ORIGINAL ARTICLE DOI:10.4047/jkap.2010.48.1.69 정보윤 1 임영준 2 김명주 2 남신은 3 이승표 3 권호범 2 * 1 서울대학교치의학대학원, 2 서울대학교치의학대학원치과보철학교실, 3 서울대학교치의학대학원구강해부학교실 연구목적 : 이연구의목적은한국성인남녀유치악자를대상으로구개의높이가한국어모음발음에미치는영향을분석하는것이다. 연구재료및방법 : 발음, 청력및의사소통에문제가없고음성관련병력이없는 23 세부터 40 세까지의건강한한국인남녀 41 명이연구에참여하였다. 피험자들의인상채득후제작된연구모형을가지고구개폭과깊이를고려하여피험자들을구개높이정도에따라고, 중, 저세군으로구분하였다. 피험자들에게 7 가지의한국어모음을발음하도록하여녹음하고, 음향학적분석프로그램을이용하여모음들의 F1 포먼트와 F2 포먼트를산출하였다. / ㅏ, ㅣ, ㅜ / 세모음의평균포먼트값을이용하여모음공간삼각형을작성하였다. 구개높이에따라분류한세군간에포먼트의차이와모음공간삼각형의면적차이가있는지분석하였다. 통계방법으로 Kruskal-Wallis 검정과 Mann- Whiteny U 검정이사용되었다 (P <.05). 결과 : 구개높이에따른세군간에서는 / ㅣ / 모음에서 F2 포먼트의값만차이가있었고 (P = 0.003), / ㅣ / 를제외한다른모음에서포먼트값은차이가없었다. 평균포먼트주파수를좌표값으로이용한모음공간삼각형은세군모두비슷한모양을나타내었고면적은세군간에유의한차이를보이지않았다 (P = 0.096). 결론 : / ㅣ / 모음을제외하고는구강내해부학적구조차이가존재해도구개높이에따라분류한피험자간모음의발음차이가없었고발음명료도의차이도없어구개높이에대해혀의보상작용이어느정도존재하는것으로판단된다. ( 대한치과보철학회지 2010;48:69-74) 주요단어 : 구개높이, 모음, 포먼트, 모음공간 서론 음성을형성하는데관여하는기관으로는비강, 윗입술, 아랫입술, 윗니, 아랫니, 치경, 경구개, 연구개, 구개수, 구강, 인강, 후두덮개, 성대등이있다. 1 이러한요소들은상호관계속에서발음을형성하고, 각기관의형태나구조는복잡한상관관계를가져발음시독립적으로작용하지않는다. 2 구강내구조와형태는어느하나가발음을구분짓는결정요소라고하기는어렵지만하지만, 3 발성기관은그자체가음향에영향을미치기도하고발음에필요한판단에영향을미칠수도있어발성기관의형태와기능은올바른발음형성에중요하다. 발성기관의대부분은치의학영역에위치하고있고구강및관련구조를치료하는치과보철학의결과와발음간에는밀접한관계가있다. 그러나치과보철학분야에서보철치료후발음의변화및개선은저작, 교합, 심미와관련된기능적인면에비해연구가적었고환자의적응력에의존하는경우도있었다. 4 성도의공명효과에영향을줄수있는성도길이및횡단면적의변화와연관된구강내구조의변이는다양하다. 그중구개부의높이는성도공명시구강용적에영향을주는요소가될수있다. 보철치료에의한구개높이변화가발음형성에영향을준다는점을볼때, 4 개개인의구개높이차이는발음에영향을미 치는중요한요소로고려될수있다. 또한보철치료에있어서구개형태는치아형태, 배열및의치의구개형성등의기준으로사용될수있기때문에중요하다. 한국어의모음에관한음향학적연구는음성학, 음성공학을비롯한여러분야에서다양한목적으로진행되어왔다. 5,6 현재까지발음에관한치의학분야의연구로는악교정수술전후의발음에대한연구, 교정치료의전후발음에관한비교, 그리고보철학영역의의치제작과관련된치아배열, 구개부형성, 하악안정위와교합고경에관련된발음연구등이있었다. 7-11 악안면보철영역에서는선천성구개결손에관한발음연구, 12 상악절제술을받고감소되었던발음의명료도가폐쇄장치사용후개선되었다고보고된연구등상악절제술에관계된발음연구와 13 하악에서조직절제후발음의변화등에관련된연구가행해져왔다. 14 음성학에서음성분석에흔히이용되는포먼트 (formant) 는성도의공명시주파수를의미하며모음의특징을반영한다. 15 포먼트값은음성을시간, 주파수, 진폭을나타내는스펙트로그램상에서몇개의주파수대역에집중되는에너지띠를의미한다. 15 보통포먼트는성도의모양을반영하는데사람의성도길이에서만들수있는포먼트는 5 개라고알려져있으며, 이중에서제 1 포먼트 (F1) 와제 2 포먼트 (F2) 의주파수가모음의특 * 교신저자 : 권호범 110-749 서울시종로구연건동 28-22 서울대학교치의학대학원치과보철학교실 02-2072-3816: e-mail, proskwon@snu.ac.kr 원고접수일 : 2009 년 12 월 21 일 / 원고최종수정일 : 2010 년 1 월 14 일 / 원고채택일 : 2010 년 1 월 15 일 대한치과보철학회지 2010 년 48 권 1 호 69
성을많이결정한다고알려져있다. 2 F1 은모음의혀높이에영향을받고, F2 는혀의전향성 (advancement) 과관련이있어, F1 값은혀의위치가높아질수록작아지고, F2 값은혀의위치가전방으로이동할수록커진다고알려져있다. 6,16 발음의명료도평가를위해서는청취검사를통해서화자가발음한문장과청자가듣는문장이얼마나일치하는가를평가하는청지각적평가가주로사용되어왔으나, 이방법은주관적인방법으로평가자에의해결과가달라질수있다. 최근에는발음의명료도와모음의음향학적인성질의연관성을밝히는연구가보고되고있다. 17 모음공간은모음발성에서구강구조가움직이는공간을나타내는지표로써모음중 / ㅣ /, / ㅏ /, / ㅜ / 발음의 F1 과 F2 값에서측정한모음공간이넓을수록발음의명료도가높아지는비례관계에있다는보고가있다. 18-20 정상군의구개형태에따른발음의음향학적분석은향후총의치, 구개폐쇄장치등가철성보철치료, 임플란트를사용한고정성보철치료등의발음연구시기준이될수있기때문에중요하다. 본연구의목적은한국성인남녀유치악자를대상으로구개의높이가한국어모음발음에미치는영향을분석하는것이다. 연구재료및방법 1. 피험자 연구대상은서울대학교치의학대학원학생및서울대학교치과병원직원중자발적으로참여의사를밝힌건강한남자와여자를대상으로하였다. 연구에참가한피험자는모두연구에대한설명을듣고과정을이해하였으며서면으로참여에동의하였다. 이연구의계획과방법은서울대학교치과병원연구윤리심의위원회의승인을받았다. 모든피험자는치과의사가청지각적으로판단하기에음질상의문제가없었고, 검사자의지시에따르는수준에근거하여청력및의사소통의문제도없었다. 성대에영향을줄수있는성대폴립, 성대결절등의음성관련병력이있는피험자, 호흡계질환을가지고있거나병력이있는피험자, 질병혹은치료로인해최근구강내환경의급격한변화가있는피험자, 전치에서구치까지무치악부위가있는피험자는연구에서제외하였다. 피험자들은모두 41 명이었으며이중남자는 35 명여자는 6 명이었다. 피험자들의나이는 23 세부터 40 세까지분포하였으며평균나이는 27.97 세였고, 출신지는다양하였다. 2. 구개높이분류및구개높이측정 구강내해부학적구조에대한연구용모형제작을위하여기성메탈트레이와비가역성수성콜로이드인상재 (Aroma Fine DF Ⅲ, G-C Co., Tokyo, Japan) 를이용하여환자의상악인상을채득하고, 경석고 (Hydrock, KERR, Orange, USA) 를부어연구 모형을제작하였다. 완성된연구모형을가지고임상적으로경구개높이분류를하였다. 경구개높이분류는발음에영향을많이미칠것으로예상되는제 1 대구치중심와를지나는선을연결한경구개부분에서의높이를평가하였다. 임상적인경구개높이분류는보철학을전공한치과의사 2 명과치의학대학원생 1 명이판단하였다. 3 명모두구개높이에의견이일치할때최종분류하였으며, 불일치할경우각자기준에따른분류이유를토론하여모두의견이일치되도록하였다. 소구치기준점간폭경과구개높이의비율을감안하여구개가높은모형을 H 군, 구개높이가중간인모형을 M 군, 그리고구개높이가낮은모형을 L 군으로분류하였다. 임상적으로분류한 3 군의신뢰성을검정하기위하여측정기구를사용하여연구모형상에서구개높이를분석하였다. ABS Digimatic Caliper (Mitutoyo corp., Kawasaki, Japan) 를이용하여양쪽제 1 대구치중심와를연결한선을측정하여구개폭으로정하였고, 상악구개측교두를연결한선과정중선이만나는선에서수선을내려구개에닿을때까지의선을구개깊이로정하였다. 구개폭에대한구개깊이값을구하여구개비로정하고구개비의차이를구개높이의차이로설정하였다. 임상적으로분류한 3 군의구개비를구하여값들을비교하여임상적인구개분류의신뢰성을측정하였다. 구개비의비교는 Kruskal-Wallis test 와 Mann-Whiteny U test 를사용하였고, P 값이 0.05 보다작을때통계적으로유의성있는것으로간주하였다. 3. 음성녹음 음성재료의녹음시에는컴퓨터와직접연결된, 헤드셋형태의마이크로폰 (PC150, Senheiser, Albuquerque, USA) 을사용하였다. 헤드셋을피험자의머리에위치시킨다음피험자의입과마이크로폰과의거리가 5 cm 가되도록하였다. / ㅏ, ㅔ, ㅣ, ㅗ, ㅜ, ㅡ, ㅓ / 7 가지한국어단모음을검사대상으로하였다. 환자들은종이에제시된모음을보고단모음을 3 초이상안정되게연장발성하도록하였다. 음성녹음에는음향학적분석도구로컴퓨터에설치된 MDVP Advanced (Multidimensional Voice Program Advanced, Kay Elemetrics, Lincoln Park, USA) 를사용하여컴퓨터에직접녹음하였다. 녹음은표본추출률 44,000 Hz, 양자화 16 bit 로녹음되었고분석시는 11,250 Hz 로다운샘플링하여사용하였다. 4. 포먼트분석및모음공간분석 모음의연장발성중일시적으로우연히나타나는음도및음성일탈, 혹은떨림이포함되어있지않는안정된부분 0.5 초를편집해내어이를분석대상으로하였다. 선택된모음안정구간에서스펙트로그램을얻고녹음시와같은프로그램을사용하여포먼트주파수분석을하였다. 포먼트주파수는첫번째와두번째인 F1 과 F2 를추출하였다. 실험에사용된각모음 70 대한치과보철학회지 2010 년 48 권 1 호
에대해구개높이에따른세군간의포먼트주파수차이가있는지비교하였다. 구개높이에따른발음명료도의차이를분석하기위해서 / ㅏ, ㅣ, ㅜ / 세모음을잇는모음삼각형을작성하고, 모음삼각형의면적을비교하였다. 각모음의 F1 과 F2 값을 F1 과 F2 평면에서의좌표로보고세좌표를꼭지점으로하는모음삼각형을도해하고, 삼각형의면적을세좌표를이용하여구하였다. 구개높이에따른세군의포먼트값과모음삼각형면적의비교는 Kruskal-Wallis test 와 Mann-Whiteny U test 를이용하여비교하였다. P 값이 0.05 보다작을때통계적으로유의성있는것으로간주하였다. 결과 구개높이를분류한결과 41 명의피험자중구개가높은군 (H 군 ) 은모두 20 명이었으며, 구개높이가중간인군 (M 군 ) 은 14 명이었고, 구개높이가낮다고분류된군 (L 군 ) 은 7 명이었다. 각군의구개폭, 구개깊이, 구개비를측정한값이 Table I 에표시되어있다. H 군과 L 군의구개비는각각 0. 38 과 0.35 로유의한차이가있었으며 (P=.005), L 군의구개비는 0.33 으로 H 군의구개비가 L 군의구개비에비해유의성있게높았다 (P =.001). 그러나 M 군과 L 군의구개비간에는유의한차이가없었다 (P =.360). Table I. Mean palatal width (mm), mean palatal depth (mm), and mean palatal ratio values Group Palatal width Palatal depth Palatal ratio H Mean 49.93 18.91 0.38 (n = 20) SD 2.13 1.66 0.03 M Mean 50.00 17.20 0.35 (n = 14) SD 3.13 1.78 0.04 L Mean 52.35 17.05 0.33 (n = 7) SD 2.92 1.08 0.03 세군의 F1 과 F2 의평균과표준편차가 Table II 와 III 에표시되어있다. 구개높이에따른세군간에서는 / ㅣ / 모음에서 F2 값만유의한차이를보였고나머지군에서는유의한차이가없었다. Table III 에각군간의포먼트값비교시 P 값이표시되어있다. / ㅣ / 모음시차이를보인 F2 포먼트는 H 군과 M 군 (P = 0.484) 그리고 M 군과 L 군 (P =.263) 간에는차이가없었고, H 군과 L 군간에유의한차이를보여 H 군의 F2 (2,234.36 Hz) 가 L 군의 F2 (2,484.30 Hz) 에비해유의하게낮았다 (P =.003). 세군의 F1, F2 의평균값좌표에의한모음삼각형은비슷한모양을나타내었다 (Fig. 1). 모음삼각형의면적은 H 군에서평균 235,666.08 Hz 2 (SD = 103,627.02 Hz 2 ) 였고, M 군에서평균 347,856.34 Hz 2 (SD = 152,736.33), 그리고 L 군에서 301,426.79 Hz 2 (SD = 103,076.35 Hz 2 ) 였다. 평균모음삼각도면적은세군간에유의한차이를보이지않았다 (P =.096). F2 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 H group M group L group Fig. 1. Vowel working spaces of H, M, and L groups. The apices of the triangle represent the coordinates of the mean values of first two formant frequencies of the vowels / ㅏ /, / ㅣ /, and / ㅜ / produced by the H goup (thick solid line), M group (dotted line), and L group (thin solid line). 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 F1 Table II. Mean F1 values (Hz) and standard deviations for the test vowels Group / ㅏ / / ㅔ / / ㅣ / / ㅗ / / ㅜ / / ㅡ / / ㅓ / H Mean 763.57 534.07 300.68 398.92 390.51 358.50 559.56 (n = 20) SD 98.74 112.19 28.60 40.21 113.11 31.98 73.17 M Mean 814.16 537.40 325.26 413.57 384.11 389.72 723.20 (n = 14) SD 164.20 82.73 64.88 78.55 138.34 84.74 484.18 L Mean 802.69 522.54 355.83 387.91 412.37 362.99 602.58 (n = 7) SD 62.01 45.81 114.30 48.93 78.32 57.79 78.44 F1, first formant frequency Table III. Mean F2 values (Hz) and standard deviations for the test vowels Group / ㅏ / / ㅔ / / ㅣ / / ㅗ / / ㅜ / / ㅡ / / ㅓ / H Mean 1,446.63 1,957.71 2,234.36 864.67 1,096.72 1,437.83 1,123.80 (n = 20) SD 198.31 173.6 137.45 254.77 391.94 184.72 320.66 M Mean 1,526.60 2,059.55 2,361.30 812.21 976.98 1,504.51 1,171.32 (n = 14) SD 385.74 236.16 350.29 166.08 374.13 220.1 661.51 L Mean 1,425.80 2,188.28 2,484.30 757.48 1,000.64 1,494.61 999.05 (n = 7) SD 216.32 217.87 232.03 33.59 144.86 273.27 82.25 F2, second formant frequency 대한치과보철학회지 2010 년 48 권 1 호 71
고찰 이연구에서포먼트주파수의차이는구개높이에따라분류한군중구개깊이가깊다고분류한 H 군과구개깊이가낮다고분류한 L 군간 / ㅣ / 모음에서만나타났다. 포먼트차이는 F2 에서만관찰되었다. F2 는원순성과후설성이높을수록낮은값을보인다고알려져있다. 2 / ㅣ / 모음발음시 H 군의 F2 값은 L 군의 F2 값보다유의성있게낮았다. 그러므로 H 군의피험자들이 / ㅣ / 발음시혀의위치가더후방이었다고말할수있다. 이연구에사용된 7 가지의한국어모음중 / ㅣ / 와 / ㅜ / 는모음의개구도에따라분류하면고모음으로분류된다. 이들고모음은구개와혀가가까이에서조음되는모음이다. 혀의전후위치로볼때 / ㅣ / 는전설모음으로구강내에서의공명으로부터주파수가높은에너지를생성한다. 15 / ㅣ / 발음시혀는구강내를거의채운다고알려져있는데, 이연구의결과로구개와가장밀접하게닿는부분이구개가높은 H 군과구개가낮은 L 군간에차이가있다고유추할수있다. 혀의전후위치는구강의공명특성을변화시켜결국모음의주파수특성을변화시키기때문에, 21 후천적구개결손을가진환자의폐쇄장치를이용한보철치료시또는무치악환자의총의치를이용한보철치료시구개가높은환자의경우혀의움직임을제한하지않도록의치상두께등을고려해야한다. 이전의자기공명영상법을이용한연구에서는혀의높이와구개의높이와는서로관련이있고, / ㅣ / 와같이구개와밀접한관련있는모음의발음시구개와혀의공간은화자간변이가적었다고보고되었다. 22 같은연구에서그이유는높은구개를가진피험자의경우라도 / ㅣ / 모음의발음시는혀가능동적으로보상작용을하기때문이라고해석되었다. 22 / ㅣ / 모음은다른발음연구에서도특징적인양상이있다고보고되어, 21,23 향후연구에서 / ㅣ / 모음에대한좀더구체적인분석이의미있을것으로생각된다. 이연구에서보철과의사 2 명과치의학과대학원생이실측하지않고임상적으로분류한구개의깊이는정밀한측정기기로측정하여산출된구개비로평가시대부분일치하였다. H 군과 M 군그리고 H 군과 L 군간에유의성있는구개비차이가확인되었는데, 이는숙련된치과의사의경우임상적으로의미있는구개높이를구별할수있다는것을의미한다. M 군과 L 군의경우구개비에서는차이가있었으나통계적으로유의성있는차이가없었다. 향후후속연구에서는구개의분류시구개가높은군과낮은군의 2 군으로분류하는것이타당할수있다. / ㅏ, ㅣ, ㅜ / 모음의첫번째와두번째포먼트로이루어지는모음공간삼각형의넓이는발음명료도와관련있다고알려져있는데 18-20, 이연구에서는 3 군의모음공간삼각형의넓이에유의성있는차이가없었다. 이결과는구개높이와발음명료도는관련이없는것으로해석될수있고구개가높은피험자도혀로공간을채워구강내의공간활용은비슷했다고생각할수있다. 모음공간을발음분석에이용하는방법으로 3 모음을이용하는방법뿐아니라 4 모음을이용하는방법도존재하는데, 이연구에서모음공간분석에사용된 / ㅏ, ㅣ, ㅜ / 모음은전세계많은언어에서공통적으로사용되는모음으로, 24 보철치료환자시와비교시뿐아니라다른언어와의비교시에도유용할것으로생각된다. 이연구에서구개형태의측정은상악제 1 대구치를기준으로시행하였다. 구개형태에관하여발음과관련된상악전방부형태가중요하다는연구, 12 제 1 소구치, 견치, 제 2 대구치에서의구개형태의측정및구개의길이를측정한연구, 22 상악제 1 소구치와제 1 대구치를기준으로한연구, 어린이에서제 2 유구치를기준삼은연구 (Knott) 등이전연구는다양하였고, 구개형태뿐아니라악궁의형태가중요하다는연구 26,27 도있었다. 구개형태및깊이의측정방법에있어서도상악치은을기준으로한연구 22, 상악치아교합면을기준으로한연구 28 등측정부위와측정방법이다양하였다. 향후연구에서는구개형태및악궁형태측정시객관적인기준이될수있는근거가되는기준점의선택과객관적이고정밀한측정방법의채택이필요하다. 결론 구개높이에따라피험자를분류하고한국어 7 개의모음의포먼트와발음명료도의분석을시행한본연구에서임상적으로분류한구개깊이는객관성이있는것으로분석되었다. 발음분석에서 / ㅣ / 모음을제외하고는구개높이에따른발음의차이가없었으며 / ㅣ / 모음에서는 F2 포먼트에서차이가있었다. 모음공간삼각형을이용한발음명료도분석에서는구개높이에따라발음명료도의차이가없었다. 구개높이에따른혀의보상작용이존재하기는하지만발음에따라한계가있는것으로판단되어, 향후악안면보철환자나무치악환자등의보철치료시혀의구개높이가높은환자의경우는혀의보상작용한계내에구개상이위치되도록하는것이추천된다. Table IV. P values among H, M and L groups Vowels / ㅏ / / ㅔ / / ㅣ / / ㅗ / / ㅜ / / ㅡ / / ㅓ / F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 P value 0.223 0.969 0.704 0.053 0.287 0.044* 0.78 0.217 0.54 0.275 0.643 0.76 0.195 0.551 *Significant difference 72 대한치과보철학회지 2010 년 48 권 1 호
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ORIGINAL ARTICLE The effect of palatal height on the Korean vowels Bo-Yoon Chung 1, Young-Jun Lim 2, DDS, MSD, PhD, Myung-Joo Kim 2, DDS, MSD, PhD, Shin-Eun Nam 3, BHSc, Seung-Pyo Lee 3, DDS, MSD, PhD, Ho-Beom Kwon 2 *, DDS, MSD, PhD 1 School of Dentistry, Seoul National University, 2 Department of Prosthodontics, 3 Department of Oral Anatomy, School of Dentistry, Seoul National University, Seoul, Korea Purpose: The purpose of this study was to analyze the influence of palatal height on Korean vowels and speech intelligibility in Korean adults and to produce baseline data for future prosthodontic treatment. Material and methods: Forty one healthy Korean men and women who had no problem in pronunciation, hearing, and communication and had no history of airway disease participated in this study. Subjects were classified into H, M, and L groups after clinical determination of palatal height with study casts. Seven Korean vowels were used as sample vowels and subjects clear speech sounds were recorded using Multispeech software program on computer. The F1 and the F2 of 3 groups were produced and they were compared. In addition, the vowel working spaces of 3 groups by /a/, /i/, and /u/ corner vowels were obtained and their areas were compared. Kruskal- Wallis test and Mann-Whiteny U test were used as statistical methods and P <.05 was considered statistically significant. Results: There were no significant differences in formant frequencies among 3 groups except for the F2 formant frequency between H and L group (P =.003). In the analysis of vowel working space areas of 3 groups, the vowel working spaces of 3 groups were similar in shape and no significant differences of their areas were found. Conlcusion: The palatal height did not affect vowel frequencies in most of the vowels and speech intelligibility. The dynamics of tongue activity seems to compensate the morphological difference. (J Korean Acad Prosthodont 2010;48:69-74) Key words: Palatal height, Vowel, formant, Vowel working space *Corresponding Author: Ho-Beom Kwon Department of Prosthodontics, School of Dentistry, Seoul National University 28 Yeongun-Dong, Chongro-Ku, Seoul, 110-749, Korea +82 2 2072 3816: e-mail, proskwon@snu.ac.kr Article history Received December 21, 2009/ Last Revision January 14, 2010/ Accepted January 15, 2010 74 대한치과보철학회지 2010 년 48 권 1 호