던 검정 (Dunn's Test)

통계
한 줄 정의: 크루스칼-왈리스 검정에서 세 개 이상 집단 간에 유의한 차이가 확인된 뒤, 구체적으로 어느 집단과 어느 집단이 다른지 순위를 기반으로 짝지어 비교하면서 다중비교 오류를 함께 보정하는 사후검정 방법입니다.
던 검정던 검정 단계 순서: 크루스칼-왈리스 → 유의한 차이 확인, 유의한 차이 확인 → 쌍별 순위 비교, 쌍별 순위 비교 → 다중비교 보정, 다중비교 보정 → 다른 쌍 확인.크루스칼-왈리스3집단 이상 전체 비교유의한 차이 확인어디가 다른지는 모름쌍별 순위 비교평균순위 차로 z 계산다중비교 보정본페로니·홀름 등다른 쌍 확인12345한계보정 없이 맨-휘트니를 반복하면 1종 오류가 커짐던 검정던 검정 단계 순서: 크루스칼-왈리스 → 유의한 차이 확인, 유의한 차이 확인 → 쌍별 순위 비교, 쌍별 순위 비교 → 다중비교 보정, 다중비교 보정 → 다른 쌍 확인.크루스칼-왈리스3집단 이상 전체 비교유의한 차이 확인어디가 다른지는 모름쌍별 순위 비교평균순위 차로 z 계산다중비교 보정본페로니·홀름 등다른 쌍 확인12345한계보정 없이 맨-휘트니를 반복하면 1종 오류가 커짐

쉽게 풀면

크루스칼-왈리스 검정은 "세 그룹 이상을 비교했을 때 최소 하나는 다르다"는 것까지만 알려주고, 정확히 어느 그룹끼리 다른지는 말해주지 않습니다. 마치 반 전체 시험 점수를 비교해서 "어딘가 실력 차이가 있는 반이 있다"는 것만 확인한 것과 같습니다. 던 검정은 그 다음 단계로, 반과 반을 하나씩 짝지어가며 "이 두 반은 정말 다른가?"를 순위 기반으로 하나하나 확인해주는 방법입니다. 다만 짝을 여러 번 비교할수록 우연히 유의한 결과가 나올 위험이 커지기 때문에, 던 검정은 이 위험을 낮추기 위한 보정(주로 본페로니 방식)을 함께 적용합니다. 정규분포를 가정하는 튜키의 HSD 검정의 비모수 버전이라고 생각하면 이해하기 쉽습니다.

왜 중요한가

실제 데이터는 정규분포를 따르지 않거나 표본 크기가 작은 경우가 많아 순위 기반의 비모수 검정을 사용해야 하는 상황이 흔하며, 크루스칼-왈리스 검정으로 전체 차이만 확인하고 끝나는 논문은 드뭅니다. 어느 집단들이 실제로 다른지 밝혀야 연구가설을 구체적으로 뒷받침할 수 있기 때문에, 던 검정은 의학·심리학·생태학 등 정규성을 가정하기 어려운 데이터를 다루는 분야의 다중집단 비교 논문에서 필수적인 사후분석 절차로 자리 잡고 있습니다.

언제 쓰나

세 집단 이상의 순위 자료를 크루스칼-왈리스 검정으로 비교해 유의한 차이가 확인된 뒤, 어느 집단 쌍이 다른지 가릴 때 씁니다. Dinno(2015)는 던 검정을 크루스칼-왈리스 검정이 기각된 뒤에 쓰는 적절한 비모수 쌍별 다중비교 절차라고 소개하며, 가족별 오류율(FWER)을 다루는 보정으로 던이 제안한 본페로니, 시다크, 홀름, 홀름-시다크를 들고 거짓발견율(FDR)을 다루는 벤저민-호크버그 보정도 선택지로 듭니다.

던 검정은 크루스칼-왈리스 검정과 같은 순위를 쓰고, 그 검정의 귀무가설이 함의하는 합동 분산을 쓰므로 쌍마다 따로 맨-휘트니 검정을 하는 것과 다릅니다.

상황쓰는 검정
순위 기반, 모든 쌍 비교던 검정
정규성 등 모수 가정이 성립, 모든 쌍 비교튜키의 HSD 검정
모수 가정이 성립, 대조군과만 비교더넷 검정

결과는 이렇게 읽는다

쌍 i, j의 통계량은 전체 자료에서 매긴 평균 순위의 차이를 표준오차로 나눈 z입니다.

z = (R̄i − R̄j) ÷ √( [N(N+1)/12 − Σ(t³−t)/(12(N−1))] × (1/ni + 1/nj) )

여기서 N은 전체 표본 수, t는 같은 값(동점) 묶음의 크기입니다. 이 z에서 양측 p를 구한 뒤 비교 횟수에 맞춰 보정합니다.

작은 예 (가상의 자료). 세 집단 A, B, C가 각 4명이고 점수는 A = 3, 5, 4, 6, B = 7, 8, 6, 9, C = 12, 10, 11, 13입니다. 전체 12개를 순위로 바꾸면 6이 두 번 나오므로 동점 보정이 들어가고(t = 2), 평균 순위는 A 2.625, B 6.375, C 10.5입니다. 크루스칼-왈리스 검정은 H = 9.58, 자유도 2, p = .008이므로 어딘가에 차이가 있습니다. 쌍별 비교는 다음과 같습니다(비교 3회).

쌍z보정 전 p본페로니 보정 p홀름 보정 p
A–B−1.47.141.422.210
A–C−3.09.002.006.006
B–C−1.62.105.315.210

보정 후 .05 아래인 쌍은 A–C뿐입니다. 이웃한 B가 낀 두 쌍은 보정 전에도 유의하지 않았습니다. 이렇게 읽으면 ‘A와 C는 구별되지만, B는 A와도 C와도 구별한다고 말할 근거가 부족하다’가 됩니다. 이는 ‘B가 A나 C와 같다’는 증명이 아닙니다(표본이 작아서일 수 있습니다).

논문에는 이렇게 보고한다

크루스칼-왈리스 검정에서 집단 간 차이가 유의하였다(H(2) = 9.58, p = .008). 사후검정으로 던 검정을 실시하고 홀름 방법으로 p를 보정한 결과, A집단과 C집단 사이에서만 유의한 차이가 나타났다(z = −3.09, 보정 p = .006). (위 가상 자료로 만든 보고 문장입니다.)

논문에서는 이렇게 쓰입니다

실제 논문에서

국내 학술지 논문에서 이 용어가 쓰인 문장을 그대로 옮겼습니다. 제목·학술지·연도와 원문 링크를 함께 적었습니다.

예시 문장

아래는 용어의 쓰임을 보여 주려고 만든 예시로, 실제 논문에서 가져온 문장이 아닙니다.

"크루스칼-왈리스 검정 결과 세 집단 간 유의한 차이가 발견되어(H=12.4, p<.01), 사후검정으로 던 검정(Bonferroni 보정)을 실시한 결과 A집단과 C집단 사이에서만 유의한 차이가 나타났다."

이 문장은 전체 비교에서 어딘가 차이가 있다는 것을 확인한 후, 던 검정을 통해 실제로 차이가 나는 짝을 구체적으로 짚어냈다는 뜻입니다.

"세 가지 토양 처리구 간 식물 생장량의 크루스칼-왈리스 검정이 유의하여, 던 검정을 실시한 결과 대조구는 두 처리구 모두와 유의한 차이를 보였으나 두 처리구 사이에는 차이가 없었다."

생태학 연구에서 처리구 간 비교를 순위 기반으로 진행하고, 던 검정을 통해 구체적으로 어느 처리구 쌍이 다른지 짚어낸 예입니다.

"환자군 세 그룹의 통증 척도 점수 분포가 크루스칼-왈리스 검정에서 유의하게 나타나, 던 검정(사후검정)으로 중증군과 경증군 간 차이만 유의함을 확인하였다."

의학 논문에서 서열척도인 통증 점수를 비모수적으로 비교하고, 던 검정으로 임상적으로 의미 있는 집단 쌍을 좁혀낸 사례입니다.

조금 더 깊게 보면

던 검정은 각 집단의 순위합을 이용해 z통계량을 계산하고, 여기에 본페로니 보정 외에도 홀름(Holm) 보정 등 다양한 다중비교 조정 방법을 적용할 수 있습니다. 보정 방법에 따라 유의수준이 다르게 조정되므로 어떤 보정법을 썼는지가 결과 해석에 영향을 줍니다. 또한 던 검정은 크루스칼-왈리스 검정과 마찬가지로 각 집단의 분포 형태가 비슷하다는 가정 위에서 평균순위 차이를 비교하는 것이므로, 분포 형태 자체가 크게 다른 집단을 비교할 때는 해석에 주의가 필요합니다.

주의할 점

던 검정 없이 두 그룹씩 맨-휘트니 U 검정을 반복해서 짝짓기 비교를 하면, 비교 횟수가 늘어날수록 우연히 유의한 결과가 나타날 확률(1종 오류)이 눈덩이처럼 커집니다. 그래서 세 그룹 이상을 짝지어 비교할 때는 반드시 다중비교보정이 포함된 던 검정 같은 사후검정 절차를 사용해야 합니다.

헷갈리기 쉬운 용어

사후검정은 자료의 가정과 비교 대상에 따라 갈립니다.

용어가정·대상던 검정과의 차이
크루스칼-왈리스 검정세 집단 이상의 전체 비교‘어딘가 다르다’까지만 알려 주며, 던 검정이 그다음 단계
튜키의 HSD 검정모수 가정 아래 모든 쌍던 검정의 모수 대응에 해당
더넷 검정모수 가정 아래 대조군과 비교모든 쌍이 아니라 대조군과만 비교
맨-휘트니 U 검정두 집단 비교쌍마다 반복하면 보정이 따로 필요
다중비교보정여러 검정의 오류율 조정던 검정에 결합되어 쓰이는 보정 원리

참고 문헌

  1. Dunn, O. J. (1964). Multiple comparisons using rank sums. Technometrics, 6(3), 241–252.
  2. Dinno, A. (2015). Nonparametric pairwise multiple comparisons in independent groups using Dunn's test. The Stata Journal, 15(1), 292–300.
  3. Kruskal, W. H., & Wallis, W. A. (1952). Use of ranks in one-criterion variance analysis. Journal of the American Statistical Association, 47(260), 583–621.

표의 기준값은 위 문헌에 근거한 관례이며, 분야·학술지마다 다른 기준을 쓸 수 있습니다.

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