실험연구설계에서 절대로 저지르면 안 되는 6가지 실수!

재학 중일 때부터 학생들은 과학의 법칙과 정리를 정의하고 증명하는 결과를 제공하는 과학 실험을 수행합니다. 이러한 실험의 강력한 토대가 되어주는 것이 실험연구설계(experimental research design)입니다.

실험연구설계는 연구자가 연구 목표를 보다 명확하고 투명하게 실행하는 데 도움이 됩니다.

이 기사에서는 실험연구설계의 주요 측면을 살펴보는 것은 물론 연구를 설계할 때 피해야 하는 이슈와 해결해야 하는 문제에 대해서도 살펴보려 합니다.

실험연구설계란 무엇일까요?

실험연구설계는 두 가지의 변수 집합을 사용하여 과학적 접근 방식으로 실험연구를 수행하기 위해 만들어진 프로토콜 및 절차의 틀(프레임워크)입니다. 여기서 첫 번째 변수 집합은 상수 역할을 하며 두 번째 변수 집합의 차이를 측정하는 데 사용됩니다. 실험연구 방법의 가장 좋은 예는 정량적 연구(quantitative research)입니다.

실험연구는 연구자가 보다 나은 연구 결정을 내리고 연구 사실을 파악하는 데 필요한 데이터를 수집하는 데 도움이 됩니다.

연구자는 언제 실험연구를 수행할 수 있을까요?

연구자는 다음과 같은 상황에서 실험연구를 수행할 수 있습니다.

1. 시간이 원인과 결과 사이의 관계를 규명하는 데 중요한 요소인 경우.

2. 원인과 결과 사이에 변하지 않거나 절대로 바뀌지 않는 행위가 존재하는 경우.

3. 마지막으로, 연구자가 원인과 결과의 중요성을 이해하고자 하는 경우.

실험연구설계의 중요성

유의미한 결과를 발표하고자 한다면, 연구를 구축하는 토대는 양질의 연구설계를 선택하는 것입니다. 또한 연구설계가 효과적이면 양질의 의사 결정 절차를 수립하고, 데이터 분석이 보다 수월하도록 연구를 정리(구조화)하고, 주요 연구 질문을 해결하는 데 도움이 됩니다. 따라서 실제 실험을 시작하기 전에 관심과 시간을 집중 할애하여 실험연구설계를 작성하는 작업이 반드시 필요합니다.

연구설계를 작성함으로써 연구자는 연구를 정리하고, 연구와 관련성이 있는 경계를 설정하고, 결과의 신뢰성을 높이는 시간을 가질 수 있습니다. 또한, 이러한 모든 노력을 통해 결론에 이르지 못하는 결과를 피할 수 있습니다. 연구설계의 일부에 결함이 있으면 도출된 결과의 질에 그러한 결함이 반영되게 마련입니다.

실험연구설계의 유형

실험연구에서 데이터를 수집하는 데 사용되는 방법에 따라 실험연구설계는 다음 세 가지 기본 유형으로 나뉩니다.

1. 전실험설계(Pre-experimental Research Design)

연구의 원인과 결과의 요인을 구현한 후 한 그룹 또는 여러 그룹을 관찰할 때 전실험설계를 수행할 수 있습니다. 전실험설계는 관찰 대상 그룹에 대해 추가 조사가 필요한지 여부를 연구자가 이해하는 데 도움이 됩니다.

전실험설계에는 다음 세 가지 유형이 있습니다.

1. 단일 집단 사후 측정
2. 단일 집단 사전 사후 측정
3. 정적 집단 비교

2. 진실험설계(True Experimental Research Design)

진실험설계는 연구자의 가설을 증명하거나 반증하기 위해 통계 분석 에 의지합니다. 구체적인 과학적 증거를 제시하기에 진실험설계는 가장 정확성이 높은 연구 형태 중 하나입니다. 또한, 모든 유형의 실험설계 중에서 한 집단 내에서 인과 관계를 확립할 수 있는 것은 진실험설계뿐입니다. 그러나 진실험에서 연구자는 다음 세 가지 요소를 충족해야 합니다.

1. 변수의 변경이 없는 대조군과 변경된 변수를 경험하게 될 실험군이 존재해야 함
2. 연구자가 조작할 수 있는 변수
3. 변수의 무작위 분포

이러한 유형의 실험연구는 물리과학 분야에서 관찰되는 것이 일반적입니다.

3. 유사실험설계(Quasi-experimental Research Design)

유사실험설계는 준실험설계라고도 하며, ‘quasi’라는 단어는 유사성을 의미합니다. 유사실험연구설계는 진실험설계와 유사하지만, 이 둘은 대조군 배정에 차이점이 있습니다. 유사실험연구설계에서는 독립 변수를 조작하지만 한 집단의 참가자를 무작위로 배정하지는 않습니다. 이러한 유형의 연구설계는 무작위 배정이 적절하지 않거나 필요하지 않은 현장 환경에서 사용됩니다.

연구에서 어떤 연구설계 유형을 사용할 것인지는 연구 대상, 조건 또는 집단의 분류에 따라 결정됩니다.

실험연구의 장점

실험연구는 임상 시험에 들어가기 전에 통제된 환경에서 아이디어를 테스트하는 데 도움이 됩니다. 또한 실험연구는 이론을 테스트하기에 가장 적합한 방법을 제시해 주는데, 이는 다음과 같은 장점 때문입니다.

1. 결과를 얻기 위해 연구자가 변수를 확실하게 통제할 수 있습니다.
2. 피험자가 실험연구의 효과에 영향을 미치지 않습니다. 누구나 연구 목적으로 구현할 수 있습니다.
3. 결과가 구체적입니다.
4. 결과 분석 후, 동일한 데이터 집합의 연구 결과를 유사한 연구 아이디어에 맞춰 용도를 변경할 수 있습니다.
5. 연구자는 가설의 원인과 결과를 식별하고 이 관계를 추가로 분석하여 심층적인 아이디어를 알아낼 수 있습니다.
6. 실험연구는 출발점으로 삼기에 이상적입니다. 실험연구에서 수집한 데이터는 향후 연구에서 새로운 연구 아이디어를 구축하기 위한 기초로 사용할 수 있습니다.

6 연구를 설계할 때 피해야 할 6가지 실수

이 목록에는 중요도에 따른 순서가 없으며, 이러한 문제가 단 하나라도 발생하면 연구의 질을 심각하게 손상시킬 수 있습니다. 이 목록은 연구를 설계할 때 피해야 할 사항에 대한 체크리스트로 참고할 수 있습니다.

1. 타당성이 없는 이론적 틀

연구자들은 자신의 가설이 검정하기에 논리적인지 확인하는 과정을 놓치는 경우가 많습니다. 연구 설계에 기본적인 가정이나 가설이 없다면 근본적으로 결함이 있는 것이므로 연구의 틀을 다시 만들어야 합니다.

2. 충분하지 못한 문헌 연구

종합적이고 포괄적인 연구 문헌 검토를 거치지 않으면 지식과 정보의 격차를 파악하여 채우기 어렵습니다. 또한, 관련 문헌에 가치를 더하거나 기존 연구의 발견한 내용 및 가정에 이의를 제기함으로써 자신의 연구가 해당 연구 분야에 어떻게 기여할 수 있는지를 명확하게 설명해야 합니다.

3. 불충분하거나 부정확한 통계 분석

통계적 결과는 가장 신뢰할 수 있는 과학적 증거 중 하나입니다. 연구실험의 궁극적인 목표는 타당하고 지속 가능한 증거를 얻는 것입니다. 그러므로 정확하지 않은 통계 분석은 정량적 연구의 질에 영향을 미칠 수 있습니다.

4. 정의되지 않은 연구 문제

연구 문제를 정의하는 것은 연구설계의 가장 기본적인 측면 중 하나입니다. 연구 문제 진술은 명확해야 하며, 연구 문제 진술을 명확하게 하려면 핵심 문제를 다루는 연구 질문 개발의 틀을 설정해야 합니다.

5. 연구의 한계

모든 연구에는 몇 가지 유형의 한계가 존재합니다. 인지된 한계가 있는지, 있다면 어떤 것인지, 실험을 설계하고 결론을 도출하는 동안 이러한 한계를 어떻게 고려했는지에 대한 설명을 원고에 포함하도록 하세요.

6. 윤리적 시사점

윤리적 문제는 가장 중요함에도 불구하고 언급되는 빈도가 낮은 주제입니다. 연구설계는 참가자의 위험을 최소화하고 당면한 연구 문제나 질문을 해결할 방법을 포함해야 합니다. 연구 관리와 더불어 윤리적 규범 관리를 하지 못한다면 연구 목표와 타당성에 의문이 제기될 수 있습니다.

실험연구설계 예시

한 실험설계에서, 연구자가 식물 표본을 수집한 다음 다른 모든 변수(영양분, 물, 토양 등)를 통제한 상태에서 표본을 무작위로 배정하여 절반은 햇빛 아래에서 광합성을 하도록 하고 나머지 절반은 햇빛이 없는 어두운 상자에 보관합니다.

생화학 실험 결과를 비교함으로써, 연구자는 식물의 변화가 다른 변수가 아닌 햇빛 때문에 일어난 변화임을 확인할 수 있습니다.

실험연구는 확실하고 구체적인 결과를 제공하는 것으로 간주되는 연구 과정에서 수행되는 연구의 최종 형태인 경우가 많습니다. 그러나 실험연구가 모든 연구에 적합한 것은 아닙니다. 많은 자원과 오랜 시간, 큰 비용이 필요하며 연구 기반이 구축되어 있지 않으면 수행하기가 쉽지 않기 때문입니다. 그러나 과학적 접근 방식에서 가장 확실한 결과를 얻을 수 있기에 연구기관과 일반산업 분야에서는 실험연구가 널리 사용되고 있습니다.

여러분은 연구를 설계해 본 적이 있나요? 연구설계를 해본 경험은 어떠했나요? 맞닥뜨린 어려움에는 어떤 것이 있었나요? 메시지를 보내거나 아래에 댓글을 달아 실험연구설계에 대한 여러분의 통찰을 공유해 주세요!