가설을 작성하는 방법: 팁 및 예시

가설이란 무엇일까요?

가설이란, 어떤 현상이나 현실의 현상 또는 변수 간 관계를 설명하려는 시도라고 할 수 있습니다. 가설은 가끔 “학습된 추측”이라고 불리지만, 사실은(꼭 이런 방식이어야 하긴 합니다) 이전의 관찰이나 기존 이론, 과학적 증거 그리고 논리에 그 근거를 두고 있습니다. 또한, 가설은 예측이 아닙니다 — 오히려, 예측은 명확하게 세워진 가설에 근거(해야) 합니다. 예를 들어, “우리는 KLF2 쥐 녹아웃이 심장 발달에서 결핍을 보여줄 것이라는 가설에 대해 실험을 했습니다”라고 하는 것은 가정이나 예측이지 가설이 아닙니다.

이 예측의 기초 가설은 “KLF2 유전자 산물이 쥐의 심혈관 체계 발달에 관여한다”라는 것이고 — 이 가설은 또한, 아마도(바라건대) 명확한 관찰에 근거하고 있습니다. 이는 낮은 수준의 Kruppel 유사 인자 2(KLF2의 의미)를 가진 쥐가 심장에 문제가 있는 것으로 보인다는 것과 같은 것입니다. 이 가설을 통해 여러분은 한 개념을 도출할 수 있게 됩니다. 이와 같이 특정 유전자가 기능하지 않는 쥐는 정상적인 심혈관 체계를 발달시킬 수 없다는 것입니다. 그리고 우리는 우리가 처음 생각했던 예측을 시작해볼 수 있습니다.

여러분은 이와 같은 것들이 매우 미묘한 차이라고 생각할 수 있으며, 실제 가설을 포함하지 않거나 이러한 구분을 올바르게 하지 않는 출판물들을 틀림없이 많이 마주하게 될 것입니다. 하지만 연구 가설을 세우는 것과 검증하는 것이 과학적 방법의 필수적 부분이라는 것을 고려할 때, 여러분이 이 접근법의 기초가 되는 개념을 잘 알고 있는 편이 좋습니다. 과학적 가설의 두 가지 특징은 반증 가능성(1934년에 과학 철학자 Karl Popper가 도입한 평가 기준)과 실험 가능성입니다 — 여러분이 어떠한 개념이 참인 지 거짓인 지 판단할 때, 실험이나 데이터를 이용할 수 없다면 이것은 가설이 아닙니다(아니면 매우 잘못된 가설입니다).

즉, 간단히 말하자면, 여러분이 (1) 기존 증거나 이론을 살펴본 후 (2) 가설을 세운 다음 (3) 한 예측을 하는데, (4) 이 예측은 여러분이 어떤 실험이나 데이터 분석을 설계하여 이를 검정 가능하게 하는 것이며 (5) 여러분은 어떤 결론을 도출할 수 있게 됩니다. 물론, 모든 연구에 가설이 있는 것은 아니며(탐색적 연구와 가설 생성 연구 또한 존재) 여러분의 논문에 여러분의 가설을 반드시 거론할 필요는 없습니다.

그러나, 과학적 방법의 원리를 이해하기 위해 우선적으로 자세하게 살펴볼 것이 있습니다.

연구 논문이 참조하는 다양한 유형의 가설을 살펴본 다음, 여러분 논문에 강력한 가설을 세우는 방법에 대한 단계별 지침을 확인해 보도록 하겠습니다.

여러분의 가설은 여러분의 연구 전체가 성장하고 발전할 수 있게 하는 “씨앗”입니다.

이 가설은 아마도 여러분의 연구 논문에서 가장 중요한 문장일 것입니다.

연구 가설의 유형

가설은 단순할 수 있습니다. 단순한 가설은 단일 독립 변수(변동을 관찰하거나 조작하려는 변수)와 단일 종속 변수(변동이나 조작의 영향을 받을 것으로 예상되는 변수) 간의 관계를 설명합니다. 어느 한 쪽에 변수가 더 많으면, 여러분은 복합 가설을 다루고 있는 것입니다. 여러분은 여러분이 관심 있는 변수 간 관계 종류(예시: 인과 관계 또는 연관 관계)에 따라 가설을 구분할 수도 있습니다. 그러나 이러한 변수들과는 별개로 우리는 보통 “대립 가설”이라고 하는 것과 그 반대인 “귀무 가설”이라고 하는 것에 관심이 있습니다. 여러분이 이 두 가지를 반대로 나열해야 한다고 생각하신다면, 논리적으로 말해 여러분이 맞습니다 — 대립 가설은 분명히 두 번째가 되어야 합니다. 그러나 이 가설이 (연구자로서)우리가 일반적으로 관심을 갖는 가설이기 때문에 여기에서부터 시작해보겠습니다.

대립 가설

여러분이 여러분의 연구에서 두 변수 간 관계를 예측할 때, 해당 관계를 설명하기 위해 세우는 가설은 대립 가설(일반 통계 용어로 H1)이라고 합니다. 여러분이 가설 검정을 하는 목적은 이러한 관계가 없을 가능성에 대한 증거를 입증하기 위함이 아니라, 대립 가설을 뒷받침하기에 충분한 증거가 있다는 것을 입증하기 위함입니다. 대립 가설은 일반적으로 연구의 연구 가설이며, 문헌과 기존 관찰 그리고 널리 알려진 이론들에 기초하고 있습니다.

귀무 가설

귀무 가설(H0)은 기타 가능한 결과를 설명하는 가설인데, 이 가설은 여러분의 변수들끼리 서로 관련이 없다고 하는 가설입니다. 여러분은 여러분의 결과를 바탕으로 두 가지 가설 중 하나를 선택합니다 — 일반적으로 여러분의 예측이 정확했을 때, 여러분은 귀무 가설을 기각하고 대립 가설을 수락합니다. 그러나 여러분은 이 사고 과정 단계에서 길을 잃지 않도록 주의해야 합니다: 여러분이 어떠한 차이나 변화가 전혀 없을 것이라고 예측하는 경우, 여러분은 귀무 가설에 대한 근거를 찾고 H1을 기각하려고 하는 것입니다.

방향적 가설

귀무 가설이 분명하게 “정적”이라면, 대립 가설은 변수 간 관찰된 관계에 대해 그 방향을 지정할 수 있는 특징이 있습니다 – 예를 들어, 특정 단백질의 발현 수준이 높은 쥐는 이 수준이 낮은 쥐보다 활동적이라고 할 수 있습니다. 이것을 단측 가설이라고 하겠습니다.

방향적 단측 대립 가설의 또 다른 예시는 다음과 같습니다.

H1: 중요한 시험 전에 개인 수업을 듣는 것은 성적에 긍정적인 영향을 끼칩니다.

이에 따른 여러분의 귀무 가설은 다음과 같습니다.

H0: 중요한 시험 전에 개인 수업을 듣는 것은 성적에 전혀 영향을 끼치지 않거나 부정적인 영향을 끼칩니다.

비방향적 가설

비방향적 가설은 잠재적으로 관찰된 효과의 방향을 지정하지 않고, 오로지 연구된 변수 간 관계만 존재한다고 봅니다 — 이를 양측 가설이라고 합니다.

예를 들어, 여러분이 실험실에서 시험관 내 특정 조건(예시: 불안)과 관련된 경로에 다소 효과를 보인 신약을 연구하고 있다고 가정해보겠습니다. 여러분은 이 신약이 동물을 실험 대상으로 했을 때와 동일한 효과를 나타낼 지, 아니면 예상하기 어렵고 잠재적으로 불안 수준을 높일 수 있는 다른 기타 효과나 부작용을 유발할 지 확실하게 얘기하기 어려울 것입니다.

대신에 여러분은 다음과 같은 두 가지 가설을 제시할 수 있습니다:

H1: 실험실에서 유일하게 검증된 약물은 불안 쥐 모델에서 불안 수준에 (어떤 식으로든)영향을 끼칩니다.

여러분은 이 다음, 이 귀무 가설에 대해 비방향적 대립 가설을 검정합니다:

H0: 실험실에서 유일하게 검증된 약물은 불안 쥐 모델에서 불안 수준에 전혀 영향을 끼치지 않습니다.

가설 작성의 단계

이제 우리가 다양한 종류의 연구 가설 간 중요 차이점을 이해했으니, 가설을 작성하는 간단한 과정에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

1단계

이전 연구를 바탕으로 질문을 해보세요. 연구는 항상 어떠한 질문으로 시작되지만, 그 주제나 현상에 대해 이미 알고 있는 내용을 고려합니다. 예를 들어, 여러분이 반려동물을 키우는 사람이 그렇지 않는 사람보다 더 행복한 지에 대해 관심이 있다고 가정해보겠습니다. 여러분은 문헌 검색을 통해 이미 입증된 내용을 찾아보게 될 텐데, 이를 통해 행복과 반려동물 소유 간 관계를 보여주는 연구가 꽤 많이 있다는 것을 알게 될 것입니다 — 심지어 강아지가 반려동물인 것이 고양이가 반려동물인 것보다 유익하다는 연구도 있습니다! 여러분이 이 발견에 대해 매우 흥미를 느낀다고 가정해봅시다:

강아지를 키우는 사람이 고양이를 키우는 사람보다 더 행복한 이유는 무엇일까요?

2단계로 넘어가서 이 질문에 대한 답을 찾아보겠습니다.

2단계:

여러분 스스로의 질문에 답을 하여 강력한 가설을 세워보세요. 재차 말씀드리지만, 여러분은 무언가를 꾸며내거나, 이미 일어난 것을 반복 또는 무시하고 싶지 않을 것입니다. 문헌 검색을 통해 찾은 강아지와 고양이의 대결 구도 논문들을 보면, 대부분의 연구가 자기 보고 형식의 설문지를 기반으로 하며 이것이 성격 특성, 정신 건강 및 삶의 만족도에 대한 것임을 알 수 있습니다. 여러분이 확인할 수 없는 것은 실제 (정신적 또는 신체적)건강 측정에 대한 데이터와 실험입니다. 그렇기 때문에 여러분은 신중하게 생각한 가설에 대해 다음과 같은 결정을 내릴 것입니다. 하루에 여러 번 강아지를 산책시키고, 강아지 훈련 대회와 같이 재미있고 건강한 활동에 참여하거나 강아지들과 함께 여행을 떠나는 강아지 주인들의 생활방식이 이들에게 행복감을 각별히 북돋아 줄 거라는 것입니다. 여러분은 그러므로 여러분의 질문에 다음과 같이 답을 할 수 있습니다.

강아지 주인이 고양이 주인보다 행복한 것이 그들이 참여하는 강아지 관련 활동들 때문일 것입니다.

여러분은 이제 여러분의 가설이 이 문서의 서두에서 소개한 두 가지 필수 요건인 반증 가능성과 입증 가능성을 충족하는 지 확인해야 합니다. 반증이 불가하거나 입증이 불가하다면 가설이 아닙니다. 하지만 운이 좋게도, 강아지를 키우지만 그러한 활동에 참여하지 않는 것이 강아지와 함께 놀고 여행에 데려가며 강아지를 키우는 것보다 더 낮은 수준의 행복으로 이끄는 지 여부를 검증해볼 수 있습니다.

3단계:

예측을 하고 변수를 정의해보세요. 우리는 우리의 가설을 시험해볼 수 있음을 확인했지만 이제 우리는 모든 관련된 변수를 정의하고, 실험 또는 데이터 분석을 설계하며, 정확한 예측을 해야 합니다. 예를 들어, 여러분이 강아지 주인을 연구하기로 결정한다고 해봅니다. 여러분은 이들이 삶의 만족도뿐만 아니라 이들의 생활방식에 대한 설문지를 작성하게 하고, 활동적인 강아지 주인과 활동적이지 않은 강아지 주인이 속한 두 그룹을 비교할 수 있습니다. 대신에 여러분은 이전 연구에서 만들고 분석한 데이터를 넘어서 강아지 주인의 활동 수준을 직접 조작하여 그 조작의 효과를 연구하고 싶을 수 있습니다. 그러면 여러분은 이들을 연구실에 초대하여 비슷한 생활방식의 실험 참가자 그룹을 선택하고, 이들의 생활방식을 바꾸게 한 다음(예시: 소파 붙박이 강아지 주인들이 민첩성 훈련 수업을 시작하게 하거나 일정 기간의 시간 동안 매우 활동적인 주인들이 어떠한 즐거운 활동에도 자제하게) 이 개입 전후 행복 수준을 평가하면 됩니다. 두 경우 모두 여러분의 독립 변수는 “강아지와 함께하는 즐거운 활동 참여 수준”이 될 것이고, 종속 변수는 행복 이 될 것입니다.

과학적 가설의 예시

본격적으로 시작하기 위해 좋은 가설 및 나쁜 가설의 예시를 몇 가지 살펴보겠습니다.

가설의 좋은 예시

가설의 나쁜 예시

가설 작성을 위한 팁

여러분이 우리가 이 글의 시작 부분에서 만든 가설과 예측의 차이점을 이해했다면, 이제 가설과 예측을 정확하게 만드는 데 문제가 없을 것입니다. 여러분의 기억을 되살려보겠습니다: 우리는 (1) 기존 증거를 살펴보고, (2) 가설을 세운 후, (3) 예측을 하며, (4) 실험을 설계해야 합니다. 예를 들자면, 여러분은 여러분의 강아지/행복 연구를 다음과 같이 요약할 수 있을 것입니다.

(1) 강아지 주인이 고양이 주인보다 더 행복하다고 연구에서 제시하지만, 어떤 요인이 이러한 차이를 유발하는 지에 대한 보고는 없습니다. (2) 우리가 세운 가설은 많은 강아지 주인들(그러나 매우 극소수의 고양이 주인들)이 이들의 반려동물과 참여하는 즐거운 활동들이 이들의 행복 수준을 높인다는 것이었습니다. (3) 이에 따라 우리가 예측했던 것은 다음과 같습니다; 매우 활동적인 강아지 주인이 한동안 이러한 활동에 참여하는 것을 막는 것과 매우 활동적이지 않은 강아지 주인들이 이러한 활동들을 참여하게 하는 것이 각각 이들의 행복에 대한 전반적인 자기 평가의 증가와 감소로 이어질 것입니다. (4) 이것을 시험하기 위해 우리는 강아지 주인들을 연구실로 초대하고, 설문지를 통해 이들의 정신적, 정서적 행복을 평가한 후 이들을 “활동적인” 그룹과 “활동적이지 않은” 그룹에 배정한 다음 이에 따라…

여러분은 실험적 예측이 아닌 가설에 대해서만 “가설을 세운다”는 말을 사용하고, 가설이 아닌 예측에 대해서만 “would” 또는 “if – then”이라는 말을 사용한다는 것을 알아 두세요. 어떠한 것이 다른 무언가에 영향을 미칠 “것”(“would” affect)이라는 가설은 마치 여러분이 명확한 진술을 할 만큼 충분한 자신감이 없는 것처럼 들립니다 — 이 경우 여러분은 읽는 사람도 여러분의 연구를 신뢰할 것이라고 기대할 수 없습니다. 현재 시제를 사용하되, 다양한 정도의 확실성을 나타내는 (may, might, could와 같은)조동사를 사용하지 마세요. 여러분이 기억해야 할 것은 여러분이 과장하지 않으려고 노력하면서 결론을 도출해내는 것이 아니라, 어떠한 측면에서 반증하려고 노력하는 명확한 진술을 하고 있다는 것입니다. 그리고 이는 두려워할 것이 아니라 과학적 과정의 중요한 부분이라는 것입니다.

이와 마찬가지로, 여러분이 연구의 시사점을 설명하거나 본문의 결론 부분에서 예측을 할 때 “가설을 세운다”는 말을 사용하지 마세요. 왜냐하면 이것이 단어 본래 의미에서의 가설이 아니기 때문입니다. 앞에서 언급했듯이, 여러분은 학술 논문의 많은 저자가 이렇게 다소 미묘한 차이에 대해 크게 신경을 쓰지 않는 것처럼 보실 수 있습니다. 그렇지만 여러분이 스스로의 연구에 대해 매우 명확하게 생각하는 것은 글을 더 잘 쓰는 데 도움이 될 뿐만 아니라, 그 악명 높은 리뷰어 2까지도 여러분의 논문에 대해 트집을 잡을 이유를 덜 찾을 수 있게 보장할 것입니다.

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