경쟁 고장 가설을 시험 전에 표로 만드는 방법

균열 주변에 녹이 보이면 부식이 먼저였는지 균열이 먼저였는지 묻게 된다. 같은 사진이 두 설명에 모두 맞을 수 있으므로 그 사진을 다시 확대하는 것만으로는 원인을 구별하기 어렵다. 시험 전에 두 설명이 각각 무엇을 예측하는지 적으면 도움이 되는 관찰과 단지 정보가 늘어나는 관찰을 나눌 수 있다.

관찰을 원인 이름으로 바꾸지 않는다

첫 칸에는 이미 확인한 관찰만 쓴다. “균열 근처에 산소를 포함한 영역이 있다”는 관찰과 “부식 때문에 균열이 생겼다”는 원인 가설을 같은 칸에 적지 않는다. 시험 전 표에서는 원인을 단정하는 대신 가설 A와 B를 나란히 유지한다. 둘 다 가능하다고 적는 것과 두 가설의 가능성이 같다고 수치로 주장하는 것은 다르다.

NIST의 실험 목표 설정 안내는 목표를 적고 우선순위에 따라 요인·응답·설계를 선택하도록 설명한다. 여기서 만들 경쟁 가설표는 그 원리를 고장 조사에 적용한 편집상 산출물이다. NIST가 이 표를 표준 고장 판정법으로 지정했다거나 표를 채우면 통계적 유의성이 확보된다고 주장하지 않는다.

각 가설의 예측을 같은 질문에 답하게 쓴다

가설 A가 맞을 때 기대할 위치·시간·재료 상태와 가설 B가 맞을 때 기대할 상태를 같은 관찰 질문으로 적는다. A는 “부식이 관찰된다”, B는 “균열이 있다”처럼 질문의 수준이 다른 문장을 붙이지 않는다. 예를 들어 동일한 보호 영역과 노출 영역의 차이가 무엇일지를 각각 적으면 어떤 비교가 가설 사이를 가르는지 검토할 수 있다.

예측이 반대여야만 유용한 것은 아니다. 한 가설에서 특징이 기대되고 다른 가설에서는 기대되지 않을 때도 구별에 도움이 된다. 다만 어떤 특징이 발견되지 않은 경우에는 검출 한계, 관찰 영역, 준비 과정이 그 특징을 없애지 않았는지 확인한다. 없는 관찰을 곧바로 반증으로 바꾸지 않는 것이 표의 중요한 역할이다.

가상의 세 시험을 목적에 따라 나눈다

가상 조사에서 A는 환경 노출에 따른 손상이 먼저, B는 기계적 균열 뒤에 노출 흔적이 생겼다는 설명이다. 균열 입구의 산소 검출만 다시 확인하는 시험은 양쪽 설명과 양립할 수 있다. 이 행에는 “존재 확인에는 도움, 선후 구별에는 부족”이라고 적는다. 두 가설에서 예상 위치가 다른 보존 영역을 비교할 수 있는지는 별도 행으로 검토한다.

세 번째 행에는 실제로 할 수 없는 관찰도 남긴다. 사고 전 표면 사진이 없는데 그 사진을 요구한다면 계획이 성립하지 않는다. 대신 현재 시편에서 확인 가능한 정보가 선후 판단을 어느 정도 제한하는지 적는다. 이 예는 특정 균열의 진짜 원인을 제시한 것이 아니라 관찰 하나가 여러 설명에 맞는 문제를 드러내는 가상 상황이다. 시험을 추가할 때마다 목적 열의 문장도 함께 수정한다.

결과를 보기 전에 보류 조건을 정한다

표의 마지막 칸은 “어떤 결과면 결론을 보류할 것인가”다. A와 B가 모두 예측한 결과, 시편 준비로 특징이 사라진 결과, 관찰 범위가 필요한 영역을 포함하지 못한 결과는 원인 선택을 위한 충분한 결과가 아닐 수 있다. 결과가 마음에 들지 않을 때 가설을 사후에 바꾸는 대신 가설 수정과 수정 이유를 별도 이력으로 남긴다.

실제 산출물은 가설·예측 관찰·구별 가능성·시편 제약·보류 조건의 표다. 우선 시험은 가장 멋진 이미지가 나오는 기법이 아니라 중요한 가설을 갈라줄 가능성과 보존 정보의 가치로 선택한다. 시험에 앞서 모든 변수를 고정한다는 뜻은 아니며 전문 조사자가 추가 정보에 따라 계획을 수정할 수 있다. 보고서에서는 사전 예측과 사후 설명을 구분해 독자가 판단 과정을 따라가게 한다.

여러 가설이 함께 작동할 수 있다면 A 또는 B라는 양자택일도 수정해야 한다. 부식과 하중이 함께 관여한 경우를 독립 행으로 두고, 단독 가설을 구별하는 관찰과 상호작용을 확인할 관찰을 나눈다. 표의 빈칸은 실패가 아니라 현재 자료가 답하지 못하는 질문이다.

자주 묻는 질문

가설은 두 개만 만들어야 하나요?

아니다. 구별할 가치가 있는 설명을 남기되 같은 설명의 이름만 바꾼 행은 합친다.

둘 다 예측한 결과는 쓸모없나요?

현상의 존재 확인에는 도움이 된다. 두 원인을 구별했다는 결론을 그 결과만으로 내리기 어렵다는 뜻이다.

검출되지 않으면 가설이 틀렸나요?

관찰 범위와 검출 조건을 먼저 확인한다. 발견하지 못한 이유가 측정 제약일 수도 있다.