스피어만 순위상관계수 (Spearman's Rank Correlation Coefficient)

통계
한 줄 정의: 두 변수 사이의 관계를 실제 값이 아닌 순위를 이용해 측정하는 비모수적 상관계수로, 비선형 단조관계도 탐지할 수 있다.

쉽게 풀면

일반적인 상관계수(피어슨 상관)는 두 변수가 직선 형태로 관련되어 있다고 가정하는데, 스피어만 상관계수는 실제 값 대신 순위를 이용하기 때문에 정규분포를 따르지 않는 자료나 서열척도 자료에도 적용할 수 있다. 두 변수가 정확한 직선 관계는 아니더라도 한쪽이 커질수록 다른 쪽도 꾸준히 커지거나 작아지는 관계(단조관계)를 잘 포착해낸다.

왜 중요한가

실제 연구 데이터는 정규분포를 따르지 않거나 리커트 척도처럼 서열척도 형태인 경우가 많아, 피어슨 상관계수의 전제 조건을 충족하지 못하는 상황이 흔하다. 스피어만 순위상관계수는 이런 자료에서도 안정적으로 두 변수의 관계 강도를 보여주기 때문에, 설문조사 기반 연구나 순위·평점 데이터를 다루는 논문에서 표준적으로 채택되는 상관분석 방법 중 하나다.

계산과 범위

두 변수 각각을 크기 순위로 바꾼 뒤 그 순위들 사이의 피어슨 상관계수를 구한 값입니다(기호 ρ 또는 rs). 동점이 없으면 d를 순위 차이라 할 때 다음 식으로 계산됩니다.

ρ = 1 − 6Σd² / (n(n² − 1))

작은 예(가상). a = 1, 2, …, 10이고 b = 2, 1, 4, 3, 6, 5, 8, 9, 7, 30입니다. b의 순위는 2, 1, 4, 3, 6, 5, 8, 9, 7, 10이고 순위 차이 제곱합 Σd² = 12이므로 ρ = 1 − 6×12/(10×99) = .927 (p < .001)입니다. 같은 자료의 피어슨 r은 .735 (p = .016)로 훨씬 낮은데, 값 30이 직선에서 크게 벗어나 r을 끌어내리기 때문입니다. 순위로 바꾸면 30은 그냥 ‘가장 큰 값’ 하나일 뿐입니다.

해석 기준

보고 방법

상관계수, 표본 수, p, 가능하면 신뢰구간, 양측/단측, 동점 처리 방식을 적습니다. (위 가상 자료 기준)

두 변수는 강한 양의 순위상관을 보였다, Spearman ρ = .93, n = 10, p < .001, 95% CI [.64, .99].

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.

"두 변수 모두 정규분포를 따르지 않아 스피어만 순위상관계수를 이용해 상관관계를 분석하였다."

정규분포 가정이 어려운 두 변수 사이의 관계를, 값 자체가 아닌 순위를 이용한 상관계수로 분석했다는 뜻이다.

"설문 응답 만족도 점수(리커트 5점 척도)와 재구매 의도 순위 사이의 관계를 스피어만 순위상관계수로 검정한 결과 유의한 양의 상관이 확인되었다."

이 문장은 서열척도로 측정된 만족도와 재구매 의도가 함께 증가하는 경향이 있음을 순위 기반 상관분석으로 확인했다는 뜻이다.

"생태계 조사에서 종 풍부도와 서식지 교란 지수 사이에 뚜렷한 비선형 단조관계가 관찰되어 스피어만 상관계수를 산출하였다."

두 변수가 정확한 직선 관계는 아니지만 한쪽이 커질수록 다른 쪽이 일관되게 변하는 경향을, 값의 크기가 아닌 순위로 포착했다는 뜻이다.

조금 더 깊게 보면

스피어만 상관계수는 실제로는 각 변수를 순위로 변환한 뒤 그 순위에 피어슨 상관계수를 적용한 것과 같으며, 이 때문에 값이 -1에서 1 사이라는 해석 방식은 피어슨 상관계수와 동일하다. 동점(순위가 같은 값)이 많은 자료에서는 순위를 매기는 방식에 따라 계수 값이 약간 달라질 수 있어, 통계 소프트웨어마다 동점 보정 방식이 다를 수 있다는 점도 참고할 만하다.

주의할 점

스피어만 상관계수는 이상치의 영향을 적게 받는다는 장점이 있지만, 관계의 강도만 알려줄 뿐 그 관계가 정확히 어떤 형태(직선인지 곡선인지)인지는 알려주지 않는다.

헷갈리기 쉬운 용어

세 가지 상관계수는 ‘무엇이 변하는가’에 대한 질문이 다릅니다.

계수측정하는 관계특징
피어슨 상관(r)직선 관계이상치·비정규에 민감
스피어만 순위상관(ρ)단조 관계(순위)이상치에 덜 민감, 서열 자료 가능
켄달의 타우(τ)순위 짝의 일치 정도동점이 많거나 표본이 작을 때 유용, 값이 보통 ρ보다 작음

같은 자료에서 세 계수를 모두 구하면 값이 서로 다릅니다. 위 가상 자료에서 스피어만 ρ = .93, 켄달 τ = .78, 피어슨 r = .73입니다. 비교는 같은 계수끼리만 합니다. 두 계수의 차이는 피어슨과 스피어만 상관에서도 설명합니다.

참고 문헌

  1. Spearman, C. (1904). The proof and measurement of association between two things. The American Journal of Psychology, 15(1), 72–101.
  2. Kendall, M. G. (1938). A new measure of rank correlation. Biometrika, 30(1–2), 81–93.
  3. Bonett, D. G., & Wright, T. A. (2000). Sample size requirements for estimating Pearson, Kendall and Spearman correlations. Psychometrika, 65(1), 23–28.
  4. Schober, P., Boer, C., & Schwarte, L. A. (2018). Correlation coefficients: Appropriate use and interpretation. Anesthesia & Analgesia, 126(5), 1763–1768.

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

개념 계통

상위 개념

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