Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 14, No. 2 pp. 721-727, 2013 http://dx.doi.org/10.5762/kais.2013.14.2.721 모음에따른발성역치압력과비성도특성비교연구 이인애 1*, 황영진 1 1 루터대학교언어치료학과 A Comparsion study of Phonation Threshold Pressure and Nasalance according to vowels. Lee, Inae 1* and Hwang, young-jin 1 1 Department of Language Therapy, Luter University 요약본연구는모음에따라발성역치압력과비성도의차이를비교하고자하였다. 2012년 5월부터 8월동안에대학에재학중인 20~30대의정상성인여성 28명을대상으로실시하였다. 발성역치압력은객관적인공기역학적검사도구인 PAS(Phonatory aerodynamic system, model 6600, KAY electronics, Inc) 를이용하였으며, /p/ 와세가지모음 /a, i, u/ 를각 5번씩측정하여가운데 3개를비교하여분석하였다. 또한비성도는 Nasometer (model 6450, KAY electronics, Inc) 를이용하였으며, 세가지모음 /a, i, u/ 를 5초이상연장발성하여측정하였다. 그결과, 모음에따른발성역치압력은유의한차이를나타내었으며, 모음에따른비성도도유의한차이를보였다. 발성역치압력과비성도간의상관관계도매우높은상관성을나타내었다. 따라서모음간의발성역치압력은연인두폐쇄정도를예측할수있으며그에따른비성도와매우연관성이깊음을알수있었다. Abstract This study sought to compare the difference of Phonation Threshold Pressure and Nasalance according to vowels. We tested 28 normal females(20~30age) who be in attendance at a school from May to August 2012. We measured Phonation Threshold Pressure through PAS(Phonatory aerodynamic system, model 6600, KAY electronics, Inc) that aero-mechanical instrument called. Phonation Threshold Pressure was measured by using the consonant /p/ and the three vowels /a, i, u/ and was analyzed the three times of Phonation the five times. Also We measured Nasalance through the Nasometer (model 6450, KAY electronics, Inc). The vowel's phonation was recored by using the three vowels /a, i, u/. the nasalance score was measured via Nasometer. As a Result, Phonation Threshold Pressure according to three vowels show significantly difference. Also, Nasalance according to three vowels show significantly difference. Finally, Correlation coefficient of Phonation Threshold Pressure and Nasalance according to three vowels show positive relation ship. Therefore Phonation Threshold Pressure and Nasalance according to three vowels have closely relationship. Key Words : Phonation Threshold Pressure, Nasalance, Vowel 1. 서론 음성에서의호흡은발성을위한에너지원으로매우중요하며, 발성과정또는공명과정에매우큰영향을미친다. 특히호흡에서의성문하압 (Subglottal Pressure, Ps) 은호흡의효율성을파악하는데매우중요한역할을한다 [1]. 성문하압을평가하기위한방법으로는침습적인방법과비침습적인방법이있는데, 예전에는기관에구멍을내어평가하는침습적인방법을이용하여평가하였다. 하지만최근에는구강의압력을이용한비침습적인방법을이용한평가를선호하는경향을보인다 [2-4]. 또한많은연구자들은성문하압을측정하는데에그치지않고기존의성문하압측정방법과차이를둔발성역치압력 * Corresponding Author : Inae, Lee(Luter University) Tel: +82-10-7170-2802 email: ohdlsdo123@hanmail.net Received November 9, 2012 Revised (1st December 24, 2012, 2nd January 8, 2013) Accepted February 6, 2013 721
한국산학기술학회논문지제 14 권제 2 호, 2013 (Phonation Threshold Pressure, 이하PTP) 을측정하는데에관심을보인다. 왜냐하면 PTP는쉬운발성 (the ease of phonation) 을통하여성대진동시작과소리를산출하기위한최소한의폐의압력으로써편한음도와강도로발성하여측정하는성문하압 (Ps) 에비해성대의병리적상태를나타내어주기때문이다 [5-7]. Titze[8] 은 PTP에대한공식을다음과같이정의하였다. PTP= K t 는성문을지나는압력지수 (transglottal pressure coefficient) 이며, T는성대의두께 (the vertical vocal-fold thickness), B는성대조직의점성 (the viscous damping coefficient of vocal fold tissues) 을뜻하고, c는점막파형의속도 (the mucosal wave propagation velocity), 는발성전성문의절반폭 (the prephonatory glottal half-width) 을말한다. 즉성대의두께가두꺼울수록 PTP는감소하며, 성대조직의점성이나점막파형속도가높으며성문폭이넓을수록 PTP는증가한다. 이러한 PTP의유의성에대한선행연구는많이이루어지고있다. Chan[9] 은성대두께에차이를주어 PTP를비교분석하였는데, 471 cp의점성에서 70 m의성대두께는 10 cmh 2O의 PTP를나타내었고, 같은점성에서 210 m의성대두께는 3~5 cmh 2O의 PTP를나타내었다. 이는성대두께는 PTP에큰영향을줌을뒷받침한다. 즉성대두께가두꺼울수록 PTP가감소됨을나타내었다. 점성또한 PTP에많은영향을미치는데성대조직의점성이높을수록 PTP는증가된다. 점성에대한실질적관계에대한연구로는 Verdolini-Marston 등 [10] 의연구가있는데, 성대결절이나성대비대증의병변으로성대의무게가있는경우수분치료법으로성대의점성을증가시켜 PTP를증가시켰다. 이렇듯 PTP는쉬운발성을통한구강압력으로성대의상태를매우민감하게파악할수있다. 그러나구강의압력을평가할때간접적으로영향을주는것이있다. 이것은성도의막힘의정도에따른영향으로, 성도가다막힌상태 (fully occluded vocal tract) 와성도가반정도막힌상태 (semi- occluded vocal tract) 에서는구강압력에차이를가진다고할수있다 [11]. PTP를측정할때는사용되는 /p/ 라는압력자음을사용하며, 또한유성음인모음을함께사용한다 (/p/+/ 모음 /) 이때에사용되는모음은성도의막힘정도에차이를보인다. 왜냐하면모음발성시에는입, 턱, 혀등의움직임이동반하며, 이들의움직임없이구강압력을유지하는것은 매우어렵기때문이다. 또한이러한모음의움직임은연인두폐쇄와비성도와도깊은관련이있다 [12]. Moon 등 [13] 은 /a, ae, i, u/ 4가지모음산출시연인두폐쇄수치를비교하였는데, /a/ 모음의경우는 31.3정도의폐쇄수치를보였으며, /ae/ 모음은 30.15, /i/ 모음의경우 44,42, /u/ 의경우 55.57의연인두폐쇄수치가나타났다. Moll[14] 은연인두비폐쇄율을 /a, ae, i/ 3가지모음가지고분석하였는데 /a/ 의경우 37%, /ae/ 의경우 38%, /i/ 의경우 14% 를나타내었다. 황영진 [15] 의연구에서는 /a, i, u/ 의 3가지모음으로비성도를분석하였는데남자의경우 /a/ 는 27.7%, /i/ 는 32.5% 로나타났으며 /u/ 는 18.5% 를나타내었다. 여자의경우 /a/ 는 30.1%, /i/ 는 45.2%, /u/ 는 23.8의비성도를나타내었다. 이렇듯많은선행연구들은모음에따라연인두폐쇄정도와비성도가차이를보인다고설명한다. 이러한비성도와연인두폐쇄수치는구강압력과매우밀접한관련이있는데, 연인두폐쇄부전이있는구개열아동의경우비성도수치가정상보다높으며또한압력자음의산출이어렵다 [16]. 즉연인두폐쇄부전은성대로부터산출되는에너지를상대적으로비강으로많이보내게되며따라서구강압력이낮아진다고할수있겠다. 그리하여연인두폐쇄의정도나비성도의특징은구강압력에도영향을미칠수있음을예측하여볼수있으며, 또한모음을달리하여구강의압력에차이를주었을때어떠한특징을보이는지이들의특성을확인하여볼필요성이있다. 하지만 PTP와비성도에대한연구는아직부족하다. 특히 PTP의경우국내에서는한두편의연구뿐이다. 이러한이유는국내나국외에서공기역학적기기를평가가아직활발히이루어지지않았으며, PTP의경우다양한성대의특성을반영하므로민감한평가방법이기때문이다 [17]. 그러나위평가방법은매우민감한평가방법인만큼성대의특성을잘반영하며, 모음을산출시에도이러한특성이나타날것이라예측하여볼수있다. 따라서본연구에서는모음에따른 PTP와비성도를비교하여모음산출시구강에너지와비강에너지가어떠한특성을보이는지살펴보고자한다. 본연구에서는모음 /a, i, u/ 에따른 PTP의차이, 비성도의차이를살피고 PTP와비성도의상관정도를확인하여보고자한다. 구체적인연구문제는다음과같다. 첫째, 모음 /a, i, u/ 에따라 PTP는차이를보이는가? 둘째, 모음 /a, i, u/ 에따라비성도는차이를보이는가? 셋째, PTP와비성도는어떠한상관관계를보이는가? 722
모음에따른발성역치압력과비성도특성비교연구 2. 연구방법 2.1 연구대상 본연구에서는 2012년 5월부터 8월동안에대학에재학중인 20~30대정상성인여성 28명을대상으로하였다. 피험자모두음성질환이없거나감기에걸리지않은자로선정하였다. 2.2 연구도구및절차본실험은 PAS(Phonatory aerodynamic system, model 6600, KAY electronics, Inc) 를사용하여다양한모음상황에서의 PTP를측정하였다. PAS 프로토콜중 Voicing Efficiency를이용하였으며, 녹음시에는마스크를착용한뒤빨대를입에 2~3 cm 정도넣도록하여 /p/+/ 모음 / 를가능한부드럽게쉬운발성을하도록지시하였다 [17]. 분석을위해사용한자료로는단모음 /a, i, u/ 이며, 녹음한각모음의 PTP 값 5개중 3개를평균하여비교하였다 (Fig. 1). 또한비성도측정을위해 Nasometer (model 6450, KAY electronics, Inc) 를사용하였으며, 비성도측정을실시하기전대상자에게헤드기어를착용시키고세가지모음 /a, i, u/ 을 5초동안산출하도록지시하였다. 녹음된자료의비성도는전체에너지 ( 구강에너지 + 비강에너지 ) 대비강에너지비율로계산하였다 [15]. 위해 Pearson correlation coefficient 를이용하였다. 이를위해한글판 SPSS 18.0(Statistics package for social science, version 18.0, USA) 을사용하였다. 3. 연구결과 3.1 모음에따른 PTP 차이비교 모음에따른 PTP의수치를알아보기위하여기술통계를실시한결과는 Table 1과같다. /a, i, u/ 3가지모음의전체의 PTP 수치는 5.37±1.31 cmh 2O로나타났으며, /u/>/i/>/a/ 순으로높게나타났다. PTP 수치는 /u/ 모음의경우 5.94±1.27 cmh 2O로제일높게나타났으며 /a/ 모음의경우는 4.94±1.25 cmh 2O로제일낮게나타났다. 정상성인의 PTP가모음에따라유의한차이가있는지알아보기위해분산분석을실시한결과는 Table 2와같다. 분산분석결과, /a, i, u/ 모음간의 PTP의수치는유의한차이가있었다 (F=4.776). 또한어떠한모음에차이를보이는지살펴보기위해 LSD 사후분석을실시한결과, /a/-/u/, /i/-/u/, /u/-/a/, /u/-/i/ 의차이가유의하게나타났다 (Table 3). [Table 1] Mean and SD of PTP according to three vowels PTP(Phonation Threshold Pressure). 정상성인 모음전체 5.37±1.31 Mean±SD a 4.94±1.25 (cmh 2O) i 5.22±1.26 u 5.94±1.27 [Table 2] Resullts of one-way ANOVA on PTP according to three vowels 모음집단-간 제곱합자유도평균제곱 F 14.905 2 7.453 4.776 * *p<.05 [Fig. 1] Results measurement for PTP 2.3 자료분석및결과처리모음에따른 PTP의차이와모음에따른비성도의차이는모두일원배치분산분석 (one-way ANOVA) 을사용하였으며, 또한 PTP와비성도간의상관관계를알아보기 [Table 3] LSD Post-hoc of PTP according to three vowels 모음 /a/ 모음 /i/ 모음 /u/ 모음 /a/ - 모음 /i/ * - 모음 /u/ * - *p<.05 723
한국산학기술학회논문지제 14 권제 2 호, 2013 3.2 모음에따른비성도차이비교 모음에따른비성도의수치를알아보기위하여기술통계를실시한결과는 Table 4와같다. /a, i, u/ 3가지모음의전체의비성도수치는 24.86±17.76% 로나타났으며, /i/>/a/>/u/ 순으로높게나타났다. 비성도의수치는 /i/ 모음의경우 33.32±20.19% 로제일높게나타났으며 /u/ 모음의경우는 16.93±15.98% 로제일낮게나타났다. 정상성인의비성도가모음에따라유의한차이가있는지알아보기위해분산분석을실시한결과는 Table 5와같다. 분산분석결과, /a, i, u/ 모음간의 PTP의수치는유의한차이가있었다 (F=6.819). 또한어떠한모음에차이를보이는지살펴보기위해 LSD 사후분석을실시한결과, /a/-/i/, /i/-/u/, /i/-/a/, /u/-/i/ 의차이가유의하게나타났다 (Table 6). [Table 4] Mean and SD of Nasalance according to vowels 비성도 정상성인 모음전체 24.86±17.76 Mean±SD a 24.32±12.33 (%) i 33.32±20.19 u 16.93±15.98 [Table 5] Resullts of one-way ANOVA on nasalance according to vowels 모음집단-간 제곱합 자유도 평균제곱 F 3774.214 2 1887.107 6.819 ** **p<.01 [Table 6] LSD Post-hoc of PTP according to vowels 모음 /a/ - 모음 /a/ 모음 /i/ 모음 /u/ 모음 /i/ * - 모음 /u/ * - 3.3 PTP 와비성도간의상관관계비교 *p<.05 정상성인 PTP와비성도의간의상관관계를비교하기위해피어슨상관계수를이용하여분석을실시한결과는 Table 7과같다. PTP와비성도의상관관계는유의한상관관계 (p<0.005) 를나타내었으며, 또한매우높은상관관계 (r>0.70) 를보였다. [Table 7] Correlation coefficient of PTP according to vowels PTP 비성도 PTP 상관계수 1.961 ** 비성도상관계수.961 ** 1 **p<.01 4. 논의및결론 본연구에서는모음에따른 PTP와비성도의특성을살펴보았다. 모음에따른 PTP의수치를비교한결과모음에따라유의한차이를나타내었다. PTP 수치의경우 /a/ 모음은 4.94±1.25 cmh 2O, /i/ 모음의경우 5.22t±1.26 cmh 2O, /u/ 의경우는 5.94±1.27 cmh 2O로나타났다. /a/ 모음을대상으로실험한선행연구와비교하였을때, Zraick[19] 의경우 5.4 cmh 2O의성문하압결과를나타내었으며본연구결과와유사한결과를나타내었다. 모음에따른비성도의수치를비교한결과모음에따라유의한차이를나타내었다. 또한 /a/ 모음의경우 24.32±12.33%, /i/ 모음의경우 33.32±20.19%, /u/ 의경우는 16.93±15.98% 의비성도수치가나타났다. 그결과비성도는 /i/>/a/>/u/ 순으로높게나타났으며이것은황영진 [18] 의연구와일치하는특성을보였다. 비성도수치와 PTP 수치와의연관성을함께살펴보면다음과같다. PTP의수치는 /u/>/i/>/a/ 의순으로높게나타났으며, /i/>/a/>/u/ 순으로높게나타났다. PTP의 /a/ 수치가높을수록비성도의 /a/ 수치는상대적으로적게나타난다. 하지만본연구에서는비성도수치는 /a/ 보다 /i/ 가더높게나타난반면에 PTP 수치는 /i/ 가 /a/ 보다구강압력이더높게나타났다. 비성도가높을수록상대적으로구강압력적은에너지를나타내므로, 비성도가높을수록구강압력을적을것이라고예상했던결과와다른양상을나타내었다. 이것은모음산출시나타나는혀의위치와입술과턱의움직임과연관지어살펴볼수있는데 /i/ 모음의경우전설모음으로중설모음인 /a/ 모음보다혀가전방화되므로 [18], 높은비성도의수치를나타냈다고예측할수있겠다. 하지만 PTP 측정의경우에서는 /i/ 모음의경우고모음으로입술과턱의움직임이좁아져저모음인 /a/ 모음보다높은구강압력을나타내었다고설명할수있겠다. 즉 /i/ 모음의경우전설모음이지만고모음이므로인두와입의크기가감소되어이러한결과를나타낼수있음을나타낸다 [18]. 또한혀의수평적위치 ( 혀의전후 ) 와수직적위치 ( 혀의고저 ) 가어떻게작용하는지에따라다양한 724
모음에따른발성역치압력과비성도특성비교연구 특징이나타날수있음을시사한다. /u/ 모음의경우가장높은연인두폐쇄수치 [13] 와가장낮은비성도 [20] 를나타내었고본연구에서는제일높은 PTP의수치가나타났다. 이것은 /u/ 모음의경우후설고모음으로혀의위치가후방화되어강한연인두의폐쇄를가지므로위와같은결과를보임을설명할수있겠다. 본연구결과에서나타났듯이, 모음에따라압력에는차이를가지며또한모음이구강압력측정에서고려되어야할매개변수이므로어떠한모음을사용해야하는지에대한고려가요구된다. 특히 PTP측정은그특성에대한연구가아직많이이루어지지않은실정이므로모음의특성에대한분석이매우요구되며측정시특성에대해서도살펴볼필요성이있다. 왜냐하면많은연구에서는기기를통한측정을시도할때에 /i/ 모음이나 /a/ 모음등다양한모음을이용한다. 공기역학적기기인 AerophoneⅡ은 /p/+/i/ 모음을통해구강압력을측정하길권고하며 PAS(Phonatory aerodynamic system) 는 /p/+/a/ 모음으로측정하도록제안하고있다. 이렇듯다양한모음환경은 PTP측정시결과에차이를나타낼수있기때문이다. 본연구자가실험을진행할때 /a/ 모음에비해 /i/ 모음과 /u/ 모음의경우측정시오류를많이나타내어다시측정하게되는경우가많았다. Fig. 2을보면오류특성을알수있는데제일아래나타나있는그래프선이압력을나타낸다. 기가감소되기때문에빨대를통해구강압력을측정하는 PTP측정에는어려움을보인다. Titze[11] 는얇은빨대를이용하여구강압력측정할때에입술과턱의움직임으로인해압력을유지하기어렵다고하였다. 그렇기때문에성도가반정도막힌상태 (semi- occluded vocal tract) 의모음으로의측정이입술과턱의움직임을제거할수있으며유지하기좋으며정확한수치를나타낼수있다고하였다. 이러한결과들을종합하여볼때 PTP측정에사용되기좋은모음은 /a/ 모음으로예측하여볼수있겠다. 또한 PTP와비성도의상관관계분석에서는이두파라메타가매우높은상관도를나타낸것으로나타났다. 이것은위에서두파라메타가비슷한양상의모습을보이는것은비성도와구강압력은모음에따라서로깊은상호관계를나타낸다고볼수있다. 따라서구강압력을통해비성도를예측할수있으며비성도는구강압력을미루어예측할수있음을제시한다. 또한아직많이연구되지않은 PTP측정이비성도의측정과비교되어, 이측정법이비성도측정만큼이나매우유의한파라메타임을뒷받침해준다. 본연구의제안점은다음과같다. 본연구에서는모음에따라서정상성인의 PTP와비성도를비교하였다. 이러한정상성인의특성과음성장애인의 PTP를모음에따라서비성도와함께비교한다면연인두폐쇄와의연관성을더심도있게살펴볼수있으리라사료된다. /pi/ /pu/ References [Fig. 2] The error patterns /pi/, /pu/ of PTP measurement /i/ 모음과 /u/ 모음의공통점으로는고모음인점을살펴볼수있는데앞에서언급한대로고모음의경우입의크 [1] Stepp, C. E., Heaton, J. T., Stadelman-Cohen, T. K., Braden, M. N., Jetté, M. E. & Hillman, R. E., "Characteristics of phonatory function in singers and nonsingers with vocal fold nodules", Journal of voice, Vol. 25, No. 6, pp. 714-724, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jvoice.2010.06.003 [2] Zhuang, P., Sprecher, A. J., Hoffman, M. R., Zhang, Y., Fourakis, M., Jiang, J. J. & Wei, C. S., "Phonation threshold flow measurements in normal and pathological phonation", Laryngoscope, Vol. 119, No. 4, pp. 811-815, 2009. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/lary.20165 [3] Zheng, Y. Q., Zhang, B. R., Su, W. Y., Gong. J, Yuan, M. Q., Ding, Y. L. & Rao, S. Q., "Laryngeal aerodynamic analysis in assisting with the diagnosis of muscle tension dysphonia", Journal of voice, Vol. 26, No. 2, pp. 177-181, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jvoice.2010.12.001 725
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모음에따른발성역치압력과비성도특성비교연구 황영진 (Young-jin Hwang) [ 정회원 ] 2004 년 3 월 : 대구대학교재활과학대학원재활학과 ( 이학석사 ) 2007 년 8 월 : 대구대학교대학원재활학과 ( 이학박사 ) 2008 년 3 월 ~ 현재 : 루터대학교언어치료학과교수 < 관심분야 > 언어치료, 음성장애, 신경언어장애 727