효과적으로 연구 가설을 세우는 방법

uttkarshab, "효과적으로 연구 가설을 세우는 방법." 이나고 아카데미. 6월 30, 2021. https://www.enago.com/academy/kr/strong-research-hypothesis/.

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11월 3, 2023

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연구 가설이란 무엇일까요?

연구 가설이란 연구 질문을 소개하고 예상 결과를 제안하는 진술입니다. 연구를 통해 어떤 일이 발생할 것으로 예상되는지에 대해 구체적이고 검증 가능한 예측입니다.

가설은 과학 실험의 기초를 형성하는 필수 요소라고 할 수 있기 때문에 신중하고 철저하게 세워야 합니다. 가설 구성의 사소한 결함이라도 추후 실험에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

마찬가지로, 과학 실험의 경우에도 심리학, 생물학 또는 그 외 분야의 모든 연구에서 가설은 연구원이 실험을 통해 일어날 것이라고 예측하는 것을 나타냅니다.

가설은 예측이지만 추측 이상의 것을 포함합니다. 대부분의 경우 가설은 배경 조사를 통해 탐구하려는 질문으로부터 시작됩니다. 이 시점에서 연구원이 검증 가능한 가설을 개발하기 시작합니다. 탐색을 위해 연구를 작성하는 것이 아닌 이상 가설은 항상 예상 가능한 일에 대해 설명해야 합니다.

예를 들어, 특정 약물의 효과를 탐구하는 연구의 가설은 약물이 특정 질병의 증상에 어떤 유형의 영향을 미칠 것으로 예상하는 것이 될 수 있습니다. 또는 심리학에서 가설은 환경의 특정 측면이 사람의 특정 행동에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지에 초점을 맞출 수 있습니다.

항상 기억할 점은 가설이 정확할 필요는 없다는 것입니다.

가설은 연구원이 연구를 통해 기대하는 바를 예측하지만, 연구의 목표는 이 추측이 옳은지 틀린 지를 판단하는 것입니다. 실험을 수행할 때 연구자들은 궁극적인 결과에 기여하는 요소를 결정하기 위해 여러 다양한 요소를 탐색할 수 있습니다.

대부분의 경우 연구원은 특정 이론에서 가설을 도출해내거나 이전 연구를 기반으로 가설을 세울 수 있습니다.

예를 들면, 이전 연구에서 스트레스가 면역 체계에 영향을 미칠 수 있음을 검증한 연구원은 “스트레스 지수가 높은 사람은 스트레스 지수가 낮은 사람보다 바이러스에 노출된 후 감기에 걸릴 가능성이 더 높다.” 라는 가정을 내릴 수 있습니다.

또 다른 예로는, 일반적으로 알려진 신념이나 지혜를 통해서도 가설을 세워볼 수 있습니다. “유유상종” 이라는 사자성어가 있습니다. 따라서 연구원은 “사람들은 관심사와 교육 수준이 자신과 비슷한 사람과 연인을 이루는 경향이 있다”라는 가설을 세울 수 있습니다.

#좋은 연구 가설이 갖추어야 할 요건

가설은 문제의 정의, 해결 방안 제시 및 설명 그리고 예측된 결과로 구성됩니다. 질적 및 정량적 자료를 통해 문제를 명확히 정의해야 하며, 제안하는 해결 방안에 대해 상세히 설명하고 연구의 성공과 실패를 결정하는 분명한 기준과 함께 예측된 결과를 나타내야 합니다.

가설의 일반적인 형식은 다음과 같습니다: [원인] – [효과] – [이론]

좋은 가설을 세우기 위해서 스스로에게 다음과 같은 질문을 해보시기 바랍니다.

가설이 주제에 대한 연구에 근거하고 있습니까?
가설을 검증할 수 있습니까? 변수 간의 관계를 설정하거나 반증할 수 있는 실험을 설계할 수 있는 안전하고 윤리적인 실험을 수행할 수 있습니까?
가설에 독립 변수와 종속 변수가 포함되어 있습니까? 변수를 식별할 수 있습니까?
가설을 더 간단하거나 정확한 방법으로 설명할 수 있습니까? 그렇다면 다시 작성하십시오.

특정 가설을 세우기 전, 충분한 시간을 들여 배경 조사를 해야 합니다. 문헌 검토를 마쳤다면 아직 있을 수 있는 잠재적인 질문에 대해 생각해 볼 수 있고, 읽었던 저널 기사에서의 토론에 주의를 기울여 볼 수 있습니다. 많은 저자들이 여전히 탐구되어야 할 질문을 제안하기 때문입니다.

#연구 가설을 세우기 위한 단계

가설을 세우려면 다음 단계를 수행해야 합니다.

주제 또는 문제에 대해 가능한 많은 자료를 수집합니다.
이러한 자료를 평가하고 잠재적인 문제의 원인을 찾습니다.
탐색할 수있는 가능한 설명 목록을 작성합니다.
몇 가지 가능한 가설을 세운 후 실험을 통해 각 가설을 확인하거나 반증할 수 있는 방법을 생각합니다. 이를 위조 가능성이라고 합니다.

#검증 가능한 가설이란?

과학적 방법을 사용하여 실험을 고안하고 수행하려면 가설이 검증 가능한 것이어야 하기 때문에, 효과적인 검증 가능한 가설을 세우는 것이 중요합니다. 검증이 가능한 것으로 간주되려면 다음과 같은 몇 가지 필수 기준을 충족해야 합니다.

가설이 사실임을 증명할 가능성이 있어야 합니다.
가설이 거짓임을 증명할 가능성이 있어야 합니다.
가설의 결과는 재현 가능해야 합니다.

위 기준을 충족하지 못하는 경우 가설과 그 결과는 모호해집니다.

효과적인 검증 가능한 가설의 예시는 다음과 같습니다:

수업에 참석하는 학생은 수업을 건너 뛰는 학생보다 성적이 높다: 수업에 빠뜨리지 않고 참석하는 학생의 성적과 비교하여 결과 데이터를 분석할 수 있기 때문에 검증할 수 있습니다. 다른 사람이 동일한 연구를 수행하고 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.
높은 수준의 자외선에 노출된 사람들은 암 발병률이 높다: 높은 수준의 자외선에 노출된 사람들을 찾고 그들의 평균 암 발생률을 보통 사람들의 암 발생률과 비교할 수 있기 때문에 검증할 수 있습니다.
사람들을 어두운 방에 두면 적외선이 켜지는 시기를 알 수 없다: 이 가설은 여러 사람을 어두운 방에 넣고 적외선을 켜고 방에 있는 사람들에게 적외선이 켜져 있는지 물어볼 수 있기 때문에 검증할 수 있습니다.

그렇다면, 귀무 가설이란 무엇일까요?

귀무 가설은 통계 분석을 사용하여 검증할 수 있으며 종종 H₀(“H-naught”)으로 작성됩니다. H₀이 참일 경우 표본 관계가 얼마나 실현 가능성이 있는지 확인한 후에는 분석을 실행할 수 있습니다. 연구원은 유의성 검정을 활용하여 H₀을 뒷받침하는 결과가 우연이 아닐 가능성을 결정합니다.

귀무 가설은 대립 가설과 동일하지 않습니다. 대립 가설은 두 변수 사이에 관계가 있는 반면 H₀은 그 반대를 가정합니다. 다음 예를 살펴보겠습니다.

운동 빈도와 식욕의 관계를 파악하기 위해 연구원은 다음과 같은 질문을 할 수 있습니다.

질문 : 운동 빈도가 증가하면 식욕이 증가합니까?

대립 가설 : 운동 빈도가 증가하면 식욕이 증가합니다.

이때 H₀은 두 변수 사이에 관계가 없다고 가정합니다. 운동 빈도가 증가해도 식욕이 증가하지는 않습니다.

또 하나의 귀무 가설을 세우는 예를 들어보겠습니다.

질문: 불충분한 수면은 50세 이상 남성의 심장마비 위험을 증가시키나요?

H₀: 50세 이상 남성의 수면량은 심장마비 위험을 증가시키지 않습니다.

귀무 가설은 왜 중요할까요?

많은 과학자들은 종종 테스트에서 귀무 가설을 무시하고는 합니다. 위의 예에서 볼 수 있듯이 H₀는 종종 검증된 가설의 반대인 것으로 간주됩니다. 그러나 H₀을 포함하고 신중하게 표현하는 것은 중요합니다. 그 이유를 이해하기 위해 이전 예제로 돌아가 보겠습니다.

대립 가설: 불충분한 수면은 50 세 이상 남성의 심장 마비 위험을 증가시킵니다

H₀: 50 세 이상 남성의 수면량은 심장 마비 위험에 영향을 미치지 않습니다.

이 H₀은 첫 번째 예의 H₀과 다릅니다. 실험을 통해 H₀도 대립 가설도 성립이 되지 않는다는 것이 확인된다면 실험은 유효하지 않은 것으로 간주됩니다. 첫 번째 예시의 “50 세 이상의 남성의 수면량은 심장 마비의 위험을 증가시키지 않습니다.”라는 가설이 사실이 아닌 것으로 확인되고 대립 가설 또한 그렇다 하더라도 세 번째 가설을 고려할 수 있습니다. 아마도 불충분한 수면은 50 세 이상 남성의 심장 마비 위험을 감소시키는 것일 수 있습니다. 앞서 H₀를 검증했기 때문에 이를 무시했다면 얻을 수없는 더 많은 정보를 파악할 수 있습니다.

귀무 가설의 가장 큰 문제점은 많은 과학자들이 이를 실험의 실패로 받아들이고 가치 있는 것을 증명하지 못했다고 생각한다는 것입니다. 그러나 부정적인 결과는 긍정적인 결과만큼이나 아주 중요합니다. 존재하거나 존재하지 않는 상관관계에 대한 중요한 정보를 과학계에 알릴 수 있고, 이러한 방식을 통해 앞으로의 과학을 발전시키고 자원 낭비를 방지할 수 있습니다.