실험군(實驗群, experimental group)과 대조군(對照群, control group)은 자연과학 및 사회과학 분야의 실험 연구에서 가설을 검증하기 위해 설정하는 두 개의 비교 대상 집단을 가리키는 개념이다. 실험군은 연구자가 세운 가설을 검증하기 위하여 특정한 실험 조건(조작 변인)을 인위적으로 변화시켜 처치(treatment)를 가하는 집단이다. 대조군은 실험군에 가해진 처치를 제외한 모든 조건(통제 변인)을 실험군과 동일하게 유지하면서, 처치를 가하지 않은 상태로 두어 실험 결과를 비교하는 기준이 되는 집단이다.
실험군만으로 실험을 수행할 경우, 측정된 결과가 가설이 옳아서 자연스럽게 나타난 것인지, 혹은 다른 외부 요인이나 우연에 의해 도출된 것인지를 판단할 수 없다. 이를 검증하기 위해서는 대조군을 함께 설정하여, 두 집단 간의 결과 차이를 비교함으로써 처치의 효과가 통계적으로 유의미한지 확인하는 과정이 필요하다. 이러한 논리 구조는 과학적 방법론의 핵심 원리 중 하나이다.
대조군은 그 설정 방식에 따라 여러 유형으로 구분된다. 음성 대조군(negative control)은 처치를 전혀 가하지 않아 결과가 나타나지 않을 것이 확실한 집단으로, 실험 과정에서 발생할 수 있는 오염이나 외부 영향을 탐지하는 데 사용된다. 양성 대조군(positive control)은 효과가 이미 알려진 처치를 적용하여 실험 절차 자체가 정상적으로 작동하고 있음을 확인하는 데 사용된다. 의학 및 심리학 분야에서는 위약(placebo)을 투여하는 위약 대조군이 활용되며, 피험자와 실험자 모두 집단 구분을 알 수 없게 하는 이중 맹검법(double-blind test)이 함께 적용되기도 한다.
동물 실험에서는 실험군과 동일한 마취와 개복 수술을 진행한 후 아무런 처치 없이 다시 봉합하는 가짜 수술 집단(sham operation group)을 대조군으로 설정하기도 한다. 이는 수술 자체의 물리적 스트레스나 마취의 영향 등 처치 외적 요인이 실험 결과에 미치는 영향을 통제하기 위한 방법이다.
실험군과 대조군의 개념은 20세기 초반 통계학자 로널드 피셔(Ronald Fisher)가 농학 실험 설계를 체계화하면서 본격적으로 정립되었으며, 이후 의학, 생물학, 심리학, 사회학 등 다양한 학문 분야의 실험 설계에 핵심적인 요소로 자리 잡았다. 실험군과 대조군의 비교를 통한 인과 관계 추론은 과학적 실험의 기본 원리로서, 현대 과학 연구 방법론의 기초를 이룬다.
