LDA 토픽 모델링을 활용한 치위생 학술 동향 분석 연구

2.1 연구 대상 및 자료 수집

본 연구는 치위생분야의 연구 동향을 분석하기 위해 치위생과학회지에 2001년 창간호부터 2025년 9월까지 게재된 논문을 대상으로 하였다. 데이터를 수집하기 전 크롤링 여부를 확인하기 위해 학회 홈페이지의 robots.txt 파일을 검토한 결과, 한국치위생과학회 홈페이지는 모든 크롤러에게 모든 페이지 접근을 허용되어 있음을 확인하였다. 이에 따라 데이터는 Octoparse 프로그램[12]을 이용하여 제목, 저자, 권호 사항, 발행 연도, 주제어, 영문 초록 등의 정보를 추출하여 1265편의 논문을 수집하였다. 초록과 제목이 대부분 영문으로 제공되어 영문 초록과 영문 제목, 주제어를 분석 대상으로 선정하였다.

2.2 데이터 전처리

데이터 전처리 단계는 의미 없는 관사나 전치사와 논문에 자주 등장하는 purpose, result, study 등의 단어들은 불용어로 처리하여 분석에서 제외하고, 단수와 복수 표기는 단수형으로 일관화하였다. 또한, 영문은 소문자로 통일하고 dental hygiene와 같은 복합명사들은 단어가 분리되지 않도록 사용자 정의 단어로 등록하여 처리하였다.

2.3 키워드 분석 및 시각화

키워드 분석은 Jupyter Notebook 환경에서 파이썬(Python) 언어를 이용하여 논문의 단어 출현 빈도수를 계산하는 프로그램을 구현하였다. 그림 1은 한국치위생과학회 논문에 나타난 키워드를 빈도수에 따라 글자 크기로 구분하여 WordCloud 라이브러리를 사용하여 시각화한 워드 클라우드이다.

Fig. 1.

Word cloud of keywords in journal dental hygiene society papers

상위 20개 키워드는 표 1과 같다. 각 키워드의 의미를 살펴보면 significant, using, analysis, results, data는 연구방법론과 관련된 단어로 연구 분야에서 통계적 유의성 검증과 데이터 기반 분석이 수행되고 있음을 시사한다. treatment, patients, job, satisfaction는 임상 및 실무와 관련된 키워드로 치위생 분야에서 환자 만족도나 직무만족도가 주요한 연구 주제임을 나타낸다. group과 students는 집단 연구와 학생 대상 연구를 보여주며, higher와 factors는 비교 연구 및 다양한 요인을 분석하는 연구가 이루어지고 있음을 의미한다.

Table 1.

Top 20 keywords in the journal dental hygiene society

종합적으로 치위생분야 연구가 구강건강(oral_health), 치과위생사(dental_hygienist), 교육(education)을 중심으로 통계적 분석 방법을 활용한 실증 연구와 실무를 다루고 있어 통합적 연구 경향을 확인할 수 있다. 다만 키워드 분석은 개별 키워드의 빈도수만 제시되어 키워드 간의 연결성을 확인하는 데 한계가 있다. 이러한 한계점을 보완하기 위해 토픽 모델링이나 의미론적 네트워크 분석을 통한 키워드 간 관계성을 분석이 필요하다.

2.4 토픽 모델링

본 연구에서는 키워드들의 공동 출현 패턴을 분석하기 위해 LDA(Latent Dirichlet Allocation) 토픽 모델링을 이용하였다[13]. 모델링 과정은 그림 2와 같이 문서 집합을 입력받아 디리클레(Dirichlet) 사전분포의 하이퍼파라미터인 α와 β를 기반으로 각 문서의 토픽 분포(θ)와 각 토픽의 단어 분포(ϕ)를 추정한다[14]. 이를 통해 잠재 토픽을 생성하고 각 문서가 어떤 토픽을 얼마나 포함하고 있는지를 파악할 수 있다.

Fig. 2.

LDA topic modeling process

토픽 모델링을 수행하기 전에 토픽의 개수를 결정하기 위해 토픽 수에 따른 혼란도(Perplexity)와 일관성(Coherence) 점수를 계산하였으며, 그 결과는 그림 3과 같이 나타났다. 그림 3은 파이썬 환경에서 matplotlib 및 gensim 라이브러리를 이용하여 구현하였다. 토픽 해석 가능성은 혼란도 값이 낮을수록 일관성 값이 클수록 향상된다.

Fig. 3.

Perplexity and coherence by number of topics

분석 결과, 토픽 수가 증가함에 따라 혼란도는 감소하다가 7개에서 최솟값을 나타냈으나, 그 이후부터는 감소 폭이 미비하였다. 반면 일관성은 토픽 8개에서 0.377로 가장 높은 값을 보였다. 혼란도가 안정화 구간에 진입하고 일관성이 최댓값을 보인 지점을 고려하여 토픽 수를 8개로 결정하였다.

정제된 텍스트를 문서-단어 행렬로 변환하고 LDA 토픽 모델링을 수행하였다. 모델의 하이퍼파라미터는 토픽 수를 8개, 문서-토픽 분포의 사전 확률(α)은 0.1, 토픽-단어 분포의 사전 확률(β)은 0.01로 설정한 후, 60회 반복 학습을 통해 모델을 학습시켰다. 학습된 모델의 성능을 평가하기 위해 각 토픽에서 확률값이 높은 상위 20개 키워드를 추출하고 토픽 간 키워드의 중복 비율을 계산한 결과, 토픽 다양성(Topic diversity)은 0.819로 나타났다. 이는 전체 키워드 중 약 18%만이 토픽 간 중복되어 있음을 의미하며, 각 토픽이 비교적 명확하게 구분되고 있음을 시사한다.

학습된 LDA 모델을 활용하여 각 문서를 가장 높은 확률을 갖는 토픽에 할당하고, 문서별 토픽 분포를 기반으로 토픽별 문서 수와 비율을 산출하였다. 또한 각 토픽의 특성을 구체적으로 파악하기 위해 문서 중 주제 확률이 가장 높은 상위 10개 문서를 추출하여 대표 논문으로 선정하고 엑셀 파일로 저장하였다. 마지막으로 LDA 토픽 모델링의 결과를 직관적으로 이해하기 위해 pyLDAvis 라이브러리를 활용하여 시각화를 수행하여 토픽의 핵심 단어와 주제 간의 유사성을 확인하였다.

3.1 토픽 모델링 주제 분석

토픽1은 치위생교육 및 직무 역량 연구이다. 이 토픽은 치과위생사(dental_hygienist), 교육(education), 직무(job), 임상(clinical), 학생(student), 역량(competency) 등의 단어가 중심을 이루고 있다. 이는 치위생학 교육과정, 임상실습, 직무만족도, 직업정체성, 역량 개발 등을 다루는 연구로 해석된다. curriculum, training, competency, career 등의 키워드는 역량 중심 교육과정과 직무 정체성에 관한 논문들이 다수를 차지하고 있다.

토픽2는 구강위생관리 및 감염예방 연구이다. 감염(infection), 치면세균막(plaque), 칫솔(toothbrush), 구강위생(oral hygiene), 예방(prevention) 등은 구강위생 관리 행위 및 감염예방에 관한 연구임을 보여준다. biofilm, fluoridation 등은 치면세균막과 불소에 관한 연구를 나타내며 validity와 reliability는 도구 개발과 신뢰도 검증이 포함되어 있음을 나타낸다.

토픽3은 생물학·분자생화학적 연구이다. 이 토픽은 세포(cell), 발현(expression), 뮤탄스(mutans), 항균(antimicrobial) 등으로 구성되어 있다. 이는 구강미생물 및 생리적 물질의 항균 효과를 다루는 실험 기반의 생물학적 연구로 볼 수 있다. concentration, extract, activity 등은 식물추출물의 구강세균 억제 효과를 검증하는 연구가 진행되고 있음을 의미한다.

토픽4는 구강건강행태 및 역학 연구이다. 아동(child), 노인(elderly), 흡연(smoking), 행동(behavior), 국민건강조사(national) 등 국민건강영양조사 등 대규모 자료를 활용한 구강건강 관련 역학 연구를 반영하고 있다. scaling, periodontal, education 등은 연령별 구강건강관리 행태 및 예방교육 분석이 주요 주제임을 알 수 있다.

토픽5는 치아질환 및 구강 환경 기초연구이다. 법랑질(enamel), 치아우식(caries), 타액(saliva) 등은 치아 경조직 손상, 부식 및 타액의 영향 등 구강 내 환경 요인을 다룬 연구에 해당한다. 또한 구취(halitosis), 비만(obesity) 등은 구강건강과 전신질환의 연관된 연구임을 나타낸다.

토픽6은 학생·직무 관련 심리·행동 연구이다. 이 토픽은 학생(student), 스트레스(stress), 자기효능감(self_efficacy), 만족도(satisfaction) 등이 핵심으로, 치위생학 전공 대학생 또는 의료종사자의 심리·행동 특성과 만족도를 다룬 연구다.

relationship, social, perceived, positive 등의 키워드는 대인관계, 사회적지지 및 자기 인식 등 사회심리적 요인 분석을 포함하고 있음을 보여준다.

토픽7은 치과재료 및 미백 관련 실험 연구이다. 불소(fluoride), 레진(resin), 미백(whitening), 세치제(toothpaste), 실험(experimental) 등은 치과재료의 물리·화학적 평가 및 미백 실험 연구로 해석된다. composite, strength, gel, light 등의 키워드는 광중합형 복합레진과 미백제의 효과를 비교 분석하는 연구와 관련이 있다.

토픽8은 치과 진료 환경 및 안전관리에 관한 연구이다. 이 토픽은 의료 안전(safety), 방사선(radiation), 관리(management), 인식(awareness) 등의 키워드는 치과 진료 환경의 안전관리, 방사선 피복과 치과 기술 활용에 관한 연구를 의미한다. zirconia, ceramic, alloy 등의 단어는 치과 보철 및 재료공학과 관련된 연구의 확장을 나타낸다.

3.2 고찰

본 장에서는 8개의 토픽별 비중을 분석하여 치위생학 연구의 분포를 살펴보고, 이를 연구 영역별로 통합한 후 시기별 변화를 분석하였다.

토픽별 비중은 엑셀(Excel)의 차트를 이용하여 그래프로 시각화하였으며 결과는 그림 4와 같다. 분석 결과, 토픽 4의 구강건강행태 및 역학 연구가 30.5%로 가장 높은 비율로 나타났으며, 토픽 1의 치위생 교육 및 직무 역량 연구는 25.0%, 토픽 6의 학생·직무 관련 심리·행동 연구는 15.1%로 나타나 상위 세 개의 토픽이 치위생과학회지 전체 논문의 70% 이상을 차지하여 주요 연구 주제를 이루고 있다. 다음으로 토픽 3의 생물학적·분자생화학적 연구는 7.9%, 토픽 2의 구강위생관리 및 감염예방 연구가 6.8%, 토픽 7의 치과재료 및 미백 관련 실험 연구는 6.4% 순으로 나타났다. 반면 토픽 8의 치과 진료 환경 및 안전관리 연구는 4.3%, 토픽 5의 치아질환 및 구강 환경 관련 기초연구가 4.0%로 낮은 비중을 차지하였다.

Fig. 4.

Percentage by topic

토픽별 분포를 살펴본 결과, 치위생학 연구가 구강건강행태, 교육, 심리 및 행동 중심의 연구에 치중되어 있어 치위생학의 균형 발전을 위해 다음과 같은 방안을 모색하였다. 첫째, 기초과학 분야에 관한 연구자 양성과 연구비 지원을 강화하고 치의학, 생물학과 융합 연구를 통해 구강미생물학, 분자생물학, 치과재료 등에 관한 연구를 확대할 필요가 있다. 둘째, 치과 진료 현장의 감염관리 체계, 의료안전 지침 등에 관한 실증 연구를 활성화하여 안전한 진료 환경 조성에 기여한다. 셋째, 학술지 차원에서 기초 및 실험 연구, 안전관리 연구 등 저조한 분야의 논문 투고를 유도하고 관련 특집호 발간 등을 통해 연구 주제의 다양성을 확보한다. 이를 통해 치위생학은 과학적 기반과 실무적 적용이 균형을 이루는 학문으로 발전할 수 있을 것이다.

다음으로 토픽을 연구 영역별로 분류해 보면 표 3과 같이 교육·직무 영역(Topic 1, 6), 임상·예방 영역(Topic 2, 4), 그리고 기초·실험 영역(Topic 3, 5, 7, 8)으로 구분되었다. 이 중 교육·직무 영역이 40.0%로 가장 높은 비율을 차지하며, 임상·예방 영역이 37.5%, 기초·실험 영역이 22.4% 순으로 나타났다. 이는 교육·직무 중심의 응용연구와 임상·예방 중심의 실천 연구가 주류를 이루고 있으며 기초과학 및 실험 연구의 비중은 다소 낮음을 알 수 있다.

Table 3.

Topic-wise research area, proportion and main subjects

교육·직무 영역에서는 치과위생사와 치위생학 전공 학생을 대상으로 하여 교육과정, 임상실습, 직무역량, 직무만족도, 심리 및 행동 등을 다룬 연구들이 이루었다. 이와 같은 연구 동향은 치과위생사의 전문성 강화와 교육제도 개선을 위한 학계의 지속적인 관심을 반영하며 역량 중심의 학문으로 발전하고 있음을 시사하고 있다. 임상·예방 영역은 아동, 청소년, 노인 등 다양한 생애주기별 대상자와 환자 및 특수 대상자들을 위해 구강건강 행태, 감염예방, 예방 진료, 보건교육 등이 임상 및 지역사회 보건 현장에서의 실천적 연구가 이루어지고 있다. 이는 치위생학의 학문적 특성이 국민 구강건강증진이라는 궁극적 목표와 연계되어 있음을 나타낸다. 기초·실험 영역은 세포, 미생물, 치과재료 등을 연구 대상으로 하며 구강미생물, 항균물질 탐색 및 치과재료의 물리·화학적 특성 평가 등 실험 기반의 연구가 수행되었다. 비록 연구 비율은 낮지만, 이러한 연구들은 치위생학의 과학적 근거를 확립하고 임상적 응용을 위한 기반을 마련하는 데 기여하고 있다.

그림 5는 2001년부터 2025년 9월까지 치위생과학회지에 게재된 논문을 연구 영역별로 분류하여 연도별 변화를 시각화한 것이다.

Fig. 5.

Trend of research areas in journal dental hygiene society

전체 논문 수는 2001년 이후 꾸준히 증가하여 2015년경 최고점을 기록한 이후에는 약간의 감소세를 보이고 있다. 5년 단위 평균을 기준으로 시계열 변화를 분석한 결과, 초기 2001~2005년에는 임상·예방 분야(37.5%)와 교육·직무 분야(35.4%)가 높은 비중을 차지하며, 기초·실험 분야(27.1%)가 그 뒤를 이었다. 2006~2010년에는 교육·직무 분야의 비율이 45.4%로 상승하여 주도적인 위치를 차지하고, 반면 기초·실험 분야(16.9%)는 다소 감소하였다.

2011~2015년에는 임상·예방 분야(37.0%)와 교육·직무 분야(38.0%)가 비슷한 비중을 차지하며 연구의 중심을 이루었고 2016~2020년에는 임상·예방 분야가 40.6%로 가장 높은 비율을 보이며 일시적인 증가 추세를 보였다. 그러나 최근 2021~2025년에는 교육·직무 분야가 다시 39.9%로 상승하며 가장 많은 연구가 이루어졌고 임상·예방 분야는 33.2%로 감소하였다. 기초·실험 분야는 전반적으로 20~27% 수준에서 일정한 비중을 유지하였다. 이러한 결과는 연구의 관심이 초기에는 임상·예방 중심에서 출발하였으나, 2000년대 중반 이후 점차 교육 및 직무 관련 주제로 이동하고 있음을 보여준다. 또한, 최근에는 교육·직무 분야와 임상·예방 분야 간의 비중 차이가 좁아지며 연구 영역이 균형적으로 발전하고 있음을 시사한다.

본 연구는 치위생분야의 학술지 중 치위생과학회지만을 대상으로 분석하였기 때문에 치위생계 전체 학술지의 연구 경향을 일반화하기에는 한계가 있다. 향후 연구에서는 치위생과학회지의 질적·양적 성장을 도모하기 위해 네트워크 분석을 활용한 학술지간에 시기별 비교 연구, 키워드 기반의 국내외 학술지 간 비교 분석 등 다각적인 접근이 이루어진다면 더욱 의미 있는 연구가 될 것으로 판단 된다.