기초 변수의 종류(독립변수와 종속변수)

[남진우]

1. 변수와 가치값

변수(variable)란 연구대상의 경험적 속성을 나타내며 그 속성에 계량적인 수치를 부여할 수 있는 개념 또는 경험적으로 측정 가능한 개념을 의미한다. 개념의 경우 특정 대상의 속성을 추상화하여 이론 세계에서 의미를 부여한 것이므로 그 자체를 직접 측정할 수는 없다. 이에 반해 변수의 경우, 특정 대상의 속성을 나타낸다는 의미에서는 개념과 같으나 경험적 세계의 속성을 나타낸다는 점에서 개념과 구분된다. 또한 변수의 경우, 한 개념이 여러 개의 값(value)이나 범주(category)를 갖는다. 예를 들어 ‘성별’은 변수이며 ‘남성’과 ‘여성’은 변수값이다. ‘소득수준’은 변수이며, ‘상ㆍ중ㆍ하’는 변수의 범주이다. 한 개념이 각기 다른 값이나 범주들로 분류될 수 없다면 그것은 변수로 볼 수 없다. 즉 남자, 젊음과 같은 개념은 변수가 될 수 없다. ‘자동차’라는 하나의 개념이 있을 때 ‘자동차’라는 단어 자체는 변화할 수 없으므로 변수가 될 수 없다. 그러나 ‘자동차의 색깔’이라는 단어는 ‘흰색’, ‘검은색’, ‘파란색’ 등의 다양한 가치값을 가지므로 변수라 할 수 있다. 또한 신장, 체중, 연령, 교육수준 등은 조작화하지 않아도 그 자체로서 변수가 되기도 한다.

2. 변수의 종류

① 독립변수

독립변수(independent variable)란 종속변수의 필연적인 선행조건으로서 종속변수에 영향을 미치는 원인이 된다. 독립변수는 원인변수(causal), 설명변수(explaining), 예측변수(predictor)라고도 불린다. 실험연구에서 독립변수는 연구자에 의해 조작된 변수를 의미하며, 사회조사연구에서는 연구자의 능동적 개입이 아닌 논리적인 선행조건의 개념으로 파악된다. 실험연구에서 독립변수란 처치(treatment)를 가할 수 있는 변수를 말한다. 예를 들어 실험연구에서 교수법과 같은 변수는 독립변수의 의미를 갖지만, 성별ㆍ지역과 같은 속성변수는 독립변수로 정의하지 않는다.

② 종속변수

종속변수(dependent variable)는 독립변수의 결과가 되는 변수이다. 즉 종속변수란 독립변수의 원인을 받아 일정하게 전제된 결과를 나타내는 기능을 하는 변수이다. 종속변수는 결과변수(effect), 피설명변수(explained), 피예측변수(predicted)라고 불리기도 한다. 실험설계에서는 독립변수의 변이에 따라 변하는 것으로 예측되는 변수이다.

많은 사회과학적 연구의 결과들은 원인과 결과로 연결된 인과적 서술의 형식을 띠고 있다. 두 변수가 인과적 관계에 있다고 하는 것은 한 변수의 변화가 다른 변수의 변화를 초래한다는 의미이다. 즉 종속변수는 추정된 결과이고, 독립변수가 변함에 따라 공변한다. 역으로 말해, 종속변수는 독립변수의 변화에 대한 추정된 결과이다.

독립변수와 종속변수

교수방법에 따라 학업 성췩도에 차이가 있는가?라는 질문에서 교수방법은 독립변수이고 학업성취도는 종속변수이다.

교육수준에 따른 투표율 변화에서 교육수준은 독립변수이고 투표율은 종속변수이다.

③ 매개변수

실제 사회현상의 관계는 독립변수와 종속변수로만 이루어지는 것이 아니다. 실제 사회현상의 관계는 그렇게 간단하지 않고 인과적 연쇄관계가 상당히 복잡하다. 이렇게 복잡한 인과관계를 정리하기 위해서 여러 가지 다른 변수의 개념을 이용한다. 독립변수와 종속변수 간의 관계에 개입하는 제3변수의 유형으로 매개변수, 외재변수, 통제변수 등이 있다.

매개변수(intervening variable)란 종속변수에 대해 일정한 영향을 주는 변수로서, 그 기능이 일정하게 규정된 독립변수와는 달리 주로 내면적ㆍ비가시적 역할을 하는 변수이다. 독립ㆍ종속변수의 명백한 변수관계가 아니라 독립ㆍ종속의 변수관계에 개입하는 제3의 변수의 입장에서 종속변수의 결과를 규정된 독립변수에 의하여 전부 설명하지 못하든지 또는 전혀 설명되지 않는 것을 설명 가능케 하는 변수이다.

따라서 매개변수는 독립변수에서 종속변수에 이르는 동작에 포함된 시간적ㆍ논리적 과정에 대한 좀더 정확한 이해를 가능케 함으로써 원인ㆍ결과에 대한 지적인 탐색의 길잡이(landmark) 역할을 한다.

매개변수의 사례

어느 화장품 판매회사에서 화장품 판매실적을 증가시키기 위해 다음과 같은 가설을 세웠다.

“판매실적에 기초한 보상을 받는 사람들이 고정급을 받는 사람들보다 매상고가 높을 것이다.”

이 경우 독립변수는 ‘보상방법(고정급/판매실적)’이 되고 종속변수는 ‘매상고’가 된다. 즉 위의 가설은 판매실적의 변화가 보상방법의 변화에 의해 좌우될 수 있다는 것을 전제하고 있다. 하지만 이 모형은 독립변인의 변화가 종속변인의 변화를 낳게 하는 이유를 나타내지는 못하고 있다. 바로 이러한 이유로 매개변수의 필요성이 등장하게 된다. 매개변수에 의하면, 왜 보상 방법의 변경이 판매실적의 변화를 가져오는가를 설명할 수 있다. 따라서 매개변수(동기유발의 정도)를 삽입한 새로운 가설은 다음과 같다.

“판매실적에 기초한 보상의 지급이 각 개인의 판매활동에 대한 동기를 유발시키고, 이같이 증대된 동기유발이 더 높은 판매실적을 낳는다.”

대체로 독립변수가 얼마나 직접적으로 종속변수에 영향을 미치는가를 알아보거나, 독립변수가 종속변수를 설명하는 능력이 미흡한 경우에는 일단 매개변수의 존재가능성을 고려해야 한다.

④ 외재변수

외재변수(extraneous variable)란 독립변수ㆍ종속변수와 관계가 표면적으로는 인과적 관계에 있는 것처럼 보이는 경우에 실제로는 두 변수가 우연히 어떤 변수와 연결되어 관계가 있는 것처럼 보이게 하는 제3의 변수이다. 이때 다른 변수의 영향을 통제하면 두 변수 간의 관계가 사라지게 되는데, 이 통제되는 변수를 외재변수라 한다.

외재변수의 사례

어떤 조사자가 소방관의 숫자와 화재 손실액이 관련되어 있는 것을 발견하였다. 조사자는 화재현장을 관찰한 결과 소방관의 숫자가 많으면 많을수록 화재손실액이 크다는 사실을 발견하였다. 이 경우 소방관의 숫자가 화재손실액의 직접적인 원인이 될 수 있을까?

소방관의 수가 화재손실액의 원인이 될 수는 없다. 즉 화재현장에 있는 소방관의 수와 화재손실액 간에 관찰된 관계는 가짜인 바 그 이유는 ‘화재의 규모’라는 제3의 요소가 존재하기 때문이다. 연구자는 X가 Y에 전혀 영향을 미치지 않으나 미친다고 잘못 결론을 내리게 된다.

화재의 크기(Z)

↙                       ↘

소방관의 수(X)             화재손실액(Y)

이 경우 ‘화재의 규모’가 바로 외재변수가 되는 것이다.

⑤ 통제변수

통제변수(control variable)란 실험상에서 적절히 통제된 변수이다. 다시 말해서 한 변수에 대해 통제한다는 것은 그 통제변수의 각 수준을 따로 취해서 독립변수와 종속변수의 원래관계가 통제변수의 각 수준에서 어떻게 변하는지 여부를 살펴본다는 의미이다.

민족별 에이즈 발생률 차이조사

민족별로 에이즈 발병 비율에 차이가 있을 경우 ‘민족’을 독립변수로, ‘에이즈 비율’을 종속변수로 개념화할 수 있다. 그러나 이러한 결과가 어떤 민족의 생물학적 요인 때문인가, 아니면 다른 요인 때문인가? 이 경우 에이즈 발생률이 높은 민족이 빈곤율, 약물 남용률, 그리고 관련 사회 문제율이 높은 민족이라는 점에 주목할 수 있다. 따라서, 어떤 집단에서 높은 에이즈 비율이 생물학적 변수가 아니라 사회 경제적 변수에 의해 설명된다고 가정할 수 있을 것이다. 이를 검증하기 위해 사회 경제적 지위의 효과를 통제할 때 각 민족의 에이즈 비율에 어떤 변화가 있는지 조사할 수 있을 것이다. 즉 집단을 전체로 비교하기보다는 각 민족에서 가난한 사람들, 각 민족에서 중산층 사람들 등을 비교할 것이다. 그래서 사회 경제적 지위를 통제변수로 사용하는 것이 될 것이다. 왜냐하면 민족과 에이즈 감염률 간의 관계를 보면서 통제변수의 효과를 분해하게 될 것이기 때문이다.