비선형 보청기는 잘 알려진 것처럼 감각신경성 난청의 청력역치레벨 및 역동범위를 개선하여 어음의 청취능력 및 명료도를 높이는 데 효과적이다. 또한 비선형 보청기는 압축역치(compression threshold, CT)와 압축비율(compression ratio, CR) 그리고 압축시간(attack time, AT)과 해제시간(release time, RT)을 적절하게 조절하여 신호대잡음비(signal-to-noise ratio, SNR) 또는 자모음비(consonant-to-vowel ratio, CVR)를 개선할 수 있어서 어음의 질적인 측면 또한 개선할 수 있다(Souza, 2002). 그리고 다채널 보청기는 한 개의 증폭기에서 각 주파수 대역별 압축이 독립적으로 작동하는 시스템으로 음질을 포함하여 청력역치레벨, 역동범위, SNR 및 CVR을 더욱 효과적으로 개선할 수 있다(Hansen, 2002).

우선 비선형 보청기의 매개변수인 CT, CR, AT 및 RT의 조절에 따른 증폭음의 효과를 살펴보면 다음과 같다. 첫째, 난청인이 사용하는 보청기의 보통 대화음에 대한 이득이 같을 때 CT는 낮게 설정할수록 더 높은 이득이 발생한다. 따라서 청력역치레벨을 포함하여 좁은 역동범위를 개선하거나 에너지가 작은 어음을 효과적으로 청취하기 위해서는 CT를 낮게 설정한다. 그러나 너무 낮게 설정한 CT는 주변의 작은 잡음 또한 증폭하여 어음의 인지를 방해할 수 있으며, 음질 또한 저하된다고 보고하였다(Barker et al., 2001; Choi & Lee, 2011; Lee, 2008).Barker & Dillon(1999),Barker et al.(2001) 등은 중도에서 고심도의 감각신경성 난청인은 50 dB SPL 이하보다 대화음 레벨 부근인 65 dB SPL 전후의 CT를 선호한다고 보고하였다. 국내의 연구에서도 순음 청력역치레벨의 평균이 42.5~75.0 dB HL인 감각신경성 난청인은 65 dB SPL 전후의 CT를 선호한다고 보고하였다(Lee et al., 2008a). 둘째, CR은 감각신경성 난청인의 역동범위와 관계가 있으며, 청력역치레벨이 높을수록 역동범위가 좁아지기 때문에 CR은 높아진다. 그러나Boike & Souza(2000)의 보고에서는 경도에서 중도의 감각신경성 난청인은 조용한 환경에서 CR에 따른 어음인지도는 변화가 없었으며, 잡음 환경에서는 CR이 높을수록 음질이 나빠졌다고 하였다. 셋째, AT는 높은 음압이 제공되었을 때 큰 소리로부터 청각기관을 보호하기 위하여 대부분 빠른 AT를 사용한다. 넷째, RT는 빠를 때 CVR이 개선되지만 SNR은 나빠진다(Gatehouse et al., 2006; Hansen, 2002; Neuman et al., 1998). 그리고 RT가 느리면 빠를 때와는 반대로 SNR이 개선되지만 CVR은 나빠져서 RT에 따른 어음인지도와 선호도가 다양하게 나타난다(Gatehouse et al., 2006; Hansen, 2002; Jenstad & Souza, 2005). RT에 따른 음질의 선호도와 어음인지도에 대한 연구를 살펴보면Hansen(2002)과Neuman et al.(1995) 등의 보고에서 건청인 및 난청인은 20 dB SPL의 CT를 가진 보청기에서 400 ms 이하에 비해서 1초에서 4초의 긴 RT가 주변 소음을 제어하여 선호도 및 쾌적도가 증가한다고 하였다. 그리고 한국어음을 이용한 RT의 연구에서Han et al.(2017)은 RT를 50 ms와 500 ms로 설정한 후 50% 문장인지 SNR, 날카로움(sharpness), 선명도(clarity), 주변 잡음(background noise) 등에서 차이가 없었음을 보고하였다.

청각 손실의 종류, 청력역치레벨의 정도에 따른 다채널 보청기의 이득과 출력음압레벨 90(output sound pressure level 90 dB input) 그리고 CT, CR, AT 및 RT를 효과적으로 결정하기 위해서 보청기적합공식(hearing aid fitting formula)을 사용한다. 그렇지만 현재 한국 내에서 사용하고 있는 보청기적합공식은Lee & Kim(2011)이 지적하였듯이 영어 또는 이와 비슷한 스펙트럼을 가진 언어에 최적화되어 있다. 하지만 2000년대 중반 이후 어음의 특성에 있어서 영어와 한국어의 차이를 나타내는 연구가 다수 있었다. 장기평균어음스펙트럼(long-term average speech spectrum)을 살펴본 Lee et al.(2008b)의 연구에서는 한국어음의 저주파수와 고주파수의 에너지 차이는 한국어가 영어에 비해서 더 크게 나타났다고 보고하였다. 그리고Jin et al.(2015)과Lee & Kim(2012)의 연구에서 대역중요함수(band importance function)는 영어의 경우 2,000 Hz 부근에서 높게 나타나지만 한국어의 경우는 단음절어와 문장 모두 1,000 Hz 이하의 저주파수 대역에서 높게 나타났다고 보고하였다. 이러한 장기평균어음스펙트럼, 대역중요기능은 보청기적합공식의 산출에 영향을 주며(Byrne et al., 2001), 이는Lee & Kim(2012)도 언급하였듯이 한국어음의 인지 및 음질에 효과적인 보청기적합공식의 개발이 필요함을 시사하고 있다.

Hansen(2002)과Souza(2002)의 연구에서 언급하였듯이 RT는 어음의 청취능력과 명료도, 음질, 잡음의 크기 등에 영향을 줄 수 있다. 이에 본 연구에서는 비선형 보청기의 보청기적합공식의 개발에 도움을 주기 위해 조용한 곳 및 잡음하에서 RT에 따른 한국어 무의미 무성자음의 인지도, 문장의 선명도, 잡음의 크기 및 선호도, 그리고 무의미음절의 오류 패턴을 알아보았다.

본 연구에서는 조용한 환경과 +6 dB SNR의 잡음 환경에서 다채널 보청기의 RT를 FRT, MRT, SRT로 설정하여 RT의 변화에 따른 무의미음절의 인지도와 음질의 선호도를 비교하였다.

본 연구에서는 조용한 환경 및 잡음 환경에서 무성자음의 인지도 그리고 녹음한 문장을 들려주었을 때 문장의 선명도, 잡음의 크기, 전체적인 선호도 등이 RT에 따라서 차이가 나타나는지를 확인하여 한국어음의 인지 또는 음질에 효과적인 보청기적합공식의 개발에 도움을 주고자 하였다.

본 연구의 결과에서 선명도, 잡음의 크기, 전체적인 선호도는 조용한 곳 및 잡음 환경에서 RT에 따른 차이가 나타나지 않았다. 그리고 조용한 곳에서의 RT에 따른 무의미음절인지도 또한 차이가 나타나지 않았다. 그러나 잡음 환경에서의 무의미음절인지도는 200 ms 전후의 MRT에서 70 ms 전후의 FRT와 600 ms 전후의 SRT에 비해 높게 나타나 한국어음의 인지도는 RT에 영향을 받을 수 있음을 확인하였다.

본 연구에서 RT에 따른 무의미음절인지도는 청취 환경에 따른 차이는 나타나지 않았다.Kong et al.(2013)의 연구에서 조용한 곳에서의 무성자음인지도는 0 dB 이상의 SNR에서는 차이가 나타나지 않아서 본 연구와 일치성을 나타냈다.

무의미음절인지도는 조용한 환경에서는 RT에 따른 차이가 나타나지 않았으나, 6 dB SNR의 잡음 환경에서는 FRT가 MRT 및 SRT에 비해 높게 나타났으나, FRT와 SRT 간에는 차이가 나타나지 않았다.Han et al.(2017)의 연구에서는 한국형 보청기적합공식을 개발하기 위하여 한국에서 개발한 8 채널의 보청기를 이용하여 RT에 따른 어음의 청취능력을 알아보았다. 대상자는 61세에서 80세의 감각신경성 난청인이었으며, RT는 50 ms와 500 ms로 조절하여 어음청취역치(speech recognition threshold) 및 이에 필요한 SNR로 어음청취능력을 알아보았는 데 RT 간에 유의미한 차이는 나타나지 않았다. RT가 100 ms 이하로 빠를 때 작은 에너지의 신호음과 잡음을 증폭하고, RT가 수백 ms 이상으로 느릴 때 신호음과 잡음을 억제하여 SNR을 개선하는 효과를 감안할 때 70 ms와 600 ms에서 무의미음절인지도의 차이가 나타나지 않은 본 연구와 일치성을 나타냈다. 그러나Han et al.(2017)의 연구에서는 200 ms 전후의 RT에 따른 어음청취역치 및 어음인지에 필요한 SNR을 확인하지 않아서 본 연구와의 차이를 확인할 수는 없었다.Pottackal Mathai & Mohammed(2017)의 연구에서 양이보청기를 착용한 후 문장을 40 dB HL, 60 dB HL 및 80 dB HL의 강도로 제시하였을 때, 감각신경성 난청인은 10 ms보다 2,000 ms일 때 SNR-50이 높게 나타나 느린 RT일 때 SNR이 개선되어 본 연구와 일치성을 나타냈다. 그리고 본 연구에서의 RT에 따른 무음절인지도는 200 ms일 때 70 ms와 600 ms에 비해서 높게 나타났다. 본 연구의 실험에 사용한 보청기는 17 채널의 보청기로 압축 시스템은 17개 각각의 채널에서 독립적으로 작동한다. 비선형 보청기에서 RT가 빠르면 작은 에너지의 어음을 증폭하여 CVR을 개선할 수 있으며, 느린 RT의 경우는 주변의 잡음을 억제하여 SNR을 개선할 수 있지만 동시에 두 가지 모두를 개선할 수는 없다(Souza, 2002). 그러나 다채널 보청기에서 RT를 200 ms로 설정한 경우 70 ms에 비해서 잡음은 어느 정도 줄어들고 CVR을 개선하기 어렵지만 고주파수 채널의 이득을 환원하는 효과가 있다. 그리고 200 ms의 RT는 600 ms에 비해서 SNR은 나쁘게 나타나지만 저주파수 채널의 이득을 줄여서 SNR을 개선하는 효과가 있다. 이를 종합해 보면 200 ms의 RT에서 잡음하의 무의미음절의 인지도가 높게 나타난 본 연구의 결과는 합당한 것으로 생각한다.

Souza & Kitch(2001)는 경도에서 심도의 감각신경성 난청인은 다채널의 경우 어음인지도를 개선할 수 있다고 하였으며,Alexander & Masterson(2015)의 연구에서는 RT와 채널에 따른 효과를 보기 위하여 4 채널, 8 채널 그리고 16 채널의 모의실험에서 큰 차이는 아니었으나 RT와 관계없이 빠른 RT에서는 4 채널, 느린 RT에서 16 채널의 인지도가 높다고 하였다. 또한Henning & Bentler(2008)의 연구에 따르면 빠른 RT와 채널에 따른 효과를 확인하였을 때, 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 하지만 RT의 주 효과가 압축 효율을 결정하는 가장 중요한 요인으로 나타나 가장 효과적인 압축은 실제로 가장 빠른 RT와 고 채널에서 출현하는 경향이 있다고 한다. 그러나 본 연구에서는 17 채널의 보청기만을 사용하여 채널에 대한 효과는 확인할 수 없었다.

선호도에 있어서는 조용한 환경 및 잡음 환경에서 선명도, 잡음의 크기 및 전체 선호도는 RT에 따른 차이가 나타나지 않았다.Gilbert et al.(2008)의 연구에서는 51~76세의 난청인 25명을 대상으로 RT가 5, 50, 500, 5,000 ms로 조작된 문장을 들려주고 비교하였다. 상기의 연구에서 난청인들은 RT에 따른 성능의 차이를 구분하지 못했다고 보고하였는데 본 연구에서도 5명을 제외한 15명의 대상자가 65세 이상의 노인으로 일치성을 나타냈다.

Neuman et al.(1998)의 연구에서는 20명의 감각신경성 난청인을 대상으로 RT를 60, 200, 1,000 ms로 조절하여 10점 척도를 통해 음질을 평가하였을 때, 부드러움, 배경 소음 및 음량의 강도에서 유의한 차이가 나타나 본 연구와 차이가 나타났지만, 선명도 및 전체적 선호도는 RT에 따라 변화가 나타나지 않아 본 연구와 일치성을 보였다. 그리고Kong et al.(2013)과Lee & Lee(2010)의 연구에서는 조용한 곳 또는 무성자음의 CVR이 6 dB 이상일 때 인지도의 차이가 나타났다고 하였다. 그러나 무성자음에서 CVR이 6 dB 이상이 되려면 빠른 압축(fast acting compression)에서 CR이 2:1 이상 충분해야 하는데 본 연구에서의 CR은 다소 부족했던 것으로 보인다.

본 연구에서는 RT의 효과가 나타날 수 있도록 선행 자음이 고주파수 대역의 스펙트럼을 갖는 무성자음 2개를 연결하여 사용하였다. 그러나 일상의 대화음 내에는 다양한 모음, 유성 및 무성자음을 다양하게 포함하고 있어서 본 연구의 결과가 RT에 따른 어음인지도를 대표한다고 할 수는 없다.

Oh et al.(2000)에 따르면 난청인의 오류 패턴은 말소리 산출 위치와 연관성이 높으며, 시각적 단서가 적은 음소에서 오류가 더욱 많이 나타났다. 본 연구의 음소별 대치는 대부분의 음소가 전방화가 나타나 일치성을 보였다.

또한 본 연구에서 한국어 음운 체계에 따라 조음방법 및 조음 위치에 따른 측면에서 오류 유형으로 분류하였을 때, 조용한 환경 및 잡음 환경에서 모두 조음방법에 따른 대치가 마찰음, 파열음, 파찰음 순서로 오류율이 낮아졌으며, 위치에 따라서 또한 치조음, 연구개음, 양순음, 경구개음 순으로 나타나 동일한 양상을 보여 환경에 따라서 오류 패턴에 따른 차이는 나타나지 않았다고 볼 수 있다.

본 연구의 한계점으로는 대상자들의 청력역치레벨의 정도와 역동범위, 단어인지도, 보청기 착용 및 순응(acclimatization)기간을 고려하지 않았으며, 제시어음은 무의미음절, 잡음은 백색잡음으로 제한적이었다. 또한 본 연구에서 사용한 보청기가 다채널임에도 RT를 주파수 대역별로 조절하지 않았다. 따라서 향후에는 대상자들의 청력역치레벨, 단어인지도, 순응 기간, 나이 등 대상자의 조건, 다양한 종류와 강도의 제시어음과 잡음, 다채널 보청기의 주파수 대역별 RT 등을 고려하여 한국어음의 인지에 RT를 확인하여야 할 것이다.

본 연구의 결과를 통하여 한국어 무성자음의 인지는 RT에 영향을 받을 수 있음을 확인하였다. 따라서 향후 한국어음의 인지에 효과적인 보청기적합공식의 개발을 위해서는 어음의 인지와 신호대잡음비, 선명도 또는 선호도를 고려하여 RT를 산출하는 것이 한국 난청인의 의사소통능력의 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다.