Sound Pressure of Korean Sentences Using Korean Hearing in Nose Test

Park, Moo Kyun; Lee, Jong Dae; Lee, Byung Don; Lim, Hyun Woo; Hwang, Soon Jae; Chae, Sung Won

Original Article

Speech perception and production

Korean Journal of Audiology 2010;14(3):193-197.

Sound Pressure of Korean Sentences Using Korean Hearing in Nose Test

Moo Kyun Park¹, Jong Dae Lee¹, Byung Don Lee¹, Hyun Woo Lim², Soon Jae Hwang², Sung Won Chae²

¹Department of Otorhinolaryngology-Head Neck Surgery, Soonchunhyang University College of Medicine, Seoul
²Department of Otorhinolaryngology-Head Neck Surgery, Korea University College of Medicine, Seoul, Korea

KHINT를 이용한 한국어의 음압 측정

박무균^¹^, 이종대^¹^, 이병돈^¹^, 임현우^²^, 황순재^²^, 채성원^²

^¹순천향대학교 의과대학 이비인후-두경부 외과학교실
^²고려대학교 의과대학 이비인후-두경부 외과학교실

Abstract

Background and Objectives
Sound can be evaluated by its frequency, phase, and amplitude. The amplitude of sound affects the resultsof various hearing tests and disability evaluations for the voice. However, the amplitude of spoken Korean sentences has not been previously studied. The aim of this study was to investigate the sound pressure according to the loudness of voice, angle, and distance from the mouth using the Korean Hearing in Noise Test (KHINT).

Subjects and Methods
A total of forty subjects enrolled in this study. Subjects had a normal hearing level by pure tone audiogram and voice function by Grade, Roughness, Asthenia, Breathiness, and Strain (GRABS) scale and voice analysis. All subjects were instructed to speak the KHINT sentences in loud, average, and whispered voices. The sound pressure and loudness of each sentence were measured using a sound level meter at specific angles of 0, 30, 60, and 90˚ and specific distances of 0, 0.5, 1, and 2 meters from the speaker.

Results
The sound pressure levels of KHINT sentences spoken in a loud, average, and whispering voice at the distance of 1 m were 89, 78, and 62 dB(A) SPL, respectively. The sound pressure levels decreased by 1.9 dB(A) SPL per 10˚ of the angle turned away from the speaker. The sound pressure levels decreased by 8.8 dB(A) SPL per 0.5 m of distance from the speaker. The sound pressure levels did not differ among KHINT sentences.

Conclusions
The results of this study provide basic information about sound pressure levels of the spoken Korean languageuseful for further research.

Keywords: Sound pressure;Korean.

Address for correspondence : Sung Won Chae, MD, PhD, Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Korea University College of Medicine, 97 Gurodong-gil, Guro-gu, Seoul 152-703, Korea
Tel : +82-2-2626-3186, Fax : +82-2-868-0475, E-mail : schae@kumc.or.kr

서 론

음의 본질은 압력의 변화로서 순음은 주파수, 진폭, 위상에 의해 결정된다. 음을 인식하는 경우 이러한 여러 요소들은 다양하게 영향을 준다.^1,²⁾ 진폭에 의해 결정되는 음압이 커지면 소리는 크게 들리고 주파수에 의해 음의 고저가 변화면 음의 강약이 다르게 느껴진다. 음압은 발성 강도에 영향을 받으며 음원과의 거리 및 각도에 따라 변한다.^3,⁴⁾ 음압은 음의 주파수, 위상과 더불어 순음 및 어음 청력검사의 결과에 영향을 준다.¹⁾ 음압의 측정은 어음청력검사, hearing in noise test(HINT), 귀속말 검사, 보청기 등 청각 및 이과적 영역뿐만 아니라 청각장애, 음성장애 평가 등 감정평가와도 관련되어 중요하나 한국어에 대한 음압 특징은 알려진 바가 없다.^5,⁶⁾
본 연구는 각종 청력검사 및 장애 평가시 필요한 한국어의 음압의 특징을 음압의 크기, 음원의 거리와 각도에 따라 측정하였다.

대상 및 방법

연구대상
   서울에 거주하며 표준말을 사용하는 20세에서 30세 사이의 남녀 각 20명을 대상으로 하였다. 검사자는 고막 검사상 정상소견을 보이며 순음 청력검사상 25 dB 이내의 정상 청력을 가지고 이과적 수술의 과거력이 없는 사람으로 후두내시경검사상 특이소견이 없고 음성전문가에 의한 Grade, Roughness, Asthenic, Breathiness, Strain(GRABS) scale 상 정상소견인 보인 사람을 대상으로 하였다.

음압 측정방법
   피검사자가 이중 방음벽으로 구성된 방음실에서 편안하게 앉은 자세에서 발성을 하도록 한 후, Sound level meter(Spark TM 706, Larson davis, New York, USA)를 제조사의 매뉴얼을 준수하여 발성 시작부터 끝까지 평균 음압을 측정하였다.⁷⁾ 측정 단위는 dB(A) SPL를 사용하였으며, 매 검사 시작 때마다 제조사의 매뉴얼에 따라 보정(Calibration)을 하였다.
발성 크기에 따른 음압의 변화를 측정하기 위하여 피검사자에게 Visual analogue scale(VAS)를 이용하여 가장 작은 소리를 1이라고 하고 가장 큰 소리를 10이라고 할 때 큰 소리는 8점, 보통 소리는 5점, 작은 소리는 2점으로 정하여 큰 소리, 보통 소리, 작은 소리를 3번씩 발성하게 하였다. 음압은 문장의 시작부터 끝나는 순간의 slow exponential-time-weighted averaging modes로 소수점 2자리에서 반올림하여 측정하였다.
음원과의 거리에 따른 음압의 변화를 측정하기 위하여, 음원에서 측정하였고, 50 cm, 1 m, 2 m 떨어져서 음압을 측정하였다.
음원과의 각도에 따른 음압의 변화를 측정하기 위하여 0, 30, 45, 60, 90도에서 음압을 측정하였다.
한국어의 음압을 측정하기 위하여 Korean hearing in nose test(K-HINT)에서 쓰이는 6개의 문장을 이용하였다(Table 1).⁸⁾ 각 문장의 음압은 40명의 검사자의 평균과 표준편차이며 각 검사자의 값은 같은 문장을 3번씩 발성한 평균값이다.

통계학적 분석
   자료값은 평균±표준편차로 표시하였다. 성별, 음원과의 거리, 각도, 발성 크기에 따른 음압의 변화와 문장에 따른 음압의 변화는 Paired t-test와 One way ANOVA를 SPSS 12.0(Chicago, IL, USA) 프로그램을 이용하여 시행하였다. One way ANOVA시 비모수적 방법이 필요한 경우 크루스칼-왈리스 검정을 시행하였다
p값이 0.05 미만일 때 통계학적으로 유의하다고 평가하였다.

결     과

발성크기에 따른 음압의 변화
음원에서 1 m 거리에서 측정하였을 경우 정상 성인 남녀가 한국어에서 큰 소리라고 발성하는 음압은 89.1±7.5 dB(A)SPL, 보통 소리는 78.2±8.4 dB(A) SPL, 작은 소리는 62.4±7.4 dB(A) SPL이었으며 남성의 음압은 여성에 비하여 큰 소리, 보통 소리, 작은 소리에서 각각 5.3, 4.4, 7.3 dB(A)SPL 통계적으로 유의하게 높았다(p<0.05)(Fig. 1). 남성이 여성에 비하여 평균 5.7 dB(A) SPL 정도 크게 말하며 이는 음압으로 환산하면 2.1배의 차이이다.

음원의 거리에 따른 음압의 변화
한국어 문장 발성 시 음압은 큰 소리로 발성 시 0.5, 1, 2 m까지 105 dB(A) SPL에서 98, 89, 64 dB(A) SPL로 감소하였다. 보통 소리는 94 dB(A) SPL에서 83, 78, 52 dB(A) SPL로 작은 소리는 86 dB(A) SPL에서 68, 62, 38 dB(A) SPL로 감소하였다. 한국어 문장 발성 시 음압은 음원에서 큰 소리, 보통 소리, 작은 소리 모두 0.5 m까지는 평균 12.1±2.5 dB(A) SPL이 감소하며, 1 m에서는 18.7±2.9 dB(A) SPL, 2 m에서는 43.7±2.8 dB(A) SPL이 감소하였다. 이는 0.5 m마다 8.8 dB씩 음압이 감소하는 것이다(Fig. 2).

음원의 각도에 따른 음압의 변화
발성강도 및 거리 각도에 따른 음압의 변화는 Table 2와 같다.
발성 각도에 따라 분석한 결과 입 앞에서 각도가 10도가 변할 때마다 1.9 dB(A) SPL 정도 음압이 감소하여 90도 부근에서 17.6±3.1 dB(A) SPL 감소하였다.

문장에 따른 음압의 변화
   K-HINT 문장을 보통 소리 크기로 입 앞에서 측정한 결과 문장별로 통계학적으로 유의한 차이는 없었다(Table 1)(p=0.08, Kruskal-Wallis test).

고     찰

음의 특징은 주파수, 진폭, 위상에 의해 결정되며 음의 진폭인 음압은 주파수와 함께 순음청력검사 시 가장 크게 고려되어 측정되고 있다.¹⁾ 우리말의 어음에 대한 여러 분석들이 있었으나 이는 주로 어음을 구성하는 모음과 자음의 빈도의 대한 분석이나 주파수에 대한 분석이 주를 이루었다.^9,¹⁰⁾ 최근 음압에 대한 이해가 어음의 인지에 중요함이 귀속말 검사, HINT 검사 등 청력검사와 음성장애 환자의 증가와 소음환경하의 어음인지력 향상의 필요성 등으로 다시 한번 강조되고 있다.^8,^11,^12,¹³⁾
본 연구는 각종 청력검사 및 장애평가 시 필요한 한국어의 음압의 특징을 음압의 크기, 음원의 거리와 각도에 따라 측정하였다. 2007년 고연령층의 청력선별검사로서 귓속말 검사가 생애전환기 국민건강진단의 청력 선별검사로 채택이 되었다. Park 등¹¹⁾은 우리말의 귓속말이 어느 정도의 음압을 보이는지에 대한 측정결과 평균 50.1±0.6 dB을 보였으며 검사자 간에 상대한 차이가 있었다고 하였다.
맥브라드 방식에 의한 장애평가는 현재도 가장 널리 사용되고 있는 장애평가 방식으로 이 평가 방법은 청각장애평가 시 큰 소리 보통 소리 작은 소리에 대한 피검사자의 반응을 평가 기준으로 하고 있다.¹⁴⁾ 하지만 이에 대한 한국인의 구체적인 기준이 없어 순음청력검사의 결과를 준용하여 사용되고 있는 실정이다. 본 연구의 결과, 입 앞에서 측정한 큰 소리는 89 dB(A) SPL, 0.5 M에서 측정한 보통말소리는 83 dB(A) SPL, 1 M에서 측정한 보통 말소리는 78 dB(A) SPL, 작은 말소리는 62 dB(A) SPL이었다. 이는 보건복지부 장애인등급판정 기준 및 공무원 연금법 시행령, 산업재해보상보험법 등^5,⁶⁾에 준용되고 있는 기준인 귓바퀴에 대고 말하지 않고는 큰 말소리를 알아듣지 못함의 80 dB, 40 cm 이상의 거리에서 보통의 말소리를 알아 듣지 못하는 경우의 70 dB, 1 m 이상의 거리에서 보통의 말소리를 알아 듣지 못하는 경우의 60 dB 등과는 차이가 있어 이에 대한 조정이 필요할 것으로 생각된다. 남녀의 음성의 스팩트럼의 차이로 여자의 음성의 경우 10∼13 dB을 높여야 같은 음향 심리 함수값을 얻는 것으로 알려져 있으며 또한 본 실험의 결과에서도 음압의 차이 또한 존재하는 것을 알 수 있다.^15,¹⁶⁾
음밀도(sound intensity, watt/cm²)는 거리의 제곱에 반비례하며 음압(sound pressure, μPa)은 거리의 역수에 비례해서 감소되는 것으로 알려져 있다. 즉, Sound pressure ∝ 1/distance로 나타낼 수 있다. 일반적으로 음원에서의 거리가 두 배 멀어지면 음압(sound pressure level)은 약 6 dB 감소하는 것으로 알려져 있으며 산술적으로는 특정위치에서의 음압을 알면 다음 위치에서의 음압을 다음과 같은 공식으로 추정해 볼 수 있다.^1,¹⁷⁾
L2=L1 20*log R2/R1
R1=Reference distance
R2=New distance
L1=Sound level of reference distance
L2=Sound level of new distance
하지만 이는 측정 단위가 sound pressure level인 경우로 본 연구의 경우와 dB(A) SPL를 이용하여 주파수에 따른 가중치를 주어 산술적인 계산과는 차이가 있는 것으로 생각된다. 음압의 비교로 우리가 느끼는 소리의 크기를 직접비교하기는 어렵다.^4,¹⁷⁾ 왜냐하면 음압의 진폭이 커지면 소리가 크게 들리지만 이들 사이의 관계는 정비례는 아니다. 또한 주파수에 의해서도 음압은 다르게 느껴진다.^4,¹⁸⁾ 낮은 음압과 높은 음압에서 음의 세기 차이를 구분하는 능력 또한 차이가 있어 음압이 점점 높아지는 경우 음의 세기를 구별하기 힘들어지며 50 dBHL 이상인 경우 대부분 주파수에서 1 dB의 음강도 차이를 구별하기 힘들어진다.^1,¹⁸⁾
음압에 대해 충분히 고려하지 않을 경우 청각능력에 대한 정확한 평가가 어려울 것으로 생각되며 청각장애자가 일상생활에서 경험하게 되는 장애의 정도를 정량화하기 어려울 것으로 보인다.
한국어의 음원의 각도에 따른 음압의 변화는 보청기의 방향성(direction)과 중요한 기초자료가 될 것으로 생각된다.
본 연구에서는 한국어 HINT 문장을 사용하여 음압을 측정하였다. 한국어 HINT 문장은 소음상황에서의 문장이해도를 검사하기 위해 개발되었으며 현재 여러 연구에 응용되어 활용되고 있다.⁸⁾ 본 연구의 결과는 향후 한국어 HINT 문장의 개량 및 한국어 speech perception in noise test의 개량에도 도움이 될 것으로 생각된다.
일반적으로 실내에서 소음을 측정하는 데 주로 이용되는 것은 sound level meter이다.¹⁾ Sound level meter는 여러 가지 상황에서 쓸 수 있는 가중 필터계(weighting filter networks)를 가지고 있다. 이 중 A-weighting filter networks는 평균적인 사람들의 청각민감도를 반영하여 가중치를 둔 음압 측정 단위이며 1 kHz의 40 dB 정도의 음압을 측정하는 데 적절하며 일반적인 소음의 측정 시 사용된다.²⁾ B, C-weighting filter networks는 이에 비해 큰 소리(loud sound)를 측정하는데, 주로 엔진이나 기계의 소음을 측정하는 데 사용된다.^2,¹⁹⁾ 본 연구는 사람이 느끼는 음압을 측정하는 것이 주 목적이므로 dB(A) SPL를 측정단위로 삼았다. 시간 가중 평균법(exponential time weighted averaging modes)에는 fast와 slow 방법이 있다. Fast 방법은 125 ms 의 매우 짧은 음압을 측정하는 데 사용되며 주로 총소리나 순간적인 소음을 측정하는 데 사용되고, slow 방법은 1,000 ms 이상의 비교적 일정한 시간의 소음을 측정하는 데 사용된다.¹⁷⁾ 따라서 본 연구에서는 slow mode로 측정하였다.

결     론

본 연구는 한국어 HINT의 여러 문장을 사용하여 발성시의 크기, 음원과의 거리 및 각도에 따른 음압을 측정하였다. 이를 통해 한국인이 생각하는 큰 소리 보통 소리 작은 소리에 대한 음압 기준을 제시하였으며 음원과의 거리 및 각도에 따른 음압의 변화자료를 제시하였다. 이는 향후 여러 어음 청력검사 및 음성과 청각장애평가 시 음압에 대한 참고자료로 활용될 것으로 생각된다.

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