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Commun Sci Disord > Volume 19(3); 2014 > Article
일반 아동과 ADHD 아동의 글읽기에서 나타난 단어 빈도 효과: 안구운동 추적 연구

초록

배경 및 목적:

안구운동 추적 기법은 자연스러운 글읽기 과정에서 눈의 움직임을 실시간으로 측정하여 시지각 및 읽기 처리에 대한 자료를 제공해준다. 이 방식은 주의를 분산시키는 부차적인 요구가 적고 통상적인 읽기검사에서 드러나지 않는 기저의 속성을 객관적으로 측정한다는 점에서 ADHD 아동 연구에 의미 있게 활용될 수 있다. 본 연구는 글읽기 과정에 영향을 미치는 단어 수준의 변인으로 빈도 효과를 다루었다.

방법:

초등학교 4-6학년에 재학 중인 일반 아동 11명과 ADHD 아동 11명이 연구에 참여하였고, 글읽기 동안의 안구운동이 기록되었다. 실험 자극은 2음절의 고/저빈도 단어가 포함된 48개 문장이었으며, 빈도 외의 요소는 두 조건에서 동일하였다.

결과:

목표 단어에 대한 분석 결과 두 집단 모두 저빈도 단어를 더욱 오래 응시하였으며, 더 많은 횟수를 고정한 것으로 나타나 일반 아동 및 ADHD 아동의 문장 읽기에서 빈도 효과가 확인되었다. 한편, ADHD 아동 집단에서 일반 아동 집단에 비해 다소 긴 읽기 시간과 많은 고정수가 관찰되었으나, 이 같은 집단 간의 차이 및 집단과 빈도 요인의 상호작용 효과가 통계적으로 유의하지는 않았다.

논의 및 결론:

본 연구는 우리글을 읽는 일반 아동과 ADHD 아동의 언어 이해 과정에 대한 새로운 경험적 자료를 제공하였으며, 안구운동 추적 기법의 활용을 바탕으로 이들의 읽기와 관련된 문제에 대한 이해가 증진되기를 기대한다.

Abstract

Objectives:

Eye-movement tracking is of great interest in studies not only on young children but also on individuals experiencing reading difficulties. The present study examines the eye movements of children with attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD) as well as those of typically developing children. It is anticipated that eye-movement studies will significantly inform our understanding of the underlying deficits that may contribute to reading difficulties in children with ADHD.

Methods:

Eleven ADHD children and 11 control subjects participated in this study. All participants were in grades 4 to 6 in school. They were asked to silently read a collection of sentences embedded with controlled frequency (high/low) target nouns. Their eye movements were measured while they read.

Results:

Eye movements revealed significant word frequency effects in both groups, fixation duration (first fixation time, single fixation time, gaze duration), and an increased number of fixations for low-frequency words. Consistent with previous research, the children in the ADHD group displayed slightly longer fixation duration and made a greater number of fixations compared to the children in the control group; however, there were no group differences as well as interaction for frequency with the group factor.

Conclusion:

These results, especially the frequency effect found in both groups, are discussed in the context of previous studies.

주의력결핍 과잉행동장애(attention deficit/hyperactivity disorder, ADHD)는 아동기에 진단되는 대표적인 정신장애이며, 학령기 아동의 약 3%-5%를 차지하는 정도의 높은 유병률을 보인다(American Psychiatric Association, 2000). ADHD 아동들은 상대적으로 행동 문제가 두드러지기 때문에 언어 문제가 과소평가되는 경향이 있으며, 일상적인 의사소통에서 어려움을 보이지 않는 경우에는 표준화된 언어 검사에서 정상 범주로 오인될 수 있다(Lim, 2010). 많은 ADHD 아동들은 적절한 담화의 흐름을 유지하지 못하는 등 화용 영역의 문제를 주로 나타내지만 일반 아동에 비해 의미 처리를 비롯한 읽기 이해 수준이 낮다는 연구 결과들도 보고되었다(Brock & Knapp, 1996; Choi, Hwang, & Park, 2012; McInnes, Humphries, Hogg-Johnson, & Tannock, 2003; Nam, Hwang, & Lim, 2012). 특히 학령기에 접어든 ADHD 아동들에게 주의력 문제는 학습과 직결되어 학업 성취의 저하, 나아가 학습장애로 이어질 가능성이 높다. 그뿐만 아니라 기억력, 표현어휘력, 외부 자극의 조절, 담화 이해 등에서 나타나는 어려움들 또한 학습을 저해하는 요인으로 작용할 수 있다(Barkley, 1999; Schachar & Tannock, 2002). 10%-45% 정도의 아동에서 ADHD와 읽기장애가 함께 출현하는 것으로 보고됨에 따라 그 감별이 중요함에도 불구하고 아직까지 ADHD 집단이 지닌 행동적 문제가 읽기 수행의 어려움을 야기하는 것인지, 내재된 읽기장애가 ADHD 집단의 주의 및 행동 문제를 유발하는 것인지는 결론이 나지 않은 상태이다(Bruce, Thernlund, & Nettelbladt, 2006; Deans O’Laughlin, Brubaker, Gay, & Krug, 2010; Oram, Fine, Okamoto, & Tannock, 1999). 비록 다수의 선행 연구들이 ADHD 집단이 보이는 저조한 집행 기능(executive function)과 읽기장애 집단이 보이는 읽기 기술(예를 들면, 음운적 처리)의 결함이 두 장애를 구분할 수 있는 주요한 인지적 차이임을 제안하고 있으나 AD HD를 평가하는 도구의 제약이나 또 다른 장애를 동반하여 나타나는 경우가 많은 까닭에 정확한 진단이 쉽지 않다(Willcutt et al., 2001). 때문에 보다 명확한 진단을 위해서는 그 차이를 확인할 수 있는 객관적인 자료를 수집하고 이를 바탕으로 기준을 마련할 필요가 있다.
이러한 측면에서 안구운동 추적(eye movement tracking) 기법은 눈의 움직임을 실시간으로 측정함으로써 시지각 및 주의 양상과 더불어 읽기 처리 과정에 대한 자료를 제공해줄 수 있는 유용한 도구로 여겨진다(Rayner, 1998). 지금까지 읽기 이해 연구에서 사용된 방법들은 언어 처리의 실시간적 측면을 고려하지 못하고 수행의 결과를 분석하여 논하거나 읽기 외에 부가적인 능력이 요구되는 과제라는 점 등의 제한점이 있었다. 예를 들어, 이야기를 듣고 질문에 적절히 답하거나 다시 말하는(retelling) 과제는 이해 처리가 완료된 시점의 수행 정확도만을 파악할 수 있고, 컴퓨터로 제시되는 자극의 의미나 문법이 적절한지 판단하는 과제의 경우 반응 시간 지연이라는 추가적인 정보를 주지만 과제 이해를 위한 인지 능력과 응답버튼을 누르기 위한 운동 능력이 필요할 수 있다. 반면, 안구운동 추적 기법은 눈이 머무르는 곳이 곧 처리가 진행되는 곳이라는 점, 즉, 안구운동 양상에 글을 읽는 순간의 인지적 활동이 반영됨을 전제로 한다(Rayner, 1998). 이 방식은 인위적인 조작 없이 자연스럽게 글을 읽어가는 과정에서 눈의 움직임을 측정하기 때문에 자극을 읽는 순간에 일어나는 실시간 처리에 대해 추론할 수 있게 해주며, 과제 수행을 위한 기억이나 운동 능력의 개입을 최소화할 수 있다는 것이 장점이다(Rayner & Pollatsek, 1989; Rayner & Sereno, 1994).
글을 읽을 때 우리의 눈은 미끄러지듯 이동하는 것이 아니라 보통 단어의 한 부분에 머무르며 일정 범위의 정보를 처리하고 그 다음 지점으로 일정 거리를 이동하는 패턴을 반복한다(Lee, 2004). 이러한 양상이 나타나는 까닭은 시각장(visual field)에 존재하는 시각차(acuity) 때문으로 알려져 있는데, 망막의 중심와(fovea) 영역은 시각 정보의 추출이 가장 정확하고 빠르게 일어나는 곳이며, 현재 처리가 필요한 자극을 중심와에 위치시키기 위해 위와 같은 방식으로 글 읽기가 진행된다는 것이다. 이 때 상대적으로 움직임이 미미한 부분을 고정(fixation)이라 하고 빠르게 다음 지점으로 이동하는 것을 도약(saccade)이라 하는데, 도약 운동 중에는 시각적 민감도가 낮기 때문에 의미 있는 정보의 획득은 주로 고정 중에 일어나게 된다. 눈의 이동 방향은 글쓰기의 방향과 밀접하여 우리글과 같은 경우 대부분 좌에서 우로 진행되지만 이해가 어렵거나 해석의 오류를 범했을 경우 다시 처리가 필요한 부분으로 되돌아가 읽는(regression) 도약도 전체 읽기의 10%-15% 정도를 차지한다(Rayner, 1998; Rayner, 2009; 최소영, 2012). 또한 의미나 문법 측면에서 이어질 단어가 예상되는 경우에는 고정하지 않고 건너뛰는(skipping) 양상이 나타나기도 한다(Just & Carpenter, 1980; Rayner & Well, 1996). 글을 읽는 과정에서 발생하는 처리의 어려움은 고정 시간의 증가로 반영되며, 이동하는 거리가 짧아짐에 따라 전반적인 고정의 횟수는 늘어나는데, 이 같은 양상은 독자의 능력 한도 내에서 이해하기 어려워진 자극을 해석하려면 조금씩 나누어보고 여러 번 처리하는 추가적인 노력이 필요한 결과물로 해석된다(Rayner, 1998).
그간의 연구는 주로 영어권을 중심으로 진행되었으나 보다 최근 들어서는 우리글을 읽는 정상 성인들이 다양한 자극을 접할 때 보이는 일반적인 특성에 대한 자료도 활발히 수집되었다. 우리글을 읽는 정상 성인 독자의 경우 한 고정에서 대략 200-250 ms를 소요한 뒤 3-4자 정도의 거리를 이동한다(Koh & Yun, 2007; Lee, 2004). 이와 더불어 눈이 한 번 고정될 때 인식되는 글의 범위인 지각폭이 확인되었고(Choi & Koh, 2009) 단어 수준에서 조작 가능한 언어 변인에 따른 차이를 알아보거나(Koh, Hong, Yoon, & Cho, 2008) 문장 처리 과정에서 나타나는 안구운동 양상을 탐색하는 시도도 있었다(Choi & Koh, 2012; Kim & Koh, 2007).
글읽기와 관련된 안구운동의 양상은 자극의 난이도, 단어나 구문의 속성, 과제 제시 방식 등 주어지는 시각 자극의 특성에 따라 다양하게 관찰되며, 연령이나 읽기 기술과 같은 대상자의 특성에 민감하게 반응하여 달라진다고 알려져 있다(Rayner, 1998, 2009). 글읽기 과정에 영향을 미치는 단어 수준의 대표적인 변인으로 빈도, 길이, 착지점 등을 들 수 있는데, 본 연구는 그 중에서 단어 빈도 효과를 다루고자 한다. 독자들은 자주 사용하여 친숙도가 높은 고빈도 단어를 더 쉽고 빠르게 처리하는데, 이를 단어 빈도 효과(word frequency effect)라 한다(Andrews, 1992; Balota & Chumbley, 1984; Cho, 2001; Gweon, Kim, & Lee, 2006; Lee, 1996; Lee & Lim, 2005; Park, 2003). 글을 읽고 이해하는 과정에서 단어를 인식하고 의미를 파악하는 것은 가장 기본이자 핵심이다. 안구운동 추적 방식이 도입되면서 단어 빈도 효과는 비중 있게 다루어졌고, 단일 단어의 음독(naming) 또는 어휘판단(lexical decision) 과제를 비롯하여 문장과 글을 읽는 과정에서 실제로 저빈도 단어 영역의 읽기 시간이 증가하는 양상이 관찰되었다(Just & Carpenter, 1980; Koh et al., 2008; Koh & Yun, 2007; Rayner, 1998; Rayner & Duffy, 1986; Vitu, McConkie, Kerr, & O’Regan, 2001). 한편, 일부 연구자들은 단어 빈도 효과가 빈도를 조작한 목표 단어뿐 아니라 그 전 혹은 다음 단어에까지 영향을 미친다고 제안하기도 하였다. Kennedy와 Pynte (2005)는 코퍼스 분석을 통해 길이가 짧은 단어의 경우 이어지는 단어가 고빈도일 때보다 저빈도일 때 고정시간이 길다고 보고하였으며, Rayner와 Duffy (1986)는 저빈도 조건에서 표적 다음 단어의 읽기 시간이 증가하는 양상을 관찰하였고 이를 넘침 현상(spillover)이라 일컫기도 하였다.
이처럼 안구운동 추적 기법은 단순한 주의의 이동에서부터 장면의 인식, 글 읽기에 이르기까지 다양한 시각적 자극을 활용하여 진행되어 왔으며, 눈으로 글 읽기를 진행하는 가장 자연스러운 상황에서 변인의 조작과 수행의 측정이 이루어진다는 점에서 주목 받았다. 특히 어린 아동은 물론 장애를 동반한 대상자에게도 실시 부담이 적고 비침습적으로 과제가 진행되므로 활용 가능성이 높다는 면에서 대상자의 특성을 고려한 언어 발달과 언어 장애는 연구자들의 오랜 관심사였다. 초등학생 독자들은 보다 긴 고정 시간과 짧고 잦은 도약을 보이는데, 이는 읽기 기술이 미숙하기 때문으로 간주되었으며, 흥미롭게도 성인 독자들이 난이도가 어려운 글을 접했을 때와 유사하였다(Rayner, 1998). 읽기장애 아동들에게서는 정상 아동에 비해 고정 수와 고정 시간이 더욱 증가한 양상이 관찰되었고, 더욱 짧은 도약 거리와 높은 되돌아 읽기 비율이 나타남에 따라 읽기 능력이 부족할수록 더 긴 시간과 많은 노력이 필요함을 확인할 수 있었다(Deans et al., 2010; Rayner, 2009). 그러나 국내에서 아동을 대상으로 안구운동 추적 방법을 사용한 연구는 매우 드물어, 일반적인 안구운동 측정치에서 나타나는 특성을 살펴보는 기초 연구 정도가 보고되었다(Koh et al., 2010). 우리글을 읽는 아동은 성인에 비해 다소 긴 고정 시간과 짧은 도약 거리를 보였으며 더 많이 되돌아 읽는 비율을 나타냈다. 한편, 아동들에게서 빈도 효과는 명확하게 관찰되지 않았는데, 연구자는 그 원인으로 빈도 자극을 구성하는 데 활용한 준거 자료가 숙련된 독자인 성인의 글 자료를 바탕으로 하였다는 점과 빈도 외의 변인들이 통제되지 않은 덩이글 읽기의 결과를 분석하였다는 점을 꼽았다. 그에 따라 본 연구는 대상자인 초등학교 아동의 어휘 수준을 함께 고려하여 어휘를 선정하고 빈도 외의 단어 길이나 구문 구조 등을 통제한 실험을 통해 안구운동 측정치에서 빈도 효과가 나타나는지 알아보고자 한다.
서두에서 언급하였듯이 ADHD 아동에게 읽기 문제가 동반되어 나타나는 경우가 많기 때문에 ADHD 집단의 특성에 대한 새로운 시각의 경험적 자료를 구축하고, 데이터의 축적을 통해 정확한 감별 진단을 위한 근거를 마련할 수 있다는 점에서 안구운동 추적 기법은 활용 가치가 높다. 또한 주의를 분산시키는 부차적인 요구가 가해지지 않는다는 점을 비롯하여, ADHD 아동들이 통상적인 읽기 검사에서는 문제를 보이지 않지만 실질적인 언어 이해 및 학습에서 어려움을 보일 수 있음을 감안한다면 실제 글읽기와 흡사한 과제에서 실시간으로 언어 처리 과정을 관찰하여 기저의 문제점을 파악하는 데 있어서도 유용할 수 있다.
선행 연구에 따르면 ADHD는 반사적인(reflexive) 안구운동에는 어려움이 없으나 수의적인(voluntary) 안구운동에서 저조한 수행을 보인다고 알려져 있다(Rommelse, Van der Stigchel, & Sergeant, 2008). 연구자들은 ADHD로 진단된 아동 및 성인에게서 안구운동패턴이 다르게 나타남을 확인하였고, 이러한 차이는 자동적인 도약 안구 운동의 억제(inhibition)를 요하는 시각적 추적 과제에서 두드러짐을 주장하였다(Feifel, Farber, Clementz, Perry, & Anllo-Vento, 2000; Karatekin, 2006; Munoz, Armstrong, Hampton, & Moore, 2003). ADHD 대상의 안구운동 연구에서 빈번히 사용된 저항성 안구도약(antisaccade) 과제는 화면에 주어지는 목표 자극을 응시하지 않도록 하거나 시각적으로 유도되는 방향의 반대편을 응시하도록 지시되는 것으로, ADHD 집단은 일반적인 도약 과제에서보다 위와 같이 억제 기능이 필요한 과제에서 증가된 반응 시간과 큰 변이성(variability)을 보였다(Hanisch, Radach, Holtkamp, Herpertz-Dahlmann, & Konrad, 2006; Ross, Olincy, Harris, Sullivan, & Radant, 2000; Van der Stigchel et al., 2007). Lee, Chang과 Kwak (2012)도 유사한 과제를 사용한 안구운동측정 실험을 통해 ADHD 성향의 대상을 일반 성인과 변별할 수 있는 유용한 신경심리검사로의 발전 가능성을 시사하였다. 그러나 국내외를 불문하고 ADHD 아동을 대상으로 한 연구는 제한적으로 보고되었는데, Gould, Bas tain, Israel, Hommer와 Castellanos (2001)은 ADHD 아동과 일반 아동의 안구운동 자료를 통해 ADHD의 진단을 위한 객관적 지표를 마련하고자 시도하였다. 두 집단의 아동들에게 고정된 응시점을 30여 초간 응시하도록 한 뒤 컴퓨터 스크린 위를 이리저리 응시하도록 하였을 때 ADHD 아동은 일반 아동에 비해 고정점을 유지하는 데 어려움을 보였고 더 큰 폭의 도약 이동을 나타냈다.
이 같은 선행 연구들의 결과로 미루어 ADHD 집단이 특유의 안구운동 패턴을 가지고 있을 것으로 짐작해볼 수 있으나, 대부분은 언어 정보가 배제된 과제를 사용하여 자동화된 도약 운동의 측면에서 억제 기능의 결함을 중점적으로 살펴보았다. 때문에 그와 같은 특성들이 실제로 읽기 기술과 연관되어 있는지 혹은 ADHD 아동들이 겪는 읽기 문제의 직접적인 원인인지에 대한 결론은 추가적인 연구가 필요한 실정이다. 더불어 이제까지 국내에서 진행된 안구운동 연구는 주로 정상 성인을 대상으로 하였고, 일반 아동 대상의 연구는 기초 자료가 수집되는 단계이며, 장애 아동을 대상으로 한 연구는 거의 찾아보기 어렵다. 그에 따라 본 연구는 안구운동 추적 기법을 활용하여 일반 아동과 ADHD 아동의 문장 읽기 과정에서 나타나는 특성을 관찰하되, 단어 빈도 효과를 중심으로 경험적 데이터를 제공하고자 한다. 이는 우리글을 읽는 초등학교 고학년 아동에게서 빈도 효과를 알아보기 위해 처음으로 통제된 안구운동 추적 실험을 실시하는 것이며, 시각적 자극만을 활용한 기존 연구와 달리 실질적인 읽기 기술의 사용에서 ADHD 아동이 어려움을 나타내는지 알아보는 데 의의가 있다. 숙련된 독자로 간주되는 ADHD 아동일지라도 실제 읽기를 수행하는 모습을 관찰했을 때 주의 유지의 어려움을 보이기도 하며, 주어진 자료를 읽고 회상하도록 하였을 때 세부적인 내용을 기억하지 못하거나 이전 지점으로 되돌아가서 거듭 읽는 경향을 보이기도 한다. ADHD 아동의 경우 언어 정보를 해석하는 능력 자체가 상실된 것은 아니나 그 효율적인 활용과 처리 측면에서 어려움이 있을 것으로 예상된다. 이 같은 특성이 안구운동에 반영된다면 ADHD 아동은 일반 아동에 비해 더 긴 읽기 시간을 보일 것이며, 빈도 효과의 양상 또한 두 집단에서 다르게 나타날 수 있을 것이다.

연구 방법

연구대상

연구대상은 총 22명으로 서울 및 경기 지역의 초등학교 4-6학년에 재학 중인 일반아동 11명과 ADHD 아동 11명이었다.
ADHD 아동은 경기도 소재의 병원과 치료기관 및 인터넷을 통해 모집하였으며, 소아정신과 전문의에 의해 ADHD로 진단받은 아동 중 연구 목적을 듣고 보호자가 참여에 동의한 경우 대상자에 포함하였다. 구체적인 대상자 선정 기준은 다음과 같다. 본 연구에 참여한 ADHD 아동들은 (1) 한국판 웩슬러 아동 지능검사-III (Korean Wechsler Intelligence Scale for Children-III, K-WISC-III; Kwak, Park, & Kim, 2001) 결과 전체 지능이 85 이상이고, (2) 수용 및 표현 어휘력 검사(Receptive and Expressive Vocabulary Test, REVT; Kim, Hong, Kim, Jang, & Lee, 2009) 결과 수용∙표현 어휘 원점수가 생활연령 대비 -1 SD 이하이면서, (3) 기초학습기능검사(Park, Yun, & Park, 1989) 읽기I (낱글자와 단어에 대한 음독능력)과 읽기II (문장 이해력)에서 생활연령과 비교하여 12개월 이상 지체되지 않으며, (4) 부모 및 담임교사에 의해 다른 중복장애가 없다고 판단된 아동으로 선정되었고, 정서나 감각 및 신경학적 문제를 동반하지 않는 것으로 확인되었다. 연구에 참여한 대부분의 ADHD 아동들은 약물복용 중이었으나 검사 참여를 위하여 과제 시행 24시간 이전부터 약물을 중단하였다. 최종적으로 연구에 참여한 ADHD 아동은 총 12명으로 4학년 6명, 5학년 4명, 6학년 2명이었다. 이 중 6학년 1명을 제외한 나머지는 모두 남자 아동이었다. 대상 아동들은 컴퓨터 화면에 제시되는 글을 읽는 데 불편을 느끼지 않을 정도의 교정 또는 비교정 시력을 가졌다. 실험 참가자들에게는 소정의 교통비가 지급되었다.
일반 아동은 부모나 담임교사에 의해 정상 발달을 보인다고 보고된 아동들로 모집하였으며 (1) 부모가 작성한 코너스 단축형 증상설문지(An, Kim, & Han, 2004; Conners Abbreviated Parent Rating Scale, CAPRS; Goyette, Conners & Ulrich, 1978) 결과가 10점 이하일 때 대상자에 포함하는 것으로 제한하였는데, 이는 위 척도에서 16점 이상일 경우 전문가에게 진단 받도록 권고하지만 10점 이상인 경우 잠재적인 ADHD 성향 아동으로 간주될 수 있기 때문이었다(Lim, 2010). 또한 (2) K-WISC-III의 지능검사 결과 전체 지능이 85 이상이면서, (3) REVT 결과 수용∙표현 어휘 원점수가 생활연령 대비 -1 SD 이하에 속하며, (4) 기초학습기능검사의 읽기I과 읽기II에서 생활연령과 비교하여 12개월 이상 지체되지 않고, (5) 부모 및 담임교사에 의해 정서나 감각 및 신경학적 문제를 동반하지 않는 것으로 확인된 아동을 대상으로 하였다. 최종적으로 연구에 참여한 일반 아동은 총 11명으로 4학년 8명, 5학년 3명이며, ADHD 아동 집단과 성별을 일치시켰다. 대상 아동들은 컴퓨터 화면에 제시되는 글을 읽는 데 불편을 느끼지 않을 정도의 교정 또는 비교정 시력을 가졌다. 실험 참가자들에게는 소정의 교통비가 지급되었다.
본 연구에 참여한 ADHD 아동 집단과 일반 아동 집단의 상세 정보는 Table 1과 같다. 두 집단을 구성함에 있어 지능 및 어휘력에 차이가 있는지 확인하고자 t 검정을 실시한 결과, K-WISC-III의 전체지능(t(21)=-.997)과 REVT-표현 어휘(t(21)=.122), REVT-수용 어휘(t(21)=-1.156), 기초학습기능검사 읽기I (t(21)=1.680)과 읽기II (t(21)=-1.868) 모두에서 집단 간의 차이는 통계적으로 유의하지 않았다(ps>.05).

연구도구

실험 자극은 고빈도 또는 저빈도 목표 단어를 한 개씩 포함한 문장으로, 두 조건에서 목표 단어를 제외한 부분은 동일한 문장 구조를 가지도록 24개 단어쌍을 선정한 뒤 총 48개 문장을 구성하였다. 목표 단어를 선정한 절차는 다음과 같다. 먼저 등급별 국어교육용 어휘(Kim, 2003)의 1-3등급 명사 중 4학년 수준에 적절할 것으로 판단되는 120개 단어를 후보로 선택하였고, 단어 빈도는 4,200만 어절의 연세 말뭉치에서 산출된 현대 한국어의 어휘빈도(Yonsei University Institute of Language and Information Studies, 1998)를 참고로 분류하였다. 연구자 및 언어병리학을 전공하는 박사과정 2명이 실제 구어에서 많이 사용하고 자주 노출된다고 판단한 60개 단어를 추렸으며, 이 중 동일한 문장구조에 들어가도 의미가 어색하지 않은 단어를 선별하여 최종 48개 실험 문장을 제작하였다. 단어 선정 시 조사를 붙이기 어려운 단어 및 외래어, 각각의 뜻이 두드러지는 합성어(예, 들꽃)는 제외하였으며 전체 단어의 초성 자음은 고르게 분포하도록 하였다. 목표 단어는 2음절 명사로 하였으며, 목적격 조사 ‘을/를’과 결합하여 문장의 가운데에 위치시켰다. 안구운동 실험에서는 일반적으로 측정 각도의 오차를 줄이기 위하여 목표 단어를 화면 중앙에 위치하도록 하기 때문에 5어절 길이의 문장을 만들어 목표 단어를 목적어로 제시하였다. 또한 목표 단어를 건너뛰지 않고 고정하도록 유도하기 위하여 목표 단어 바로 앞 어절은 3음절 이상으로 제작하였다. 문장의 예는 Appendix 1과 같다.
고빈도 단어의 빈도수 평균은 1,009였으며, 저빈도 단어의 빈도수 평균은 189였다. 실험 문장의 길이는 평균 5.0어절(범위 5-6)이었고, 한 어절의 길이는 평균 3.0자(범위 1-5)였다. 전체 실험 문장은 참가자별로 역균등화(counterbalancing)하여 제시하였다.

연구절차

본 연구에서 안구운동은 EyeLink 1000 (SR Research Ltd., Canada)으로 측정하였다. 이 장비는 동공(pupil)을 추적하는 비디오 기반의 안구운동 추적 장치이며, 시간 해상도(sampling rate)는 1,000 Hz이고 공간 해상도는 0.01도로 좋은 편에 속한다. 아동들은 자연스럽게 양 눈으로 글을 읽게 되며 눈의 움직임과 제시되는 화면이 대응되는 위치(x, y 좌표) 정보를 바탕으로 목표 단어에서 머무른 시간(고정시간)과 다음 위치로 이동하는 거리(도약거리)가 계산되었다. 참가자와 모니터 사이의 거리는 64 cm 정도였고, 실험 자극은 검은 바탕에 흰 글씨로 제시되었다. 각 자극 문장은 19 inch 컴퓨터 모니터의 1,024×768 해상도에서 22포인트(29픽셀) 굴림 서체로 한 줄씩 제시되었으며, 한 글자의 가로 너비를 보는 시각은 대략 0.84도에 해당하였다.
검사는 조용한 방에서 개별적으로 시행하였다. 연구자는 안구운동 장치에 대하여 간략히 소개한 후 실험 과제를 안내하였고, 아동들은 모니터 상에 제시되는 문장을 소리 내지 않고 평소에 책을 읽듯이 자연스럽게 읽도록 지시 받았다. 머리 움직임을 최소화하기 위하여 턱과 이마를 받침대에 고정한 상태로 착석이 완료되면 화면에 순서대로 제시되는 9개의 점을 응시하도록 함으로써 눈의 위치를 정위(calibration)하는 절차를 거쳤다. 이 과정은 추적되는 안구 위치와 모니터 상의 응시점들이 서로 대응을 이루도록 하는 데 필요한 것으로, 주어지는 점의 위치와 눈의 위치를 계산하여 0.5도 이내일 때 유효한 측정이 가능한 값으로 받아들여졌다. 기록의 정확성과 신뢰성을 위해 위 과정은 실험 과정 중 언제라도 다시 실시할 수 있었다. 정위와 확인 절차가 완료되면 연습 시행을 거친 후에 본 시행이 시작되었다. 연습 시행은 여섯 글줄의 한 단락 읽기 과제로 이해 질문 1문항이 포함되었다. 아동이 읽을 준비가 되면 연구자가 본 시행을 시작하였고, 문장의 시작될 곳을 알리는 응시점(*)이 화면 좌측에 1초 동안 나타났다가 사라지면 동일한 위치에 문장이 제시되었다. 아동이 문장을 다 읽고 조이스틱의 버튼을 누르면 다음 시행이 나타났다.
아동은 무선적으로 제시되는 24개의 문장을 읽었으며, 읽기 수행의 성실성을 확인하기 위해 전체 문항의 약 20% 정도에 대하여 앞선 문장에 관한 간단한 이해 질문이 제시되었다. 20분 가량의 안구운동 과제와 선별 검사를 포함한 전체 소요시간은 2시간-2시간 30분 정도였다.

자료분석

문장 읽기에서 단어 빈도에 따른 집단 간의 수행 차이를 알아보기 위하여 SPSS Windows 12.0 프로그램을 통해 통계 분석을 실시하였다. 고정시간 및 고정수와 관련된 안구운동 측정치에 대해 빈도(2)×집단(2)의 이원분산분석을 실시하였으며, 이 때 빈도 변인은 반복 측정되었다.
문장 내에서 단어 빈도 효과를 알아보기 위한 종속변인으로서의 안구운동 측정치는 첫 고정시간, 단일고정시간, 주시시간, 고정수 등이었다. 첫 고정시간(first fixation time)은 처음 접한 단어에 첫 번째로 발생한 고정의 시간을 말한다. 많은 연구자들은 이 측정치가 초기 단어재인과정을 반영하는 것이라고 해석하며 실험 처치의 영향을 살펴볼 수 있는 가장 빠른 단계의 측정치라 간주한다(as cited in Lee, 2009). 단일고정시간(single fixation time)은 왼쪽에서 오른쪽으로 글을 읽어가는 과정에서 어떤 단어에 눈이 단 한 번 고정되었을 때 머문 시간을 의미한다. 주시시간(gaze duration)은 특정한 단어에 눈이 처음으로 착지한 때부터 그 단어를 벗어날 때까지의 시간을 뜻한다. 이 때, 다른 단어로 이동하기 전까지 여러 번 응시한 경우에는 모두 포함하여 계산하지만 한 단어에서 다른 단어로 눈을 이동시킨 후 다시 전의 단어로 돌아온 경우는 제외된다. 이 측정치 역시 단어를 재인하거나 문법 구조를 바탕으로 구문 분석에 들어가는 것과 같은 문장 이해의 초기 과정에서 이루어지는 정보 처리를 의미 있게 반영한다고 알려져 있다(Rayner, 1998). 전체응시시간(total time)은 되돌아 읽기까지를 포함하여 어떤 단어를 본 시간의 총합을 의미하며, 고정수(number of fixation)는 특정 단어를 본 횟수를 말한다.
통계 처리에 앞서 참가자 개개인의 안구운동 자료를 그래픽화하여 오류를 보정하는 단계를 거쳤다(Feng, 2003). 측정치 중 일부는 통계 분석 및 결과 보고에서 제외되었는데 구체적인 기준은 다음과 같았다. 우선 검사 도중 지나친 신체 움직임을 보여 충분한 측정치를 기록하지 못한 ADHD 아동 1명은 분석에 포함하지 않았다. 또한 응시 시간이 30 ms 이하 또는 800 ms 이상에 해당하는 경우와 눈 깜빡임으로 안구의 움직임이 사라진 자료는 적절한 시각정보가 추출되지 못하거나 경로를 이탈한 것으로 간주되어 분석에서 제외하였다(Pickering, Frisson, McElree, & Traxler, 2004; Rayner & Pollstsek, 1989). 결과적으로 분석에서 제외된 자료는 전체 데이터의 약 0.5% 정도였다. 실험 참가자의 이해 질문에 대한 평균 정답률은 80% 이상으로, 60% 이하의 정답률을 보여 제외된 아동은 없었다.

연구 결과

일반 아동과 ADHD 아동의 문장 읽기에서 단어 빈도에 따른 차이가 있는지 알아보고자 집단 별 각 11명, 총 22명의 참가자에게서 측정된 안구운동 자료에 대해 고정 시간과 고정의 횟수를 분석하였다.

고정 시간 분석

고빈도 단어와 저빈도 단어가 포함된 문장을 읽을 때 각 집단별 목표 단어 빈도에 따른 표적 전 단어(N-1), 목표 단어(N), 표적 다음 단어(N+1)의 첫 고정시간, 주시시간, 단일고정시간의 평균을 Table 2에 제시하였다. 단일고정시간의 경우 해당 영역에 단 한번만 고정하였을 때 분석이 가능한 측정치이므로 다수의 고정이 발생하였거나 건너뛴 경우는 분석에서 제외되었다.
표적 전 단어의 경우 세 가지 유형의 고정 시간에 있어 대체로 일반 아동 집단이 ADHD 아동 집단에 비해 짧은 고정 시간을 보였다. 일반 아동 집단에서는 모든 측정치에서 저빈도 조건의 읽기 시간이 다소 길게 나타난 반면, ADHD 아동 집단의 경우 첫 고정시간에서만 저빈도 조건의 읽기 시간이 길었다. 그러나 집단과 빈도 요인의 주효과 및 상호작용 효과는 통계적으로 유의하지 않았다(ps>.05).
표적 다음 단어의 경우에도 집단 간의 차이와 빈도 효과 측면에서 통계적으로 유의미한 결과는 관찰되지 않았다. 다만, 일반 아동 집단과 달리 ADHD 아동 집단의 첫 고정시간에서 고빈도 조건보다 저빈도 조건이 길게 나타남에 따라 우리글에서도 넘침 현상을 시사하는듯 하였으나 통계적 유의성이 검증되지는 않았다.
목표 단어의 경우 모든 측정치에 대해 두 집단에서 공통적으로 고빈도 조건에서 저빈도 조건의 읽기 시간보다 읽기 시간이 짧은 것으로 관찰되었다. ADHD 아동과 일반 아동이 단어 빈도에 따른 읽기 시간에서 보인 이 같은 차이가 통계적으로 유의한지 검증하기 위하여 목표 단어의 고정시간 측정치들에 대한 분산분석을 실시한 결과, 첫 고정시간(F(1, 20)=15.255, p<.01)과 단일고정시간(F(1, 20)=17.616, p<.01), 주시시간(F(1, 20)=10.662, p<.01)에서 빈도 요인의 주효과가 통계적으로 유의하였다. 그러나 모든 측정치에서 집단의 주효과 및 집단×빈도의 상호작용 효과는 유의수준에 도달하지 못하였다(ps>.05).

고정의 수 분석

고정수는 두 가지 유형으로 분석되었는데, 한 가지는 목표 단어에 착지한 뒤 해당 단어를 벗어나기 전까지 발생한 고정의 수이고 다른 한 가지는 목표 단어를 벗어난 뒤 다시 돌아와 고정한 것을 합한 수이다. Figure 1과 같이 두 집단 모두 저빈도 조건에서 두 유형의 고정수가 많은 것으로 관찰되었으며, 전자의 유형은 유의수준에 근접하는 경향을 보였고(F(1, 20)=3.776, p=0.66) 후자의 유형에서는 통계적으로 유의한 차이가 확인되었다(F(1, 20)=8.998, p<.01). 집단 간 차이 및 집단과 빈도의 상호작용 효과는 통계적으로 유의하지 않았다(ps>.05).

논의 및 결론

본 연구는 안구운동 추적 기법을 도입하여 ADHD를 동반한 아동이 우리글을 읽을 때 안구운동에서 나타나는 특성을 고찰해봄과 더불어 일반 아동에 대한 기초 자료 또한 수집하고자 하였다. 이를 위해 초등학교 4-6학년 아동을 대상으로 매개 변인이 통제된 실험 자극을 사용하여 단어 빈도 효과를 알아보았고, ADHD 아동 집단과 일반 아동이 안구운동 측정치 상에서 보이는 차이에 대한 경험적 자료를 수집하였다.
연구 결과, 일반 아동과 ADHD 아동 집단 모두에서 빈도 효과가 관찰됨에 따라 목표 단어의 빈도가 고정 시간 및 고정수에 영향을 미침을 확인할 수 있었다. 즉, 목표 단어에 대한 분석에서 두 집단 모두 저빈도 단어를 더욱 오래 응시하였으며, 더 많은 횟수를 고정하였다. 저빈도 조건에서 재고정이 많은 것으로 관찰된 결과는 최초로 단어를 접하고 읽어가는 과정에서 불충분한 처리 혹은 해석의 오류가 발생하여 재분석이 필요한 경우가 저빈도 조건에서 상대적으로 많이 발생한 것으로 추정할 수 있다. 본 연구에서 두 집단의 대상자는 수용 및 표현 어휘 수준에 차이가 나지 않도록 구성되었기 때문에 위와 같은 차이는 단순히 어휘력에서 비롯되는 것이 아니라 언어적 지식을 바탕으로 문장을 분석하고 처리하는 보다 상위 단계(higher-level)의 언어 처리에서 어려움이 있을 가능성을 시사한다. 또한 두 집단의 읽기 능력에서 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았으나 문장 이해력과 관련된 소검사에서 ADHD 아동 집단이 다소 낮은 점수를 보인 점도 위와 같은 가능성을 지지한다고 볼 수 있다.
주로 성인을 대상으로 진행된 선행 연구들에서 고빈도 단어가 포함된 어절이 저빈도 단어가 포함된 어절보다 빨리 읽혔고, 그에 따라 저빈도 조건의 경우 단어에 처음 착지하여 머무른 시간인 첫 고정시간과 어절에 착지한 시점부터 다른 어절로 벗어나기 전까지의 시간인 주시시간이 증가하는 양상이 보고된 바 있다(Just & Carpenter, 1980; Rayner, Ashby, Pollatsek, & Reichle, 2004; Rayner & Duffy, 1986; Vitu et al., 2001). 국내 일반 아동을 대상으로 한 안구운동 연구에서 빈도 효과는 명확하게 관찰되지 않았으나(Koh et al., 2010) 본 연구는 앞선 연구자들이 논의하였던 점을 감안해 아동의 읽기 수준을 고려하여 빈도 자극을 구성하였고 빈도 요인 외의 구조나 구성 성분을 통제한 문장 읽기 과제를 사용하였다.
일반 성인들에서와 달리 어린 연령의 아동이나 언어 장애를 동반한 아동에게서는 빈도 효과가 약하거나 없는 것으로 관찰되기도 하였으며, 언어권에 따른 차이도 논의되고 있다(De Luca, Di Pace, Judica, Spinelli, & Zoccolotti, 1999; Hyönä & Olson, 1995). Hristova, Gerganov, Georigieva와 Todorova (2010)는 읽기 문제를 가진 난독증 아동들에게서도 일반적인 읽기 기술을 가진 대상자들에게서 보고되어 온 빈도 효과가 관찰되며, 이들이 상대적으로 긴 고정 시간을 보이지만 일반 아동과 유사한 읽기 패턴을 가진다고 보았다. 더불어 기존 연구들(Hutzler & Wimmer, 2004; Hyönä & Olson, 1995)에 비해 전반적으로 주시 시간과 총 응시시간이 매우 길게 나타났음을 보고하면서 위 연구들보다 대상자의 연령이 어리다는 점을 이유 중 하나로 설명하였으며, 난독증 아동이라 할지라도 연령이 증가함에 따라 읽기 문제를 극복하기 위한 나름의 전략을 발달시킬 수 있기 때문에 보다 어린 연령의 언어 장애 아동을 대상으로 한 연구가 필요함을 제안하기도 하였다.
본 연구를 통해 실제 언어 자극을 사용한 안구운동 측정에서도 ADHD 아동 집단과 일반 아동 집단 사이에 고정 시간 및 고정수의 차이가 존재함을 확인할 수 있었다. 그러나 기대하였던 것과 달리 통계 분석에서 유의성이 검증되지 않고 차이의 경향성을 관찰하는데 그쳤다. 이는 사례수가 다소 적고 집단 내 변동이 큰 편이었다는 점이 영향을 미쳤을 수 있기 때문에 결과 해석에 주의를 요하며 반복검증(replication)이 필요할 수 있다. 본 연구는 ADHD 대상의 선행 연구들이 주로 도약 안구운동을 측정하는 과제를 사용하여 억제 기능의 손상을 확인하는 데 주력해온 까닭에 언어 이해 과정에서 나타나는 안구운동의 특성을 확인하기는 어려웠다는 한계를 극복하고자 문장 읽기 과제를 사용하였으며, ADHD 아동에게서도 일반 아동에 비해 다소 긴 읽기 시간과 많은 고정수가 관찰된 점은 난독증과 같은 읽기 문제를 가진 아동들에게서 보고되어온 양상과 일부 유사하다 할 수 있다. 읽기장애를 가진 대상자들에게서 긴 고정시간이나 많은 고정 횟수, 짧은 도약 거리, 높은 되돌아 읽기 비율 등 일반 아동과 구별되는 안구운동상의 특성을 보인다는 연구 자료들이 누적되면서(Rayner, 1998) 안구운동 추적을 통해 그들이 지닌 언어 처리의 어려움을 추정할 수 있음이 확인되었으나, 다양한 유형의 읽기 과제에서 관찰되는 안구운동 상의 차이가 읽기장애 아동들이 갖고 있는 문제의 직접적인 원인인지 아니면 읽기 이해의 어려움으로 인한 결과물인지에 대해서는 여전히 논의가 진행 중이다(Deans et al., 2010; Hristova et al., 2010). 마찬가지로 본 연구를 통해 안구운동 측정치상에서 관찰된 집단 간의 차이가 ADHD 아동들이 겪는 읽기 문제를 유발하는 것인지 충동성이나 과잉행동 등 장애의 증상과 관련된 문제가 투영되어 나타나는 것인지 밝히기 위해서는 추가적인 연구가 필요하겠다.
본 연구에서 자극과 대상자의 수가 다소 적으며 초등학교 고학년 범위로 대상자를 선정하여 학년 간 참가자 수가 균등하지 않았다는 점은 연구의 제한점이라 하겠다. 또한 ADHD 집단이 지닌 읽기 문제의 속성을 보다 심층적으로 알아보기 위해 읽기장애 집단과 읽기장애를 동반한 ADHD 집단을 대상으로 직접적인 차이를 비교하는 후속 연구가 필요하겠으며, ADHD 아동 전반에 확대하여 해석하기 위해서는 발달 궤적의 유추가 가능하도록 다양한 연령 집단을 대상으로 한 시도도 의미 있을 것이다. 한편, ADHD 대상자의 특성을 이해하는 데 있어 유념해야 할 점은 집단 내에서도 큰 변이성이 존재한다는 것이다(Kuntsi, McLoughlin, & Asherson, 2006; Leth-Steensen, King Elbaz, & Douglas, 2000). ADHD 집단의 이질적(heterogeneous) 속성은 기존의 오프라인 과제에서도 지적되었거니와 안구운동 측정치에서도 관찰되고 있다(Munoz et al., 2003; Rommelse et al., 2008). 본 연구의 결과에서도 ADHD 집단의 자료가 더 넓은 범위에 분포하고 있는 것으로 나타남에 따라 일반 아동 집단에 비해 개인차가 큰 경향을 보였다.
본 연구는 자연스러운 글읽기 과제에서 나타나는 일반 아동과 ADHD 아동의 안구운동양상을 관찰하였다. 이는 학령기 아동 및 ADHD 아동을 대상으로 안구운동추적기법을 도입하여 자연스러운 글읽기 과정을 실시간으로 측정함으로써 이들의 언어 처리 과정에 대한 새로운 시각을 제안하였다는 데 그 의의가 있으며, 이를 바탕으로 언어 문제를 동반하는 장애에 관한 보다 심도 있는 이해 및 정확한 진단에 기여할 수 있는 연구가 지속적으로 이루어지기를 기대해본다.

Acknowledgments

The present research was conducted by the research fund of Dankook University in 2013.

Figure 1.
Mean fixation number depending on word frequency between two groups. ADHD=attention deficit/hyperactivity disorder; NOF=number of fixations in region only before leaving; TNOF=all number of fixations in region; high=high frequency; low=low frequency.
csd-19-3-307f1.gif
Table 1.
Participants’ characteristics
ADHD (N = 12) Control (N = 11)
K-WlCS-lll
 TotallQ 107.42 (10.23) 112.00 (11.82)
REVT
 Expressive vocabulary 128.67 (24.00) 127.45 (23.65)
 Receptive vocabulary 114.67 (17.88) 123.55 (18.97)
lndividual basic learning skills test
 Reading l 46.25 (2.96) 44.09 (3.21)
 Reading ll 37.08 (7.48) 41.55 (2.70)

Values are presented as mean (SD).

ADHD=attention deficit/hyperactivity disorder; K-WICS-III=Korean Wechsler Intelligence Scale for Children-III; REVT=Receptive and Expressive Vocabulary Test.

Table 2.
Descriptive data for fixation time
ADHD
Control
High Low High Low
First fixation time (ms)
 N-1 205 (48) 213 (54) 191 (31) 210 (65)
 N 233 (36) 253 (61) 220 (37) 266 (58)
 N+1 257 (36) 266 (26) 252 (48) 249 (39)
Gaze duration (ms)
 N-1 469 (214) 448 (227) 366 (203) 388 (202)
 N 326 (79) 417 (188) 296 (70) 368 (111)
 N+1 955 (353) 930 (274) 1,072 (420) 902 (340)
Single fixation time* (ms)
 N-1 226 (83) 210 (57) 183 (32) 189 (56)
 N 242 (43) 268 (84) 229 (47) 285 (65)
 N+1 298 (52) 304 (88) 343 (180) 232 (88)

Values are presented as mean (SD).

ADHD=attention deficit/hyperactivity disorder.

* N-1=10 of ADHD group and 9 of control group were analyzed and N+1=4 of ADHD group and 3 of control group were analyzed.

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Appendices

Appendix 1.

Examples of stimulus sentences

Frequency Sentence
High 비가 내려서 운동을 하려다 말았다.
Low 비가 내려서 항해를 하려다 말았다.

Target word underlined.

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