연구조사방법론 실험설계 - 외생변수

1. 실험설계 

1) 실험설계의 개념

(3) 외생변수

  외생변수란 실험변수가 아니면서 결과변수에 영향을 주는 일종의 독립변수로서, 최대한으로 그 영향이 제거되거나 상쇄될 수 있도록 실험을 설계해야 한다. 예를 들어, 종업원이 친절(실험변수)할수록 패밀리 레스토랑의 매출액(결과변수)이 증가한다는 가설을 실증적으로 검정하고자 할 경우, 레스토랑의 규모와 위치, 음식의 맛, 청결도, 가격수준 등이 매출액에 영향을 미치는 외생변수가 된다. 일반적으로 실험설계에서 고려해야 할 대표적인 외생변수의 유형은 다음과 같다. 

 

① 우발적 사건

  실험자가 전혀 예상치 못한 사건이 발생하여 실험결과에 큰 영향을 미치는 것을 우발적 사건이라고 한다. 예를 들어, 맥주시장에서 광고가 매출액에 어떠한 영향을 미치는가를 실험하는 도중에 두산의 페놀사건이 일어나서 OB맥주의 매출액이 급감하는 경우, 이러한 페놀사건은 우발적 사건에 속하는 외생변수가 된다. 이러한 경우, 순수한 실험변수인 광고에 의한 영향과 외생변수인 페놀사건의 영향이 매출액이라는 결과변수에 동시에 영향을 미치므로, 이러한 외생변수를 제거하지 못한 실험의 경우 그 결과는 의미가 없어 일반화하기 어렵다. 

 

ex) 광고 및 홍보비용이 영화의 흥행과 어떠한 관계가 있는지를 알아보기 위하여 2002년 12월 31일 개봉된 '007 어나더데이'를 포함하여 연구하였다면 정확한 결과를 얻기 힘들었을 것이다. 왜냐하면, 그 당시 여중생이 미군 전차에 치여 사망한 사건으로 촛불시위 등 반미감정이 고조되어 있었기 때문에 그 영향이 전반적인 영화 흥행에 영향을 미쳤었기 때문이다.

  따라서 이러한 우발적인 사건들은 실험에서 배제되어야 할 외생변수에 속한다. 

 

② 성숙효과

  성숙효과란 실험기간 중에 실험집단의 특성변화가 결과변수에 영향을 미치는 것을 말한다. 예를 들어, 어린이들의 공부시간이 시험점수에 어떠한 영향을 미치는가를 알아보기 위하여 실험을 실시하는 경우, 만일 매년 동일한 집단을 대상으로 하여 실험을 하게 되면 올바른 결과를 얻기 어렵다. 왜냐하면 어린이들은 성장하고 새로운 것을 학습하게 됨에 따라 매년 지적 수준이 크게 향상되기 때문이다. 따라서 같은 시간을 공부해도 1년 전보다 높은 점수가 나오는데 이러한 현상을 실험대상의 성숙효과라고 한다. 즉, 시험점수의 향상은 공부시간뿐만 아니라 나이를 먹어감에 따라 인지력이 향상되는 성숙효과도 있기 때문이다. 

 

  ㉮ 주시험효과 

    주시험교과는 실험변수의 효과와는 관계 없이 결과변수에 대하여 동일한 측정을 반복함으로써 결과변수 값의 변화에 발생하는 효과를 말한다. 예를 들어, 영어 학습량이 시험점수에 어떠한 영향을 미치는지 TOEIC이나 TOFEL 시험점수를 결과변수로 판단하여 측정하고자 할 경우, 되풀이하여 여러 번 시험을 치를수록 문제 유형이나 시험장 분위기에 익숙해져서 대부분의 경우 처음보다 더 높은 점수를 얻는 경향이 있다. 즉, 과거에 결과변수를 측정할 때의 경험이 현재의 결과변수값에 영향을 미칠 수 있다. 

  이와 같이 주시험효과는 실험변수 이외의 경험이라는 외생변수가 결과변수에 영향을 미치는 효과를 말한다. 영어를 이용해서 대학원에서의 학습능력을 측정하기 위한 시험인 GRE와 GMAT 그리고 TOFEL 등에서 시험방식을 바꾸는 이유도 바로 이러한 주시험효과를 최소화하기 위한 노력의 일환으로 볼 수 있다.

 

  ㉯ 상호작용시험효과

     상호작용시험효과는 실험변수를 가하기 전에 먼저 결과변수를 측정함으로써, 후에 다시 측정할 결과변수에 대하여 생각하게 됨으로써 실험변수 자체의 영향이 달라지게 되는 효과를 말한다. 예를 들어, 특정한 광고가 상표인지도 향상에 미치는 영향을 측정하기 위하여, 실험집단에게 광고를 보여주기 전에 상표인지도를 연구하고 실험변수인 광고를 보여준 후에 다시 상표인지도를 측정하는 경우, 결과변수의 사전 측정과 광고라는 실험변수 간에는 상호작용시험효과가 발생할 수 있다. 왜냐하면 일차적인 사전 측정으로 인하여 사람들은 측정 대상이 되는 상표를 미리 인식하고 광고를 보게 되기 때문이다. 

  이와 같이 사전에 측정한 결과변수와 실험변수 간의 상호작용으로 인하여 사후에 다시 측정하게 되는 결과변수 값에 미치는 영향을 상호작용시험효과라고 한다. 이러한 상호작용시험효과를 제거하여야만 진정한 실험변수의 효과를 알 수 있고, 실험으로부터 얻은 결과를 일반화할 수 있다.

 

④ 측정방법의 변화

  측정방법의 변화라는 외생변수는 실험을 진행하는 관찰자가 바뀌거나 설문지와 같은 측정방법의 변화가 측정결과에 미치는 영향을 말한다. 예를 들어, 기업의 고객만족지수의 변화를 측정하여 기업의 서비스 수준의 향상 여부를 평가하고자 하는 경우 만족도를 측정하게 되는데, 이 과정에서 과거에 사용한 질문이나 질문 방식 등 설문지 내용이 바뀌거나 면접자가 교체됨으로써 마족도 측정에 영향을 미치게 되는 것을 말한다.

 

⑤ 표본의 편중

  표본의 편중이란 실험변수 이외에 실험의 대상이 되는 집단 간의 차이가 결과변수에 영향을 미치게 되는 것을 말한다. 예를 들어, 휘발유 가격인하 효과에 대한 민감도를 연구할 경우, 고소득증 집단보다 저소득증 집단이 가격변화에 훨씬 민감하게 반응할 수 있다. 따라서 실험대상을 어떻게 구성하는가에 따라 그 결과에 큰 차이가 발생할 수 있다. 

 

⑥ 통계적 회귀

  통계적 회귀란 실험대상에 대한 측정을 반복할수록 결과변수 값이 실험대상의 평균값으로 회귀하는 경향이 있어, 실험변수의 효과를 정학하게 측정하기가 어려워지는 현상을 말한다. 

  예를 들어, 100m를 평균 9초에 달리는 육상선수가 있다. 하루는 감기몸살로 인하여 컨디션이 좋지 않아 100m 달리기를 한 결과 기록이 10초로 나왔다. 육상코치는 며칠 동안 웨이트 트레이닝 프로그램을 강하게 시킨 후에 다시 100m 기록을 재어보니 9.1초로 평균 기록인 9초에 가깝게 되었음을 알 수 있었다. 육상코치는 기록이 좋아진 이유가 웨이트 트레이닝을 강하게 시킨 결과라고 판단할 수 있다. 그러나 이 선수의 기록이 좋아진 이유는 웨이트 트레이닝 프로그램의 영향이라기보다는 자기의 평균 기록치로 회귀한 결과로 볼 수 있다. 

 

⑦ 실험대상의 소명

  실험대상의 소멸이란 실험대상이 실험기간 동안 실험대상에서 이탈함으로써 실험결과가 왜곡되는 현상을 말한다. 예를 들어, 금연 프로그램이 청소년의 흡연율에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하기 위하여 1년에 걸쳐 실험하는 경우를 보자. 실험이 진행되면서 처음에 실험대상으로 포함되었던 상당수의 청소년이 실험변수, 즉 금연 플그램에 노출된 후에 시간이 지나면서 성인이 되어 실험대상에서 제외되는 경우가 해당된다. 또, 다른 예로, 판촉효과에 따른 소비자의 구매패턴을 측정하기 위하여 패널연구를 실시하는 경우, 만일 패널에 포함된 실험대상이 중간에 다른 지역으로 이사를 가게 되면 실험대상에서 제외됨으로써 소명하게 된다. 

 

 

(4) 외생변수의 통제 

 

외생변수의 통제

 

  실험설계에서 가장 중요한 것은 외생변수가 결과변수에 영향을 미칠 수 있는 모든 가능성을 파악하고 외생변수의 영향을 철저하게 통제하거나 제거할 수 있는 방안을 모색하는 것이다. 

 

① 제거

  제거란 실험에 영향을 미칠 수 있는 외생변수를 완전히 제거하는 것이다. 예를 들어, 특정한 경험이 실험에 영향을 미칠 경우, 그 경험을 가진 대상을 실험대상에서 제외시키거나, 또는 그러한 경험을 가진 대상들만을 표본으로 선정함으로써 그 경험에 따른 효과를 제거하는 방법이다. 

 

② 균형화

  균형화는 외생변수로 작용할 수 있는 변수들을 사전에 알고 있는 경우, 해당 외생변수가 각 집단에 균등하게 영향을 미칠 수 있도록 실험집단과 통제집단을 선정하는 방법이다. 예를 들어, 실험에서 외생변수로 작용할 수 있는 요인이 학력이라고 한다면, 실험대상이 되는 각 집단 내의 구성원들이 집단별로 동일한 학력분포를 갖도록 조사대상 집단들을 구성하는 방법이다. 

 

③ 상쇄

  상쇄는 하나의 실험집단에 2개 이상의 실험변수가 가해지는 경우에 사용된다. 예를 들어, 두 가지 광고 중에 어느 것이 더 상표의 인지도 향상에 효과적인가를 실험을 통하여 파악하고자 하는 경우, 첫 번째 광고와 두 번째 광고가 실험대상자에 미치는 영향이 다르다고 판단되면, 처음 실험에서 제시한 광고의 순서를 다음 실험에서는 바꾸어 제시함으로써 순서에 의하여 발생하는 순서 효과를 상쇄시키는 방법이다. 즉, 처음효과와 나중효과가 있다고 판단되는 경우, 순서를 서로 균등하게 바꾸어 실험함으로써 순서에 의한 효과를 상쇄하는 방법을 말한다. 

 

④ 무작위화 

  무작위화란 외생변수가 실험의 결과에 어떠한 영향을 미칠 수 있는가에 대하여 명확하게 알 수 없는 경우, 실험집단딩나 통제집단을 모집단에서 무작위로 균등하게 추출함으로써 외생변수의 영향을 제거하는 방법이다. 그러나 실험대상의 무작위화는 외생변수를 처리하기 위한 가장 손쉬운 방법이면서 실행하기에는 가장 어려운 방법이다. 

 

<참고문헌>

이훈영교수의 연구조사방법론, 이훈영, 도서출판 청람.

사회과학조사방법론, 채서일, 비앤엠북스.