심리학과, 상담학과, 임상심리사 2급, 정신보건 등 임상심리학 요점 요약 6. 실험법

6. 실험법

1 단일 사례 실험 설계와 집단 실험 설계
1) 가설 검증 위해 임상심리학 영역에서 활용되는 대표적인 방법
☞ 가설 검증을 위해 임상심리학 영역에서 활용되는 대표적인 방법들을 실험법(예: 집단 간 설계)과
비실험법(예: 관찰법, 질문이나 검사를 활용한 상관법, 자연적 그룹 설계)로 나눌 수 있음
☞ 실험법은 인과관계에 대한 가설을 검증하기 위한 유일한 연구방법으로, 인과관계를 규명하기
위해 연구자는 일종의 처치(조작, manipulation)을 하고 그에 따른 결과를 평가
예1) 특정 치료(예, 단기정신역동치료, 약물치료)가 정신과 증상(예, 우울 증상, 조현병 양성
증상 등)의 경감을 이끄는지를 연구할 때 활용
예2) 사회적 위협(예, 편견)이 정신장애를 지닌 사람들의 불안을 가중시키는지를 연구할 때 활용
☞ 변인
- 독립변인(independent variable)은 연구자가 조작하고 처치하는 변인
예) 단기역동치료가 우울 증상의 4경감에 미치는 효과를 알아보기 위해 연구자는
참여자를 단기역동치료 혹은 지지치료에 무선할당 할 수 있는데, 이때 치료의
종류(단기역동치료 혹은 지지치료)가 연구자가 조작하는 독립변인이 됨. ‘사회적 위협이
정신장애를 지닌 사람들의 불안을 가중시킨다’는 가설을 검증하기 위해서는 실험에서
‘사회적 위협’을 유발하는 상황과 ‘사회적 위협’을 유발하지 않는 상황을 조작할 수
있는데, 이때 ‘사회적 위협’ 여부가 독립변인이 됨
- 종속변인(dependent variable)은 독립변인에 따라(혹은 처치에 따라) 값이 변화하는
변수이며 독립변인에 영향을 받는 결과변수
예) 우울 증상의 치료 효과 검증 시에 우울 증상은 종속변인이 됨
- 혼입변인(confounding variable)은 독립변인 이외에 종속변인에 영향을 주는 변인으로
실험설계 시 독립변수로 설정되지 않은 변인
예) ‘사회적 위협이 정신장애를 지닌 사람들의 불안을 가중시킨다’는 가설을 검증하는
실험을 진행했을 때 사회적 위협에 노출된 그룹의 사람들이 그렇지 않은 그룹 사람들보다
특성 불안(trait anxiety)이 높은 경우, 종속변인인 불안 점수가 높았던 원인이 ‘사회적
위협’이 아니라 높은 ‘특성 불안’일 가능성이 있다. 이때 사전에 통제되지 않았던 특성
불안의 정도가 ‘혼입변인’이 됨
- 통제변인(control variable)은 실험에서 독립변인 이외에 종속변인에 영향을 미칠 수 있는
혼입변인을 미리 파악하여 통제하는 변인. 실험법에서는 반드시 이러한 잠재적인
혼입변인을 파악하고 통제하는 것이 필요하며, 이렇게 잠재적 혼입변인을 사전에
통제하는 경우 ‘통제변인’이라고 함
예) 각 치료집단(예, 약물치료와 심리치료)에 할당된 피험자의 성비, 나이, 교육수준 혹은
지능 등을 동일하게 맞출 때 이러한 변인들이 통제변인이 됨. 성비, 나이, 교육수준, 지능
등은 연구자가 사전에 독립변인 이외에 종속변인에 영향을 미칠 수 있는 변인으로
파악하고 통제하게 됨

 

☞ 내적타당도와 외적타당도
① 내적타당도
- 혼입변인 등의 다른 이유 때문이 아니라 오직 실험처치가 원인이 되어 그러한 실험결과가
나타났다고 자신 있게 말할 수 있는 정도
- 내적타당도를 확보하기 위해 크게 초기 동질성(initial equivalence)과 과정 동질성(ongoing
equivalence)을 고려해야 함.
- 초기 동질성은 독립변인을 조작하기 이전에 서로 다른 조건에 있는 참가자들의 상태(예,
상태 우울 등)가 동일할 때 확보됨. 과정 동질성은 독립변인을 처치하거나 조작할 때 그
과정(예, 모든 참여자가 50분간의 5회기의 치료를 받음)을 동일하게 함으로써 확보됨
- 실험법에서 초기 동질성은 주로 무선할당(random assignment)을 통해서 달성될 수
있으며, 과정동질성은 처리 과정은 표준화될 때 달성 가능.
- 초기 동질성을 위한 무선할당은 연구자가 난수 생성 등을 이용하며 연구 참여자를 무선으로
특정 조건에 할당하는 절차로서, 연구자가 임의로 할당하지 않는 것을 의미. 무선할당을
통해 연구자의 편향이나 연구 참여자의 선호 등을 사전에 예방 가능. 참고로, 모집단에서
알맞은 샘플, 즉 참여자를 선별하는 과정은 외적타당도와 관련. 모집단을 대표하는 알맞은
샘플을 선별하였을 때에만 연구 결과를 그 해당 모집단에 일반화할 수 있기 때문임
- 탈락률(attrition rates)도 내적타당도, 특히 초기 동질성에 영향을 미치는 중요한 요소가
됨. 무선할당은 연구 참여자의 선호를 최대한 통제하는 방안이 되는데, 탈락은 연구
참여자가 스스로 선택하게 되므로 탈락률이 집단 간에 크게 차이가 난다면 초기 동질성에
차이가 생겼다는 의미가 됨
- 과정의 동질성을 위한 과정의 표준화는 독립변인 이외에 모든 참여자들이 동일한 과정을 겪도록 하는 것임
예) 약물치료를 받는 내담자와 개인 심리치료를 받는 내담자와 치료자가 만나는 횟수나
대면 접촉 여부 등을 동일하게 하는 것을 의미
② 외적타당도
- 연구 결과의 일반화에 대한 것으로, 연구자가 얻은 결과를 누가, 어디에서, 무엇을, 언제
적용할 지에 대한 것. 외적타당도가 높을수록 연구결과 일반화가 가능. 외적타당도를
구성하는 요소는 모집단, 연구 환경, 과제(혹은 자극) 그리고 사회적·시대적 변화 등
- 첫째, 모집단의 경우 모집단에서 적합한 샘플을 선별하는 과정은 외적타당도에 해당
예) 연구 샘플에서 얻은 결과를 모집단에 일반화할 수 있는가에 대한 질문이 됨
- 둘째, 연구 환경과 관련하여 특정 장소나 맥락에서 얻은 데이터를 다른 장소나 맥락에
적용가능한지도 외적타당도와 관련됨
예) 실험실에서 얻은 결과를 일반 고등학교에서의 행동에도 적용할 수 있는가? 정신과
입원병동에서 얻은 결과를 지역사회 정신건강 기관이나 심리클리닉에도 적용할 수
있는가와 관련된 문제임
- 셋째, 실험 과제(혹은 자극)도 외적타당도와 관련됨. 특정 자극에 대한 반응을 다른
자극이나 과제에 적용할 수 있는가와 관련된 문제
- 마지막으로, 사회적·시대적 변화도 외적타당도와 관련됨
예) 1995년 실시한 20대 여성의 불면증 연구 결과가 2019년에 살고 있는 20대
여성에게도 동일하게 적용될 것인가와 관련된 문제

 

2) 단일 사례 실험 설계와 집단 실험 설계
(1) 단일 사례 실험 설계
☞ 단일 사례 실험 설계를 활용한 단일 사례 연구는 한 명 혹은 소수의 연구 참여자를
대상으로 연구자가 연구 참여자와 1:1로 연구 실시
☞ 단일 사례 연구가 중요한 이유는 집단을 나누어 실시하기 어려운 경우(예, 유병률이 낮은
질병에 관한 연구, 참가자 모집이 어려운 경우)에도 활용이 가능하며, 특정 개인에게(아직
효과가 검증되지 않은) 치료조건이나 통제조건(예, 치료를 대기하고 있거나 치료를 제공하지
않는 조건)에 할당되면서 발생할 수 있는 윤리적인 문제에서 자유로울 수 있음
☞ 단일 사례 연구는 사례수가 1이라는 단점이 있어 여러 번에 걸친 단일 사례 연구 결과가
축적되기 전에는 일반화에 어려움이 있을 수 있지만, 인과관계를 밝히는 목적으로는 단일
사례 연구 설계기법을 이용하여 활용될 수 있음
① ABAB
- 단일 사례 연구 중 하나인 ABAB 설계는 두 가지 단계인 A와 B로 구성되어 있음 첫째
A는 개입 전 기저선(baseline, 치료받기 전의 상태) 단계이며 B는 개입 단계가 됨.
- ABAB 설계는 AB 설계의 가설 검증 상의 한계를 보완하기 위해 기저선 단계를 두 번
포함함. 그렇게 함으로써 개입 이전의 행동 패턴(첫 번째 A)을 알고, 개입 이후에 개입을
제공하지 않을 경우(두 번째 A) 행동패턴을 알아야 개입 시에 정확히 어떤 행동 변화가
나타났는지를 알 수 있기 때문

<철수의 행동수정 개입에 따른 방해 행동의 빈도(ABAB 설계의 예)>

예) 8살 남자아이인 철수가 교실에서 집중하지 않거나, 수업을 방해하는 행동을 하는
경우 연구자가 집중하지 않고 다른 학생의 수업을 방해하는 철수의 행동을 목표 행동으로
정할 수 있다. 연구자는 철수에게 행동수정 기법을 적용해 보기로 하고 학교 선생님들
에게 행동수정기법(수업방해 행동에는 주의를 기울이지 않고 수업에 집중하는 행동에
선택적으로 칭찬과 관심을 보이는 것 등)을 교육하였다. 연구자는 평상시 철수가
수업시간에 보이는 방해 행동을 한 달간 관찰하고 기저선(A)에 해당하는 데이터를 수집하였다. 한 달 후 학교 선생님은 다음 한 달에 걸쳐 철수에게 행동수정 기법을
적용하였고(B), 연구자는 방해 행동의 횟수를 다시 측정하였다. 한 달 동안의 행동수정
이후에는 다시 한 달간 행동수정 기법을 적용하지 않은 상태(A)에서 철수의 방해 행동을
측정하였다. 이후 학교 선생님은 한 달 간에 걸쳐 철수에게 다시 행동수정 기법을
적용하였고 연구자는 방해 행동의 횟수를 측정하였다.
연구자는 ABAB 설계로 얻은 결과를 통해 행동수정 개입 이전에 철수가 어느 정도
수업방해 행동을 보였고, 행동수정으로 인해 그러한 방해 행동이 얼마나 변화했는지를
관찰 할 수 있다. 이러한 ABAB 설계 시에 연구자가 고려해야 할 점은 두 번째 A, 즉
다시 개입을 제공하지 않은 것에 윤리적이고 정당한 이유가 있어야 한다는 것이다
② 다중 기저선 설계
- 독립변인의 도입 전에 상이한 행동들(또는 상이한 참가자들)이 변동할 때, 그 변동하는
길이의 기저선 기간을 받는 소집단 설계
- 다중 기저선 설계는 2개 이상의 목표행동 변화에 하나 혹은 여러 가지 개입법이나 치료를
적용하면서 특정 개입법이나 치료가 특정 목표 행동만의 변화를 이끌고 다른 목표
행동에는 영향을 미치지 않는지를 검증함으로써 특정 개입법이나 치료와 목표 행동 간의
인과관계를 밝힐때 사용될 수 있음

<입원병동에서 다중기저선 개입을 활용 한 예>

예) 정신과 입원 병동에 입원 중인 영수 씨가 병동의 일정(기상, 식사, 프로그램 참여
등)을 따르지 않고, 때로는 직원들이나 다른 환자들에게 언어적 폭력을 사용하는 경우
병동에서 두 가지 목표 행동 각각에 대한 개입을 고려할 수 있다. 병동 일정에 참여할
때마다 토큰을 받고[토큰은 추후에 영수 씨가 원하는 일(매점 이용, 외부 산책 등)에
사용될 수 있음], 언어적 폭력을 사용할 것 같을 때, 스스로 조용한 곳에서 잠시 화를
가라앉히는 조절 행동을 하면 토큰을 받는 개입을 하였음. 이 두 가지 개입법이
영수씨에게 도움이 되는지를 파악하기 위해 치료팀은 임상심리학자에게 행동수정
프로그램과 평가방법을 고안하도록 요구 하였고, 이에 따라 병동 간호사가 약 1주일간
기저선 행동을 측정하도록 하였다.

- 그림에 나타나 있듯이 처음에는 병동 일정을 거부하는 행동과 언어적 폭력 행동 모두
빈도가 높았다. 하지만 초기에 병동 일정을 거부에 대한 개입을 하였을 때 언어적 폭력
행동은 크게 변화가 없었으나 병동 일정 거부 행동에는 상당한 경감이 있었다. 이후에
언어적 폭력 행동에 대한 개입을 시작하였고 언어적 폭력 행동도 경감하기 시작하였다.
이러한 경우 특정행동수정 개입이 특정 목표 행동의 변화를 이끌었을 수 있다는 추론이
가능하게 됨. 물론 하나의 사례 연구를 통해 인과관계를 명확히 밝히기는 어렵지만,
이러한 사례연구를 통해 도출된 연구 결과는 두 가지 사건 사이의 인과관계를 추론할 수
있는 데이터를 제공함

(2) 집단 실험 설계
<집단 간 설계와 집단 내 설계의 차이>

① 집단 간 설계
- 집단 간 설계(between group design)는 두 개 이상의 독립적인 집단이 있고 연구
참가자가 각 집단(조건)에 할당됨. 집단 간 설계 시, 무선할당 방법을 활용하는데 이때 각
집단에 할당된 연구 참가자의 특성이 무선할당으로 인해 동질하다는 가정을 하는 경우
처치 이후에 한 번의 평가를 실시하여 처치의 효과를 검증하기도 함
② 집단 내 설계
- 집단 내 설계(within group design) 시에는 연구 참가자들이 특정 사건 이전과 이후에
행동에서 변화를 보이는지를 연구하는 것과 같이 동일한 사람들에게 동일한 처치를 여러
시기에 걸쳐 검증하면서 시간의 경과나 서로 다른 조건에 따라 목표 행동에 어떠한
변화가 나타나는지를 반복하여 검증하는 방법
- 임상심리학에서 집단 내 설계는 새로운 치료의 효과를 검증하기보다는 이미 효과적으로
알려진 치료의 메커니즘이나 언제 치료 효과가 나타나며 언제 사라지는지에 대한 질문에
답하기 위한 연구 설계로 자주 활용됨
③ 혼합 집단 설계
- 혼합 집단 설계(mixed group design)는 심리치료 효과 검증 뿐 아니라 실험 정신병리
연구에서도 다양하게 활용됨. 혼합 집단 설계는 간단히 말하여 집단 간 설계와 집단 내
설계를 혼합한 형태

 

<혼합집단설>

2 유사 실험 설계와 혼합 설계
1) 유사 실험 설계
☞ 무작위 할당으로 실험 집단과 통제 집단을 동등화 할 수 없을 때, 무작위 할당 대신 다른
방법을 통하여 실험 집단과 유사한 비교 집단을 구성하는 설계 방법
☞ 유사 실험 설계(quasi-experiment design)는 실험법 가운데 혼합 집단 설계 중
무선통제연구와 유사하지만, 무선할당을 하지 않는다는 점에서 상이함. 즉, 연구자가 임의로
연구 참여자를 여러 집단에 할당하거나 연구 참여자가 자발적으로 특정 조건에 지원하여
연구 참여자를 할당하고 나서, 연구자가 조작하는 독립변인(예, 치료의 종류)과 종속변인(예,
불안 점수)의 관계를 연구할 때 사용됨
☞ 무선할당을 하는 경우 연구 참여자가 우연이 아닌 경우 각 조건(집단)에 동일한 특성을
가지고 할당될 것으로 생각할 수 있지만, 유사 실험 설계에서는 이러한 과정이 생략되어
내적타당도중 초기 동질성을 확보하는 것에 어려움이 있음. 따라서 유사 실험 설계에서
도출된 연구 결과에 기반하여 독립변인과 종속변인 간의 인과관계를 상정할 수는 없음
☞ 유사 실험 설계를 활용하는 경우는 무선통제연구를 실시하기 전 독립변인과 종속변인 간의
관계를 예비적으로 조사하기 원할 때, 무선통제연구를 하기에는 연구 윤리의 심각한 문제가 있을
때(예, 특정 참가자에게 치료를 받지 못하게 하는 등), 임상 현장에서 무선할당이 어려운 경우 등

 

2) 혼합 설계
☞ 혼합 설계(mixed design)는 실험법과 상관법의 조합으로 이루어짐

 

3) 실험 결과의 인과관계 해석
☞ 실험법을 사용한 경우 독립변인이 종속변인에 미치는 영향을 인과적으로 해석할 수 있음.

다만 인과관계의 해석을 위해 초기 동질성과 과정 동질성이 확보되어야 함. 만약 집단 간
설계나 혼합 집단 설계를 활용한 경우에도 무선할당을 하지 않으면 독립변인과 종속변인의
관계(예, 특정 치료와 증상 경감의 관계)를 인과적으로 해석하지 않아야 함
☞ 많은 치료 효과연구가 무선할당을 하지 않고 유사 실험(quasi-experiment) 방식으로
진행되고 있으며, 이러한 경우에는 인과관계의 해석을 하지 않도록 주의해야 함. 또한 혼합
설계의 경우에도 상관관계를 인과관계로 해석하지 않도록 해야 함

(1) 유사 실험 설계
☞ 무작위 할당으로 실험 집단과 통제 집단을 동등화 할 수 없을 때, 무작위 할당 대신 다른
방법을 통하여 실험 집단과 유사한 비교 집단을 구성하는 설계 방법
☞ 유사 실험 설계(quasi-experiment design)는 실험법 가운데 혼합 집단 설계 중
무선통제연구와 유사하지만, 무선할당을 하지 않는다는 점에서 상이함. 즉, 연구자가 임의로
연구 참여자를 여러 집단에 할당하거나 연구 참여자가 자발적으로 특정 조건에 지원하여
연구 참여자를 할당하고 나서, 연구자가 조작하는 독립변인(예, 치료의 종류)과 종속변인(예,
불안 점수)의 관계를 연구할 때 사용됨
☞ 무선할당을 하는 경우 연구 참여자가 우연이 아닌 경우 각 조건(집단)에 동일한 특성을
가지고 할당될 것으로 생각할 수 있지만, 유사 실험 설계에서는 이러한 과정이 생략되어
내적타당도중 초기 동질성을 확보하는 것에 어려움이 있음. 따라서 유사 실험 설계에서
도출된 연구 결과에 기반하여 독립변인과 종속변인 간의 인과관계를 상정할 수는 없음
☞ 유사 실험 설계를 활용하는 경우는 무선통제연구를 실시하기 전 독립변인과 종속변인 간의
관계를 예비적으로 조사하기 원할 때, 무선통제연구를 하기에는 연구 윤리의 심각한 문제가
있을 때(예, 특정 참가자에게 치료를 받지 못하게 하는 등), 임상 현장에서 무선할당이
어려운 경우 등

(2) 혼합 설계
☞ 혼합 설계(mixed design)는 실험법과 상관법의 조합으로 이루어짐

(3) 실험 결과의 인과관계 해석
☞ 실험법을 사용한 경우 독립변인이 종속변인에 미치는 영향을 인과적으로 해석할 수 있음.
다만 인과관계의 해석을 위해 초기 동질성과 과정 동질성이 확보되어야 함. 만약 집단 간
설계나 혼합 집단 설계를 활용한 경우에도 무선할당을 하지 않으면 독립변인과 종속변인의
관계(예, 특정 치료와 증상 경감의 관계)를 인과적으로 해석하지 않아야 함
☞ 많은 치료 효과연구가 무선할당을 하지 않고 유사 실험(quasi-experiment) 방식으로
진행되고 있으며, 이러한 경우에는 인과관계의 해석을 하지 않도록 주의해야 함. 또한 혼합
설계의 경우에도 상관관계를 인과관계로 해석하지 않도록 해야 함