실험설계의 종류 - 순수실험설계

1. 실험설계 

2) 실험설계의 종류

  순수실험설계의 가장 큰 특징은 실험대상을 선정할 때 무작위화를 거친다는 것이다. 또한 독립변수의 조작, 측정의 시기 및 측정대상에 대한 통제 등이 연구자의 의도에 따라 가능한 실험설계로서 외생변수의 영향을 효율적으로 제거할 수 있는 설계방법이다. 순수실험설계는 외생변수를 철저히 통제하여 명확한 인과관계를 검증할 수 있다는 장점이 있는 반면, 엄격히 통제된 실험상황의 인위성으로 인해 실험결과를 일반화하는 데 있어 한계가 있을 수 있다. 

  실험대상의 무작위추출과 외생변수에 대한 철저한 통제를 전제로 하는 순수실험설계는 실제 외생변수의 통제가 어려운 상업적 연구보다는 학문적 연구에서 주로 활용된다. 몇 가지 대표적인 순수 실험설계는 다음과 같다. 

 

① 통제집단 사전사후실험설계

  통제집단 사전사후실험설계는 모집단을 대표하는 표본으로 뽑힌 실험대상을 실험집단과 통제집단에 무작위로 할당하여 연구를 실시한다. 실험대상을 무작위적으로 두 집단으로 할당하여, 실험집단에는 독립변수의 노출 전 · 후에 각각 종속변수를 측정하고, 통제집단에는 독립변수를 가하지 않은 채 종속변수를 두번 측정하는 방법이다. 이를 그림으로 나타내면 다음과 같다. 두 집단에 표본을 무작위로 선정한 과정은 (R)로 표시되어 있다.

 

통제집단 사전사후실험설계

  독립변수의 효과는 실험집단과 통제집단의 사전측정치와 사후측정치 사이의 차이를 계산하고 실험집단의 차이에서 통제집단의 차이를 계산하면 순수한 독립변수에 의한 실험효과를 구할 수 있다. 이 경우는 두 집단의 무작위화를 통하여 외생변수의 영향이 두 집단에 동일하게 작용할 거이라는 가정하에서 이루어지기 때문에 대부분의 외생변수는 통제가 가능하다. 그러나 실험집단에만 사전측정을 함으로써 실험자가 받아들이는 독립변수의 강도에 영향을 미치는 상호작용시험효과가 발생할 가능성이 있다. 

  통제집단 사전사후실험설계의 경우 대부분의 외생변수를 통제하는 것이 가능하나 결과변수의 측정이 실험변수의 효과에 미치는 상호작용시험효과를 제거하기는 어렵다. 왜냐하면 상호작용시험효과는 사전측정이 실험자에게 노출되는 실험변수의 효과에 영향을 미침으로써 발생하는 것이므로, 이는 실험변수를 가하지 않는 통제집단에는 작용하지 않고 실험집단에만 작용하기 때문이다. 

 

② 통제집단 사후실험설계

  통제집단 사후실험설계는 앞의 통제집단 사전사후실험설계에서 하였던 사전측정을 하지 않으므로 상호작용시험효과가 작용하지 않으며, 두 집단의 대상을 무작위로 선정함으로써 두 집단 모두가 외생변수의 영향을 통일하게 받는다고 가정할 수 있다. 이 경우 실험집단의 결과 변수는 실험효과와 외생변수의 효과가 함께 작용한 결과이고, 통제집단은 단순히 외생변수만 작용하여 얻게 되는 효과로 판단할 수 있다. 따라서 이 경우 실험의 효과는 두 집단 간의 결과변수 값의 차이로 계산하여 측정할 수 있다. 

 

통제집단 사후실험설계

  이러한 통제집단 사후실험설계는 결과변수에 대한 사전측정이 없기 때문에 실험변수의 효과를 정확하게 파악하기는 어렵다는 단점이 있다. 그러나 실제 사회현상에서는 사전측정이 불가능한 경우가 많으며, 또한 상대적으로 적은 수의 실험대상으로도 실험이 가능하고 집단 간의 격리도 쉽게 할 수 있다는 장점이 있어 통제집단 사후실험설계는 비교적 널리 활용되고 있는 실험설계이다.

  통제집단 사후실험설계에서 실험대상이 무작위로 선정되지 않는 경우에는 앞에서 설명한 원시실험설계 중의 집단비교설계가 된다. 일반적으로 실무상황에서는 실험집단과 통제집단의 무작위화가 어렵기 때문에 통제집단 사후실험설계는 실제로는 원시실험설계에 속하는 집단 비교설계인 경우가 대부분이다. 

  

 

③ 솔로몬 4집단설계

  솔로몬 4집단설계는 앞에서 설명된 통제집단 사전사후실험설계와 통제집단 사후실험설계의 결합형태로서 모든 외생변수의 통제가 가능한 실험설계이다. 솔로몬 4집단설계는 4개 실험집단 A, B, C, D를 모두 무작위로 선정하는 것으로부터 시작한다. 선정된 4개의 집단 중 집단 A와 집단 B는 실험변수를 가하기 전에 사전측정을 하며, 집단 C와 집단 D에 대해서는 사전측정을 하지 않는다. 또한, 집단 A와 집단 C에는 실험변수를 가하고 집단 B와 집단 D는 통제집단으로서 실험변수를 가하지 않는다. 

  이 실험설계의 가장 큰 장점은 다른 실험설계방법에서는 불가능한 각종 외생변수의 영향을 완변하게 분리하여 측정해 낼 수 있다는 것이다. 특히, 통제집단과 사전사후측정실험설계에서 문제가 되는 상호작용시험효과와 주시험효과를 포함한 기타 외생변수의 효과들을 분리해 낼 수 있다. 

  이 실험설계에서는 각각의 집단에 무작위로 실험대상들을 배정하였기 때문에 4개의 집단이 시작하는 시점에서는 모든 집단이 동일하다고 가정할 수 있으며, 이러한 무작위화가 표본 편중에 따른 외생변수문제를 제거해 준다고 할 수 있다. 또한 같은 논리로 상호작용시험효과와 주 시험효과를 제외한 다른 외생변수들의 영향이 4집단에 모두 동일하게 작용한다고 할 수 있다. 

  이 실험설계는 다른 설계방법에서는 불가능한 각종 외생변수의 영향을 완벽히 분리해 낼 수있다는 것이 가장 큰 장점이다. 특히, 통제집단 사전사후측정설계에서 문제가 되는 상호작용효과와 기타 외생변수의 효과를 분리해 낼 수 있다. 이 방법으로 연구자는 사후 측정에서의 차이점이 독립변수에 의한 것인지 사전측정에 의한 것인지의 여부를 검사할 수 있게 된다. 

  이 설계는 외생변수의 영향력을 가장 철저히 제거할 수 있기 때문에 내적 · 외적타당성의 확보가 좋은 방법이다. 그러나 정밀하고 많은 정보를 얻어낼 수 있는 장점이 있는 반면, 설계가 복잡하고 집단의 수가 많음으로써 많은 시간과 비용이 필요하며, 집단 간 격리에 어려움이 있다는 단점이 있어 실제상황에서 적용이 많이 되어지지 않는다. 

 

<참고문헌>

이훈영교수의 연구조사방법론, 이훈영, 도서출판 청람.

사회과학조사방법론, 채서일, 비앤엠북스.