연장음 길이에 따른 비유창성 정도 평가: 등간척도와 직접크기평정 비교 연구^*

1. 서론

청지각적 평가는 언어재활 임상에서 말·언어 샘플을 듣고 장애의 유무, 유형, 심각 정도를 파악할 수 있는 일반적인 측정 방식으로 통용된다(Ha, 2009). 하지만 청지각적 평가는 수행이 용이한 반면, 기본적으로 평가자의 지각에 의존하기에 주관적이며 상황에 따라 판단이 달라질 수 있는 가변적인 특성을 보일 수 있다. 따라서 정확한 진단을 위해서는 장애에 대한 숙련된 임상가의 청지각적 판단 능력이 요구된다고 하겠다. 또한 장애의 심각 정도를 타당하고 신뢰롭게 평가하기 위해서는 적절한 평가 방법을 선택해 사용해야 할 것이다. 이러한 맥락에서 현재까지 말 명료도, 유창성 정도, 음성의 질, 공명 문제 영역 등을 포함해 다양한 측면에서의 타당한 청지각적 평가 방법을 제시하고자 하는 임상적 연구들이 진행되었다(Eadie & Doyle, 2002; Ha, 2009; Kreiman & Gerratt, 1998; Lee et al., 2022; Schiavetti et al., 1994; Weismer & Laures, 2002; Whitehill et al., 2002; Zraick & Liss, 2000).

임상에서 사용되는 보편적인 청지각적 평가 방법 중 하나인 등간척도법(equal-appearing interval scale, EAI)은 특정한 말 관련 특징의 정도를 하나의 연속선상에 일정한 간격으로 배치된 숫자 가운데 선택해 평가하는 방식이다(Schiavetti, 1992). 주로 활용되는 숫자 간격으로는 5점, 7점, 9점 등의 홀수 척도가 사용되며, 대체로 가장 낮은 수인 0이나 1을 정상(normal) 수준으로 하고, 장애가 가장 심한 정도를 가장 높은 숫자로 표시한다(Duffy, 1995). 말 명료도와 음성의 질, 유창성 정도, 공명 문제 등을 포함한 말 장애 영역에서 다양한 척도 점수를 사용하고 있다. 예를 들어, 합성된 모음(synthesized vowel)의 비성 정도를 측정한 Zraick & Liss(2000)와 파킨슨병 환자의 과대비성 정도를 측정한 Hoodin & Gilbert(1989)에서는 5점 척도를 사용하였다. 한편, 마비말장애의 여러 하위 유형을 구별하기 위한 말과 음성 관련 변수 총 38개(예, 말속도, 음도, 강도, 음성의 질 등)의 심각 정도를 평가한 Darley et al.(1969), 파킨슨병 환자의 약한 음성 정도(hypophonia)를 측정한 Ludlow & Bassich(1984), 그리고 구개열 환자의 과대비성 정도를 평가한 Karnell et al.(1985)은 모두 7점 척도를 사용하였다. 지연청각피드백(delayed auditory feedback, DAF) 상황에서의 말더듬 성인 발화의 자연스러움 정도를 측정한 Martin et al.(1984)에서는 9점 척도로 평가하였다. EAI는 용이성으로 인해 임상에서 보편적으로 사용되는 평가 방법임에도 타당도와 관련해서 몇몇 제한점들이 제기되었다(Schiavetti et al., 1981; Schiavetti, 1992; Schiavetti et al., 1983; Stevens, 1974). 평가 결과와 관련해 특정 정도에 체계적으로 편중되어(systematic bias) 나타나는 경향성을 보이며, 일정한 구간 내의 숫자를 사용하기에 세밀한 평가 수행에 어려움이 있을 수 있다(Stevens, 1974). 또한 이로 인한 통계 분석의 제한도 있을 수 있다(Price et al., 2012).

임상에서 사용되는 또 다른 청지각적 평가 척도로서 직접크기평정법(direct magnitude estimation, DME)이 있다. 이는 기본적으로 평가 기준치(modulus)를 통한 평가로, 평가자는 평가 기준치에 해당하는 음성샘플을 먼저 듣고 이후 평가하는 음성샘플에 점수를 부여하는 방식이다. 이때 평가 기준치에 특정 점수(일반적으로 100)가 부여되고 이와 비교해 평가하는 음성샘플의 상대적 점수를 매기면 된다. 하지만 평가 기준치를 사용하지 않을 수도 있는데, 이때는 평가자가 첫 번째로 들은 음성샘플에 임의의 점수를 부여하고 이후 음성샘플에 대해서 그 첫 번째 샘플과 비교해 점수를 부여한다. DME는 EAI에 비해 사용이 용이하지 않다는 단점이 있으나, EAI에서 나타나는 체계적인 점수 편중화 현상을 방지할 수 있으며, 특정 평가 영역의 상대적인 정도를 좀 더 세밀하게 평가할 수 있다는 장점이 있다(Stevens, 1974). Eadie & Doyle(2005a)에서 음성장애 환자들에 대한 음성장애의 심각 정도와 음성의 듣기 좋은 정도(pleasantness)를, Weismer & Laures(2002)에서는 마비말장애 환자를 대상으로 말명료도를, Martin(1965)은 말더듬 성인을 대상으로 말더듬의 심각 정도를 모두 DME로 평가하였다.

이러한 EAI와 DME의 상대적인 타당도와 관련해 말장애의 여러 영역에서 두 평가법의 비교 분석을 통해 어떤 평가법이 적절한지에 대한 연구들이 진행되었다(Eadie & Doyle, 2002; Ha, 2009; Kreiman & Gerratt, 1998; Lee et al., 2022; Schiavetti et al., 1994; Weismer & Laures, 2002; Whitehill et al., 2002; Zraick & Liss, 2000). 두 평가법에 대한 비교 연구는 기본적으로 양적(prothetic) 또는 질적(metathetic) 연속성(continuum)이라는 심리물리학(psychophysics) 개념을 바탕으로 진행되었다(Stevens, 1974). 먼저, 양적 연속성은 강도(loudness)의 경우처럼 기존 자극에 자극이 양적으로 더해지는 부가적인(additive) 속성을 띠는 반면, 질적 연속성은 음도(pitch)의 예처럼 일정한 위치에서 다른 위치로의 질적인 변화로(예, ‘미’ 음계에서 ‘파’ 음계로 변환) 치환적인(substitutive) 속성을 나타낸다. 특정 평가 영역이 양적 연속성 또는 질적 연속성을 보이는지를 판단하기 위해서는 동일한 평가 영역을 각각 EAI와 DME의 평가 절차에 따라 평가한 후, 두 평가의 결과치가 선형적인(linear) 또는 비선형적인(curvilinear) 관계를 보이는지를 살펴봄으로써 가능하다. 만약 두 평가 결과치의 관계가 비선형으로 나타난다면 EAI보다 DME가 타당한 척도라는 것을, 반면에 두 평가 결과치의 관계가 선형적으로 나타난다면 두 평가법 모두 적절한 것으로 판명될 수 있다. 이런 방식으로 결국 청각장애인의 말 명료도(Schiavetti et al., 1981), 말더듬의 심각 정도(Schiavetti et al., 1983), 연장 모음의 거친 정도(Toner & Emanuel, 1989), 과대비성 정도(Ha, 2009; Whitehill et al., 2002; Zraick & Liss, 2000), 음성장애의 심각 정도(Lee et al., 2022)에서는 DME가 타당한 평가법으로 제안되었다. 반면에, 아동의 조음 결함 정도(Prather, 1960)와 정상 화자의 기식 정도(Sewall et al., 1999)의 경우에는 두 평가법 모두 타당한 것으로 나타났다. 하지만 말의 자연스러움의 경우, Metz et al.(1990)에서는 질적인 속성을 보인 반면, Southwood(1996)에서는 양적인 속성으로 나타나 DME가 타당하다는 상반된 결과가 나타나기도 하였다.

본 연구에서는 기본적으로 연장음의 길이에 따른 비유창성 정도 인식과 관련해 EAI와 DME의 평가 결과치 간의 관계를 분석해 어떤 평가법이 타당한지를 알아보고자 하였다. 현재까지 주로 연장음에 대한 연구는 특정 분절음이 어느 정도 길어질 때 비유창하게 지각하는지 또는 점차적으로 길어질수록 비유창하게 지각하는 양상(즉, 단속적 vs. 연속적)은 어떤지에 대한 주제로 진행되었다. 예를 들어, Jones et al.(2005)에서는 분절음(영어 /z/, /a/)이 원래 길이의 38% 이상 길어질 때 비유창하게 지각한다고 제안하였다. 영어 화자를 대상으로 한 Kawai et al.(2007)과 한국어 화자를 대상으로 한 Park & Chung(2023)에서는 분절음(즉, 영어 /∫/, 한국어 /s/)이 점차적으로 길어질 때 단속적이 아닌 연속적인 지각 양상을 보인다고 주장하였다. 특히, 두 연구에서 연장음의 길이에 따른 비유창성 지각 양상에 대한 평가를 1−100점 척도(100점에 가까울수록 비유창하게 지각하는 정도가 높음)를 이용하였다. 하지만 연장음의 길이에 따른 비유창성 정도에 대한 적절한 평가를 위해서는 먼저 이러한 지각 특성이 양적 또는 질적 연속성을 보이는지 알아볼 필요가 있다. 또한 Schiavetti et al.(1983)에서는 말더듬의 심각 정도를 평가함에 있어 EAI보다는 DME가 타당한 평가법이라 제안하였다. 하지만 말더듬의 핵심행동 중 하나인 연장은 반복과 구별되는 ‘비운율적 발성’(disrhythmic phonation)의 한 형태로, 일반적으로 말더듬 성인에게 있어 막힘이나 반복보다 비교적 적은 빈도수로 관찰되는 비유창성 형태이다(Jeon & Jeon, 2015). 따라서 막힘이나 반복과 같은 비유창성이 주로 나타나는 음성샘플을 이용한 Schiavetti et al.(1983)과는 다른 결과가 나타날 가능성도 배제할 수 없다. 이러한 동기로 본 연구에서는 연장음의 길이에 따른 비유창성 지각 정도에 있어 EAI와 DME 중 어떤 평가 방법이 적절한지를 알아보고자 한다.

2. 연구방법

2.2. 음성샘플

본 연구의 청지각적 평가에 쓰이는 음성샘플은 ‘가을문단’(Kim, 1996)의 “우리나라의 가을은 참으로 아름답다. 산에 오를 땐 더욱더 그 빼어난 아름다움이 느껴진다”에서 ‘산’(/san/)의 초성인 평마찰음 /s/를 원길이의 40%에 해당되는 80 ms씩 연장해 총 25개 음성샘플을 생성하였다(즉, 285 ms, 365 ms, ..... 2,125 ms, 2,205 ms). 서론에서 기술한 것처럼, 분절음의 원래 길이의 38% 이상 연장했을 때 비유창하게 지각한다는 Jones et al.(2005)의 결과에 따라 본 연구에서도 평마찰음 /s/의 원길이의 40%에 해당되는 80 ms을 연장해 음성샘플을 생성하였다. 변조하지 않은 원래 평마찰음 /s/의 지속시간은 205 ms이며, 마찰구간은 95 ms이고 이후의 기식구간은 110 ms이다. 마찰구간과 기식구간 모두 정상 범위에서 관찰되었다(Lee, 2001). 변조방법은 먼저 원래 평마찰음의 마찰구간이 안정적으로 발생하는 시점을 기준으로 80 ms을 복사하여 마찰구간의 정중앙에 다시 삽입하는 방식으로 285 ms의 평마찰음을 생성하였다. 또한 생성된 285 ms의 평마찰음에서 안정적인 마찰구간을 기준으로 80 ms을 복사하여 마찰구간 정중앙에 다시 삽입하여 365 ms의 평마찰음을 생성하였다. 동일한 방식으로 평마찰음 /s/의 길이가 445−2,205 ms까지의 총 25개의 음성샘플을 생성하였다. 그림 1은 평마찰음 /s/의 길이가 각각 285 ms와 2,205 ms의 청각자극을 보여주고 있다.

그림 1. | Figure 1. 실험자극 예시[위: 80 ms 연장한 /s/(전체 길이: 285 ms), 아래: 2,000 ms 연장한 /s/(전체 길이: 2,205 ms)] | Examples of sentence stimuli [top: a stimulus elongated by 80 ms (total duration of /s/ in ‘san’=285 ms), bottom: a stimulus elongated by 2,000 ms (total duration of /s/ in ‘san’=2,205 ms)]

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2.3. 연구절차

실험참여자는 동일한 음성샘플을 일주일 간격으로 각각 등간척도법(EAI)와 직접크기평정법(DME)을 이용해 두 번 평가하였다. 먼저 EAI 평가에서는 제시된 각각의 연장음을 듣고 실험참여자가 연장음의 길이에 따른 비유창성 정도에 대해 7점 척도[1=정상(normal), 2=미비(minimal), 3=경도(mild), 4=경중도(mild to moderate), 5=중도(moderate), 6=중심도(moderate to severe), 7=심도(severe)]로 평가하였다. 이를 통해 연장음의 길이에 따른 비유창성 인식 정도와 관련해 ‘경중도’(4점)에 해당하는 음성샘플을 정하였다. 결국 ‘경중도’(4점)의 최빈값(mode)인 1,005 ms을 선정하였다. DME 평가에서는 이를 기준 평가치(modulus)로 설정하여 이후 제시하는 각각의 연장음 샘플에 대해 비유창성 정도를 평가하도록 하였다. 즉, 기준 평가치에 해당하는 연장음의 길이에 따른 비유창성 정도가 100점이라면 이후 제시되는 연장음 자극의 경우, 기준 평가치보다 더 비유창하게 지각된다면 100점보다 큰 점수를, 덜 비유창하게 지각된다면 100점보다 작은 점수를 매기도록 하였다. 기본적으로 배점은 음수나 0점은 허용하지 않으며 1점 이상 무한대로만 하도록 하였다. DME 평가에서는 평가하는 연장음 자극을 제시하기 전에 하나의 동일한 평가 기준치(1,005 ms)를 모두 들려주었다. 즉, 평가 기준치와 이후 평가해야 하는 음성샘플을 1:1의 비율로 제시하였다(McHenry, 1999). 이를 통해 평가 기준치 대비 연장음 의 길이에 따른 비유창성 정도 평가에 있어 평가자의 ‘내적 기준’(internal standard)의 변동을 최소화하고자 했다(Eadie & Doyle, 2005b). EAI와 DME 평가에서 실험자극의 제시는 이월효과(carryover effect)를 고려해 개별 실험대상자에 따라 다른 순서로 제시하였다. 본 실험 전 실험대상자에게 각각 EAI와 DME 평가 방식에 대한 충분한 설명을 제공하였으며 각각의 본 실험 평가에서의 수행의 용이성을 위해 각각 5개의 연습 문항을 제공하였다. 그림 2와 그림 3은 본 연구에서 사용된 EAI와 DME의 평가 예시이다.

그림 2. | Figure 2. EAI(1−7점) 청지각적 평가 예시 | A sample of EAI scale used for the auditory perceptual experiment EAI, equal-appearing interval scale.

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그림 3. | Figure 3. DME 청지각적 평가 예시 | A sample of DME scale used for the auditory perceptual experiment DME, direct magnitude estimation.

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3. 연구결과

3.2. 등간척도법(Equal-Appearing Interval Scale, EAI)과 직접크기평정법(Direct Magnitude Estimation, DME)의 평가 결과치의 관계 분석 결과

두 평가 결과치의 산포도에 대한 모형 분석 결과, 선형 모형(linear model)에 의한 적합도는 R²=0.844(p-value<0.001), 이차 모형(quadratic model)에 의한 적합도는 R²=0.855(p-value< 0.001), 거듭제곱 모형(power model)에 의한 적합도는 R²=0.862 (p-value<0.001)로 가장 높게 나타났다. 결국 EAI와 DME의 두 평가 측정치 간의 관계가 비선형적으로 나타났다. 연장음 길이에 따른 비유창성 지각 정도에 대한 청지각적 평가의 EAI와 DME 결과치에 대한 산포도는 그림 4에 제시하였다.

그림 4. | Figure 4. EAI와 DME 평가 결과치에 대한 산포도(X축: DME의 기하평균, Y축: EAI의 산술평균) | Scatter-plot of EAI and DME ratings for a perceived degree of disfluency based on prolonged length (X-axis: DME geometric means, Y-axis: EAI arithmetic means) EAI, equal-appearing interval scale; DME, direct magnitude estimation.

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4. 논의와 결론

본 연구는 연장음의 길이에 따른 비유창성 지각 정도에 대해 각각 등간척도법(EAI)과 직접크기평정법(DME)을 통해 청지각적 평가를 실시한 후, 두 평가의 결과치의 관계가 선형적인(linear) 또는 비선형적인(curvilinear) 관계를 보이는지를 알아보고자 진행되었다. 이를 통해 결국 연장음의 길이에 따른 비유창성 지각 정도에 대한 적절한 평가 방법을 제안하고자 하였다. 산포도의 모형 분석 결과, 두 평가 결과치의 관계가 비선형적인 것으로 나타나 EAI보다는 DME가 적절한 평가 방법인 것으로 나타났다. 이는 연장음 길이에 따른 비유창성 정도에 대한 지각 속성이 양적 연속성의 특성임을 보여주는 결과라 할 수 있다. 이러한 심리물리학적인 속성으로 인해 평가자가 연장음의 길이에 따른 비유창성 지각 정도를 EAI에서처럼 동일한 간격으로 분할하는 데 어려움을 보일 수 있다. 결론적으로 본 연구의 결과를 통해 연장음의 길이에 따른 비유창성 지각 정도를 청지각적으로 평가함에 있어 EAI보다는 DME가 타당한 평가법으로 제안하고자 한다.

본 연구결과를 바탕으로 몇 가지 논의를 하자면, 첫째, 본 연구의 결과를 통해 연장음의 길이에 따른 비유창성 지각 정도에 있어 EAI보다는 DME가 적절한 평가 방법임을 알 수 있었다. 특히, 본 연구 결과는 말더듬의 심각 정도에 대한 청지각적 평가를 수행한 Schiavetti et al.(1983)의 결과와 일치한다. 서론에서 기술한 것처럼 Schiavetti et al.(1983)의 연구에서는 주로 막힘과 반복이 관찰되는 말더듬 성인을 대상으로 각각 EAI와 DME 평가를 수행하였으며, 두 평가 결과치가 비선형적인 관계로 나타나면서 DME가 적절한 평가법이라고 제안하였다. 연장은 ‘비운율적 발성’(disrhythmic phonation)의 한 형태로 반복과는 질적으로 구별되는 말더듬 핵심행동이다(Yairi, 1990). 또한 성인 말더듬의 경우 연장은 상대적으로 적은 빈도수로 관찰된다(Jeon & Jeon, 2015). 본 연구는 기본적으로 연장의 경우, 주로 막힘과 반복이 관찰되는 말더듬 성인의 심각 정도를 평가한 Schiavetti et al.(1983)과는 다른 결과가 나타나지 않을까 하는 가능성에 대한 질문에서 진행되었다. 하지만 본 연구 결과를 통해 연장음의 길이에 따른 비유창성 지각 정도에 대한 평가도 전반적인 말더듬의 심각 정도와 같이 DME가 적절한 평가 방법이라는 답변을 얻을 수 있었다.

둘째, 기관식도 발성자의 음성의 용인도(acceptability)를 연구한 Eadie & Doyle(2005a)에서는 EAI와 DME의 두 평가 결과치의 관계가 선형적으로 결국 두 평가 모두 타당한 평가법이라고 제안하였다. 더불어 이들은 기관식도 발성자의 음성의 듣기 좋은 정도(pleasantness)에 대해서도 연구를 진행했는데 음성의 용인도와는 다른 결과가 나타났다. 즉, 음성의 듣기 좋은 정도는 두 평가 결과치의 관계가 비선형적으로 나타나면서 EAI보다는 DME가 적절한 평가법이라는 결론에 이른 것이다. 하지만 이러한 결과에 대해 연구자들은 음성의 듣기 좋은 정도에 대해 비선형 모델로 설명되는 변량과 선형 모델로 설명되는 변량과의 차이가 크지 않고, 음성의 용인도와 음성의 듣기 좋은 정도가 유의미한 상관관계를 보이며, DME보다는 EAI가 사용에 편리하기에 두 가지 음성평가에서는 EAI를 사용해도 무방하다고 제안하였다. 본 연구 결과에서 보는 것처럼(연구결과 3.2. 참조) 연장음의 길이에 따른 비유창성 지각 정도에 대해 비선형 모델로 설명되는 변량(R²=0.862)과 선형 모델로 설명되는 변량(R²=0.844)과의 차이가 크지 않다. 또한 비선형모형과 더불어 선형모형도 통계적으로 유의한 결과를 보이고 있다(p-value<0.001). 실제 임상에서의 수행의 편리성까지 고려할 때 EAI를 통한 평가도 가능하지 않을까 조심스럽게 제안해본다. 향후 통계적으로 좀 더 신뢰로운 결과를 도출하기 위해서 보다 많은 수의 평가자를 대상으로 실험을 진행할 필요가 있다고 하겠다.

셋째, 본 연구는 한국어를 모국어로 하는 화자를 대상으로 평마찰음 /s/의 연장음의 길이에 따른 비유창성 지각 정도에 대한 적절한 평가 방법에 대한 주제로 진행하였다. 하지만 연장은 단순히 정상 화자의 경우(Gósy & Eklund, 2018)뿐 아니라 병리적인 유창성 문제를 보이는 말더듬 화자의 경우에도 나타난다. 말을 더듬는 사람들에게 나타나는 연장은 (정상 화자보다는) 더 길게 또는 시각적 긴장(tension)을 동반하면서 나타난다(Gregory, 2003). 이런 맥락에서 실제 말더듬 화자에게 나타나는 연장에 대한 청지각적 평가 연구도 진행해 볼 필요가 있겠다. 이를 위해 말더듬 진단 및 중재 전문가인 언어재활사를 대상으로 단순히 음성샘플을 통한 평가를 넘어 시청각적인(audiovisual) 샘플을 통한 연구를 진행해 볼 것을 제안한다.

본 연구의 제한점과 관련 향후 연구에 대해 기술하자면, 먼저 비교적 적은 수의 평가자가 참여하였다는 것이다. 향후 통계적으로 좀 더 신뢰로운 결과를 도출하기 위해 보다 많은 수의 평가자를 대상으로 실험을 진행할 필요가 있겠다. 또한 본 연구에서는 한국어를 모국어로 사용하는 일반화자를 대상으로 하여 연장음의 길이에 따른 비유창성 지각 정도에 적절한 평가 방법을 제안하였다. 하지만 유창성장애의 진단 및 중재 전문가인 언어재활사를 대상으로 한 비교 연구도 진행해 볼 필요가 있다. 연장음의 길이에 따른 비유창성 지각 정도에 있어 비전문가와 전문가의 청지각적 차이가 존재할 가능성이 있기 때문이다(Park et al., 2018). 마지막으로 ‘들을 수 없는 연장’(inaudible prolongation)(Van Riper, 1982)인 막힘의 길이에 따른 비유창성 지각 정도에 대해서도 EAI와 DME의 비교 연구를 통한 적절한 평가 방법을 규명하는 연구도 제안해 본다. 말더듬 비유창성의 가장 진전된 형태로서 막힘에 대한 적절한 평가 방법에 대한 규명도 분명 흥미로운 연구 주제가 될 수 있기 때문이다.