이공계 연구윤리 및 출판윤리 매뉴얼

Manual for Research and Publication Ethics in Science and Engineering

황 은성(Hwang Eun Seong), 조 은희(Cho Eun Hee), 김 영목(Kim Young-Mog), 박 기범(Park Kibeom), 손 화철(Son Wha-Chul), 윤 태웅(Yoon Tae-Woong), 임 정묵(Lim Jeong Mook)
ISBN-13: 978-89-97020-13-3 93190
Korean Council of Science Editors
제7장. 연구부정 예방을 위한 올바른 연구수행

제7장. 연구부정 예방을 위한 올바른 연구수행

Ⅰ. 과학적 사고와 연구독창성

- 과학적 사고는 근거(rationale)와 독창성(originality)을 기반으로 한다.

  • ■ 근거: 연구는 과학적으로 필요성이 인정된 경우에만 수행하여야 한다. 과학·지식기반 사회로 변화한 현대사회에서 과학기술은 이윤창출의 수단이 될 수 있으며 사회발전과 건전성 유지에 큰 영향을 미칠 수 있다. 즉, 사람이 가진 사고의 자유에 근거하여 단순한 개인적 호기심에서 비롯되었다 하더라도 현대사회의 발전에 영향을 미칠 수 있으므로 연구필요성에 대한 숙고는, 과학활동이 야기할 수 있는 경제·사회적 위험요소를 제거하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 현대사회에서는 과학기술 그 자체가 사회발전을 유도할 수 있어 연구가 사회적으로 필요한 경우도 있다. 과학적 근거는 연구대상과 시료의 범위를 결정하는 가장 중요한 요소이므로 인간 또는 동물을 대상으로 실시하는 연구의 생명윤리적 당위성에 큰 영향을 미친다.

  • ■ 독창성: 연구의 독창성은 i) 지금까지 밝혀지지 않았거나 처음 시도되는 가정 또는 ii) 현재의 한계를 극복하는 기술이나 방법을 제시하는 것으로 확보될 수 있다. 단순한 연구결과의 재현이 아닌 보다 개선된 기술을 개발한 경우에도 독창성을 인정받는다.

- 과학연구의 특성은 i) 자체교정능력, ii) 객관성, iii) 재현성 확보이다.

  • 자체교정능력(ability of self-correction): 연구자가 제안한 방법이 절대적인 진리가 아니며, 이후 연구에서 수정될 수 있다는 가능성을 인지하는 것이다.

  • 객관성(objectivity): 연구자 개인의 믿음, 지각, 가치관, 감정이입 없이 연구진행과 결과해석을 보편타당하고 합리적인 사고로 수행해야 한다는 것이다.

  • 재현성(reproducibility): 결과의 타당성을 의미하며, 같은 조건으로 수행된 연구라면 다른 연구자에 의해서도 동일한 사실이 증명되어야 한다는 것이다.

연구활동은 근거와 독창성에서 비롯되며 올바른 가설검증을 위해 자체교정능력, 객관성 및 재현성을 확보해야 한다.

- 근거와 독창성을 기반으로 연구주제와 가설이 수립되며, 이와 관련된 과학적 활동은 연구가설의 진위여부에 국한된다. 연구가설은 연구자가 알고자 하는 사실이나 현상을 한 문장으로 표현한 것이며, 가설에 대한 진위여부를 확인하는 연구활동을 ‘가설의 검증’과정이라고 한다.

- 가설이 기각되었을 경우에는 원인규명을 위한 검증연구가 진행되며, 이러한 검증을 통해 연구자는 자신이 알지 못했던 사실을 발견하게 된다. 따라서 가설의 기각은 ‘실패한 연구’가 아니며 가설검증의 기각과 채택은 연구진행에 장애요소로 작용하지 않는다.

II. 연구설계

- 연구설계는 표준실험지침(standard operation protocol; SOP)과 생명윤리를 기반으로 이루어져야 한다.

(1) 표준실험지침

- 표준실험지침은 특정업무를 표준화된 방법에 따라 일관되게 실시할 목적으로 해당 절차 및 수행방법 등을 상세하게 기술한 문서로 동일한 연구실에서 수행되는 모든 실험기법을 표준화하기 위해 자세한 내용을 기술한 것이다.

- 연구실 소속 연구원 뿐 아니라, 해당 연구실에서 작업을 하는 외부연구원도 이를 반드시 준수해야 한다.

- 연구자는 가설검증을 위해서 특정처치를 한 군을 실험군으로, 처치하지 않은 군을 대조군으로 설정한 실험을 수행한다. 그리고 실험의 모든과정을 연구실의 SOP에 따라 표준화하여 수행해야 한다.

- SOP는 지속적으로 업데이트되어야 한다.

(2) 생명윤리의 준수(제6장 참조)

- 실험수행에 필수적으로 요구되는 생명윤리의 근간은 인간대상 실험의 경우 피험자 보호이며, 동물대상 실험의 경우 생명체로서의 가치 인정이다.

- 학술지에서는 모든 연구과정에서 생명윤리의 준수를 요구하며, 이에 대한 IRB 나 IACUC의 증빙을 최종 논문게재과정에서 확인하고 있다.

(3) 전향적 연구와 후향적 연구 방법

- 전향적 연구(prospective study)

  • ■ 가설검증을 위해 계획을 세워 연구를 수행하는 방법이다. 전향적 연구는 실험군·대조군과 SOP에 따라 실험환경을 목적에 따라 실험자가 의도적으로 설계, 설의, 디자인할 수 있다. 따라서 여러 가지 변수로부터 데이터를 선별·수집해야 하는 후향적 연구에 비해 실험처치 효과의 정밀한 분석이 가능하다. 일반적인 연구실 연구나 설계연구를 의미한다.

- 후향적 연구(retrospective study)

  • ■ 조사할 대상이 조사시점을 기준으로 과거에 존재하는 경우, 기존에 수행된 실험행위를 해석하는 방법(record view study)을 의미한다. 다양한 변인을 가진 환자집단에서 데이터를 관찰·수집하므로, 환자 개개인의 다양성을 표준화하며 가설을 검증해야만 한다.

(4) 무작위, 균등배분, 반복실험의 원칙

- 실험설계를 위해 연구자들이 가장 근본적으로 이해하여야 할 사항이다.

① 무작위(randomization)

  • ■ 가설검증을 위하여 실험군과 대조군을 설정할 때, 각 군에 동일한 특성 및 성질을 가진 사람 · 종류 · 물질을 배치하기 위해 특정한 기준과 설정 없이 임의로 대상 군을 설정하는 것을 의미한다.

  • ■ 생물실험이 가진 다양성으로 인해 아무리 각 군을 엄격하게 선정하더라도 성질이 완전히 동일한 실험군과 대조군을 설정하기는 거의 불가능하다. 생물학적 다양성에 의한 의도적이지 않은 편증(쏠림) 현상을 해결하기 위해 무작위 대상군을 설정하는 것이다.

② 반복(replication)

  • ■ 동일한 실험처치를 규칙적으로 일정 수 이상 반복하는 것을 의미한다.

  • ■ 무작위 대조군 설정에도 불구하고 자연적으로 발생하는 편중현상을 최소화하기 위하여, 같은 실험을 일정하게 반복한 후 각각의 실험에서 확보한 데이터 수치를 통계학적으로 분석한다.

  • ■ 재현성 확인 뿐 아니라 데이터의 통계학적 처리에 필수적인 요소이다.

※ 반복실험과 중복실험의 혼동

  • ■ 연구자들은 반복실험과 중복실험(duplicate)을 혼동한다. 반복실험은 실험처치를 완전히 구분하여 반복하거나 여러 가지 샘플에서 데이터를 별도로 관찰하는 행위이다. 한편, 실험치의 중복 또는 중복실험은 단순히 한번의 실험처리를 한 뒤 하나의 샘플에서 그 효과를 반복적으로 관찰하는 것이다. 즉, 중복실험은 각각의 반복실험에서 데이터를 정확하게 산출하기 위해 실험 처치 후 관찰만을 반복하는 것이다. 따라서 중복실험이라기 보다 반복관찰로 이해하는 것이 혼동을 방지할 수 있다. 중복실험의 결과를 통계적인 데이터로 처리할 때에는 한 번의 반복실험으로만 간주해야 한다. 원하는 양의 시료를 얻기 위해 반복실험으로 확보한 각각의 샘플을 모두 합쳐서 관찰을 진행한 경우, 시료를 합쳐서 데이터를 측정하기 때문에 아무리 여러 번 시료를 확보하였더라도 단 1회의 반복실험으로만 인정된다. 하나의 실험재료를 여러 번 나누어 측정하는 경우 합친 시료를 여러 번 나누어 측정을 하는 경우 모두 1회의 반복실험(replicate)으로 간주된다. 중복실험은 반복실험과 반드시 구분되어야 하며, 반복과 중복을 혼동하였을 경우 데이터 오류가 발생하였다고 간주된다.

③ 균등배분(even distribution)

  • 양적 · 질적으로 동일한 성격의 실험군과 대조군을 구성하기 위하여 무작위로 각각의 군을 설정하는 것과 달 리, 특정한 순서나 규칙을 정해 실험군과 대조군을 균일하게 구성하는 것을 의미한다.

  • 무작위와 균등배분은 동일한 실험구-대조구 구성을 위해 서로 보완적으로 활용되는 원칙이다.

  • 균등배분과 무작위의 조합 예: 생쥐의 새끼를 이용하는 실험의 경우, 어미가 새끼를 낳는 수는 매번 달라 예측이 불가능하다. 실험군과 대조군의 합이 3군으로 가정하는 경우 균등배분을 위해서는 어미가 새끼수를 3의 배수로만 출산해야 하지만 인위적으로 그것을 유도하기는 불가능하다. 따라서 새끼수가 3의 배수가 아닐 경우 균등배분을 위해 동일한 날자에 낳은 새끼를 무작위로 3의 배수만큼 우선 선정하고, 선정되지 못한 개체는 실험처치에서 배재하거나 다른 실험에 활용하여야 한다. 즉, 각 반복에서 3의 배수로 무작위 선정해야 올바른 균등배분이며, 3의 배수로 새끼수를 맞추지 않고 전체 반복실험에서 생산된 새끼의 총수를 3의 배수로 각 실험군에 배정한 경우, 균등하게 배분되었다고 판정할 수 없다.

III. 연구수행 및 데이터 관리

(1) 연구노트

- 연구수행의 결과인 데이터를 객관적이며 편중되지 않게 수집·평가하기 위해서, 연구자들은 연구노트 작성을 의무적으로 수행해야 한다.

- 연구노트에는 단순한 데이터의 기록뿐만 아니라 환경적 요인과 함께 실험과정 중에 발생한 모든 상황을 객관적으로 기록해야 한다. 따라서 연구노트는 데이터의 품질관리(독창성과 재현성 확보)와 연구의 위험요소 제거(문 제점 해결)에 유용하게 활용된다.

- 이해하기 어렵거나 예상하지 못한 결과가 도출된 경우 연구노트의 면밀한 검토를 통하여 원인규명이 가능하며, 지금까지 발견하지 못한 새로운 사실을 확인할 수도 있다. 즉, 연구노트의 정보를 활용하여 새로운 실험을 구상하고, 어려운 실험의 문제점 해결(trouble shooting)을 할 수 있다.

- 연구노트의 작성: 매개체 선정

  • ■ 일반노트: 스프링바인더가 아닌 분리할 수 없는 노트를 이용하며, 눈금 이외의 서식이 없는 노트를 사용한다.

  • ■ e-note: 웹·소프트웨어 및 데이터 뱅크를 활용한 것이다. SOP에 따라 서식을 설정하여 편리하게 사용할 수 있는 장점이 있는 반면, 의도적 변경을 방지하고 전산장애에 따른 데이터 소실 등의 위험요소를 제거하여야 한다. 결국 전산을 이용한 데이터 관리는 웹 클라우딩 시스템 등을 이용하거나 아카이브 서비스를 활용하여야하며, 이에 대한 인프라 구축이 필수적이다. 일반노트에 비해 상대적으로 기동성이 떨어지는 것을 보완하기 위해 다양한 터치패드 등의 디바이스를 사용할 수 있으나 이와 관련한 소프트웨어 제작이 동시에 이루어져야 한다.

연구노트의 관리

  • ■ 임의적인 변경이나 삭제 또는 예상하지 못한 자료 손실을 방지하기 위해 변경이 불가능한 매체를 활용한다(pdf, 잉크 등). 연구노트는 안전하고 항구적인 장소에 보관하며, 연구실이 유지되고 데이터의 유효성이 존속가능한 시기까지 보관되어야만 한다.

  • ■ 작성한 연구노트는 연구실 외 반출이 금지되며, 연구실에 영구적으로 보존된다. 연구원이 이직할 때는 연구노트의 내용을 연구실 책임자의 허가 하에 복사하여 반출할 수 있다.

(2) 연구데이터의 통계처리

- 실험데이터의 정확한 통계처리를 위해서 가장 먼저 확인해야 할 사항은 실험구와 처치구에 배치한 샘플의 수이다.

- 샘플 수가 모든 실험구에서 동일할 때나 차이가 날 때, 각각 다른 분석시스템을 활용해야 한다. 일반적으로 각 구간 샘플수가 동일한 경우, t-test 등을 사용할 수 있지만, 샘플 수가 다른 경우 선형모델기법 등을 활용하여 분석하 여야 한다.

- 두 개 이상의 구 사이의 실험효과를 검증할 경우, 반드시 개별 구간의 비교(구간검증, pair test: A, B, C 세 개의 실험구에서 A-B, B-C, C-A간 유의적 차이를 검증)를 수행하기 전에 전체 실험구 사이의 모델효과(model effect)를 검증해야 한다. 모델효과 검증에는 분산분석법(ANOVA: analysis of variance)을 사용하며, 모델효과가 유의적으로 인정되지 않는 경우, 구간검증할 필요가 없다.

(3) GLP, GMP, GCP

- 연구실 관리 및 연구기법 표준화는 신뢰성 있는 결과를 도출하는 기준이다.

- GLP, GMP, GCP 기준을 설정하여 적용하는 것은 세계적 추세이며 국가 간 공산품 및 실험결과 신뢰성 확보의 기준으로 활용되고 있다. 우리나라의 경우는 분야별로 식약처, 환경부, 농림부 등에서 관련규정을 설정하여 준용하고 있다.

① GLP (good laboratory practice)

  • ■ 우수 연구실 관리기준

  • ■ 의약품, 농약, 화학물질 및 생활용품 등의 안전성과 효능평가를 위해 실시하는 비 임상 시험에 대한 제반 준수사항을 규정한 것이다.

  • ■ GLP는 단순한 실험방법의 표준화나 시설 설비에 국한되는 것이 아니라 운영체계, 실험 적정인원의 확보 및 교육 등 시험기관에서 행해지는 시험의 계획-실행-점검-기록-보고까지의 전 과정과 조건을 규정하는 종합적 관리기준이다.

② GMP (good manufacturing practice)

  • GLP의 확대개념으로 품질관리가 되는 우수한 제품을 생산하기 위한 최소한의 시설기준이다.

  • 생산되는 시설에 따라 GMP 시설기준은 차이가 있으나, GLP와 동일하게 생산과정 전체에 대한 운영기준이다.

③ GCP (good clinical practice)

  • ■ 의약품 임상시험 관리기준

  • ■ 임상시험의 실시를 위해 준수해야 할 지침을 기술한 것이다.

  • ■ 인간 피험자가 참여하는 임상시험을 설계 및 수행하고 기록·보고할 때 필요한 윤리적 지침이며, 과학적 수행을 위한 최소한의 구체적 기준을 의미한다.

IV. 보고서 및 논문작성

- 논문과 보고서를 작성 할 경우, 정해진 형식에 의하여 연구의 결과를 보고해야 한다. 과학논문을 기술하는 요령은 아래와 같다.

① 연구제목:

연구의 근거나 가설을 한 문장 또는 한 구로 명시해야 한다.

② 초록:

연구의 핵심사항을 요약한 부분으로, 각 학술지마다 길이에 제한을 두고 있다(일반적으로 영문 200-250단어 내외). 일반적으로 연구목적 및 가설 > 연구방법과 디자인 > 공시동물이나 샘플을 순서대로 한 문장 정도 기술한 후, 각 실험의 방법 및 결과를 연계하여 기술한다. 초록의 마지막 문장은 연구에 대한 종합적 결론으로 연구가설의 검증결과를 기술한다.

③ 서론:

서론을 기술하는 데 가장 중요한 요소는 연구근거의 명확한 제시이다.

  • ■ 서론은 일반적으로 현재까지의 발전현황 > 현재의 문제점 또는 연구의 필요성 > 가설과 디자인 순으로 구성한다.

  • ■ 지금까지의 연구발전 현황은 고찰에서 기술하여 독자들이 간단명료하게 연구의 근거를 파악할 수 있도록 기술한다.

④ 재료 및 방법:

연구윤리 및 피험자·공시동물을 가장 먼저 기술하며, 전반적인 실험방법을 기술한 후 보고하는 연구과정의 특이적인 실험방법을 간단명료하게 기술한다.

실험디자인(실험구; 독립변인, 파라메터; 매개변수) 및 데이터 분석방법도 기술하지만, 실험디자인의 경우 학술지에 따라 재료 및 방법의 앞부분 또는 통계방법의 앞부분에 기술할 것이 요구되기도 한다.

⑤ 결과:

결과는 가설의 검증결과를(통계분석에 의거하여) 단편적으로 기술한다.

데이터 수치의 기술과 관찰된 결과만 기술하고, 이에 대한 해석은 고찰에서 수행한다.

⑥ 고찰:

가설 및 실험결과와 연계된 해석에만 국한해야 한다.

고찰에서는 실험결과에 가장 중요한 해석을 중심으로 기술해야 하며, 보고되는 실험결과 이외에 다른 연구자의 결과나 본인이 생각한 추론을 근거로 장황하게 고찰을 작성하는 것은 지양되어야 한다. 향후의 연구계획을 기술할 때에도 가급적, 보고하는 연구결과와 직접적인 연관성 있는 연구결과만을 비교하여 기술한다.

- 연구제안서는 논문과는 달리, 예비실험의 결과기술과 이에 따른 가설의 설정이 중요하다.

  • ■ 연구제안서에는 예비실험 결과에 의거한 가설의 설정 및 이와 관련한 실험디자인이 명확하게 제시되어야 한다.

  • ■ 연구제안서에 따라 설계된 실험을 수행한 이후에도 연구계획 및 디자인이 바뀔 수 있기 때문에 연구제안서는 최초실험에 집중하는 것이 효율적이다.

V. 연구실(실험실) 관리 및 생활

- 연구실(이공계 연구에서는 실험실이라고 부르는 것이 타당하나, 여기서는 연구실로 통일해 칭한다)에서 가장 중요한 덕목은 소통이다.

- 연구실원들 간 소통의 중요성은 같은 연구실에 소속되어 동일한 실험기자재를 사용하고 일반적인 SOP를 공유함은 물론, 같은 자료 및 데이터를 공유하는 것으로부터 기인한다.

  • ■ 연구원 간 소통: 본인의 연구행위는 직접적으로 동료의 연구결과에 영향을 미치기에, 연구원 간 소통은 연구실 및 연구결과 품질관리를 위해 중요하다.

  • ■ 연구책임자-연구원 간 소통: 실험의 실질적인 수행을 책임지는 연구원과 전체적인 실험진행을 총괄하는 연구책임자는 상호 보완을 해야 하고, 이것이 이루어지지 않는 경우 연구과정의 조작은 물론 연구결과 해석의 오류가 쉽게 발생할 수 있다. 연구책임자의 ‘상명하박’ 식의 연구지도나 연구자의 연구결과보고 누락이나 왜곡하는 모든 행위 등은 모두 지양되어야 한다.

- 정기적 · 비정기적 미팅의 개최

  • ■ 정기적인 연구실미팅 이외에도 수시로 연구원-연구책임자 간 비공식적 회합이 활발히 이루어져야 한다.

  • ■ 연구실미팅에서는 연구실 운영에 강압적인 측면을 배제하여야 하며, 명령하달-복종 식의 미팅분위기는 지양되어야 한다.

  • ■ 연구실미팅은 일종의 ‘실무협의’의 성격이 강하므로 연구에 대한 자세한 보고 및 이에 대한 검토와 연구방향에 대한 토의가 중요하다. 연구책임자의 좋은 평가를 위해 연구자들은 미팅시의 데이터 발표에만 비중을 두고 있는데 이는 적절하지 않은 행동이며, 결과평가와 연구전략 수립을 위한 토론이 가장 중요하다.

- 표준연구기술의 변경, 랩노트 작성 및 문제점 해결을 포함한 모든 사항이 논의될 수 있다. 연구회의 결과는 빠짐없이 기술되어 참여한 전 연구자에게 공지되는 것이 바람직하다.

- 연구수행

  • ■ 연구책임자-연구자의 대등한 관계설정으로부터 연구방향성에 대한 합의와 이에 따른 일관적인 연구추진이 이루어져야 한다.

  • ■ 연구책임자와 연구원 간의 소통과 합의에 따른 연구수행은 실험계획의 구상단계부터 필수적으로 연결되며 저작권 등의 법률적 관계에도 영향을 미친다.

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