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최근 수정 시각 : 2025-03-19 00:52:31

실험



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1. 개요2. 설계방법
2.1. 실험집단의 설정
3. 대학에서의 실험
3.1. 학부3.2. 대학원
4. 특이한 실험들5. 나무위키에 개별 문서가 등재된 실험6. 가공의 실험7. 관련 문서8. 둘러보기

1. 개요

/ Experiment

어떤 대상에 일정한 조건을 인위적으로 설정하여 그 결과를 조사하는 것으로, 과학연구에 있어서 기본적인 방법 중 하나이자 과학 발전의 중요한 요소이기도 하다. 과학적 방법론의 세번째 단계이기도 하다. 상관관계통계적 방법이 "검증"한다면 인과관계는 실험이 "입증"한다.

어떤 대상을 보다 깊게 알기 위해 하는 행위로 인식되며 자연과학, 사회과학 등의 현상을 분석하는 데에 광범위하게 사용된다. 실험을 행하는 사람이 따로 정해져 있는 것이 아니기 때문에 일상 생활에서도 여러 사람들에 의해 다양한 실험이 실행되며 주로 요리게임취미 분야에서 이용한다. 그러나 모든 연구문제에 쓰일 수는 없으며 반복적으로 경험적인 입증이 가능한 가치중립적 연구문제로만 제한된다. 즉 사변적인 논리를 펼치거나, 일회적인 사건의 진위를 밝히거나, 초자연적인 주제를 다루거나, 가치판단이 개입되는 이슈에서는 실험이 아닌 다른 방법을 사용해야 한다.

실험의 가장 교과서적인 얼개는 같은 대상을 두 개 이상의 복수의 집단으로 나누어 하나의 실험군으로 설정해 놓고, 한쪽 대상에 설정된 조건을 바꾸어 그 결과를 서로 대조해 보는 방법으로, 이때 무선추출 등의 방법을 통해서 실험과 무관한 다른 조건들은 모두 같게 설정해 최대한 변인을 줄이는데 이것을 진실험설계(true experimental design)라고 부른다. 하지만 모든 조건을 같게 설정하는 것은 현실적으로 불가능하기 때문에 어떤 실험이건 그 결과가 무조건 100% 완벽하다고는 볼 수는 없다.

실험이 실험이기 위한 3가지 조건은 외생변인의 통제(control)[1], 실험집단의 처치(treatment), 처치 이후 측정결과의 비교(comparison)라고 할 수 있다. 즉, 연구자의 관심에서 벗어나면서도 연구결과에 영향을 끼치는 변인들을 최대한 제거하고, 실험집단과 통제집단 중에 실험집단에만 선별적으로 독립변인을 처치하며, 처치 후에 두 집단에서 얻어진 측정결과에 차이가 있는지를 비교한다. 차이가 있다면 그 차이는 다른 무엇도 아니라 오직 처치의 결과라고 인과성이 믿어질 수 있기 때문이다. 이를 인과성 추론의 3대 조건과 대응시킬 경우 통제는 비허위성(non-spuriousness), 처치는 선후관계(time order), 비교는 공변성(covariation)에 대응한다. 이 조건들 중 일부가 다소 취약하다고 하더라도 현실적으로 그것이 최선인 경우에는 준실험설계(quasi-experimental design)라고 불리며 실제로 준실험설계는 진실험설계와는 달리 논리적 약점의 발생을 허용한다.

사회과학에서 실험법은 이론적으로는 가장 이상적이지만 현실적으로는 그다지 많이 사용되지 못하고 있다. 대략 세 가지 이유가 있는데 1) 연구비가 부족하다거나 하는 등의 어른의 사정이 있는 경우, 2) 인간을 대상으로 한 연구이기 때문에 필연적으로 심각한 연구윤리 문제가 발생하는 경우, 3) 변인의 조작과 처치, 통제가 현실적으로 불가능한 경우이다. 이 중에서 마지막 세 번째 이유는 그야말로 거의 모든 사회과학 연구주제들에 공통적으로 해당되기에, 실험이 좋다는 걸 알고 있어도 써먹기가 무척 힘들다.

한국에서는 언뜻 의미와 단어가 비슷하게 보이는 시험(test)과도 착각하는 경우가 많다. 시험(試驗)이라는 단어는 개인의 능력을 일정한 절차에 따라 평가하는 활동(ex. 중간고사), 혹은 사물의 기능을 직접 체험하면서 증빙하는 것(ex. 시험비행)을 말한다. 한편 test의 다른 번역어인 검정(檢定)은 사전에 정해진 기준점과 평가대상을 서로 견주어 봄으로써 역량을 평가하는 것이다(ex. 자격검정). 통계적 방법에서의 검정은 추론통계학적 활동 중 하나로, 어떤 가설의 진위를 확인하기 위해 검정통계량(test statistic)을 확보하여, 주어진 신뢰수준 하에서 그 가설을 채택 혹은 기각할 기준점과 비교해 보는 것을 말한다.

실험의 연구방법론적 과정이나 관련 용어들에 대해서는 연구방법론 관련 정보 항목을 보라.

2. 설계방법

파일:상세 내용 아이콘.svg   자세한 내용은 실험설계 문서
#!if (문단 == null) == (앵커 == null)
를
#!if 문단 != null & 앵커 == null
의 [[실험설계#s-|]]번 문단을
#!if 문단 == null & 앵커 != null
의 [[실험설계#|]][[실험설계#|]] 부분을
참고하십시오.

2.1. 실험집단의 설정

파일:상세 내용 아이콘.svg   자세한 내용은 통제집단과 실험집단 문서
#!if (문단 == null) == (앵커 == null)
를
#!if 문단 != null & 앵커 == null
의 [[통제집단과 실험집단#s-|]]번 문단을
#!if 문단 == null & 앵커 != null
의 [[통제집단과 실험집단#|]][[통제집단과 실험집단#|]] 부분을
참고하십시오.

3. 대학에서의 실험

3.1. 학부

이공계열 학과에 입학한 거의 모든 학생들은 실험을 필수적으로 이수해야 한다. 교양필수 과목으로 일반물리학, 일반화학, 일반생물학 등을 들을 때 그 모든 교과목에 실험이 필수과목으로 딸려 있기 때문이다. 이들 실험 과목은 학교 by 학교지만 신입생들에게 정말 악명높은 경우가 많은데 그 이유는 다음과 같다.
대부분의 경우 실험은 1학점이 배당된다. 그러나 대부분 실험 과목의 로드는 어지간한 3학점 과목 뺨칠 정도로 많다(...) 그냥 실험실 가서 실험을 하는 것은 정말 별 거 없는 기초적인 실험들이지만 문제는 보고서에 있다. 기본적으로 매 주 실험을 할 때마다 대부분의 학교에서 예비 보고서(Pre-Lab) + 실험 보고서(Lab Report) + 결과 보고서(Final Report)를 반드시 제출하도록 요구하며, 이를 모두 합치면 10장 분량이 넘어가는 실험도 부지기수이다. 이러한 보고서들을 모두 채점하여 A+~F의 평점까지 나오니[2] 스트레스를 받지 않는 것이 더 이상할 지경. 거기다 일부 과목들의 경우 자체 시험 및 각종 온라인 강의 응시 의무까지 부여하기도 하는데, 이쯤되면 배보다 배꼽이 더 커지는 수준이다.
생명과학과, 지구과학과 등은 낫지만[3] 물리학과, 화학과에 입학하는 대부분의 학생들은 자신의 적성에 이론물리/화학이 잘 맞아서 오는 경우가 대부분이고, 실험물리/화학이 좋아서 오는 경우는 극소수이다.[4] 때문에 대다수의 신입생들은 로드는 더럽게 많은 데 비해 고작 1학점밖에 안 주는 실험 과목들이 단지 재미없고 귀찮은 과목으로만 여겨지기 마련이다. 거기다 수학과, 컴퓨터공학과, 산업공학과 등 교양으로 물리/화학을 들어야 하는 학과에서는 이론이면 모를까 일반물리/일반화학 실험 과목은 정말 평생 쓸 데 없는 경험이 될 가능성이 높기 때문에 더욱 커리큘럼에 대한 불만만 쌓이고 흥미를 느끼지 못하게 되는 것.

물론 학교별 편차가 심해서, 어떤 학교는 정해진 규정만 지키면 실험과 간단한 보고서만 몇 번 쓰면 끝인 등 비교적 널널한 커리큘럼을 유지하는 학교도 많다. 그러나, 특히 명문대일수록, 위와 같이 신입생들을 빡세게 굴리는 경향이 강하다. 국내 3대 공대로 불리는 설카포 모두 실험과목 중에 최소 한 과목 이상은 신입생들에게 욕이란 욕은 다 먹으며 매년 별점테러를 당하고 있으니 말 다했다(...) 과거 악명높던 서울대 물리학실험 과목에서는 심각한 수준의 실험/보고서 부담 탓에 2021학년도까지 전체 수강생의 30~50% 가량이 드랍을 하자, 부랴부랴 A+~F 학점제에서 S/U제로 바꾸고, 실험 횟수를 절반으로 줄이고, 각종 잡다한 보고서 제출 횟수도 줄인 결과 그나마 평이 나아졌다. 그러나 특히 화학실험의 경우 현재까지도 세 학교 모두 신입생들을 밤새게 만드는 적폐 과목으로 유명하다. 특히 포스텍에서는 이런 적폐 과목이 전교생 필수이며, 기존에는 화학과 지망 시 일반화학실험 2까지 필수 이수해야 한다는 규정이 있었는데 원래 화학과 지망하던 학생들이 일화실 1을 듣고 죄다 GG를 치는 바람에(...)[5] 지원자 수가 심각하게 감소하자 부랴부랴 해당 규정을 폐지하기도 했다.

그런데 이렇게 신입생 때부터 빡세게 굴리는 학교들의 경우, 2, 3학년 전공 실험과목들은 이들과 비교할 수 없을 정도로 악명높은 경우가 많다(...) 대학원생 체험 모드라고 불릴 정도. 하루 종일 실험만 하거나, 이틀 연속으로 계속 실험만 하다가 보고서 쓴다고 또 며칠을 지새우는 경우가 흔하다. 그리고 이들 중 상당수는 전공필수 과목이기 때문에, 주변 눈치 볼 것도 없이 매우 빡세게 굴린다(...) 사실상 이들 과목은 이후 대학원 진학 의사가 있는 학생들 대상으로 이론 쪽 학자가 될 것인지, 실험 쪽 학자가 될 것인지에 대한 첫 분수령이라고 보아도 과언이 아니다. 이런 고강도 실험에 적응하지 못하는 학생들은 F만 면하자는 마인드로 최대한 대충 실험을 때우고 이론 분야에 몰두하거나[6] 혹은 아예 전과나 자퇴를 고민하기도 한다. 반면 실험이 적성에 잘 맞는 것으로 판단되는 학생들은 이 시점부터 랩실 컨택, 학부생 인턴 등을 시작하며 실험 부문 학자의 길을 걷게 된다. 물론 후자의 비율은 극히 적으며, 상당수는 이런 실험 과목을 매우 싫어한다(...) 전공필수가 아닌 물리/화학 전공 실험과목은 인원수 미달로 거의 매년 폐강될 정도.

반면 생명과학의 경우, 생명과학 이론 공부를 좋아하는 학생들 못지않게 실험을 좋아하는 학생들도 많은 관계로 물리학/화학 실험과목에 비해 조금 더 즐겁게 임하는 학생들이 많다. 이는 대부분의 대학에서 수학과, 물리학과, 화학과에 비해 생명과학과의 커리큘럼이 대체로 널널한 것과도 연관성이 있는데, 전공 생명과학 실험과목에서 다루는 실험들은 물리/화학 실험에서 다루는 이중슬릿 회절 실험, 유기무기실험처럼 초고강도의 실험들은 거의 나오지 않기 때문이다. 때문에 애초에 부담도 크지 않고, 실험에 흥미를 가진 학생들도 타과에 비해 많기 때문에 이쪽에서는 의욕을 가지고 실험에 임하는 학생들이 많은 편.

지구과학과, 천문학과의 경우 아예 실험 대신 지질 명소, 바다, 천문대 등으로 현장 답사를 나가는 경우도 많다.

모든 학교 공통으로, 실험 과목의 학점당 수업시수는 이론 과목의 2배이다. 즉, 1학점짜리 실험 과목은 주 2시간, 3학점 과목은 주 6시간을 정규 시간표로 편성한다. 물론 이러한 제한시간을 몇 시간씩 초과하는 실험들도 아주 흔하기 때문에 실질적인 시수는 보통 3배 정도이다.

3.2. 대학원

대학원에서의 실험은 학부에서의 실험과는 목적부터가 다르다. 여기서부터는 당신이 유의미한 데이터를 발견하고, 그를 통해 좋은 논문을 쓰기 위해 실험을 해야 한다. 때문에 더 이상 '실험 매뉴얼'과 같은 것은 존재하지 않고, 당신이 행하는 프로젝트, 나아가 당신이 학위를 얻고자 하는 분야의 문제를 알아서 찾아서 실험을 해야 한다. 이쯤되면 이론과 실험의 경계가 명확해져, 이론을 공부하는 대학원생들은 온갖 광범위한 수학, 물리학을 공부하고 논문을 읽느라 밤을 새는 반면, 실험을 공부하는 원생들은 중요 실험이 있는 기간에는 잠과 식사를 실험실 내부에서 해결하는 경우가 부지기수다(...) 물론 실험 쪽으로 학자가 되고 싶은 사람은 석/박사 때는 물론, 포닥, 교수에 임용되고 나서도 수십 년간 실험실, 연구실과 물아일체가 되어 살아가기도 한다.

4. 특이한 실험들

이 단락의 출처는 이 사이트이 사이트로, 각 내용을 한국어로 번역하여 요약한 것이다. 이 중 일부는 레토 슈나이더(R. U. Schneider)에 의해 《The Mad Science Book》 에도 언급되었다.

어찌 보면 현실의 매드 사이언티스트들이다. 일부는 실제로 인류의 지성에 큰 도움을 주었지만 일부는 읽는 이를 아연하게 만들기도 한다. 어떤 것은 저도 모르게 "잘도 이런 미치광이 실험을!"이라는 말이 튀어나올 수도 있다. 대부분은 20세기 초엽 혹은 제대로 된 연구윤리위원회가 없던 상황에서 수행되었던 것들이다.

그 외에도 특이한 실험들은 더욱 많이 거론될 수 있다. 관련 영상

5. 나무위키에 개별 문서가 등재된 실험

6. 가공의 실험

이 문서에 스포일러가 포함되어 있습니다.

이 문서가 설명하는 작품이나 인물 등에 대한 줄거리, 결말, 반전 요소 등을 직·간접적으로 포함하고 있습니다.

7. 관련 문서

8. 둘러보기

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[1] 조건을 4가지로 설명하는 경우 무선화(randomization)가 추가되기도 하는데 무선화는 외생변인을 통제하는 방법 중 하나이면서 그에 더하여 실험결과의 일반화를 보장한다는 점에서 중요하다. 무선추출(random sampling)과 무선할당(random assignment)에서 용어의 혼란이 발생할 수 있으나 무선추출이 표본집단을 모집단에서 무작위로 추출한다는 의미라면 무선할당은 그렇게 추출된 표본집단 참가자들을 다시 실험집단과 통제집단 중 어느 하나에 무작위로 집어넣는다는 의미이다.[2] 그나마 S/U로 채점되는 과목들은 원성이 적은 편이다.[3] 생물과 지구과학의 경우 대부분 실험 커리큘럼도 물리, 화학에 비해 비교적 널널한 편이다.[4] 물론 들어올 때야 대부분이 이론 분야 지망이지만, 대학원 과정, 빠르면 학부 고학년 과정 때부터 이론 분야에서 재능의 한계를 느끼고 실험으로 갈아타는 케이스가 결코 적지 않다. 순수수학, 이론물리, 순수화학 등은 정말로 재능이 뛰어나야 하며, 또 이들 분야에서 유의미한 성과를 내려면 아무래도 박사 학위 정도는 취득해야 하고, 취득하고 나서도 교수 임용이 되거나 대단한 실적을 내지 않는 이상 자신이 좋아하는 공부 하나만 믿고 불확실한 인생을 살아야 하기 때문에 조금 더 '돈이 되는' 실험 분야로 빠지는 경우도 많다. 반도체, 인공지능 관련 실험분야가 대표적.[5] 일화실 1에는 하위 일정 비율에게 반드시 U(낙제)를 주는 규정도 있어서 U를 받은 학생이 이거 한번 더 들을 바에 반수하겠다며 실제로 학교를 떠나는 사례도 발생하는 등, 학내에서 꽤나 심각한 문제였다. 2023년에는 화학과 선택자 수가 단 9명으로, 전교의 모든 학과 중 가장 선택자 수가 적었을 정도.[6] 베르너 하이젠베르크처럼 이론 분야의 지식은 매우 훌륭한데 실험에 대해서는 아무런 흥미를 느끼지 못하는 사람들이 매우 많다.[7] 당장 실금을 해도 이상할 게 없을 정도의 심박수다.[8] 사실 유명한 디스토피아 소설 멋진 신세계에 수면암시 학습 장면이 등장하는데 20세기 초에는 이것이 최첨단의 교육법으로 간주되고 있었음을 유념한다면 이 실험의 맥락을 이해할 수 있을 것이다.[9] 물론 퍼스의 학자적 소신과는 무관하게 오늘날 황열은 모기가 옮기는 바이러스에 의해 전염된다는 사실이 널리 알려져 있는데 이는 그가 죽은 지 얼마 되지 않아서 쿠바의 카를로스 핀레이(C. Finlay)가 밝혀냈다.[10] 현대에는 그가 만성 환자들의 전염성 없는 샘플을 채취했기 때문일 것이라고 추정하고 있다.[11] 좀 더 정확히 말하자면 너무 조금 주사했다간 원하는 결과를 얻을 수 없을지도 모른다는 우려 때문이었다.[12] 미노비치는 이 과정에서 "참지 못할 정도의 고통"을 느꼈다고 회고했다.[13] 일본 등지에서도 비슷한 실험이 있었는데, 러시아의 사례는 가장 극명한 결과로 나타났다.[14] 물론 다른 한편에서는 한 지원자와 한 연구원이 서로 사랑에 빠지는 일도 있었다.[15] 서로의 정체성을 건드리는 것은 금지되어서, 누가 상대방이 예수가 아니라고 주장하기라도 하면 곧바로 제지시키고 화제를 돌렸다.[16] 사후에 이 사람에 한해서는 해독제를 투여했어야 했다는 비판이 나올 정도였다.[17] 추적하는 데만 4년의 세월이 걸렸다고 한다.[18] Bennett, C. M., Miller, M. B., & Wolford, G. L. (2009). Neural correlates of interspecies perspective taking in the post-mortem Atlantic Salmon: an argument for multiple comparisons correction. Neuroimage, 47(Suppl 1), S125.

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