경상도 노년층 음성에 대한 대규모 데이터 기반 음향학적 특성 추이 분석 : Praat-MCP 개발 및 활용 = Age-related Trajectories of Connected-Speech Acoustic Characteristics in Older Adults from the Gyeongsang Dialect Region Based on Large-Scale Data: Development and Application of Praat-MCP

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 AI Hub 중·노년층 한국어 방언 코퍼스（경상도）를 활용하여 경상도 거주 노년층 화자의 연속발화 기반 음향학적 특성을 연령·성별·발화 과제 유형에 따라 기술하고, 연령에 따른 음향 지표의 추이를 확인하며, 이를 위해 개발한 대형언어모델（LLM） 도구 호출 기반 자동 분석 파이프라인 Praat-MCP의 측정 일관성을 확인하는 것을 목적으로 한다. 기존 노년층 음성에 관한 연구가 100명 미만의 모음 연장 발성 자료에 의존해 온 한계를 보완하고, 경상도 거주 노년층 화자에 특화된 연속발화 기반 규준 자료를 제시하고자 하였다.
연구 대상은 코퍼스에서 선별된 1,007명（60대 386명, 70대 522명, 80대 이상 99명; 남성 273명, 여성 734명）이며, 따라말하기（정형 발화）와 질문에답하기（자발화） 두 과제에서 산출된 총 143,542건의 원시 발화를 화자·과제 단위로 평균하여 CPP, CPPs, Mean F0, F0 SD, Mean Intensity 5개 지표를 추출하였다（분석 단위 2,014건）. Praat-MCP의 측정 일관성은 GUI 기반 수작업 측정값과의 비교를 통해 확인하였으며, 본 자료에 대해 연령대（3） × 성별（2） × 발화 과제 유형（2）의 3×2×2 혼합 분산분석（Type III SS）과 Bonferroni 교정을 적용한 사후 검정 및 단순 주효과 분석을 실시하였다.
분석 결과, 첫째, CPP·CPPs는 60대→70대→80대 이상 순으로 유의하게 단계적 감소를 보였다. 둘째, 성별 주효과는 5개 지표 모두에서 유의하였으며, 여성은 CPP·CPPs·Mean F0·F0 SD에서, 남성은 Mean Intensity에서 더 높게 나타났다. 셋째, 발화 과제 유형 주효과 역시 5개 지표 모두에서 유의하였고, 분석된 변인 중 가장 큰 효과 크기를 보였다（CPPs η²p = .598, CPP = .551, Mean Intensity = .366）. CPP·CPPs·Mean F0·Mean Intensity는 따라말하기에서 더 높았고, F0 SD만이 질문에답하기에서 더 크게 나타났다. 넷째, 연령×성별 상호작용이 5개 지표 모두에서 유의하였으며, Mean F0에서는 남성이 연령 증가에 따라 상승하고 여성은 하강하여 양성 간 F0 격차의 수렴 양상（F0 convergence）이 확인되었다. 다섯째, 연령×과제 유형 상호작용은 F0 SD에서만 유의하였고, 자발화에서 따라말하기 대비 F0 SD 증가폭이 60대 약 3 Hz에서 80대 이상 약 5 Hz로 노화와 함께 확대되었다. 삼원 상호작용은 5개 지표 모두에서 유의하지 않았다.
본 연구는 단일 모음 발성에 의존해 온 기존 평가 관행을 보완하는 연속발화 기반 정상 분포 참조 자료를 연령·성별·과제 유형의 층화 형태로 제시하였고, 연령에 따른 음향 지표의 추이를 1,007명 규모의 자료에서 확인하였다는 점, 음향 규준이 단일 차원이 아닌 변인 간 교차 구조 위에서 해석되어야 함을 실증하였다는 점, 그리고 Praat-MCP를 통해 143,542건 규모의 연속발화 코퍼스에 동일 측정 절차를 일관·재현 가능하게 적용할 수 있는 방법론적 틀을 제시하였다는 점에서 의의를 지닌다. 다만 비교 방언 대조군이 부재하여 관찰된 양상을 경상도 방언 고유 효과로 단정하기에는 한계가 있으며, F0 SD의 구성 타당도, 대규모 표본에서의 작은 효과 해석, 발화 과제 내 추가 변인 통제 등은 후속 연구의 과제로 남는다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was threefold: （a） to describe the connected-speech acoustic characteristics of older adults residing in the Gyeongsang dialect region across age, sex, and speech task type, using the AI Hub Korean Middle-Aged and Older Adults Dialect Corpus （Gyeongsang）; （b） to examine the age-related trajectories of these acoustic indices; and （c） to confirm the measurement consistency of Praat-MCP, an automated analysis pipeline developed in this study that links the Praat analysis engine with the tool-use capability of a large language model （LLM）. The study sought to address the limitations of prior normative work on aging voice, which has largely relied on samples of fewer than 100 speakers and on sustained vowel phonation, by providing connected-speech reference data for older adult speakers residing in the Gyeongsang region.
A total of 1,007 speakers （aged 60s: n = 386; 70s: n = 522; 80 and over: n = 99; male = 273, female = 734） were selected from the corpus. Five acoustic indices—cepstral peak prominence （CPP）, smoothed CPP （CPPs）, mean fundamental frequency （Mean F0）, F0 standard deviation （F0 SD）, and mean intensity—were extracted via Praat-MCP from two tasks: sentence repetition （structured speech） and question-answering （spontaneous speech）. A total of 143,542 raw utterances were averaged per speaker and per task, yielding 2,014 analysis units. Measurement consistency of Praat-MCP was confirmed against GUI-based manual measurements. A 3 （age group） × 2 （sex） × 2 （task type） mixed ANOVA with Type III sums of squares was conducted, followed by Bonferroni-corrected post hoc comparisons and simple main effect analyses.
The principal findings were as follows. First, CPP and CPPs decreased stepwise from the 60s to the 70s to the 80s-and-over groups （small effect sizes）. Second, the main effect of sex was significant for all five indices: females showed higher values for CPP, CPPs, Mean F0, and F0 SD, whereas males showed higher mean intensity. Third, task type yielded the largest effect sizes among all variables examined （CPPs η²p = .598, CPP = .551, mean intensity = .366）; CPP, CPPs, Mean F0, and mean intensity were higher in sentence repetition, whereas F0 SD alone was higher in question-answering. Fourth, age × sex interactions were significant for all five indices; notably, Mean F0 exhibited a F0 convergence, rising with age in males and falling in females. Fifth, the age × task interaction reached significance only for F0 SD, with the gap between spontaneous and repeated speech widening from approximately 3 Hz in the 60s to approximately 5 Hz in the 80s-and-over group. The three-way interaction was not significant for any index.
This study contributes （a） connected-speech reference data for older adults residing in the Gyeongsang region, stratified by age, sex, and task type, thereby complementing the prevailing vowel-prolongation-based evaluation practice; （b） empirical characterization, based on 1,007 speakers, of age-related trajectories in connected-speech acoustic indices and evidence that acoustic norms should be interpreted within a cross-stratified structure rather than along a single dimension; and （c） a reproducible methodological framework that applies a uniform measurement procedure to a connected-speech corpus comprising 143,542 utterances. Because no comparison dialect group was included, however, the observed patterns cannot be attributed exclusively to Gyeongsang-specific effects; the construct validity of F0 SD, the interpretation of small effects under large samples, and the control of within-task variables （e.g., utterance length, topic, affect） remain for future research.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• 1. 연구 목적 및 필요성 1
• 2. 연구 문제 4
• 3. 용어 정의 5
• II. 이론적 배경 7
• 1. 노년층 음성 및 연속발화 특성 7
• 2. 경상도 방언의 성조 체계와 발성 부하 10
• 3. 연속발화 음향 분석 지표 14
• 4. 선행연구 고찰 및 방법론적 동향 19
• III. 연구 방법 27
• 1. 연구 대상 27
• 2. 연구 도구 29
• 3. 연구 환경 31
• 4. 음향 분석 지표 및 파라미터 설정 31
• 5. Praat GUI 기반 수작업 측정 34
• 6. 자료 분석 절차 46
• IV. 연구 결과 48
• 1. Praat-MCP 파이프라인 측정 일관성 확인 48
• 2. 음향 지표 기술통계 49
• 3. 연령대에 따른 연속발화 음향 특성 비교 52
• 4. 성별에 따른 음향 지표 비교 55
• 5. 발화 과제 유형에 따른 음향 지표 비교 56
• 6. 연령, 성별, 발화 과제 유형 간의 상호작용 효과 분석 57
• V. 논의 및 결론 67
• 1. Praat-MCP 파이프라인 측정 일관성의 의미 67
• 2. 연속발화 음향 지표의 주효과 67
• 3. 변인 간 상호작용과 규준 층화 70
• 4. 결론 72
• 5. 연구의 한계점 및 제언 72
• 참고문헌 74
• 영문초록 79
• 부 록 81