가설검정, 귀무가설, 대립가설이란?
이해할 수 있는 쉬운 통계 이야기
논문을 처음 배우면 많이 헷갈리는 단어가 있다.
바로 가설검정, 귀무가설, 대립가설이다.
1. 가설검정이란 무엇인가?
가설 검정이란? 어떤 주장(가설)이 맞는지 틀린지를 데이터로 확인하는 방법이다.
쉽게 말해, 우리가 궁금한 것을 수치로 증명하는 과정이다.
통계학에서는 모집단의 특성값(모수, parameter)에 대해 어떤 주장을 세우고, 표본 데이터를 분석해 그 주장이 맞는지 판단힌다다.
예를들어 "우리 반 학생들의 평균 수면 시간이 7시간이다"
이 주장이 실제 맞는지 확인하기 위해 데이터를 수집하고 검정하는 것이 바로 가설 검정이다.
2. 귀무가설(H₀)이란 무엇인가요?
귀무가설은 "아무런 효과나 차이가 없다"는 기본 가정이다.
영어로는 Null Hypothesis(H₀)라고 하며, '변화 없음', '차이 없음(No difference)', '효과 없음(No effect)'을 전제로 한다.
한자가 조금 어려운데, '귀무(歸無)'는 '없던 일로 돌아간다(Zero)'라는 뜻을 가지고 있다.
검정은 이 귀무가설을 기준점으로 삼아 시작한다.
즉, 우리는 먼저 "아무것도 다르지 않다"고 가정하고, 데이터가 그것을 반박하는지 살펴본다.
예를들어 새 공부법을 적용했을 때 "점수에 아무 변화가 없다(No difference)"는 것이 귀무가설이다.
반박할 증거가 충분하지 않으면 이 가설을 기각하지 않는다.
쉽게 말해, 기존에 우리가 당연하다고 믿고 있던 사실, 혹은 "아무런 차이가 없다", "아무런 효과가 없다"라고 제안하는 가장 기본적이고 보수적인 주장이다.
3. 대립가설(H₁)이란 무엇인가요?
대립가설은 귀무가설과 반대되는 주장이다.
영어로는 Alternative Hypothesis(H₁)라고 하며, "실제로 차이가 있거나 효과가 있다"는 것을 증명하려는 가설이다.
대립가설은 보통 연구자나 탐정이 새로 증명해내고 싶어 하는 새로운 주장, 즉 "과거와는 분명한 차이가 있다", "특별한 효과가 있다"라는 내용이 된다.
연구자가 실제로 확인하고 싶은 내용이 바로 대립가설이다.
데이터가 귀무가설을 충분히 반박할 때, 우리는 대립가설을 지지하게 된다.
| 구분 | 귀무가설( H₀ ) | 대립가설( H₁ ) |
| 기본 개념 | 기존의 주장(차이가 없다, 효과가 없다) | 새로운 주장(차이가 있다, 효과가 있다) |
| 재판 비유 | 무죄(확실한 증거가 없으면 유지됨) | 유죄(새로운 증거로 증명하고 싶음) |
| 연구자의 입장 | 기각(거절)당하기를 바라는 가설 | 채택(인정)받기를 원하는 가설 |
* 가설 검정은 대립가설을 직접 증명하는 게 아니라, 귀무가설이 틀렸다는 증거를 데이터에서 찾는 과정이다.
증거가 충분하면 귀무가설을 기각하고, 대립가설을 채택한다.