바이오인

 출처 : 생물학연구정보센터(BRIC)

Deus Ex Machina in Biomedical Science

[목 차]
1. 서론
2. 확률-통계
3. 통계적 가설검정
4. 잘못된 만남
5. 데우스 엑스 마키나
6. 재현성의 위기
7. 향후 대책
8. 참고문헌

1. 서론

“옛날 한 마을에 서로 석궁 실력을 다투던 두 사냥꾼이 있었다. 어느 날 그들은 실력을 겨루기 위해 깊은 숲으로 들어갔다. 하지만 갑작스러운 폭설로 길을 잃고 며칠을 헤매게 된다. 허기와 추위로 탈진했을 때 큼직한 사슴을 발견한다. 사냥꾼들은 가지고 있던 화살 10발을 교대로 쏘지만 모두 빗나갔고 사슴은 도망가 버린다. 절망에 빠진 그들은 모든 화살을 자기가 쏘아야 했다고 싸우기 시작하였다. 결론이 나지 않는 싸움 도중에 갑자기 펑 하고 여신이 나타났다. 화려한 P모양의 왕관을 쓴 여신은 각자의 화살이 빗나간 거리를 물어본 뒤 계산기를 두들기더니 엄숙하게 말했다. “둘의 석궁 실력에 차이가 없다는 가설은 유의수준 0.05로 기각한다.” 다음날 마을 사람들이 사냥꾼들을 찾았을 때, 웃으며 쓰러져 있는 사냥꾼의 이마에는 별표(*)가 빛나고 있었다.”

기계장치에서 튀어나온 신이라는 뜻의 데우스 엑스 마키나(deus ex machina)는 이야기 도중 갑자기 튀어나와 복잡하게 얽힌 이야기를 맥락 없이 해결하는 비논리적 요소를 말한다. 고대 그리스의 희극에서조차 금지되었던 이 비논리적 요소가 이천 년의 시간을 뛰어넘어 현대의 과학 논문에 빈번하게 출현하고 있다. 펍메드에서 검색하다 보면 재미있는 논문들이 눈길을 끈다: 근육질의 사람은 보수적이다[1]. 임신 가능성이 높은 여성은 빨간색 옷을 입는다[2]. 미래를 보는 초능력이 증명되었다[3]. 여성의 정치 성향은 월경주기에 영향을 받는다[4]. 이 논문들을 살펴보면 p값이 0.05보다 작기 때문에 이상한 결론들은 적어도 ‘통계적으로는’ 유의미하다. 이처럼 의생명과학 연구에서 p값은 사슴을 놓친 사냥꾼들 앞에 나타나는 데우스 엑스 마키나와 다름 없다. 기약없던 연구라도 p가 0.05보다 작으면 자랑스럽게 별표를 달고 논문으로 출판된다. 반대로 논리적 근거가 충실한 연구라도 0.05를 넘으면 쓰레기통으로 들어간다.

현실적인 상황을 예로 들어보자. 엄청난 시간과 비용을 투자하여 새로운 혈압 약을 개발하는 과정에서 인체에서 효과를 검정해야 하는 최종 단계를 가정하자. 전체 인구를 대상으로 검정할 수는 없기 때문에 무작위 샘플링으로 표본 집단을 구성하고, 똑같이 생긴 신약과 가짜를 무작위로 나눠 주고 혈압을 측정한다. 그런데 혈압은 사람마다 차이가 있으며, 동일인이라도 측정하는 시기에 의해 차이가 있으며, 심지어는 혈압계에 의해서도 차이가 발생한다.

이처럼 변동이 가득한 측정치로 두 집단의 차이를 직접 증명하는 것은 어렵다. 대신 ‘신약과 가짜 약의 투여 집단 사이의 혈압에는 차이가 없다’라는 가상의 가설을 설정하고 혈압의 동질성을 검정하면 문제를 우회할 수 있다. 이런 가설을 귀무가설이라 하며 이것을 지지하는 확률을 p값 (probability value)이라 정의한다. 일반적으로 p값이 0.05보다 작으면 귀무가설은 틀렸다고 판정하며, 이 경우는 신약에 효과가 있다는 결론을 내리게 된다. 이처럼 집단의 차이를 확인하는 문제를 귀무가설을 이용해 동질성을 확인하는 문제로 변환시키게 되면 확률적 접근이 명확해진다. 이런 접근법은 교과서의 첫 부분에 나올 정도로 의생명과학에서 필수적인 연구 방법으로 뿌리내리고 있다. 논리적으로 명료해 보이는 이 가설검정법이 왜 심각한 문제를 부작용을 일으킨다는 것일까? 그 이유를 이해하기 위해서는 시간을 거슬러 올라가 이런 검정기법이 탄생한 배경을 살펴봐야 한다.

...................(계속)

☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.