nan에 소수도 들어갈 수 있기 때문에 int가 아니라 float으로 바뀐다는 말씀이신가요?

아닙니다!
Pandas에서 기본적으로 'nan' 이라는 값자체를 float으로 보는 것으로 정했습니다(약속)(1.0.0 이후부터는 pd.NA라는 새로운 놈이 생겼는데 아직 실험단계라고 합니다).
때문에 nan이 하나라도 들어가있으면, 해당 컬럼을 float dtype으로 자동으로 변환하게 됩니다.

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