마스크 착용이 뇌졸중 환자의 음성에 미치는 효과

Ⅰ. 서론

코로나-19가 발생하는 동안 마스크는 전 세계 국가가 질병 확산을 효과적으로 억제하기 위해 수십억 명의 사람들이 반드시 사용해야 하는 소모품이 되었다(Matusiak et al., 2020). 특히 KF-94와 같은 특정 유형의 마스크의 역할은 감염된 입자 및 비말의 방출을 방지하기 때문에 바이러스 전염을 줄이는 것으로 입증되어 많은 사람이 착용하고 있다(Coclite et al., 2021).

마스크는 바이러스 감염으로부터 보호해 주지만 의사소통 시 말을 전달할 때 음성신호가 공기 중으로 전달되는 데 이때 마스크의 공기 차단 효과와 착용으로 인한 턱의 움직임의 제한으로 인해 명료도에 부정적인 영향을 미친다(Corey et al., 2020; Yi et al., 2021). 일부 연구에서는 음성신호가 마스크를 통해 변경되어 음성신호 전송이 약 3~4% 감소하는 것으로 나타났다(Palmiero et al., 2016). 또한, 화자가 마스크를 착용하면 청자는 말을 이해하는 데 보조 단서로서 조음 제스처(예, 입술, 턱 움직임)를 확인할 수 없다. 이로 인해 언어장애가 있는 사람의 경우 의사소통에 부정적인 영향을 미칠 수 있다(Georgiou, 2020).

마스크 유형에 따른 다양한 수준의 보호 기능을 제공하며 재료, 모양, 핏에 따라 음성 신호에 다양한 영향을 미친다. Corey 등(2021)은 다양한 유형의 안면 마스크가 어떻게 음성신호를 약화시키는지 알아보기 위해 수술용 마스크, N95 및 KN95, 천 마스크, 플라스틱 쉴드를 테스트하였다. 그들은 1kHz 이상의 주파수가 모든 마스크 유형에서 감쇠된다는 것을 발견하였다. Maryn 등(2023)도 세 가지 유형의 마스크(수술용 마스크, FFP2 마스크, 투명 플라스틱 마스크)가 음성에 미치는지 음질, 발음, 공명에 대해 평가하였는데 마스크 착용이 미착용 보다 음성에 미치는 영향이 컸으며 수술용 마스크, FFP2 마스크, 투명 플라스틱 마스크 순으로 음성신호를 많이 왜곡시키는 것으로 나타났다. 이와 반대로 Fiorella 등(2023)은 음질 측면(예, F0, 음성 강도, jitter, shimmer, NHR)에 대한 마스크의 효과를 연구한 결과 모든 피험자는 마스크 유무에 관계없이 조건 간에는 유의미한 차이가 나타나지 않았으며 대부분의 피험자에서 음성 강도가 유의미한 감소가 관찰되었다. 뿐만 아니라 마스크를 착용한 경우 모음의 제1포먼트, 제2포먼트 및 포먼트 지속시간에서 모두 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이는 마스크를 착용할 경우 모음 산출 시 조음동작에 방해를 주어 포먼트에 영향을 미친 것으로 판단된다.

최근 뇌졸중은 높은 발생률과 의료 기술의 발달로 사망자의 수가 지속적으로 감소할 만큼 치료가 가능해졌다. 하지만 뇌졸중은 치료 후에도 다양한 후속 장애가 남게 되는데 사지의 마비뿐만 아니라 말소리 산출 기관의 마비로 인해 말의 명료도가 떨어지는 마비말장애가 25~42% 동반되는 것으로 보고되고 있다(Brady et al., 2011). 마비말장애는 입술, 혀 및 턱 등과 같은 능동적인 움직임이 나타나는 기관에 운동 협응의 어려움으로 구어 명료도(speech intelligibility)가 떨어진다(Yunusova et al., 2008). 정상인의 경우에서도 마스크 착용 시에 음성신호의 손실로 인해 구어 명료도가 떨어지는 것으로 보고된 봐, 마비말장애의 경우에는 조음기관의 협응의 문제가 많기 때문에 음성 신호의 감폭 뿐만 아니라 마스크로 인한 구강개방 및 입술의 움직임의 방해 등으로 인해 명료도가 더욱 떨어질 것으로 예측된다.

이처럼 정상인을 대상으로 마스크를 사용하여 생성된 특정 음성 소리의 연구는 다양하게 있으나 마비말장애 환자군의 마스크 착용이 음성 미치는 효과가 어떠한지에 대한 연구는 부족하다. 이에 본 연구의 목적은 마비말장애 환자의 마스크 착용이 음성의 음향학적 특성에 미치는 영향을 알아보는 것이다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구 대상

이 연구는 뇌졸중으로 인한 마비말장애 환자 15명을 대상으로 하였으며 마비말장애의 경우 1급 언어재활사와 재활의학과 전문의에 의해 경직형으로 진단받은 자를 선정하였다. 대상자의 구체적인 정보는 Table 1에 제시하였다. 마비말장애 집단의 평균 연령은 62.7(±5.42)세로 모두 남성을 대상으로 하였다. 또한 과제 수행에 영향을 미칠 수 있는 인지능력, 시ㆍ청각장애, 실어증, 말실행증이 없는 대상자로 선정하였다.

Table 1.

Participants’ information

Ⅲ. 연구 결과

1. 마비말장애 화자의 마스크 착용 전ㆍ후 음질 특성

마비말장애 화자의 마스크 착용 전ㆍ후 모음 연장 발성 시 음질 특성에 대한 기술통계 및 t-검정 결과는 Table 2와 같다. 분석 결과 마스크 착용 전ㆍ후 모든 음질 파라미터에서 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다.

Table 2.

Comparison of voice quality before and after wearing a mask

2. 마비말장애 화자의 마스크 착용 전ㆍ후 포먼트 변수 특성

마비말장애 환자의 마스크 착용 전과 후의 모음공간 변수에 대한 기술통계 및 t-검정 결과는 Table 3에 제시하였다. VAI, FCR 변수에서 마스크 착용 전보다 마스크 착용 시의 값에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(p<.05). 이는 마비말장애 환자는 모음 발화 시 혀의 움직이는 범위가 감소하고 혀가 중앙으로 집중되어 명료도가 저하는 되는 것을 의미한다. F2 magn, F2 rate 측정값에서 마스크 착용 전과 후에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(p<0.5). F2 magn 경우 마스크 착용 시 F2 포먼트 전이 구간이 짧은 것으로 나타났으며 F2 rate의 경우에서도 모음 반복 시 속도가 늦은 것으로 나타났다. 마지막으로 F2 전이의 규칙성인 F2 reg 분석 결과 마스크 착용 전ㆍ후 모음을 반복할 때의 차이는 나타나지 않았다.

Table 3.

Comparison of formant parameters before and after wearing a mask

Ⅳ. 논의 및 결론

본 연구에서는 마비말장애 환자의 마스크 착용 전과 후에 산출한 모음의 음향학적 특성을 알아보았다. 마비말장애 환자 15명에게 KF94 마스크를 착용시키고 모음 산출 시 음질과 혀와 턱의 움직임을 볼 수 있는 포먼트를 이용한 모음공간 변수 VAI, FCR, 모음 산출 속도, 범위 및 규칙성을 알 수 있는 F2 포먼트 전이를 음성 분석 소프트웨어를 통해 분석하였다.

음질과 관련된 변수를 측정한 결과 마스크 착용 시 F0, jitter, shimmer, NHR, CPP 값에서 유의한 차이가 나타나지 않았다. 이러한 연구는 일반인을 대상으로 한 연구에서 마스크 착용이 음질에 영향을 주지 않는다는 다수의 선행 연구와 일치하였다(Cavallaro et al., 2021; Fiorella et al., 2023; Magee et al., 2020; Nguyen et al., 2021). 하지만 일부 연구에서 CPPs의 경우 마스크 착용 시 감소한다는 연구도 보고되고 있으며(Maryn et al., 2023), 고주파수대 강도의 감소 등이 발생한다는 연구(Jeong et al., 2020) 등 마스크 착용 전ㆍ후 음향학적 파라미터의 변화가 있음을 보고한 연구도 있어 다양한 파라미터를 통한 비교도 필요할 것으로 판단된다.

연구 결과 VAI와 FCR은 마스크를 사용한 상태에서 산출된 모음은 마스크 없이 산출된 모음의 특성과 다르게 나타났으며 이는 마스크가 모음 산출에서 음향학적 특성에 방해를 준다는 것을 의미한다. 이는 마스크의 방해로 인해 산출된 음성 신호를 연구한 결과와 일치한다(Abbasi et al., 2021; Fecher & Watt, 2011; Saigusa, 2017). 이러한 결과는 발화 산출의 소스 필터 이론(Cataldo et al., 2023)과 발화의 양자 이론(Stevens & Keyser, 2010)에 입각하여 조음 동작을 조금만 수정해도 음향적으로 다른 소리가 생성될 수 있음을 나타내고 마스크 착용으로 인해 발화 시 턱의 움직임에 미세한 방해를 받더라도 산출되는 음성은 많이 바뀔 수 있음을 뒷받침한다. 다시 말해 화자는 마스크를 착용하고 말할 때 턱의 위치를 착용 전보다 미세하게 작게 움직이려는 경향이 발생할 수 있으며 둘째로 마스크로 인해 많은 양의 음성 에너지가 흡수될 수 있다.

F2 포먼트 전이 특성을 나타내는 F2 magn, F2 rate, F2 reg의 결과에 따르면 마스크로 인해 /이/와 /우/를 빠르게 반복할 시 반복 속도가 감소하고 움직임의 범위도 감소하는 것으로 나타났다. Cohn 등(2021)은 마스크가 조음 방법에 따라 명료도에 많은 영향을 미친다고 보고했다. 예를 들어, 마스크는 /우/ 발화 시 입술 돌출을 방해하여 모음 반복 속도를 느리게 하고 범위도 감소시키는 것으로 판단된다. 마스크는 입 안에서 혀의 높낮이 보다는 혀의 앞/뒤 움직임에 주로 영향을 주는 것으로 나타나는데 이는 Joshi 등(2023)의 연구 결과와 일치하였다. 마스크를 사용 시 F2에 대한 음향 정보 손실이 관찰되었지만 F1에 대해서는 음향 정보 손실이 관찰되지 않았다. 따라서 음성 신호 변경은 말소리에 따라 다를 수 있으며 일부 음향 특성은 마스크를 사용할 때 다른 특성에 비해 변화에 더 민감할 수 있다.

팬데믹 기간 이후에도 다양한 호흡기 질환 예방을 위해 마스크 착용은 생활화되었다. 마비말장애의 경우 뇌졸중으로 인해 수술을 받은 병력이 있기 때문에 호흡기 질환에 노출될 가능성이 크기 때문에 일반인보다 마스크를 착용할 기회가 더 많을 것이다. 이에 본 연구 결과는 마비말장애를 치료하는 보건의료인에게 의미 있는 정보를 제공한다. 즉 특정 모음의 음향 특성은 마스크 착용에 의해 영향을 받는 것으로 나타났으며 모음 /이, 우/를 반복할 때 많은 차이가 나타난 것을 미루어 볼 때 원순모음 및 이중모음 발화시 혀의 돌출이 될 때 마스크의 방해를 받는다. 또한 마스크 착용으로 인해 /아/ 모음을 발화할 때 턱을 아래로 내려야 하지만 마스크의 움직임으로 인해 턱의 움직임이 제한을 받게 되어 일반적인 /아/의 모음공간보다 작게 발화하게 된다. 이러한 점을 감안할 때 마비말장애 환자와 대화하거나 치료할 때 새로운 방법을 찾아야 한다. 예를 들어, 환자와 거리가 멀다면 마스크를 잠시 벗게 하거나 컴퓨터 기반 음성 소프트웨어를 사용하여 마스크 착용을 하더라도 충분히 턱을 내리고 입술을 돌출 시켜 발음할 수 있도록 피드백을 주어 연습하는 것이 필요할 것이다.

마스크 착용이 마비말장애 환자의 말소리의 음향 특성에 미치는 영향이 어느 정도 밝혀졌다. 하지만 본 연구의 제한점으로 음향분석에서 성별을 고려하지 않았다는 점과 다양한 마스크 종류에 따른 차이를 고려하지 않았다. 추후 연구에서는 성별과 마스크 및 다양한 발화 자료를 이용하여 연구할 예정이다. 마비말장애의 경우 객관적인 변수뿐만 아니라 청자가 듣는 말명료도 평가도 중요한 역할을 한다. 실제 청자가 마비말장애의 말을 알아듣는 정도에 따라 객관적인 파라미터의 수치를 제시한다면 마비말장애 의사소통에 도움이 될 것으로 판단된다. 이에 따라 추후 연구에서는 마스크 착용 전ㆍ후 마비말장애의 말명료도 평가와 더불어 주관적인 평가를 함께 제시하고 이에 대한 상관관계를 제시하고자 한다.

Acknowledgments

이 연구는 2021년도 부산가톨릭대학교의 교내연구비 지원을 받아 수행된 연구임.

This work was supported by research funds of Catholic University of Pusan (2021).

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