증거·확률·인과관계

한쪽만 유의하면 두 효과가 서로 다른 걸까?

p<.05와 p>.05의 경계 비교는 두 효과의 차이 검정이 아닙니다. 추정치의 차이와 그 불확실성을 직접 계산해야 합니다.

가 반에서는 새 활동의 효과가 유의했고 나 반에서는 유의하지 않았습니다. 그래서 가 반에서만 활동이 효과적이라고 결론 내립니다. 하지만 두 p값이 임계선의 서로 다른 쪽에 있다는 사실은 두 효과의 차이가 유의하다는 검정이 아닙니다. 직접 비교할 대상은 두 추정치의 차이입니다.

학술 자료의 내용

연구를 읽는 두 가지 질문

논문의 핵심 문제

Andrew Gelman과 Hal Stern의 2006년 American Statistician 논문은 한 조건에서 유의하고 다른 조건에서 유의하지 않다는 패턴을 곧바로 조건 간 차이로 해석하는 오류를 분석합니다. 각 효과를 영과 따로 비교한 두 검정과 효과끼리 직접 비교한 검정은 질문도 표준오차도 다릅니다. 임계값 0.05 주변에서는 이 오류가 특히 쉽게 생깁니다. [1]

차이는 새로운 추정량입니다

효과 가가 4, 효과 나가 2라면 비교할 값은 4−2=2입니다. 두 추정치가 독립이고 표준오차가 각각 1.9인 LTCT 가상 예시에서는 차이의 표준오차가 약 2.69입니다. 가는 영과 비교해 유의할 수 있고 나는 아닐 수 있지만, 차이 2는 그 불확실성에 비해 작습니다. 실제 분석에서는 공분산과 설계에 맞는 상호작용 모형을 써야 합니다. [1]

유의성은 효과의 크기나 중요성이 아닙니다

논문은 경계선 판정 대신 추정치와 불확실성, 직접 비교를 보고하도록 촉구합니다. p값 차이가 효과 차이는 아니며, 둘 다 유의해도 서로 다를 수 있고 한쪽만 유의해도 서로 다르지 않을 수 있습니다. 표본 크기와 변동성이 p값에 영향을 주므로 교육적·실질적 중요성은 효과 크기와 비용, 측정의 타당성을 별도로 봐야 합니다. [1]

그림으로 생각하기

두 반의 가상 효과를 직접 빼 보기

가 반의 평균 변화는 4점, 표준오차 1.9점이고 나 반은 2점, 표준오차 1.9점이라고 가정합니다. 영과 비교하면 가의 z값은 약 2.11이라 양측 p값이 .05보다 작고, 나는 약 1.05라 .05보다 큽니다. 여기까지만 보면 ‘가만 효과’라고 말하기 쉽습니다.

하지만 두 반이 독립이라는 단순 가정에서 차이의 표준오차는 √(1.9²+1.9²)≈2.69입니다. 효과 차이 2의 z값은 약 0.74여서 강한 차이 증거가 아닙니다. 이 숫자는 논문의 실제 자료가 아니라 계산 원리를 맞추기 위한 자체 예시입니다. 실제 학급은 독립성, 군집과 사전 점수를 따로 모델링해야 합니다.

그림에는 각 효과의 영 비교와 가−나 직접 비교를 다른 행으로 둡니다. 보고서에는 ‘가 p<.05, 나 p>.05’만 쓰지 않고 두 추정치, 신뢰구간, 차이와 차이의 구간을 함께 제시합니다. 사전에 정한 상호작용이 아니라 결과를 본 뒤 여러 하위 집단을 찾았다면 다중 비교 위험도 밝힙니다.

가 반 효과 4 표준오차 1.9와 나 반 효과 2 표준오차 1.9를 각각 영과 비교하고, 차이 2의 표준오차 약 2.69를 직접 비교한 표.
출처: Gelman·Stern의 직접 비교 원리를 바탕으로 LTCT가 만든 수치 예시. 원문 자료가 아니며 두 반 독립을 가정했습니다. 그림 크게 보기 ↗

어디까지 말할 수 있을까요?

  • 가상 계산은 두 추정치가 독립이고 정규 근사를 쓸 수 있다는 단순 조건입니다. 실제 반복 측정·학급 자료에는 공분산과 군집 구조가 필요합니다.
  • 직접 차이가 유의하지 않다는 사실도 효과가 같음을 증명하지 않습니다. 동등성 질문에는 사전 한계와 충분한 검정력이 필요합니다.

원문에 근거한 한계와 LTCT의 적용 범위 검토입니다. [1]

배운 내용을 수업에 적용하기

교육 현장과 연결해 보면

평가에서는 두 p값을 비교하는 선택지와 두 효과의 차이를 직접 계산하는 선택지를 함께 제시해 질문의 단위를 구분하게 할 수 있습니다.

학교 효과 연구라면 조건×시점 상호작용, 사전 등록한 주효과, 효과 크기와 구간을 보고하고 ‘한쪽만 유의’로 교육 효과 차이를 선언하지 않습니다.

한 번 더 생각하기

두 조건 모두 유의하지 않으면 차이도 없다고 해도 되나요?

생각을 비교할 해설 펼치기

아닙니다. 각각 영과 비교하는 검정력이 낮아도 두 조건의 대비는 다르게 추정될 수 있습니다. 반대로 둘 다 유의해도 서로 같은 크기라는 뜻은 아닙니다. 직접 대비가 필요합니다.

원문과 출처 정보

한국어 제목은 이해를 돕기 위한 LTCT 번역입니다. 한글 제목 뒤 괄호에 원제를 함께 표기했습니다. 저자·학술지·원문 버전은 원문 서지정보를 기준으로 확인할 수 있습니다.

  1. ‘유의함’과 ‘유의하지 않음’의 차이는 그 자체로 통계적으로 유의하지 않다 (The Difference Between ‘Significant’ and ‘Not Significant’ is not Itself Statistically Significant)

    Andrew Gelman, Hal Stern (2006). The American Statistician, 60(4), 328–331.

    자료 성격
    국제 학술지 방법론 논문
    읽은 버전
    2006년 출판본 · 2006-08-22 저자 공개 PDF
    확인 범위
    Columbia 공개 PDF 전체의 독립·상관 추정치 예시, 유의성 임계값 비교 오류와 직접 차이 검정 권고를 확인. 본문 수치는 자체 예시.
    원문 확인일

이 글은 한국어 해설이며 원문 전문 번역이 아닙니다. 도식과 활동의 제작·재구성 범위는 각 그림과 본문에 표시했습니다. 자료 선정과 출처 기준

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