데이터 분석과 통계 분석 입문

빅데이터 시대, 올바른 인사이트를 위한 통계 101×데이터 분석 - 데이터는 다뤄도 통계까지 배울 시간은 없었던 당신에게
아베 마사토 지음, 안동현 옮김 / 프리렉 / 2022년 10월

통계학은 데이터 분석의 근간이다. 아베 마사토의《통계 101×데이터 분석》(프리렉, 2022)은 이과생과 문과생 모두를 위한 통계학적 사고방식과 다양한 통계분석 방법에 대한 최적의 입문서다. 데이터 분석에 반드시 필요한 추론통계부터 가설검정, 상관과 인과 간 차이 및 인과 추론 방법, 통계 모형화, 베이즈 통계, 기계학습, 수리 모형에 이르기까지 폭넓은 주제를 망라했다. 

데이터 분석의 목적은 크게 세 가지다. 데이터를 요약하는 것, 대상을 설명하는 것, 그리고 새로 얻을 데이터를 예측하는 것이다.

"통계학에 의거한 데이터 분석은, 데이터를 정량적이고 객관적으로 평가하여 대상이 가진 성질과 관계성을 올바르게 찾고자 하는 시도입니다."(19쪽)

데이터 분석에서 말하는 관계성은 인과관계와 상관관계가 있다. 통계는 수집한 데이터를 정리하고 요약하는 기술통계와 수집한 데이터로부터 데이터의 발생원을 추정하는 추론통계가 있다. 추론통계는 데이터에서 가정한 확률 모형의 성질을 추정하는 통계적 추론과 세운 가설과 얻은 데이터가 얼마나 들어맞는지를 평가하여 가설을 채택할 것인가를 판단하는 가설검정이 있다. 

가설검정에서는 'p값'이라는 수치를 계산하여 가설을 지지하는지 여부를 판단한다. 밝히고자 하는 가설의 부정 명제를 귀무가설이라고 하고, 밝히고 싶은 가설을 대립가설이라고 한다. 신약 효과 연구를 예로 들면, '신약이 효과가 없다'가 귀무가설이고, '신약이 효과가 있다'가 대립가설이다. 가설검정의 기본은 다음과 같다.

"①확인하고 싶은 대상에 따라 귀무가설과 대립가설을 설정한다.

②데이터로 가설검정에 필요한 검정통계량을 계산한다.

③귀무가설이 옳다는 가정하에 통계량의 분포를 생각하고, 데이터로 계산한 통계량이 분포의 어느 위치에 있는지를 구하여 p값을 계산한다."(149쪽)

다양한 추론통계 분석 방법에 익숙할 필요가 있지만, 그보다 중요한 것은 가설검정의 문제점에 대해 경각심을 갖는 일이다. 통계분석 소프트웨어의 발달로, 세세한 계산과 분석이 무척 쉬워졌지만, 논문들의 '재현성의 위기'가 끊이지 않는 것은 학술윤리를 소홀히 한 탓이다. 가령 의도하든 의도하지 않든 p값을 원하는 방향으로 조작하는 'p-해킹'이 대표적이다. 가설검정 원리의 p값은 "귀무가설이 옳다고 가정할 때 실제 관찰한 데이터 이상으로 극단적인 값을 얻을 확률"을 뜻한다. 이 값이 작으면 귀무가설과 관찰한 데이터 사이에 괴리가 크다는 것을 뜻하며, α=0.05와 같은 유의수준을 밑도는 때(p<0.05)에는 귀무가설을 기각하는 판단을 내리게 된다. 그런데 연구자가 표본크기를 늘리는 등의 방식으로 p<0.05가 되도록 조작하는 경우가 있다.

하나도 안 무서워!

하나도 안 무서워! - 큰 고슴도치와 작은 고슴도치 이야기 ㅣ 베스트 세계 걸작 그림책 22
브리타 테큰트럽 지음, 김서정 옮김 / 주니어RHK(주니어랜덤) / 2022년 10월

그림책 작가 브리타 테켄트럽의『하나도 안 무서워!』(주니어RHK, 2022)는 '큰 고슴도치와 작은 고슴도치 이야기' 시리즈의 두 번째 작품이다. 전작 『잠깐만 기다려 줘!』가 기다림에 관한 이야기라면, 『하나도 안 무서워!』는 무서움과 두려움에 대한 이야기다. 그런데 좀더 넓게 보면, '큰 고슴도치와 작은 고슴도치 이야기' 시리즈는 결국 양육자와 아이의 애착 유형에 대한 이야기다. 애착 유형은 크게 안정 애착과 불안정 애착 그리고 회피 애착이 있는데, 이 시리즈의 큰 틀은 큰 고슴도치가 작은 고슴도치를 안정 애착 유형으로 양육하는 적절한 방식이다. 

안정 애착의 가장 큰 특징은 자신감, 연민, 신뢰다. 큰 고슴도치는 작은 고슴도치가 자신감을 갖고서 어두운 지하실이나 낯선 길목에 발을 들이밀 수 있도록 돕는다. 그리고 두려움과 무서움 같은 감정을 반드시 기피해야 하는 부정적인 감정이 아니라 어쩌면 우리의 생존과 적응에 긴요한 매우 유용한 감정이라는 점을 서서히 깨닫게 한다. 따라서 "하나도 안 무서워!" 하고 자기기만하거나 회피할 것이 아니라 무서운 것을 무섭다고 인정하고 마주하는 것이야말로 진정한 용기라는 점도 더불어 일깨워준다. 

큰 고슴도치와 소풍을 떠났다가 길을 잃은 상태에서 한 친구의 도움으로 무사히 안전하게 귀가할 수 있었을 때, 작은 고슴도치는 분명 이 세상은 안전하고 조화로운 곳이라고 믿게 되었을 것이다. 어른들은 지구별이 모든 소중한 생명체가 평화롭게 살아갈 수 있는 그런 안전하고 조화로운 곳이 되도록 적극 노력해야 할 도덕적 책임이 있다. 직무유기와 태만, 안전 불감증으로 인한 참사는 더이상 없어야 한다.

생체시계와 시간 지각

시간 제어 - 뇌 과학과 시간 감각
마르크 비트만 지음, 강민경 옮김 / 일므디 / 2022년 11월

하루든 한달이든 '생체리듬'을 언급할 때 대개들 '생체시계'를 떠올린다. 그런데 이 생체시계의 위치는 아직도 문제적이고 여전히 베일에 싸여 있다. 혹자는 생체시계가 '뇌'에 있다고 하고, 혹자는 '심장'에 있다고 한다. 굳이 아인슈타인의 상대성이론을 들먹이지 않더라도, 객관적인 시간과 주관적인 시간이 불일치하는 경우가 잦다는 것을 다들 잘 알고 있다. 가령 지루하면 시간이 길어지고, 재미지고 설레면 시간이 화살처럼 후다닥 짧아지는 상대적인 시간 감각에 우리는 익숙하다. 시간 감각에 대한 연구의 역사가 150여 년이나 된다고 하는데, 그럼에도 불구하고 우리의 주관적인 시간 지각의 다채로운 면모는 탐구해야 할 미지의 영역이 많이 남아 있다. 시간 지각이란 "흐르는 시간을 너무 늦거나 너무 빠르다고 판단하는 개개인의 감각"을 말한다.

시간 지각 연구의 권위자인 마르크 비트만의『시간 제어』(일므디, 2022)는 시간 지각에 관한 학제적 연구의 결과를 정리하고 있다. 뇌과학과 신경과학, 신체생리학은 물론, 현상학과 심리학, 마음챙김 명상까지 다양한 학제적 영역을 넘나들며 우리의 주관적인 시간 감각을 고찰한다. 철학적 차원에서, 시간 지각은 인간의 유한성, 죽음, 자의식 등과 밀접한 관련이 있다. 시간 감각이 없다면 자의식도 없다는 논점이 의미심장하다. 쥐, 생쥐, 비둘기, 원숭이 등 일부 동물들도 시간을 가늠할 수는 있지만, 이런 시간 감각이 자의식과 죽음, 유한성의 성찰 등 메타 의식 차원까지 결부되는 것은 인간만이 유일하다. 

뇌과학에 따르면, 뇌섬엽이 시간 지각과 밀접한 관련이 있다. 우리는 체내 박자, 즉 뇌의 박자에 따라 시간의 속도가 달라지는 경험을 하게 된다. 가령, 위기에 처했을 때, 사고가 일어날 뻔하거나 일어났을 때, 깜짝 놀랐거나 공포를 느꼈을 때, 뇌가 작동하는 박자가 매우 빨라지고 순간 순간이 매우 느리게 보이는 슬로 모션 효과가 발생한다. 그리고 기억의 측면에서, 경험이 신선하고 다채로울수록 이를 주관적으로 느끼는 시간도 덩달아 늘어나게 된다. 새로운 사건이 일어나면 우리는 그 사건의 지속 시간을 과대평가하는 경향이 있고, 반복적이거나 익숙한 사건은 지속 시간을 과소평가하는 경향이 있다.

미국의 사회심리학자 로버트 레빈은 문화권에 따른 시간 감각의 차이를 '사건 시간'과 '시계 시간'으로 구분한다. 

"사건 시간의 문화에서는 사람들이 사건의 흐름에 따라 움직인다. 예를 들어 타인과 만나려면 어떤 사건이나 활동, 대화나 식사 등이 끝나야만 만날 수 있다. 시계 시간 문화에서 생활하는 사람들은 약속 시간이 다가오면 그 시간을 엄수하려고 하던 일을 중단한다."(87쪽) 

코로나 팬데믹 30개월의 범죄 기록

코로나 팬데믹 30개월의 범죄 기록 - 범죄학자와 현직 경찰의 대담(對談)한 범죄 이야기
이윤호.박경배 지음 / 도도(도서출판) / 2022년 10월

코로나 팬데믹 기간 동안 살인과 강도, 절도 같은 중요 범죄는 줄었지만, 반면에 성폭력, 가정 폭력, 아동 학대, 노인 학대, 데이트 폭력 등 '관계의 범죄'는 가파른 증가세를 보였다. 현직 경찰 박경배 경위는 코로나 팬데믹 30개월 동안의 범죄 사건을 10개의 범죄 파일로 분류한 후, 대한민국 1호 범죄학 박사 이윤호 교수를 찾아 이들 범죄에 대해 심도 있는 대화를 나누었다. 10개의 범죄 파일은 가정 폭력과 아동학대 사건, 소년범죄, 음주운전, 보이스피싱 범죄, 경찰의 극단적 선택, 로맨스 스캠 범죄, 외국인 범죄, 스토킹, 이웃간의 갈등, 노인과 범죄 등이다.

'피해자학'에 따르면, 바뀔 수 없는 피해자가 있고 바뀔 수 있는 피해자가 있다. 가정 폭력과 아동학대, 데이트 폭력 같은 대표적인 '관계의 범죄'의 피해자가 바로 '바뀔 수 없는 피해자'에 해당하고, '무동기 범죄'나 '묻지 마 범죄'의 피해자는 누구나 그 시간, 그 장소, 그 자리에 있으면 피해자가 될 수 있는 '바뀔 수 있는 피해자'에 해당한다. 

박경배 경위는 우리 사회의 가장 큰 문제로 '가정의 붕괴'를 언급하고, 범죄학자 이윤호는 우리 사회도 '부모 면허' 제도를 도입할 필요가 있다고 조언한다. 문제 아동의 배후에 문제 가정이 있고, 문제 가정의 핵심에 '부모실격'의 문제 부모가 있다. 10대 후반이나 20대 초반의 어리거나 젊은 부부들이 아이를 학대하거나 유기하는 문제가 대두되고 있음을 고려한다면, 최소한 중학교 때부터 '부모 교육'을 시행할 필요가 있다고 제안한다. 

범죄학자 이윤호가 우려하는 바는 아동, 여성, 노인, 장애인처럼 가장 약한 자들에 대한 강자의 범죄다. 사회적 약자에 대한 강자의 횡포는 경찰 혼자서 해결할 수 있는 문제가 아니다. 검찰이나 법원의 적극적인 대처는 물론, 주류 언론도 이에 대한 경각심을 한층 높일 필요가 있다.

습지, 새들의 안부를 묻다

습지, 새들의 안부를 묻다 - 교하들판 새들의 이야기
황헌만 지음 / 소동 / 2022년 10월

습지는 생명을 키우는 보금자리다. '천고일월명, 지후초목생', 하늘이 높으니 해와 달이 밝고, 땅이 두터우니 풀과 나무가 자란다. 육지와 물을 이어주는 중간단계의 생태적 환경 특성 덕분에, 습지는 자연의 역동성을 파노라마처럼 다채롭게 선보인다. 사진작가 황헌만의 생태사진집《습지, 새들의 안부를 묻다》(소동, 2022)는 습지 생태의 화려한 파노라마를 다양한 앵글로 담아냈다. 

2008년부터 15년 가까이 사진작가의 눈으로 지켜본 공릉천 하류, 교하강과 교하들판의 풍광을 기록하고 있는데, 춘하추동 사계절에 따른 습지의 변화를 보고 있자니, '춘래리화백, 하지수엽청, 추량황국발, 동한백설래'란 싯구가 절로 떠오른다. 봄이 오니 배꽃은 희고, 여름이 되니 나뭇잎이 푸르다. 가을은 서늘하니 노란 국화가 피고, 겨울은 차가우니 흰 눈이 내린다. 

사진집은 교하습지의 '종 다양성'과 생명의 역동성을 한눈에 보여주고, 무분별한 개발로 인해 훼손되고 있는 습지 생태계의 가까운 미래에 경종을 울린다. '강산만고주, 인물백년빈'이라 했다. 강산은 만고의 주인이요, 사람은 백년의 손님에 지나지 않음을 정녕 잊었단 말인가. 

작가는 농부들의 바쁜 농사 일은 물론 텃새, 철새, 나그네새, 길잃은새 등 다양한 새들의 자취를 정성스레 기록하고 있다. 습지의 자연 생태를 무대로 삼아, 남한과 북한을 자유로이 오가는 새들의 모습에서 얼핏 '소요유'의 경지를 엿보기도 한다. 천연기념물인 재두루미, 황조롱이, 큰고니, 개리를 비롯해 60종이 넘는 새들이 카메라에 담겼다. 그밖에도 강을 건너는 고라니, 병 든 너구리 등이 무명의 조연처럼 스쳐 지나간다. 아, 습지의 버드나무와 갈대는 물과 바람과 함께 흔들리고, '풍구군비안, 월송독거주', 바람은 기러기 떼를 몰고 가고, 달은 외로운 배를 전송한다.