플랫폼을 구성하였다. 청자마다 구획 내에서 ExperimentMFC가 제공하는 임의의 순서로 음성 파일을 듣게 된다.
성능/효과
- 음절구조에서는 CV 구조에 비해 VCV 음절구조에서 [s]로 반응하는 비율이 높았으며 모음환경과 관련하여 /이/ 모음환경에서는 [ʃ]로 반응하는 비율이 높았고 그 다음이 [s']였다. /아/, /우/ 모음환경에서 CV 구조에서는 [ʨh]로 반응하는 비율이 높았고 VCV 구조에서 /아/는[Ɵ], /우/는 [h]로 반응하는 빈도가 비교적 높았다.
- 7세 아동이 산출한 치조마찰음의 정규화에너지는 3세보다 값이 유의하게 컸고 CV 구조에 비해 VCV 음절구조의 /이/ 모음 환경에서 유의하게 큰 값을 나타냈다. 이는 정규화에너지 값이연령과 모음환경에 따라 달라진다고 보고한 Nissen & Fox(2005)의 연구 결과와 유사하다.
- 급간내 상관계수(Intraclass correlation coefficient: ICC)를 이용하여 평가자간 신뢰도를 분석한 결과, 평균 측도 ICC가 .872(p<.001)이었다.
- 연령에 따라 마찰소음길이, 정규화에너지, 무게중심값이 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 또한 마찰소음길이와 정규화에너지는 음절구조 및 모음환경과 관련하여 통계적으로 유의한 차이를 나타냈고, 왜도와 무게중심은 모음환경에 대해서만 유의한 차이를 보였다.
- 본 연구는 한국어 말소리에서 늦게 발달할 뿐만 아니라 말소리장애 화자들에게서 오류가 가장 빈번한 치조마찰음에 대한음향변수값들과 청자들의 반응을 연결시켜 설명했다는 것에 의의가 있다. 치조마찰음을 산출할 때 가장 빈번하게 나타나는 오류들을 청지각 평가로 제시하여 청자들이 [정조음]이라고 평가한 음소와 [기타] 반응으로 평가한 오류 음소를 음향변수값과연결시켰다.
- 음소 듣기에 대한 일정 기간의 훈련을 한 후 실시하면 평가 결과에서 평가자간 뿐 아니라 평가자내 일치도가 더 높았을 것이라 생각된다. 셋째, 청지각 평가시 치조마찰음 산출의 발달과정에서 대치와 왜곡으로 많이 나타나는 말소리 목록을 보기에서 선택하게 했으므로 청자가 청지각적으로 느끼는 소리를 보기에서 나타내지 못했을 수 있다.
- 연령 및 모음환경과 음절구조에 따른 왜도와 무게중심값에 차이가 나타나는지 알아보기 위해 다변량분산분석(multivariate analysis of variance; MANOVA)을 실시한 결과 모음환경에 대해서만 왜도[F(2,132)=19.290, p=.000]와 무게중심[F(2,132)=40.774, p=.000] 이 통계적으로 유의한 차이를 나타냈고, 연령에 따른 주효과[F(2,132)=6.192, p<.05]는 무게중심에서만 나타났다.
- 연령, 모음환경과 음절구조에 따라 마찰소음길이에 차이가 나타나는지 살펴보기 위해 three-way ANOVA를 실시한 결과, 연령[F(1,132)=18.204, p=.000)], 음절구조[F(1,132)=26.399, p=.000)]와 모음환경[F(2,132)=11.871, p=.000] 세 가지 주효과에 따른 치조마찰음 마찰소음길이가 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다. 연령과 음절구조(p=.
- 조음발달이 이루어지고 있는 3세와 7세 아동들을 대상으로 CV, VCV 음절구조에서 /이/, /아/, /우/의 모음환경을 달리하였을 때 치조마찰음의 마찰소음길이, 정규화에너지, 왜도와 무게중심의 음향변수값을 비교하였다. 연령에 따라 마찰소음길이, 정규화에너지, 무게중심값이 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 또한 마찰소음길이와 정규화에너지는 음절구조 및 모음환경과 관련하여 통계적으로 유의한 차이를 나타냈고, 왜도와 무게중심은 모음환경에 대해서만 유의한 차이를 보였다.
- 303)의 상호작용 효과는 나타나지 않았다. 왜도는 /이/ 모음환경에서 유의하게 작았으며, 무게중심은 3세에 비해 7세에 값이 유의하게 컸고 모음환경에 따른 차이를 보여, /이/ 모음환경에서 상대적으로 값이 컸다. 모음환경과 음절구조에 따른 왜도와 무게중심을 본페로니 교정 사후검정한 결과는표 6과 같다.
- 왜도와 무게중심은 음절구조에서는 차이를 보이지 않았고, 모음환경에 대해서만 유의한 차이를 나타냈으며 무게중심과왜도에 대한 모음의 영향력이 다른 변수에 비해 가장 큰 것으로 나타났다(각각 η2=.382, η2=.226).
- 음절 구조와 모음환경에 따라 청지각 반응에 유의한 차이가 있는지 알아보기 위해 χ2 검정을 실시한 결과 음절구조에 따라 청자의 반응에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났고(χ2=10.512, p<.01),모음환경에 대해서는 청자의 반응에 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다(χ2=.509, p=.775).
- 음절구조에 대해 기능적 조음장애 아동군과 차이를 분석한 남정훈 & 이봉원(2010) 연구에서 기능적 조음장애군의 마찰소음길이가 정상 아동군에 비해 짧았다. 음절구조간의 차이에 대해서도 정상 아동군은 VCV에 비해 CV 구조에서 유의하게 길었던 반면 기능적 조음장애 아동군은 음절구조에 따른 마찰소음길이의 차이를 보이지 않았다. 뇌성마비 아동의 치조마찰음을연구한 김숙희 & 김현기(2013)의 연구에서도 뇌성마비 아동군은 음절구조에 상관없이 정상 아동군에 비해 마찰소음길이가 짧았다.
- 이는Nissen & Fox(2005)에서 3, 4, 5세 아동과 성인의 모음환경에 따른 마찰소음길이를 비교한 결과 성인이 아동에 비해 유의하게 짧았다는 결과와 일치한다. 음절구조에서는 VCV보다 CV 구조에서 유의하게 길었고 /이/ 모음환경에서 길었으며, /우/와 /아/모음환경에서는 유의한 차이가 없었다. 이는 성인이나 아동을 중심으로 연구했던 이경희 & 이봉원(1999), 남정훈 & 이봉원(2010)의 결과와 유사하다.
- 음향변수값과 청지각 평가의 관계를 보는 로지스틱 회귀분석에서 청지각 반응 여부에 유의하게 영향을 미치는 음향변수는 정규화에너지와 마찰소음길이로 나타났다. 이는 영어의 무성 마찰음에 대한 연구에서 [s], [ʃ]가 다른 마찰음에 비해 에너지가 크고 마찰소음길이가 길다고 한 선행연구 결과와 유사하다(Newman et al.
- 음향변수와 청지각 반응을 연결시켜 보면 마찰소음길이와 정규화에너지가 청지각 반응에 가장 큰 영향을 미쳤으며 [정조음] 반응과 [기타] 반응으로 구별했을 때 청지각 반응은 모음환경보다 음절구조의 영향이 더 컸다. 즉, 마찰소음구간이 짧고 정규화에너지가 큰 VCV 음절구조에서 치조마찰음이 [정조음] 산출로 지각되는 경우가 많았다.
- 정규화에너지는 7세가 3세보다 값이 유의하게 컸고 CV 구조에 비해 VCV 음절구조에서 더 컸고, /이/ 모음환경에서 비교적 컸으며, /아/, /우/ 모음에서는 비슷한 수치를 나타냈다. 모음환경과 음절구조에 따른 정규화에너지를 본페로니 교정 사후검정한 결과는 표 5와 같다.
- 청자 반응을 [정조음]과 [기타] 반응으로 양가(binary) 분류한 뒤 각 음향변수를 독립변수로 하는 로지스틱 회귀분석을 실시한 결과 마찰소음길이[Wald(1)=4.978, p<.05]와 정규화에너지[Wald(1)=9.282, p<.01]가 청자의 청지각 반응에 유의하게 영향을 미치는 음향변수값으로 분석되었다.
- 청자의 [정조음] 반응과 [기타] 반응에 유의한 차이가 있는지 알아보기 위해 χ2 검정을 실시한 결과 연령에 따라 청자의 반응에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(χ2=5.201, p<.05).
- 청지각 평가의 [정조음] 반응과 [기타] 반응에 대한 χ2 검정을 실시했을 때 연령과 음절구조에 대해서는 유의한 차이를 보였으며, 모음환경에 대해서는 유의한 차이를 보이지 않았다.
- 청자들의 청지각적 평가에 대한 평가자내 일치도를 측정하기 위하여 모든 평가자에게 전체 청취 자료의 15%에 해당하는 발화 자료를 듣고 동일하게 평가하도록 하였다. 평가자내 일치도는 교차분석을 통한 감마 계수로 측정하였고 수치는 .762로 나타났다(p=.000). 급간내 상관계수(Intraclass correlation coefficient: ICC)를 이용하여 평가자간 신뢰도를 분석한 결과, 평균 측도 ICC가 .
후속연구
- 본 연구를 바탕으로 각 음소의 청지각 반응과 음향변수값을 연결시켜 청지각 반응에 대한 일치된 음향학적 변인값을 찾을 수 있는 연구가 필요하다고 생각된다. 말소리 장애를 가진 아동이나 성인의 음향학적 특성과 청지각적 반응을 연결시키는 연구가 말소리장애군별로 지속적으로 이루어지길 기대한다.
- 본 연구는 정상 아동이나 성인에 대한 치조마찰음 오류의 평가와 치료에 대한 음향학적 산출 특성이 청자의 청지각적인 평가와 어떤 관련이 있는지에 대해서 밝혀주는 연구의 기초를 마련했다고 생각한다. 본 연구를 바탕으로 각 음소의 청지각 반응과 음향변수값을 연결시켜 청지각 반응에 대한 일치된 음향학적 변인값을 찾을 수 있는 연구가 필요하다고 생각된다. 말소리 장애를 가진 아동이나 성인의 음향학적 특성과 청지각적 반응을 연결시키는 연구가 말소리장애군별로 지속적으로 이루어지길 기대한다.
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