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Speech perception and production
Korean Journal of Audiology 1997;1(1):80-86.
Acoustic Characteristics of the Speakers with Profound Hearing Loss
Sang-Heun Lee, Myung-Jin Huh, Won-Sam Chang, Tae-Hwan Cho
Department of Otolaryngology, School of Medicine, Kyungpook University, Taegu, Korea
최중도 난청자에서의 음향학적 특성
이상흔, 허명진, 장원삼, 조태환
경북대학교 의과대학 이비인후과학교실
Abstract

Persons with profound hearing loss show deviations in his /her speech, such as breathness, roughness, changes of fundamental frequency, etc., in compare with a normal person. This study attempted to analyze the acoustic characteristics of 59 profound hearing loss students, in compare with normal hearing. The subjects were divided into 3 groups:6 to 10 years old (group A), 11 to 15 years old (group B) and over 16 years old (group C). The voice was sampled in /a/ prolongation, counting, reading, and conversation using CSL (model 4300B) VP2 model 4331. The average pitch was 196.77 Hz for males and 249.03 Hz for females in sustained phonation. The vocal pitch in profound hearing loss was significantly high due to the abscence of auditory feedback. The younger in age group, the higher jitter values. There was no significant difference in loudness and shimmer values. In various voicing conditions, the significant difference was revealed in pitch and loudness between age groups. The pitch mean for males was lower than those for females, which is similar to normal values. 

Keywords: Acoustic characteristic;Profound hearing loss;Pitch;Loudness;Jitter;Shimmer.
서론 지금까지 고도의 청각장애자나 농아들에 있어서 보청기 외에는 뚜렷한 청각 보조수단이 없었슴으로 재활에 많은 장애와 함께 어느 한계가 있었다. 최근 급속한 전자공학의 발전과 함께 보청기 기술과 인공 중이, 인공 내이 등 새로운 인공 보철물의 대두로 청각장애자에 대한 적극적인 치료 방법의 개선과 함께 재활에 관한 관심이 더욱 증가되고 있다. 그러나 청각장애자의 재활에는 청각 보조 장치뿐만 아니라 다른 사람과 의사소통하는 데에서의 음성문제도 해결하여야 한다.1) 일반적으로 우리가 사용하는 언어는 구어(speech)의 여러 종류와 조직체계로 복잡하게 구성되어 있으며, 그 전달과정은 크게 세가지로 나누어 심리학적, 생리학적 그리고 음향학적인 측면이다. 먼저 대뇌에서 화자가 어떤 말을 하기위해 심리적으로 생각을 하고 그 생각한 내용을 구어로 표현하기 위해서는 생리학적인 운동을 필요로 한다. 구어를 화자로부터 청자에게로 전달되기 위해 공기를 매체로 한 음향학적 과정이 필요로 하며 이러한 일연의 과정을 통하여 화자와 청자사이에 언어 전달이 성립된다.2)3) 우리가 표현하고 있는 구어를 인지하는데 있어서는 주로 음도와 강도가 관여되고 있는데 음도는 인지된 음파의 주기와 주파수를 말하며 강도는 기압변화의 크기와 상호반응하여 소리 파형의 진폭에 의하는데 진폭이 크면 소리의 강도도 크고 진폭이 작으면 소리의 강도도 약해진다. 소리의 음도와 강도는 정상인의 경우 스스로 자기 조절이 가능하여 자신의 발성을 동시에 청각학적 자기피드백을 이루게 되는데 고도의 청각장애자에 있어서는 이러한 청각학적 자기 피드백의 조절의 결핍이 일어나 자신의 음도와 강도를 느끼지 못하게 된다. 따라서 이들은 그들 나름대로 피드백을 하기위해 고의적으로 공명기관을 비정상적으로 자극하여 높은 음도와 큰 강도로 발성하게 된다. 청각장애자들에 있어서 음도 특성에 관한 그동안의 연구들을 보면 청각 손실이 나타난 시기와 청력손실 정도, 보청기 착용의 유무와 그 시기에 따라서 많은 차이를 보이는데 전체를 요약하면 보청기의 조기 착용과 함께 조기 음성교정을 위한 임상적 중재가 빠르면 빠를수록 의사소통 유효성이 훨씬 더 커지게 된다. 또한 청각손실정도와 음성문제 사이에서는 청각손실이 심할수록 상기한 바와 같이 음도상승, 잘못된 공명, 그리고 강도와 같은 음성문제가 발생할 확률이 높다고 하였다. 구어에 있어서의 음향학적 특성4)5)은 그 사용되는 언어 종류에 따라 많은 차이가 있으므로 다른 언어권의 연구 결과와 비교하는데 어려움이 많고, 각자 자기 고유의 언어에 대한 기본적인 특성 연구가 필수적으로 필요로 하나 아직 우리나라에서는 이에 대한 체계적인 음향학적 분석이 부족한 실정이다. 우리나라에서도 근년 최중도난청자에서의 인공내이의 활발한 시술로 청각재활의 새로운 시각과 함께 일상생활로의 복귀를 위한 언어재활이 본격적으로 이루어 지는 시점에 있다. 본 연구에서는 이러한 최중도난청자들을 대상으로 연령별, 성별, 난청정도에 따른 음향학적 특성을 조사하여 정상인과의 차이점을 비교 분석함으로써 음성교정이 필요로 한 최중도난청자들의 언어재활과 임상적인 연구에 보다 체계적인 기초 자료로서 제공하고자 시도되었다. 연구 대상 및 방법 연구대상 본 연구는 경상남도에 소재하는 농학교에 재학중인 난청자 59명을 대상으로 하였으며, 이에 대조집단으로는 일반학교에 재학중인 건청자 36명으로 하였다. 대상자들의 구체적인 특성은 Table 1과 같다. 청각장애인의 대상자들은 태어나면서 부터 청력손실을 가진 사람으로, GSI 10 청력검사기를 이용해서 순음청력이 100 dB HL(ISO) 이상인 자이면서, 주의집중이 되는 사람으로 선정하였다. 대조집단의 경우에는 음성치료 임상 경험이 많은 전문가가 정상적인 범주에 속할 것으로 판단되는 학생들로서, 이들은 일반 초등, 중등, 고등학교에 재학중인 학생들이었다. 연구도구 연구에 사용된 도구는 Computerized Speech Lab(CSL) model 4300B와 software VP2(model 4331)이었으며 검사에 이용된 어문은 한국어 기본 자모음이 어두, 어중, 어말에서 모두 출현한 ‘산책’문단이었다. 검사 항목은 피험자 음성의 음도, 강도, 주파수변동율, 및 진폭변동율인데 VP2를 통하여 IBM 컴퓨터 상에서 자동산출하여 그래프화하여 출력하였다. 연구방법 피험자 선별시 농학교에 재학 중이면서 경북대학교 병원에 의뢰된 청각장애자들 중에서, 앞서 연구 대상에서 언급한 선정기준에 적합한 사람들을 연령별로 선정하였다. 음향학적인 검사는 조용하고 다른 사람들로부터 방해를 받지 않는 음성 검사실 내에서 실시하였다. 검사자는 검사실시 과정에 대해 구두설명을 해 주었고, 청각장애자들의 경우에는 미리 준비한 서면 설명서를 제시해 주거나 수화를 쓰거나 독화로 알아들을 수 있도록 설명해 주었다. 기기 조정의 미숙한 사람들을 위해 2∼3회 정도 먼저 연습을 하였는데, 이는 실험 기기와 과정에 대한 피험자들의 심리적인 긴장으로 인하여 검사의 타당성을 저하시킬 수 있으므로, 이를 방지하기 위함이었으며, 가능하면 편안한 자세로 자연스럽게 발성을 유도하였다. 정상인 및 청각장애자들에게 /a/ 모음을 3초 동안 연장 발성하게 하였고, 산책 문단을 읽을 때에 13초 동안 읽은 것으로 하였고, 대화는 피험자 자신의 소개에 대해 이야기하도록 하였다. 자세한 구어산출 과업에 따른 방법은 다음과 같다. ① /a/ 모음 연장 발성시 음도, 강도, 주파수변동율, 및 진폭변동율을 알아보기 위해 모음을 3초 동안 연장 발성하도록 한다. ② 자동적인 구어 산출시 음도 및 강도를 알아보기 위해 ‘1∼10’ 곧이어 ‘가-사’를 외운다. ③ 읽기에서 음도와 강도를 알아보기 위해 ‘산책’ 문단을 읽게 한다. ④ 대화시 음도와 강도를 알아보기 위해 피험자의 이름이나 나이, 취미, 주소 등을 검사자에게 말한다. 결과처리 정상인 및 청각장애자의 음성이 여러 구어 산출 상황에서 연령별, 성별, 난청정도, 인지력에 따라 강도, 음도, 진폭변동율, 및 주파수변동율의 변화 상태를 알아보기 위해 이들 결과간의 유의성 여부를 t검증과 1-way, repeated measure, 및 2-way ANOVA를 실시하였다. 결과 정상 대조군 및 청각장애군에서의 연령별 차이 정상군과 청각장애군의 음성을 분석한 결과, 정상군의 경우 평균음도가 6∼10세군에서는 259.18 Hz, 11∼15세군에서는 225.16 Hz, 16∼20세군에서는 184.35 Hz였으며, 평균강도는 각각 74.23 dB, 74.05 dB, 73.82 dB이였다. 주파수변동율은 6∼10세군이 0.62%, 11∼15세군이 0.45%, 16∼20세군이 0.44%이었으며, 진폭변동율은 각각 0.62 dB, 0.5 dB, 0.28 dB이였다. 연령군 사이에서의 유의도를 살펴보면, 6∼10세군과 16∼20세군 사이에서 6∼10세군이 음도와 진폭변동율이 유의적으로 높은 차이를 보였다. 그러나 강도나 주파수변동율에서는 차이가 나타나지 않았다(Table 2). 청각장애군의 경우, 평균음도가 6∼10세군에서는 332.7 Hz, 11∼15세 군에서는 329.69 Hz, 16∼20세 군에서는 287.81 Hz이었으며, 평균강도는 각각 75.28 dB, 74.94 dB, 75.37 dB이였다. 주파수변동율은 6∼10세군이 1.38%, 11∼15세군이 0.95%, 16∼20세군이 0.59%이었으며, 진폭변동율은 각각 0.43 dB, 0.35 dB, 0.35 dB이었다. 전체적으로 청각장애자군의 주파수 변동율은 6∼10세군이 16∼20세군보다 큰 차이가 나타내었으나 음도나 강도, 진폭 변동율의 차는 없었다(Fig. 1). 정상군과 청각장애군에서의 성별 차이 정상군 및 청각장애군의 음성을 성별에 따라 분석한 결과, 정상군에서의 평균 음도와 주파수 변동율은 여자의 경우 평균 음도가 249.03 Hz이고, 주파수 변동율은 0.54%였으며, 남자의 경우 평균 음도는 196.77 Hz이고, 주파수 변동율은 0.48%이었다. 또한 남자와 여자의 평균 음도와 최저음도에서 남자가 여자보다 유의하게 낮았으나 주파수 및 진폭변동율에서 차이가 없었다(Table 3). 연령군에 따른 변화를 보면, 연령군이 낮아질수록 음도는 높아졌다(Table 2). 청각장애군의 경우, 남녀 모두에서 음도가 정상군보다 전체적으로 높았으며 그 외는 정상군과 유사하였다. 여러 구어산출 상황에서의 연령별 특성 청각장애군의 연령별에 따른 /a/ 연장발성, 자동적인 구어, 읽기 및 대화에서의 음도와 강도를 측정하였는데, /a/ 연장발성시에서 6∼10세군의 평균음도와 평균강도는 각각 332.7 Hz와 75.28 dB였고, 11∼15세군에서는 각각 329.67 Hz와 74.94 dB이였으며, 16∼20세에서는 각각 287.82 Hz와 75.39 dB였다. 자동적인 구어 발성시의 6∼10세군의 평균음도와 평균강도는 각각 336.25 Hz와 72.79 dB였고, 11∼15세군에서는 각각 327.65 Hz와 69.85 dB, 16∼20세군에서는 각각 290.93 Hz와 69.99 dB였다. 전체적으로 음도에서는 차이가 없으나 평균강도에서는 6∼10세군이 16∼20세군보다 높았다(Fig. 2). 읽기와 대화시에 있어서는 연령군간에 평균음도와 평균강도에서 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 여러 구어산출 상황에서 성별, 난청정도 및 인지력 차이 청각장애군을 성별에 따라 구어 산출의 4가지 상황에서의 음도를 분석한 결과는 Fig. 3과 같다. 청각장애자의 평균 음도에서는 구어산출의 4가지 상황 모두에서 유의한 차이를 보여 남자가 여자보다 평균적으로 사용하는 음도가 낮았다. 강도에 있어서는 큰 차이가 없었다. 인지력에 따른 변화를 보면, 인지력이 90이상과 90미만으로 세분화시켜 분석한 결과, 이들 사이에서 큰 차이를 보이지 않았다. 난청정도에 따른 변화에 있어서도 100 dB을 기준으로 농과 최중도난청자로 구분하여 실시한 결과, 여러구어상황에서의 변화가 나타나지 않았다. 여러 구어 산출 상황 상호간에서의 음향학적 차이 정상군에 있어서는 구어산출 상황 상호간에 있어서의 음도 차이는 없으나, 청각장애군에 있어서는 여러 구어 산출 상황 상호간에 있어서의 평균음도를 제외한 최고, 최소음도에 유의한 차이를 나타내었다. 강도에 있어서도 구어산출 상황 상호간의 유의한 차이를 보였고, 특히 최대 강도에서 /a/ 연장발성시 다른 상황들에 비해 높은 강도로 음을 산출한 반면에, 최소 강도나 평균 강도는 이와 반대되는 현상을 나타냈다(Fig. 4). 고찰 화자가 산출하는 음파는 청자의 외이와 중이, 내이를 거쳐서 청신경, 대뇌로 전달되는데, 이 소리를 듣는 경로들 중에서 어느 부분에선가 손상이나 결함을 입으면 청력손실을 입게 된다. 청각장애자들은 청력손실로 인해 청각적인 피드백이 부족하게 되어, 높은 음도와 큰 강도로 발성하게 되며, 손실정도가 클수록 이 현상은 더욱 뚜렷해 진다. 이와 같이 난청정도와 청력손실 시기 등이 음성과 밀접한 연관성이 있어 청각장애자들이 정상 또래들처럼 안정된 음성으로 발성하기 위해서는 외부적인 교육 및 훈련과 노력을 필요로 한다. 본 연구에서는 정상인과 청각장애자들의 음성을 음향학적으로 여러 요인들을 갖고서 비교 분석하여, 그들간의 음향학적인 특성을 이해하고, 더불어 정상인들의 음향학적인 기준을 정립하고 청각장애자들의 음성진단 및 치료에 도움이 되고자 하였다. Boone6)에 의하면 정상적인 평균 음도는 정상 아동의 경우 265 Hz, 성인 남성 128 Hz, 성인 여성의 경우 225 Hz라고 기술하였는데, 본 연구에서는 아동의 평균 음도는 259.18 Hz, 성인 남성은 132.42 Hz, 성인 여성은 236.28 Hz으로 거의 비슷한 결과를 나타내었는데, 최 등은 정상인 20명을 대상으로 음도 평균을 낸 결과, 성인 남자가 143∼155 Hz이고, 성인 여성의 경우 273∼287 Hz로 다소 차이를 나타내 보였다.7)8) 일반적으로 정상인은 아동에서 성인으로 성장함에 따라 음도나 강도, 주파수 변동율의 변화가 낮아지면서 안정적인 소리로 들어가는데9-12) 청각장애자의 경우는 이러하지 못하다.13)14) 또한 청각장애자의 경우에는 이들의 음성이 음도가 매우 높고, 맹관공명현상이 나타나며, 발화속도가 느리고, 강도가 지나치게 두드러진다고 하였는데, 본 연구에서도 이와 유사한 결과가 나타나서, 청각장애자의 강도는 정상인과 차이가 없었으나, 음도는 정상인의 평균 음도에 비해 매우 높았다. 여러 구어 산출 상황에서는 강도에서 다소 유의한 차이를 보였다. 특히 대화시 최대 강도와 최소 강도에서 강도의 변화가 많이 나타났으며 성별에 따른 평균적인 음도의 차이도 뚜렷하게 나타나 이것은 정상인에 비교해서 볼 때 매우 높은 수치에 해당되었다. 연령에 따른 청각장애자의 음성을 살펴보면, 정상인들에 비해 음도와 강도 모두 높았으나 6∼10세, 11∼15세, 16∼20세사이의 음도, 강도의 변화는 거의 나타나지 않았으며, 이를 성별을 분리시켜 분석한 결과에서도 유의한 차이는 없었다. 이것을 여러 구어 상황에서 분석해서 볼 때 대화시의 강도에서만 변화가 나타났으나 일률적이지 못하였다. 청력손실정도에 따른 음성의 변화를 살펴보면, Ling은 아주 심한 청각장애자들을 제외한 난청자들에게 있어 보청기를 착용하면 음성문제를 최소화할 수 있다고 보청기 착용의 중요성을 강조하였다.6) 본 연구에 있어서는 대부분이 보청기가 도움이 되지 않는 고도의 난청자로 현재에는 보청기를 착용하는 경우가 거의 없었으며, 이들은 100 dB을 기준으로 농과 고도난청으로 분리하여 비교 관찰한 결과 이들 사이에 음성의 변화는 거의 없었다. 청각적인 피드백이 부족한 청각장애자들에게서 인지력이 음성에 미치는 영향을 살펴본 바, 아무런 영향도 주지 않았다. 이로 미루어 볼 때 이들이 과비성이나 목쉰소리, 쥐어짜는 소리와 같은 듣기 불쾌한 음성을 내는 것은 인지력과는 무관한 것으로 단지 청각적인 피드백을 받는데 손상을 입었으므로 나타나는 현상이라 생각된다. 그러므로 후두의 성장으로 인한 불안정한 목소리가 안정된 음성을 내는데는 청각적인 피드백이 무엇보다도 중요한 요인이 됨을 알 수 있었다. 정상인들의 음도는 보통 연장발성을 하거나 읽기와 같은 연속적인 구어를 할 때에 음도의 변화는 거의 없었는데,15) 본 연구에서는 청각장애자들의 경우에 뚜렷한 변화를 보여 주었다. 청각장애자들의 경우에는 전반적으로 음도가 /a/ 연장발성, 자동적인 구어 발성, 읽기, 대화 순으로 높아졌고, 강도는 반대로 나타났다. 이와 같은 현상 또한 청각장애자들이 자신의 음도를 조절할 수 있는 청각적인 피드백이 부족하기 때문인 것으로 설명할 수 있다. 정상인은 아동에서 성인으로 성장함에 따라 음도나 강도, 주파수 변동율의 변화가 낮아지면서 안정적인 소리로 들어간다.16) Curry는 청소년을 대상으로 한 음성연구에서 남성의 경우 음도 일탈(pitch break)이 사춘기 이전에 일어날 수도 있는데, 이는 후두 성장이 급속한 사춘기, 즉 14세 가량때 가장 많이 나타난다고 주장하였다.6) 본 연구에서도 정상인의 11∼15세군에서는 이와 유사한 현상을 볼 수 있었다. 즉 정상 남자의 주파수변동율과 진폭변동율이 높은 것으로 보아 이 시기에 사춘기의 급속한 후두 성장이 이루어지고 있고 음성 또한 매우 불안정한 것을 알 수 있었다. 그러나 같은 연령의 청각장애자에 있어서는 이러한 현상이 보여지지 않았다. 16∼20세군의 청각장애자에서는 주파수변동율과 진폭변동율이 다소 차이가 나타나서 점차적으로 감소되었으나, 정상인들에 비해서는 높았다. 종합적으로 볼 때, 최중도난청자에 있어서 음성의 음향학적 특성은 정상인에 비해 뚜렷이 다른면을 보여 주어 음도가 매우 높았고, 주파수변동율은 연령이 어릴수록 큰 차이가 나타났으며, 강도와 진폭변동율에서는 차이가 없었다. 여러 구어 상황에서는 연령군간에 음도와 강도에서 유의한 차이를 보였고, 남자의 음도가 여자보다 평균적으로 낮았다. 본 연구는 정상인 및 최중도난청자에서의 음성의 음향학적 기준을 세우는데 도움이 될 것으로 여겨지며, 이를 기초로 이들에 대한 음성진단 및 치료임상에 활용될 수 있으리라 생각된다. 향후 보다 많은 대상자들을 중심으로한 다양한 음성학적 연구와 함께 장기적인 재활에 따른 추적 결과를 비교검토함으로서 보다 명확한 음향학적 특성의 변화를 분석할 수 있을것으로 사료되는 바이다. 요약 청각장애자 특히 최중도난청자들의 음향학적 특성을 정상인과 비교하여 체계적으로 비교검토하여 보고자 농학교에 재학중인 청각장애자들 59명을 대상으로 이들의 연령, 성별에 따른 음도의 차이와 여러 구어 산출 상황에서의 각각의 차이들을 분석한 바 다음과 같이 요약된다. 연령별 분석에서는 6∼10세군에서 주파수변동율이 큰 차이가 났고, 성별 특성에서는 평균 음도만 남녀의 음도 차이가 났으나 청력손실 정도에 따라서는 큰 변화를 나타내지 않았다. 여러 구어 산출 상황에서의 특성을 보면, 각 연령 군간에 음도와 주파수변동율이 유의한 차이를 나타내었으며 남녀간에서는 남자에서 평균적으로 음도가 낮고 최대 강도에서는 대화시 남자의 강도가 보다 차이가 높게 나타났다. 여러 구어 산출 상황에서의 변화를 보면 /a/ 연장 발성에서 뚜렷한 변화를 보였고 구어 산출 상황과 성별, 연령, 난청 정도에서 인지력의 상호작용은 큰 차이가 없었다. 이러한 연구는 향후 청능 재활 훈련과 더불어 보다 명확한 음향학적 특성을 규명할 수 있으리라 사료된다.
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