건설공사 중 옥외에서 수행되는 공종은 기온, 강우, 풍속 등 기후요소에 의한 작업불능일이 다수 발생한다. 특히, 지구온난화로 인하여 공기산정 시 날씨예측이 어려워져 공기지연 등의 피해는 좀처럼 줄지 않고 있는 실정이다. 이 연구에서는 BCP분석을 통해 인천지역의 연평균기온, 연평균 최고기온 및 연평균 최저기온의 급격한 변화시점을 파악하였으며, 그 시점을 기준으로 하절기 및 동절기 작업불능일 증감추이를 비교분석하였다. 그 결과, 1988년과 1998년에 연평균기온이 급격하게 변화한 것으로 나타났다. 그 두 시점 이후에 하절기의 작업불능일은 증가하고 동절기의 작업불능일은 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타났다.
건설공사 중 옥외에서 수행되는 공종은 기온, 강우, 풍속 등 기후요소에 의한 작업불능일이 다수 발생한다. 특히, 지구온난화로 인하여 공기산정 시 날씨예측이 어려워져 공기지연 등의 피해는 좀처럼 줄지 않고 있는 실정이다. 이 연구에서는 BCP분석을 통해 인천지역의 연평균기온, 연평균 최고기온 및 연평균 최저기온의 급격한 변화시점을 파악하였으며, 그 시점을 기준으로 하절기 및 동절기 작업불능일 증감추이를 비교분석하였다. 그 결과, 1988년과 1998년에 연평균기온이 급격하게 변화한 것으로 나타났다. 그 두 시점 이후에 하절기의 작업불능일은 증가하고 동절기의 작업불능일은 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타났다.
In the case of those types of work that are performed outdoor construction work, many non-working days occur due to climatic elements such as low temperature, rainfall, and high wind velocity. In particular, damage incurred construction delays hardly decreases because weather forecasting has become ...
In the case of those types of work that are performed outdoor construction work, many non-working days occur due to climatic elements such as low temperature, rainfall, and high wind velocity. In particular, damage incurred construction delays hardly decreases because weather forecasting has become difficult due to global warming. In the present study, time points of drastic changes in annual average temperatures, annual average maximum temperatures, and annual average minimum temperatures were identified through BCP analysis and increasing/decreasing trends of non-working days in summer and winter were compared and analyzed on the basis of the change points. According to the results of the study, annual average temperatures drastically changed in 1988 and 1998. After the two time points, non-working days in summer and winter clearly showed increasing trends and decreasing trends respectively.
In the case of those types of work that are performed outdoor construction work, many non-working days occur due to climatic elements such as low temperature, rainfall, and high wind velocity. In particular, damage incurred construction delays hardly decreases because weather forecasting has become difficult due to global warming. In the present study, time points of drastic changes in annual average temperatures, annual average maximum temperatures, and annual average minimum temperatures were identified through BCP analysis and increasing/decreasing trends of non-working days in summer and winter were compared and analyzed on the basis of the change points. According to the results of the study, annual average temperatures drastically changed in 1988 and 1998. After the two time points, non-working days in summer and winter clearly showed increasing trends and decreasing trends respectively.
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문제 정의
작업불능일의 산정 및 예측에 관한 다수의 연구가 있었으나, 정확한 기후변화시점 분석이나 작업불능일이 어느 시점에서 급격하게 증감했는지를 다루는 연구는 부족한 것으로 나타났다. 따라서 이 연구는 BCP분석을 통해 1960년부터 2014년까지 인천지역의 연평균 기온, 연평균 최고기온, 연평균 최저기온의 변화시점을 통계적으로 증명하는 것에서 선행연구와 차별성이 있으며, 하절기 및 동절기의 작업불능일이 어느 시점에서 큰 변화를 나타내었는지 파악하여 기온변화에 의한 작업불능일의 증감을 확인하는 것에 의의가 있다.
선행연구를 고찰하여 지구온난화로 인한 기후변화 및 작업불능일에 관한 연구동향을 파악하였다. 기상자료는 기상청2)을 통해 확보하였으며, 작업불능일 산정을 위한 기후요소(기온, 강수, 풍속)는 옥외 콘크리트타설, 철근조립, 강구조 조립 설치, 외부마감공사 등 하절기와 동절기에 모두 영향을 미치는 기온만을 대상으로 하였다.
이 연구는 BCP분석(Bayesian Change point Analysis)을 통해 인천지역 연 평균기온의 변화시점을 분석하고, 변화시점 전·후의 하절기 및 동절기의 작업불능일 증감 추이를 파악하여 기온변화에 의한 작업불능일의 변화를 확인할 목적으로 수행되었다.
이 연구에서는 수자원이나 지리학 등에서 기온, 강수량의 변화시점을 추정하는 데에 주로 사용되는 BCP분석을 통해, 기후변화 취약지역1)인 인천지역의 과거 1960년부터 2014년까지의 연평균기온, 연평균 최고기온 및 연평균 최저기온의 변화시점을 파악하고, 그 시점을 기준으로 기온에 의한 작업불능일의 변화를 파악하였다.
제안 방법
5와 Table 6에 나타난 하절기 및 동절기의 작업불능일을 변화시점 전·후로 비교 분석하였다.
BCP분석을 통해 1960년부터 2014년까지의 연평균기온, 연평균 최고기온 및 연평균 최저기온의 변화시점을 분석하고, 이를 기준으로 하절기 및 동절기의 작업불능일을 연평균기온의 변화시점 전·후로 비교하여 증감을 파악하였다.
그리고 사후평균이 변화시점 전후로 장기적인 지속성이 있는 경우 이를 장기평균변화에 의한 장기적 사후확률의 변화로 보고 이 시점을 ‘변화시점’으로 해석하였다(이경미 2011).
이 연구에서는 인천지역의 1960년부터 2014년까지의 기후 데이터를 수집하여 연평균기온, 연평균 최고기온, 연평균 최저기온의 변화시점을 파악하였다. 변화시점을 기준으로 하절기 및 동절기의 작업불능일 변화추세를 비교분석하였으며, 주요 연구결과는 다음과 같다.
예를들어, 새로운 정보가 없을 때 A라는 사건이 일어날 확률을 P(A)라고 하고, B라는 새로운 정보가 주어졌을 때 A가 일어날 확률을 P(A|B)라고 하면, P(A)는 사전확률, P(A|B)는 사후 확률을 말하며, 사후평균도 동일한 개념으로 해석할 수 있다. 분석결과에서 제시한 변화확률의 해석에 있어서 사후평균이 변화의 시점전후로 장기적인 지속성이 없는 경우 이를 일시적 사후확률의 변화로 보고 이 시점을 변동시점으로 해석한다. 그리고 사후평균이 변화시점 전후로 장기적인 지속성이 있는 경우 이를 장기평균변화에 의한 장기적 사후확률의 변화로 보고 이 시점을 ‘변화시점’으로 해석하였다(이경미 2011).
이 연구에서는 건설공사 추진에 큰 영향을 미치는 대표적 기후요소인 기온과 강우량 중 기온을 연구 대상으로 한정하여 과거와 현재의 작업불능일 추이를 비교분석하였다. 강우량은 주로 하절기에 집중되지만, 너무 높거나 너무 낮은 기온은 하절기와 동절기 모두의 건설공기에 영향을 미치고, 콘크리트 품질에 문제를 발생 시키거나 생산성을 떨어뜨리기도 한다.
이 연구에서는 인천지역의 1960년부터 2014년까지의 기후 데이터를 수집하여 연평균기온, 연평균 최고기온, 연평균 최저기온의 변화시점을 파악하였다. 변화시점을 기준으로 하절기 및 동절기의 작업불능일 변화추세를 비교분석하였으며, 주요 연구결과는 다음과 같다.
인천지역 연평균기온의 변화시점(Change Point)을 파악하기 위하여 연평균기온(Tmean), 연평균 최고기온(Tmax), 연평균 최저기온(Tmin)을 대상으로 추세 및 BCP분석을 실시하였다. BCP분석은 통계 프로그램인 R5)을 통해 수행하였으며, 그 과정의 일부를 Fig.
연평균기온의 변화시점 분석을 통해 1988년과 1998년 두 시점부터 기온의 급격한 상승이 있는 것으로 확인되었다. 하절기 및 동절기의 작업불능일을 확인하여 두 변화시점 중 급격하게 가속화된 시점을 추정하기 위해 분석기간을 Case A, B, C 세 가지 형태로 구분하여 하절기 및 동절기의 작업불능일을 비교분석하였다. 그 결과, Case B의 일최고기온 32℃이상인 경우의 하절기 작업불능일이 변화시점 이후 1일 감소한 것 외에는 하절기의 모든 구간에서 작업불능일이 증가하는 것으로 나타났으며, 반대로 동절기의 작업불능일은 변화시점 이후 점차 감소하는 경향을 보였다.
대상 데이터
5와 Table 6에 나타난 하절기 및 동절기의 작업불능일을 변화시점 전·후로 비교 분석하였다. Case A는 1988년을 기준으로 1962년~1987년과 1989년~2014년, Case B는 1998년을 기준으로 1982년~1997년과 1999년~2014년을 비교하였으며, Case C는 1979년~1987년, 1989년~1997년, 1999년~2007년으로 구분하여 분석하였다.
선행연구를 고찰하여 지구온난화로 인한 기후변화 및 작업불능일에 관한 연구동향을 파악하였다. 기상자료는 기상청2)을 통해 확보하였으며, 작업불능일 산정을 위한 기후요소(기온, 강수, 풍속)는 옥외 콘크리트타설, 철근조립, 강구조 조립 설치, 외부마감공사 등 하절기와 동절기에 모두 영향을 미치는 기온만을 대상으로 하였다. BCP분석을 통해 1960년부터 2014년까지의 연평균기온, 연평균 최고기온 및 연평균 최저기온의 변화시점을 분석하고, 이를 기준으로 하절기 및 동절기의 작업불능일을 연평균기온의 변화시점 전·후로 비교하여 증감을 파악하였다.
데이터처리
BCP분석에 따른 변화 전·후 두 집단의 평균의 차이를 검증하기 위해 대응표본 t검정을 실시하였다.
)을 대상으로 추세 및 BCP분석을 실시하였다. BCP분석은 통계 프로그램인 R5)을 통해 수행하였으며, 그 과정의 일부를 Fig. 4에 나타내었다.
이론/모형
이 연구에서는 인천지역의 연평균 기온, 연평균 최고기온, 연평균 최저기온의 변화시점(change point)을 파악하기 위하여 BCP package(Erdman and Emerson 2007)를 이용하였다. BCP를 이용한 방법은 각 시점의 변화확률을 산정하여 변화시점을 추정하는 것(Barry and Hartigan 1993)으로, 기후변화의 추세만을 확인할 수 있는 회귀분석과는 근본적으로 다르다.
성능/효과
1960년부터 2014년도까지의 연평균기온 데이터를 바탕으로 BCP분석을 실시한 결과, 1988년과 1998년 두 시점에서 연평균기온 변화의 경향이 뚜렷하게 나타났다.
Case C의 하절기 작업불능일을 비교분석한 결과, 일평균 기온 25℃이상과 일최고기온 32℃이상인 경우 1979년~1989년 각각 21일, 4일, 1989년~1997년 29일,8일, 1999~2007일 34일, 9일로 각 변화시점 이후로 하절기 작업불능일이 증가 하는 것으로 확인되었으며, 특히 1988년 이후 작업불능일이 크게 증가하는 것으로 나타났다(Fig. 15).
하절기 및 동절기의 작업불능일을 확인하여 두 변화시점 중 급격하게 가속화된 시점을 추정하기 위해 분석기간을 Case A, B, C 세 가지 형태로 구분하여 하절기 및 동절기의 작업불능일을 비교분석하였다. 그 결과, Case B의 일최고기온 32℃이상인 경우의 하절기 작업불능일이 변화시점 이후 1일 감소한 것 외에는 하절기의 모든 구간에서 작업불능일이 증가하는 것으로 나타났으며, 반대로 동절기의 작업불능일은 변화시점 이후 점차 감소하는 경향을 보였다.
동절기 작업불능일은 반대로 연평균 기온의 변화시점 이후의 작업불능일이 감소하는 것으로 나타났으며, 일평균기온 4℃이하인 경우 평균 17일, 일평균기온 0℃이상인 경우는 평균 17일이 감소하였다(Fig. 12)
동절기 작업불능일은 일평균기온 4℃이하, 0℃이상인 경우, 1979년~1989년이 각각 21일, 4일, 1989년~1997년 29일,8일, 1999~2007일 34일, 9일로 각 변화시점 이후로 동절기 작업불능일이 감소하는 것으로 나타났다(Fig. 16).
동절기 작업불능일을 비교분석한 결과, 일평균기온 4℃이하인 경우 평균 12일, 일평균기온 0℃이하인 경우 평균 9일이 감소하여, 하절기와 반대로 감소하는 경향을 타나냈다(Fig. 14).
둘째, 하절기 일평균기온 25℃이상, 일최고기온 32℃이상과 동절기 일평균기온 4℃이하, 0℃이상으로 작업불능일을 산정하여 분석한 결과 하절기 작업불능일은 증가하는 경향을 보였으며, 동절기 작업불능일은 감소하는 것으로 나타났다.
셋째, 1988년과 1998년을 기준으로 Case A(1962년~1987년, 1989년~2014년), Case B(1982년~1997년, 1999년~2014년), Case C(1979~1987,1989~1997,1999~2007) 세 가지 형태로 구분하여 하절기 및 동절기 작업불능일의 증감추세를 분석한 결과, 1988년 이후 작업불능일의 변화가 큰 것으로 나타났다.
연평균기온, 연평균 최고기온 및 연평균 최저기온 모두 1988년과 1998년에 기온이 급격하게 상승함을 알 수 있었다. 한국은 1980년대 후반부터 기온이 상승하고 있으며(강운산 2004), 1000년간 기온이 가장 높았던 시점이 1998년(반헌렬 2003)이라는 연구 결과와도 대동소이하다고 볼 수 있다.
연평균기온, 연평균 최고기온, 연평균 최저기온의 변화 시점이 두드러진 1988년과 1998년 전·후를 각기 두 집단(1962~1987과 1989~2014), (1982~1997과 1999~2014)으로 구분하여 대응표본 t검정을 실시한 결과(Table 2, 3 ,4), t값이 모두 ±1.96보다 크고, 유의확률도 0.00으로 0.05보다 작아서, 변화 전과 후의 평균은 통계적 유의수준 하에서 차이가 있는 것으로 나타났다.
연평균기온의 변화시점 분석을 통해 1988년과 1998년 두 시점부터 기온의 급격한 상승이 있는 것으로 확인되었다. 하절기 및 동절기의 작업불능일을 확인하여 두 변화시점 중 급격하게 가속화된 시점을 추정하기 위해 분석기간을 Case A, B, C 세 가지 형태로 구분하여 하절기 및 동절기의 작업불능일을 비교분석하였다.
첫째, BCP분석을 통해 인천지역은 1988년과 1998년 두 시점에서 연평균기온의 변화가 뚜렷하게 나타나는 것을 알 수 있었다.
후속연구
이 연구결과를 활용한다면 인천지역의 건설공사 공정계획 수립 시 하절기와 동절기의 작업불능일 변화를 정확하게 반영할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
공기산정 시 작업불능일 예측을 더욱 어렵게 하는것은 무엇인가?
건설공사는 옥외 현장에서 작업이 많이 이루어지기 때문에 기온, 강우, 강설, 바람과 같은 기상조건은 건설공사의 공기에 크게 영향을 미친다(김창덕 2006). 특히, 기온은 하절기와 동절기에 영향을 크게 미치는 기후요소로서 지구온난화로 인한 기온변화는 공기산정 시 작업불능일 예측을 더욱 어렵게 만들고 있다.
건설공사의 공기에 크게 영향을 미치는 요인은 무엇인가?
건설공사는 옥외 현장에서 작업이 많이 이루어지기 때문에 기온, 강우, 강설, 바람과 같은 기상조건은 건설공사의 공기에 크게 영향을 미친다(김창덕 2006). 특히, 기온은 하절기와 동절기에 영향을 크게 미치는 기후요소로서 지구온난화로 인한 기온변화는 공기산정 시 작업불능일 예측을 더욱 어렵게 만들고 있다.
BCP package의 특징은 무엇인가?
이 연구에서는 인천지역의 연평균 기온, 연평균 최고기온, 연평균 최저기온의 변화시점(change point)을 파악하기 위하여 BCP package(Erdman and Emerson 2007)를 이용하였다. BCP를 이용한 방법은 각 시점의 변화확률을 산정하여 변화시점을 추정하는 것(Barry and Hartigan 1993)으로, 기후변화의 추세만을 확인할 수 있는 회귀분석과는 근본적으로 다르다. 연속시계열에서의 변화시점은 변화 전후 상태에 따라 결정이 되는 상대적인 개념이기 때문에 확정론적 방법으로 변화시점을 결정하는 것은 어렵다.
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