가톨릭대학교 인천성모병원 재활의학과 장대현 교수 연구팀은 말소리장애(조음음운장애) 어린이를 위한 AI(Artificial Intelligence, 인공지능) 음성인식 기반의 평가 프로그램을 개발했다고 18일 밝혔다.

말소리장애는 말소리가 부정확해 의사소통에 어려움을 겪는 장애로, 말소리장애가 있는 어린이의 경우 언어 발달기에 적절한 치료를 받지 못하면 사회적 상호작용과 학습 능력에 부정적인 영향을 미칠 수 있어 조기 진단과 치료가 중요하다.

현재 말소리장애 진단은 언어재활사가 직접 어린이의 발화(發話)를 전사(轉寫)하고 오류를 분석하는 방식으로 이뤄지고 있다.

장대현 교수 연구팀은 2022년부터 한국연구재단 우수신진연구 사업, 산업통상자원부 바이오산업기술개발사업으로 말소리장애 진단에 AI 음성인식 기술을 접목해 조음검사의 효율성과 정확성을 높이고자 했다.

연구팀은 AI 음성인식 평가 프로그램 개발을 위해 말소리장애 어린이 137명으로부터 총 90분 분량의 음성 데이터를 확보하고, 이를 활용해 E2E(End-to-End) 음성인식 모델의 개발 및 고도화 과정을 거쳤다. 또 프로그램 성능 검증을 위해 가톨릭대 인천성모병원 재활의학과에 조음장애로 내원한 어린이 30명을 대상으로 조음 평가를 시행했다. 이 과정에서 언어재활사의 직접 평가와 AI 음성인식 모델을 통한 평가 분석 결과를 비교하는 연구도 진행했다.

연구 결과 언어재활사와 AI 음성인식 모델의 분석 결과가 약 90%의 일치도를 보여 AI를 활용한 조음 평가의 가능성을 확인할 수 있었다.

이 평가 프로그램은 현재 국립재활원에서 시행하는 의료기기 사용 적합성 평가를 거쳐 사용자 경험과 안정성 개선 과정에 있다.

아울러 장대현 교수 연구팀은 후속 연구로 AI 치료 프로그램도 개발하고 있다. AI 치료 프로그램은 가정에서도 쉽게 활용할 수 있도록 설계해 체계적인 가정 치료 훈련 지원을 목표로 개발 중이다.

장대현 교수는 “이번에 개발한 AI 음성인식 프로그램은 말소리장애 어린이의 음성 패턴을 빠르고 정확하게 분석해 말소리장애 어린이들의 언어 발달과 예후 향상에 중요한 역할을 할 것”이라고 기대했다.

한편 ‘말소리장애 어린이 진단을 위한 음성인식 프로그램 개발(Automatic Speech Recognition for the Diagnosis of pronunciation of Speech Sound Disorders in Korean children)’ 연구는 Clinical Linguistics & Phonetics에 학술논문으로 게재됐다.