음운 능력의 발달에는 여러 요인들이 관여한다. 먼저 아동은 자신이 들은 말소리에 주의를 기울이고 지각할 수 있는 청각 및 지각 능력이 갖추어져 있어야 하며 지각된 말소리를 이해하고 저장 또는 회상할 수 있는 인지적인 능력이나 성인 언어에서 사용되는 특정 말소리를 다른 말소리와 변별할 수 있는 음운적 능력, 그리고 말소리 산출 시 조음 운동을 계획하고 수행하는 데 필요한 신경 운동 요소 등과 같은 능력이 갖추어져야 한다. 그러나 장애아동들은 그들이 지닌 장애로 인해 음운 및 조음 발달에 필요한 능력이 갖추어져 있기 않기 때문에 결과적으로 음운 발달이 정상적으로 이루어지지 않는 경우가 많다. 예를 들면, 청각장애아동들의 경우 청력의 손실로 인하여 말소리를 정확하게 지각하고 변별하지 못하는 경우가 많다. 반면, 정신지체 아동의 경우에는 인지적인 능력의 제한으로 인해 특정 말소리를 다른 말소리와 변별하거나 말소리를 기억하고 회상해 내는 과정이 원활하게 이루어지지 못하는 경우가 있다. 이처럼 청각장애아동들이나 정신지체아동들은 청력에서의 장애나 인지적 장애로 인해 음운 능력이 정상적으로 발달하지 못하게 된다. 청각장애나 정신지체 아동들의 음운 발달이 정상적으로 이루어지지 않는다는 사실은 많은 연구자들에 의해 보고 되었다. Schlanger와 Gottsleben(1957)은 516명의 정신지체 성인을 대상으로 조음 능력을 검사한 결과 그들의 95%가 조음에 장애를 지니고 있었다고 보고하였다. 또한 Lenneberg(1964)은 54명의 다운증후군 아동들을 대상으로 종단적인 연구를 실시하였는데 그들과 언어능력을 일치시킨 일반 아동들에 비해 조음 기술이 떨어졌다고 보고하였다. 그러나 청각 장애나 정신지체아동들이 조음 및 음운 장애를 나타낸다는 선행 연구의 결과들은 그 세부적인 특성에 대해서는 거의 보고하지 않았다. 또한 일부 오류 유형을 보고한 연구들의 경우에도 말소리 차원에서의 생략이나 대치, 또는 왜곡과 같은 전통적인 분석방법에 기초한 경우가 대부분이었다. 이러한 분석 방법을 토대로 한 결과들은 매우 흥미로운 결과를 제공하기는 하나 이들의 음운 특성을 정확히 설명해 주지 못할 뿐 아니라 일상에 필요한 실질적인 자료는 제공하지 못하였다. 이러한 맥락에서 일부 연구자들은 음운 변동 분석방법은 일반아동의 음운 발달은 물론 청각장애아동이나 정신지체아동들의 음운 특성을 살펴보는 데에도 중요한 분석 방법이 될 수 있다고 주장하였다. Elfenbein 등(1994)은 청각장애아동들처럼 말이 불명료하고 음운 장애가 심한 아동들의 음운 특성을 설명하기 위해서는 개개 음소별로 오류 유형을 살펴보는 전통적인 분석방법보다는 음운 변동에 기초하여 분석하는 것이 더 정확하고 자세한 정보를 제공해줄 것이라고 제안하였다. 또한 Bernthal과 Bunkson(1998)도 전통적인 분석 방법을 토대로 한 결과들은 매우 흥미로운 결과를 제공하기는 하지만 말 명료도가 떨어지는 아동들의 음운 특성을 살펴보는 데에는 음운 변동 분석이 더욱 적절하다고 주장하였다. 일부 연구자들은 음운 발달에 문제를 보이는 조음장애 아동들이나 청각장애아동, 정신지체아동들을 대상으로 음운 변동패턴에 대한 연구를 진행하였다. Oller와 Kelly(1974)는 중도의 감각신경성 청각장애인 6세 여아를 대상으로 대치 음운 변동을 조사하였다. 그 결과 이 아동은 동일한 연령의 일반아동에 비하여 더 많은 대치 변동을 나타내었으며 유음을 반모음화 하거나 종성 마찰음을 무성음화하는 경우가 많았다. 또한 전반적으로 모든 자음을 전설음화 하는 경향을 두드러지게 나타냈다. Dodd(1976)는 음운 변동 분석방법에 기초하여 9-12세 심도 청각장애아동 10명을 대상으로 자음 산출에서 나타나는 음운 체계를 분석하였다. 그 결과, 청각장애아동들은 거의 정상적인 자음 목록을 산출한 반면, 분석한 17가지 음운 규칙 중에서 자음 군 축약, 간소화 등을 많이 사용한 것으로 나타났다. 또한 Meline(1997)은 5세에서 12세 사이의 중증도에서 최중도 청각장애아동 19명을 대상으로 음운 변동 특성에 대해 연구하였다. 그 결과, 청각장애아동들은 종성 생략과 자음 군 축약을 두드러지게 나타내었다. 연구자는 이러한 결과를 일반아동의 음운 변동에 대한 선생 연구의 결과와 비교하면서 청각장애아동들이 일반 아동들에 비하여 음운 변동을 더 많은 빈도로 나타내는 반면, 사용하는 규칙은 유사하였다고 결론지었다. 정신지체아동들을 대상으로 한 연구의 결과도 청각장애아동들에 대한 연구의 결과와 비슷한 결과를 나타내었다. Dodd(1976)는 다운증후군 아동과 일반아동의 음운 기술을 비교하였다. 그 결과 다운증후군 아동들은 일반아동에 비하여 더 많은 오류를 산출하였다. 그는 또한 다운증후군 아동들이 자음 군 생략, 후 설음화(치조음의 연구개음화), 초성/h/의 축약, 그리고 마찰음과 파찰음의 생략 또는 대치를 가장 많이 나타내었다고 보고하였다. Stoel-Gammon(1980)은 3:10~6:3세 사이의 다운증후군 아동 4명을 대상으로 자발화를 수집하였으며 음운 분석을 실시하였다. 그 결과 다운증후군 아동들이 나타낸 오루 음운 변동은 그들의 생활연령보다 어린 일반아동들이 나타낸 오류 음운 변동과 유사하였다고 보고하였다.
