국내 지역별 온도계측 자료에 기반한 교량 설계기준 온도의 적정성 평가
Assessment of the Adequacy of Bridge Design Temperature Criteria Based on Regional Temperature Data in Korea
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초록
본 연구에서는 1973년부터 2024년까지 50여 년간의 전국과 선정한 68개 지역에 대한 국내 기상청 및 지역별 장기 계측 온도자료를활용하여 지역별 기온 변화를 정량적으로 분석한 후, 교량받침 및 신축이음 설계 등에 필요한 온도 설계하중을 현재 교량 온도 설계기준과 비교함으로써 기후변화를 고려할 수 있는 온도 설계하중 수준을 검토하였다. 장기계측 온도자료 분석 결과, 국내 전역에서 연평균, 최대, 최저온도가 모두 상승하는 추세를 보였으며, 특히 최저온도의 상승 폭이 더 크게 나타났다. 확률모델을 통해 산출한 30년, 50년, 100년 재현주기별 온도하중 미적용 시 극한 온도 예측값은 일부 지역에서 100년 재현주기 기준이 현행 설계기준 보통기후 강교에 대하여 1.4%, 초과했으며 온도하중적용 시, 보통기후 합성교에 대하여 1.4%, 한랭기후 합성교에 대하여 2.4%만큼 초과하는 것으로 나타났다. 이에 따라, 지역별 특성과 미래 온도변동성을 반영한 설계기준의 세분화 및 재검토가 필요하며, 이를 통해 기후변화 시대에도 교량의 구조적 안전성과 내구성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
Abstract
In this study, regional temperature variations were quantitatively analyzed utilizing long-term meteorological data collected nationwide and from 68 selected regions in Korea over the past five decades, spanning from 1973 to 2024. The analysis employed both national and regional datasets provided by the Korea Meteorological Administration. Subsequently, the temperature design loads required for the design of bridge bearings and expansion joints were compared with the current bridge temperature design standards, with the aim of assessing appropriate temperature design loads that duly consider the effects of climate change. The analysis of long-term temperature records revealed a general upward trend in the annual mean, maximum, and minimum temperatures across the country, with the increase in minimum temperatures being particularly pronounced. Extreme temperature values were estimated for 30-, 50-, and 100-year return periods using probabilistic models. In certain regions, the predicted extreme temperatures for the 100-year return period exceeded the current design standards for Normal-climate steel bridges by 1.4% when temperature loads were not applied. When temperature loads were considered, the exceedance amounted to 1.4% for Normal-climate composite bridges and 2.4% for cold-climate composite bridges. These findings underscore the necessity for a more refined and regionally differentiated approach to bridge temperature design standards, one that reflects both local characteristics and anticipated future temperature variability. Such revisions are expected to contribute significantly to ensuring the structural safety and durability of bridges in the era of climate change.