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수학으로 읽는 과학/ 고수학전문학원 고지윤 원장나일팅게일… 수학적 감각으로 질병관련 통계

VIZZLO(출처: http://www.vizzlo.com)에서 무료 보급 프로그램을 이용해 장미다이어그램을 만들어 보았다.

백의천사, 간호사, 통계학자, 정치가, 개혁자, 램프를 든 여인, 왕립통계학회에 접근한 최초의 여성… ‘초인적인 간호’의 실천을 통해 ‘백의천사’라 불리는 나이팅게일을 칭하는 표현들이다. 간호로 많은 병사들을 구한 나이팅게일의 헌신에 대한 일화로 우리는 대부분 나이팅게일을 간호사의 모범으로 알고 있다. 그 부분도 중요하지만, 나이팅게일은 사실 간호사보다 뛰어난 행정가이자 통계학자로 설명되는 것이 더 어울릴 수도 있을 것이다.

1853년 러시아와 오스만트루크, 영국, 프랑스 등의 연합군은 크림반도 흑해를 둘러싸고 전쟁을 벌였다. 간호활동으로 여성운동과 봉사를 실천하던 나이팅게일은 함께 일하던 수녀와 간호사들을 이끌고 부상당한 병사들을 치료하며 야전병원에서 활약했다. 병사들이 병원으로 옮겨지면 곧 사망이라고 생각할 정도로 위생적으로 취약한 환경에서 병사들이 죽어가는 모습을 보며 나이팅게일은 사망자의 병상이 있던 위치, 병상 주변의 환경, 제공되는 음료(물: 이때 부터 끓인 물을 제공하게끔 되었다고 한다.)등을 꼼꼼하게 기록했다. 다음은 크림전쟁 중 병사들의 실질적 사망 원인이 사실을 비위생적인 환경에서 비롯되었음을 정부 당국에 알리고자 나이팅게일이 역설한 내용이며, 그 아래는 영국 의학회 의장이 나이팅게일의 주장에 반박하여 전염병의 심각한 정도에 따라 사람들의 사망률이 결정된다고 주장하는 이야기이다.
 

“Let us now ask, how it was that our noble army all but perished in the East? And we shall at the same time learn how it has happened that so many hundreds of millions of the human race have by pestilence perished before their time.” “어떻게 우리의 부대가 동쪽에서 사라져 갔는지 묻고 싶습니다. 동시에 수 억의 인류가 전염병으로 사망하게 된 이유를 비로소 알게 될 것입니다.”

[Mr John Simon, Chief Medical Officer of England] has been led to assert that the great mortality from important classes of zymotic disease is practically unavoidable.” 영국의학회 의장인 사이먼은 전염병의 심각성 정도에 따른 사망률이 결정된다고 주장했다.
나이팅게일은 한 눈에 보기 좋도록 언어로 구성된 데이터들을 장미모양의 다이어그램으로 표현했고, 의회를 설득하는데 성공한다. 야전병원의 위생상태가 개선되면서 1개월 만에 효과를 보게 되었다. 군 지휘부의 반대와 무관심에도 불구하고 변소나 시궁창의 청소, 오염원과 병상의 격리 등에 각별히 신경을 썼고, 부상병에게 끓인 물을 제공하는 등 위생에 신경을 썼다. 그 결과 한 때 42%이던 사망률이 2%로 낮아지는 기적이 일어났다는 것. 나이팅게일의 통계그림은 지금도 시각적으로 매우 우수하여, 현대 데이터를 시각화하려는 인포그래픽에 큰 영향을 주게 되었다. 빅 데이터에 관심을 기울이고 있는 지금, 나이팅게일의 일화나 장미다이어그램이 재조명되고 있다.

당시 유럽에서는 아직 통계학의 기틀이 잡히기도 전인데, 나이팅게일은 독창적인 아이디어로 인포그래픽을 만들고 그것을 분석해 문제의 해답을 찾아내었을 뿐만 아니라 통계를 이용해 합리적인 의사 결정을 이끌어 냈다는 점도 높게 평가되고 있다. 나이팅게일의 장미 다이어그램은 1801년 처음 만든 원형차트를 발전시켜 만든 것으로 지금도 널리 사용되고 있다. 이 업적으로 나이팅게일은1859년 왕립통계학회에 최초의 여성으로 초대받게 된다. 그렇다면, 아래 막대그래프에 비해 장미다이어그램이 갖고 있는 장점을 한 번 분석해 보도록 하자. 나이팅게일이 이용한 목적은 자신의 의견을 뒷받침하는 자료를 활용해 합리적인 의사 결정을 위해서이다. 위와 같은 시간순으로 막대그래프를 사용한다면 그녀가 전달하고자 한 위생상태의 개선을 통한 사망률 저하를 주장하기에 다소 가시적인 설득력이 면적을 이용한 장미다이어그램에 비해 떨어지게 됨을 알 수 있다.


다이어그램은 전쟁의 사망원인을 월별로 표시하기위해 원을 12개의 파이모양으로 나누고, 중심으로부터 겹쳐 넓이로 월별 사망자 수를 나타내고 있다. 색깔을 달리하여, 파란색은 질병으로 사망, 빨간색은 부상으로 사망, 검은색은 기타 이유로의 사망을 뜻한다. 1855년 4월부터 1856년 3월까지의 사망자를 왼쪽에, 1854년 4월부터 1855년 3월까지의 사망자를 오른쪽에 표시했는데, 기존 시간순의 배열이라면 오른쪽과 왼쪽이 바뀌어야 하는데, 그녀의 주장에 대한 설득력을 얻기 위해 이와 같은 배열을 선택했을 것이다. 오른쪽 도표는 파란색 파이와 왼쪽의 파란색 파이를 비교해 보면 상대적으로 많이 줄어들었음을 알 수 있는데 막대 그래프를 비교해보면 단순 시간적 변화 나열을 알 수 있을 뿐 이와 같은 설득력을 표현하기엔 부족해 보인다. 나이팅게일은 이 도표를 이용해 야전병원의 위생상태가 개선되면서 질병으로 인한 사망률을 급격하게 줄일 수 있었다는 것을 매우 효과적으로 보여줄 수 있었다.

나이팅게일, 그녀는 뛰어난 수학적 감각을 지닌 정의를 사랑하는 당찬 여성이었다. “법률과 정부의 부적절함과 정치 체계의 무능함, 사회를 이끄는 자들의 답답한 몽매함은 통계 연구로만 바르게 이끌 수 있다.”라고 여겼고 병원 기록양식의 통일, 과학적 사실에 근거한 간호학의 체계를 마련하는 등 뛰어난 행정가나 학자로도 활동했다. 당차고 똑똑한 여인 나이팅게일, 그녀의 신념을 본받아 한 사회와 인류의 발전을 위해 각자 자신의 관심분야에서 열심히 노력하도록 하자. 학습에 목적이 없는 친구들이 너무도 많은 안타까운 현실이다. 나이팅게일이 되어 생각해 본다면 우리 학습과정에 긍정적인 동기부여가 될 수 있을 것이다.         
<참고>
과학동아 2011년 2월호 - 통계로 세상을 구한 나이팅게일, 김종립 기자
웹사이트 http://www.florence-nightingale-avenging-angel.co.uk
한국어 위키백과- 플로렌스 나이팅게일 http://ko.wikipedia.org/wiki/

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