실험자를 위한 실험계획법 - 개념, 원리와 적용

실험계획법의 개념과 원리를 설명하고 독자들이 시행하는 실험에 쉽게 적용할 수 있도록 여러 가지 사례를 중심으로 저술한 안내서다. 통계적 개념과 방법은 가능하면 쉽게 풀어서 꼭 필요한 부분만 제시했다. 강의 시 자주 듣는 질문을 바탕으로 본문에 질문과 견해를 추가했다. 본문에서 충분히 설명하지 못했거나 독자들이 관심을 가질 만한 내용은 각 장의 맨 뒤 들여다보기 절에 나타냈다. 본문뿐만 아니라 연습문제에도 다양한 사례를 제시하여 DOE의 적용성에 관해 이해할 수 있도록 했다. 이론적인 내용이라서 처음 공부할 때 건너뛸 수 있는 절은 절 번호 뒤에 ‘ * ’로 표시했다.



이 책은 실험계획법(Design Of Experiments, DOE)에 관한 이론서가 아니다. 실험계획의 갖가지 방법을 소개하는 핸드북도 아니다. 이 책은 저자가 40년 이상 실험계획을 공부하고 대학의 학생들과 실험 현장의 연구원들과 실무자들에게 강의하고 자문하면서 고민한 것들을 바탕으로, 실험계획법의 개념과 원리를 설명하고 독자들이 시행하는 실험에 쉽게 적용할 수 있도록 여러 가지 사례를 중심으로 저술한 안내서에 가깝다.

본 교재의 특징은 다음과 같다. ① 통계적 개념과 방법은 가능하면 쉽게 풀어서 꼭 필요한 부분만 제시했다. ② 강의 시 자주 듣는 질문을 바탕으로 본문에 질문과 견해를 추가했다. ③ 본문에서 충분히 설명하지 못했거나 독자들이 관심을 가질 만한 내용은 각 장의 맨 뒤 들여다보기 절에 나타냈다. ④ 본문뿐만 아니라 연습문제에도 다양한 사례를 제시하여 DOE의 적용성에 관해 이해할 수 있도록 했다. ⑤ 이론적인 내용이라서 처음 공부할 때 건너뛸 수 있는 절은 절 번호 뒤에 ‘ * ’로 표시했다. ⑥ 독자들이 실험데이터를 분석하는 데 도움을 주고자, 기본적인 프로그램인 DOEasy와 실행 매뉴얼을 별도로 교문사 홈페이지(www.gyomoon.com) 자료실에서 제공한다.

1장에서는 실험계획법의 필요성, 주요 원칙, 적용절차, 다양한 방법을 개괄적으로 소개한다. 2장에서는 DOE에 필요한 최소한의 통계적 방법을 제시한다. 통계학을 모르는 사람도 2장을 익힌다면 이 책 전체에 나오는 통계적 개념과 방법은 이해할 수 있으리라 생각한다. 통계학을 공부한 사람은 이 장은 안 봐도 될 것이다. 3장에서는 한인자 다수준 실험데이터를 분석하기 위한 분산분석 방법과 모형의 적합성 검토를 위한 잔차분석 방법을 함께 소개한다. 실험계획법의 기본이라고 할 수 있는 2수준 (완전)요인배치법과 부분요인배치법은 각각 4장과 5장에서 다룬다. 4장에서는 2수준 요인배치법의 개념을 설계행렬과 설계공간으로 설명하고, 간단한 2개의 예제를 이용하여 데이터 분석방법을 제시한다. 실험에 포함해야 할 잠재적 인자가 많을 때 적은 수의 실험 횟수로 실험할 수 있는 부분요인배치법과 선별실험계획은 5장에서 다양한 사례와 함께 설명한다. 이 외에도 중요한 여러 가지 실험계획과 분석방법은 6장에서 다룬다. DOE를 위한 회귀분석은 7장에, 반응표면 방법 일반과 2차 반응표면 계획 및 분석을 위한 내용은 8장에서 설명한다. 여러 성분을 혼합하는 실험에서 최적의 조성비율을 찾기 위한 혼합물실험계획은 9장에서 설명하고, 다수반응변수를 동시에 최적화하기 위한 실험계획과 데이터 분석방법은 10장에 제시한다. 제품을 개발하여 양산으로 넘어가기 전에 제품의 특성치에 영향을 미치는 잡음에 가능한 한 영향을 덜 받는 조건을 찾기 위한 강건설계는 11장에서 다룬다.

본 교재를 통해 실험자가 다양한 실험계획 방법의 필요성과 전개 원리를 잘 이해하여 실험을 효율적으로 시행할 수 있도록 도움을 주고자 한다. 또한 이 책이 산업공학이나 통계학 전공 학생뿐만 아니라, 실험을 수행하는 공학, 자연과학, 농업생명과학, 제약학 분야의 학생들과, 실험을 통하여 시스템/프로세스를 개발하거나 개선하고자 하는 기업 또는 공공기관의 연구원, 실무자들에게 도움이 되기를 바란다.

※ ‘DOEasy 프로그램과 실행 매뉴얼’은 교문사 홈페이지(www.gyomoon.com) 자료실에서 확인하실 수 있습니다.