탐색적 데이터 분석 (Exploratory Data Analysis)

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#개념

탐색적 데이터 분석(Exploratory Data Analysis, EDA)은 데이터 분석 과정의 초기 단계에서 수행되는 중요한 분석 기법이다. 탐색적 데이터 분석의 주된 목표는 데이터를 다양한 관점에서 살펴보고, 그 특징과 패턴을 파악하여 데이터에 대한 직관적인 이해를 얻는 데 있다. 탐색적 데이터 분석은 데이터의 구조, 분포, 변수 간의 관계, 이상치(outlier) 등을 파악하는 데 초점을 맞추며, 이를 통해 데이터 정제, 모델링 및 분석에 필요한 의사결정을 지원한다. 탐색적 데이터 분석은 단순히 데이터를 요약하는 것을 넘어 데이터 내에 숨겨진 의미를 발견하고, 데이터 분석의 방향을 설정하는 데 중요한 역할을 한다. 통계적 방법과 시각화 도구를 함께 활용하여 데이터의 다양한 측면을 탐색하며, 분석 과정에서 발생할 수 있는 문제점을 사전에 발견하고 해결하는 데 기여한다.

탐색적 데이터 분석의 핵심 목표는 데이터에 대한 깊이 있는 이해를 얻는 것이다. 이를 위해 데이터를 다각도로 분석하여 데이터의 기본 구조, 분포, 변수 간의 상관관계, 이상치 등을 파악한다. 이러한 과정을 통해 데이터 분석가는 데이터를 더 잘 이해하고, 데이터로부터 통찰력을 얻을 수 있다. 탐색적 데이터 분석의 구체적인 목표는 다음과 같다.

데이터의 패턴과 특징 발견: 데이터를 탐색하면서 데이터의 전반적인 패턴과 중요한 특징을 파악한다. 예를 들어 데이터의 분포 형태, 중심 경향, 데이터의 흩어짐 정도 등을 확인한다.
데이터의 품질 평가: 데이터에 결측치, 이상치, 중복된 값과 같은 문제가 있는지 확인한다. 이러한 데이터 품질 문제는 분석 결과에 영향을 미칠 수 있으므로 사전에 확인하고 처리해야 한다.
가설 설정과 검증: 데이터를 탐색하면서 데이터에 대한 가설을 설정하고, 이를 검증하는 데 필요한 정보를 수집한다. 이러한 과정을 통해 분석 방향을 설정하고, 적절한 분석 기법을 선택할 수 있다.
데이터 분석 방향 설정: 탐색적 데이터 분석를 통해 데이터를 이해하고, 분석 목표에 맞는 분석 방향을 설정한다. 이를 통해 데이터 분석의 효율성을 높이고, 보다 의미 있는 결과를 도출할 수 있다.
데이터 분석 과정의 문제점 파악: 탐색적 데이터 분석은 데이터 분석 과정에서 발생할 수 있는 다양한 문제점을 사전에 발견하고 해결하는 데 도움을 준다. 예를 들어, 결측치나 이상치가 데이터 분석에 미치는 영향을 사전에 파악하고 적절한 조치를 취할 수 있다.

탐색적 데이터 분석은 데이터 분석 프로젝트의 성공을 위한 필수 단계다. 데이터를 충분히 이해하지 못한 채로 모델링을 수행하면 잘못된 결과를 도출하거나 모델의 성능을 저해할 수 있다. 탐색적 데이터 분석을 통해 데이터에 대한 깊은 이해를 얻으면, 데이터 분석의 다음 단계인 모델링과 분석 단계를 더욱 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 탐색적 데이터 분석은 데이터 분석 과정에서 발생할 수 있는 다양한 문제점을 사전에 발견하고 해결하는 데 도움을 준다. 탐색적 데이터 분석은 데이터 분석가가 데이터를 더 잘 이해하고, 데이터로부터 더 많은 통찰력을 얻을 수 있도록 도와주는 핵심적인 과정이다. 이러한 탐색적 데이터 분석은 다양한 통계적 기법과 시각화 기법을 사용하여 수행된다. 주요 기법은 다음과 같다.

기초 통계량 분석(Basic Statistics Analysis): 데이터의 중심 경향(Central tendency)과 데이터의 흩어짐 정도(Dispersion)를 파악한다. 평균(mean), 중앙값(median), 최빈값(mode)을 통해 데이터의 중심을 파악하고, 분산(variance), 표준편차(standard deviation), 사분위수 범위(interquartile range)를 통해 데이터가 얼마나 퍼져 있는지를 확인한다. 이를 통해 데이터의 전반적인 분포와 특징을 이해할 수 있다.
데이터 분포 시각화(Data Distribution Visualization): 히스토그램(histogram), 박스 플롯(box plot), 밀도 플롯(density plot) 등을 사용하여 데이터의 분포 형태를 시각적으로 파악한다. 이러한 시각화를 통해 데이터가 특정 구간에 몰려 있는지, 데이터가 어떤 형태로 분포되어 있는지 등을 확인할 수 있다.
상관 분석(Correlation Analysis): 변수 간의 관계를 파악한다. 두 변수 간의 상관계수(correlation coefficient)를 계산하여 변수 간의 선형적인 관계의 강도와 방향을 파악할 수 있다. 산점도(scatter plot) 등을 사용하여 두 변수 간의 관계를 시각적으로 확인할 수 있다.- 결측치 분석(Missing Value Analysis): 데이터에서 누락된 값을 확인하고, 결측치가 발생한 원인을 추정하며, 결측치 처리 방법을 결정한다. 결측치는 데이터 분석 결과에 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 탐색적 데이터 분석 단계에서 결측치를 확인하고 적절히 처리하는 것이 중요하다.
이상치 분석(Outlier Analysis): 데이터에서 특이하거나 비정상적인 값을 탐지한다. 이상치는 데이터 분석 결과에 왜곡을 일으킬 수 있으므로, 탐색적 데이터 분석 단계에서 이상치를 확인하고 제거하거나 대체하는 등의 처리를 해야 할 수 있다.

탐색적 데이터 분석은 데이터를 깊이 있게 이해하고, 데이터 분석의 방향을 설정하는 데 필수적인 과정이다. 다양한 통계적 기법과 시각화 도구를 활용하여 데이터를 분석하고, 데이터의 품질을 평가하며, 데이터 분석 과정에서 발생할 수 있는 문제점을 사전에 파악하고 해결하는 데 도움을 준다.