실험설계 - 변수

1. 실험설계 

1) 실험설계의 개념

(1) 실험설계의 정의 - 요인이 정말로 의미가 있는지 보기 위한 설계 방법

  실험설계란 관심요인(변수)들 간의 고나계를 명확하게 규명하기 위하여 효과적인 연구와 분석을 구상하고 계획하는 것을 말한다. 점차 복잡하고 중요해지는 의사결정 상황에서 변수들 간의 관계를 명확하게 규명하는 것은 쉽지 않다. 따라서 연구자는 관찰하고자 하는 현상을 명확하게 정하고 이와 관련된 요인(변수)들이 무엇인지를 파악해야 하며 이들 요인들 간의 관계를 정확하게 분석하기 위한 전반적인 연구 혹은 실험계획과 구상, 즉 실험설계가 필요하다. 

  이러한 실험설계는 기술적 연구와 인과관계연구에서 모두 필요로 하나, 특히 세심한 주의와 통제가 더욱 필요한 인과관계연구에서 가장 많이 활동되고 있다. 예를 들어, 광과 특정한 상품에 대한 소비자 인지도 변화에 어떠한 영향을 주는가를 측정하고자 하는 경우, 우선 판촉이나 홍보와 같은 광고 이외의 요인이 소비자 인지도에 미치는 영향을 통제하거나 제거한 후, 광고에 노출된 집단과 노출되지 않은 집단 간에 상품에 대한 인식차이를 분석해야 한다. 

(2) 실험설계의 전제조건 

  일반적으로 실험설계는 다음 사항들을 필요로 한다. 첫째, 실험변수의 조작이 가능해야 한다. 실험변수의 조작이란 결과가 되는 변수값에 어떠한 변화가 있는지를 파악하기 위하여 실험결과에 영향을 주는 변수나 요인들을 인위적으로 조작하여 이에 따른 결과변수의 변화를 관찰하는 것이다. 예를 들어, 커피 용기의 크기가 소비자의 제품선택에 어떠한 영향을 미치는지를 연구하고자 하는 경우, 실험자는 내용물이 같은 커피를 각기 다른 크기의 용기로 포장하여 상점에서 동일한 위치에 놓고 판매하여 봄으로써 판매량의 차이를 관측한다. 이때 커피 용기의 크기가 실험변수가 되며, 용기 크기를 변화시키는 것을 시험변수의 조작이라고 한다. 

  둘째, 외생변수를 통제하거나 제거해야 한다. 외생변수란 연구의 대상이 되는 실험변수와 결과변수 이외의 기타 변수로서, 결과변수에 영향을 미칠 수 있는 변수들을 말한다. 예를 들어, 맥주의 맛이 소비자의 선택에 어떠한 영향을 미치는가를 실험한다고 하자. 이 경우 맥주는 맛 이외에 하이트나 OB 등과 같은 브랜드가 소비자의 제품선택에 크게 영향을 미칠 수 있다. 따라서 브랜드와 같은 외생변수의 영향을 제거하기 위하여 실험대상이 브랜드를 모르는 상태에서 순수하게 맥주의 맛으로만 제품을 선택할 수 있도록 실험을 통제해야 한다. 

  셋째, 실험대상을 무작위로 추출해야 한다. 예를 들어, 특정 상품의 광고효과를 측정하기 위한 실험에 참가한 실험대상들은 이 상품의 표적집단소비자들 전체를 대표할 수 있도록 무작위로 선정되어야 한다. 실험대상을 무작위로 추출하는 이유는 모집단을 대표할 수 있는 표본을 선정하여 실험하기 위함이다. 왜냐하면 모집단을 대표할 수 있는 표본을 실험의 대상으로 선정하는 경우에는 실험 결과를 표본이 추출된 모집단 전체에 대해 확대해서 적용하여 해석할 수 있는 실험결과의 일반화가 가능하기 때문이다. 

 

2) 실험설계의 기본요소

  실험설계에 대하여 구체적으로 설명하기 위해서는 실험설계에 사용되는 기본적인 용어와 개념에 대하여 명확하게 이해할 필요가 있다. 실험설계에 사용되는 대표적인 용어와 개념에 대하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

1) 가설

  가설이란 두 개 변수들 간의 잠정적인 관계를 나타내는 문장으로, 실험자가 실험을 통하여 밝히고자 하는 내용을 문장으로 요약한 것이다. 일반적으로 가설은 '광고는 매출액 증대에 긍정적인 영향을 미친다' 와 같은 선언문 형식으로 표현된다. 좋은 가설이 되기 위해서는 가설에 사용된 요인(변수) 간의 관계가 논리적으로 간결하고 명확하게 표현되어야 하며 요인(변수) 값들은 측정하여 계량화가 가능하며, 그 내용이 실험을 통하여 검증이 가능해야 한다. 또한, 일단 입증된 결과는 어느 정도 일반화하여 폭넓게 적용할 수 있어야 한다. 

 

2) 변수

  변수란 관심대상인 개체의 속성이나 특성을 측정하여 기록한 것을 말한다. 이와 같은 변수는 연구목적과 내용에 따라서 크게 독립변수와 종속변수로 구분된다. 실험설계상에서는 독립변수를 원인변수 혹은 실험변수라 하며, 종속변수는 결과변수라고도 한다. 구체적으로 실험변수는 결과변수 값에 영향을 미쳐 종속변수가 특정한 값을 갖게 되는 원인이 된다고 가정한 변수이고, 결과변수는 실험변수의 영향을 받아서 실험변수의 값에 따라 그 값이 변할 것이라고 가정한 변수를 말한다. 

  또한 독립변수 중에는 종속변수에 미치는 영향을 관찰하고자 하는 변수 이외에 오히려 종속변수에 미치는 영향이 통제되는 독립변수가 있는데, 이러한 변수를 통제변수 혹은 외생변수라고 한다. 즉, 외생변수는 일종의 독립변수로서 종속변수에 영향을 미치지만 실험변수가 아니므로 그 효과가 제거되거나 통제되어야 하는 변수들을 말한다. 예를 들어, 서비스 수준에 따른 패밀리 레스토랑의 선호도를 분석하고자 하는 경우, 서비스 수준이 실험변수가 되고, 선호도 변화가 결과변수가 되며, 기타 청결도, 맛, 가격 등이 외생변수가 된다. 

 

독립변수, 매개변수, 조절변수, 종속변수 간의 관계

 

 

1) 독립변수(independent variable)

  독립변수란 종속변수에 영향을 미치고, 종속변수의 분산을 설명해 주는 변수를 말한다. 

 

2) 종속변수(denpendent variable)

  종속변수는 연구자의 주된 관심이 되는 변수를 말하는데, 연구자는 연구결과를 통하여 종속변수의 변화를 설명하고 예측하려고 한다. 다시 말하면, 사회과학에서 연구자의 주 연구대상은 종속변수이다. 그러나 연구자는 종속변수뿐만 아니라 종속변수에 영향을 미치는 여러 변수들을 계량화하고 측정하는 데에도 관심을 가진다. 

 

3) 조절변수(moderating variable)

  독립변수와 종속변수 사이에 강하면서도 불확정적인 영향을 미치는 변수이다. 즉, 이 변수가 존재할 때만 독립변수와 종속변수 사이의 이론적 관계가 성립된다. 

 

4) 매개변수(mediating variable)

  매개변수란 종속변수에 영향을 미치기 위하여 독립변수가 작용하는 시점과 독립변수가 종속변수에 영향을 미치는 시점의 중간에 나타나는 변수이다. 따라서 매개변수에는 시간적 차원이 개재되어 있다. [그림 1-1]에서 독립변수와 매개변수와의 관계에서 매개변수는 종속변수의 역할을 하지만, 매개변수와 종속변수만의 관계에서는 독립변수 역할을 한다. 즉, 매개변수는 독립변수와 종속변수의 중간다리 역할을 하는 변수이다. 매개변수가 조절하는 다른 점은 독립변수 및 종속변수와 직접적인 영향을 주고 받는 점이다. 즉, 조절변수는 독립변수가 종속변수에 미치는 영향의 강도에 영향을 미치는 반면, 매개변수는 독립변수의 영향을 종속변수에게로 전달하는 역할을 한다.  

 

<참고문헌>

이훈영교수의 연구조사방법론, 이훈영, 도서출판 청람.

사회과학조사방법론, 채서일, 비앤엠북스.