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박스 젠킨스 모델

박스 젠킨스 모델

Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์ด๋ž€ ๋ฌด์—‡์ž…๋‹ˆ๊นŒ?

์‹œ๊ณ„์—ด ์˜ ์ž…๋ ฅ์„ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ฒ”์œ„๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋„๋ก ์„ค๊ณ„๋œ ์ˆ˜ํ•™์  ๋ชจ๋ธ์ž…๋‹ˆ๋‹ค . Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์€ ์˜ˆ์ธก์„ ์œ„ํ•ด ์—ฌ๋Ÿฌ ์œ ํ˜•์˜ ์‹œ๊ณ„์—ด ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ๋ถ„์„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

๊ทธ ๋ฐฉ๋ฒ•๋ก ์€ ๋ฐ์ดํ„ฐ ํฌ์ธํŠธ ๊ฐ„์˜ ์ฐจ์ด๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๊ฒฐ์ •ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฐฉ๋ฒ•๋ก ์„ ํ†ตํ•ด ๋ชจ๋ธ์€ ์˜ˆ์ธก์„ ์ƒ์„ฑํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ž๊ธฐํšŒ๊ท€, ์ด๋™ ํ‰๊ท  ๋ฐ ๊ณ„์ ˆ์  ์ฐจ๋ถ„์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ถ”์„ธ๋ฅผ ์‹๋ณ„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

ARIMA(์ž๋™ํšŒ๊ท€ ํ†ตํ•ฉ ์ด๋™ ํ‰๊ท ) ๋ชจ๋ธ ์€ Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์˜ ํ•œ ํ˜•ํƒœ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ARIMA์™€ Box-Jenkins๋ผ๋Š” ์šฉ์–ด๋Š” ๋•Œ๋•Œ๋กœ ๊ฐ™์€ ์˜๋ฏธ๋กœ ์‚ฌ์šฉ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ ์ดํ•ดํ•˜๊ธฐ

Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์€ ๋น„์ฆˆ๋‹ˆ์Šค ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ฐ ๋ฏธ๋ž˜ ๋ณด์•ˆ ๊ฐ€๊ฒฉ์„ ํฌํ•จํ•˜์—ฌ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์˜ˆ์ƒ ๋ฐ์ดํ„ฐ ํฌ์ธํŠธ ๋˜๋Š” ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ฒ”์œ„ ๋ฅผ ์˜ˆ์ธก ํ•˜๋Š” ๋ฐ ์‚ฌ์šฉ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์€ George Box์™€ Gwilym Jenkins๋ผ๋Š” ๋‘ ๋ช…์˜ ์ˆ˜ํ•™์ž์— ์˜ํ•ด ๋งŒ๋“ค์–ด์กŒ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋‘ ์ˆ˜ํ•™์ž๋Š” "์‹œ๊ณ„์—ด ๋ถ„์„: ์˜ˆ์ธก ๋ฐ ์ œ์–ด"๋ผ๋Š” 1970๋…„ ๊ฐ„ํ–‰๋ฌผ์—์„œ ์ด ๋ชจ๋ธ์„ ๊ตฌ์„ฑํ•˜๋Š” ๊ฐœ๋…์— ๋Œ€ํ•ด ๋…ผ์˜ํ–ˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์˜ ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜ ์ถ”์ •์€ ๋งค์šฐ ๋ณต์žกํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ๋‹ค๋ฅธ ์‹œ๊ณ„์—ด ํšŒ๊ท€ ๋ชจ๋ธ๊ณผ ๋งˆ์ฐฌ๊ฐ€์ง€๋กœ ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ํ”„๋กœ๊ทธ๋ž˜๋ฐ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ์†Œํ”„ํŠธ์›จ์–ด๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ตœ์ƒ์˜ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์–ป์„ ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์€ ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ 18๊ฐœ์›” ์ดํ•˜์˜ ๋‹จ๊ธฐ ์˜ˆ์ธก์— ๊ฐ€์žฅ ์ ํ•ฉํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

##Box-Jenkins ๋ฐฉ๋ฒ•๋ก 

Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์€ ์˜ˆ์ธก์ž๊ฐ€ ํ”„๋กœ๊ทธ๋ž˜๋ฐ๋œ ์˜ˆ์ธก ์†Œํ”„ํŠธ์›จ์–ด๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•  ๋•Œ ์ ‘ํ•˜๊ฒŒ ๋˜๋Š” ์—ฌ๋Ÿฌ ์‹œ๊ณ„์—ด ๋ถ„์„ ๋ชจ๋ธ ์ค‘ ํ•˜๋‚˜์ผ ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋งŽ์€ ๊ฒฝ์šฐ์— ์†Œํ”„ํŠธ์›จ์–ด๋Š” ์˜ˆ์ธกํ•  ์‹œ๊ณ„์—ด ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ์ตœ์ ์˜ ์˜ˆ์ธก ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์ž๋™์œผ๋กœ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋„๋ก ํ”„๋กœ๊ทธ๋ž˜๋ฐ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค . Box-Jenkins๋Š” ๋Œ€๋ถ€๋ถ„ ์•ˆ์ •์ ์ด๊ณ  ๋ณ€๋™์„ฑ ์ด ๋‚ฎ์€ ๋ฐ์ดํ„ฐ ์„ธํŠธ์— ๋Œ€ํ•œ ์ตœ๊ณ ์˜ ์„ ํƒ์œผ๋กœ ๋ณด๊ณ ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์€ ์ž๊ธฐํšŒ๊ท€, ์ฐจ๋ถ„, ์ด๋™ ํ‰๊ท ์˜ ์„ธ ๊ฐ€์ง€ ์›์น™์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ์„ธ ๊ฐ€์ง€ ์›์น™์„ ๊ฐ๊ฐ p, d ๋ฐ q๋ผ๊ณ  ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๊ฐ ์›์น™์€ Box-Jenkins ๋ถ„์„์— ์‚ฌ์šฉ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ํ•จ๊ป˜ ARIMA(p, d, q)๋กœ ํ‘œ์‹œ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

์ž๊ธฐํšŒ๊ท€(p) ํ”„๋กœ์„ธ์Šค๋Š” ๋ฐ์ดํ„ฐ์˜ ์ •์ƒ์„ฑ ์ˆ˜์ค€์„ ํ…Œ์ŠคํŠธํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์‚ฌ์šฉ ์ค‘์ธ ๋ฐ์ดํ„ฐ๊ฐ€ ๊ณ ์ •๋˜์–ด ์žˆ์œผ๋ฉด ์˜ˆ์ธก ํ”„๋กœ์„ธ์Šค๋ฅผ ๋‹จ์ˆœํ™”ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์‚ฌ์šฉ ์ค‘์ธ ๋ฐ์ดํ„ฐ๊ฐ€ ๊ณ ์ •์ ์ด์ง€ ์•Š์€ ๊ฒฝ์šฐ ์ฐจ๋ถ„ํ•ด์•ผ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค(d). ๋ฐ์ดํ„ฐ๋Š” ์ด๋™ ํ‰๊ท  ์ ํ•ฉ๋„๋„ ํ…Œ์ŠคํŠธ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค(๋ถ„์„ ํ”„๋กœ์„ธ์Šค์˜ q ๋ถ€๋ถ„์—์„œ ์ˆ˜ํ–‰๋จ). ์ „๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ๋ฐ์ดํ„ฐ์˜ ์ดˆ๊ธฐ ๋ถ„์„์€ ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜(p, d ๋ฐ q)๋ฅผ ๊ฒฐ์ •ํ•˜์—ฌ ์˜ˆ์ธก์„ ์œ„ํ•ด ์ค€๋น„ํ•œ ๋‹ค์Œ ์˜ˆ์ธก์„ ๊ฐœ๋ฐœํ•˜๋Š” ๋ฐ ์ ์šฉ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

์ผํšŒ์„ฑ ์ถฉ๊ฒฉ์€ ๋ฏธ๋ž˜์˜ Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์˜ ํ›„์† ๊ฐ€์น˜์— ๋ฌดํ•œํ•œ ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์นฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ๊ธˆ์œต ์œ„๊ธฐ์˜ ์œ ์‚ฐ์€ ์˜ค๋Š˜๋‚ ์˜ ์ž๊ธฐํšŒ๊ท€ ๋ชจ๋ธ์— ๊ทธ๋Œ€๋กœ ๋‚จ์•„ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

์ž๊ธฐํšŒ๊ท€ ํ†ตํ•ฉ ์ด๋™ ํ‰๊ท (ARIMA)

Box-Jenkins๋Š” ๋‹ค๋ฅธ ๋ณ€ํ™”ํ•˜๋Š” ๋ณ€์ˆ˜์™€ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ ํ•œ ์ข…์† ๋ณ€์ˆ˜์˜ ๊ฐ•๋„๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜๋Š” ARIMA(์ž๋™ ํšŒ๊ท€ ํ†ตํ•ฉ ์ด๋™ ํ‰๊ท ) ๋ชจ๋ธ ์œ ํ˜•์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ๋ชจ๋ธ์˜ ๋ชฉํ‘œ๋Š” ์‹ค์ œ ๊ฐ’์ด ์•„๋‹Œ ๊ณ„์—ด์˜ ๊ฐ’ ๊ฐ„์˜ ์ฐจ์ด๋ฅผ ์กฐ์‚ฌํ•˜์—ฌ ๋ฏธ๋ž˜ ์ฆ๊ถŒ ๋˜๋Š” ๊ธˆ์œต ์‹œ์žฅ ์›€์ง์ž„์„ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.

ARIMA ๋ชจ๋ธ์€ ๊ฐ ๊ตฌ์„ฑ ์š”์†Œ๋ฅผ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์š”์•ฝํ•˜์—ฌ ์ดํ•ดํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

  • ์ž๋™ํšŒ๊ท€(AR) : ์ž์ฒด์ ์œผ๋กœ ์ง€์—ฐ๋˜๊ฑฐ๋‚˜ ์ด์ „ ๊ฐ’์œผ๋กœ ํšŒ๊ท€ํ•˜๋Š” ๋ณ€ํ™”ํ•˜๋Š” ๋ณ€์ˆ˜๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ฃผ๋Š” ๋ชจ๋ธ์„ ๋‚˜ํƒ€๋ƒ…๋‹ˆ๋‹ค.

  • ์ ๋ถ„(I): ์‹œ๊ณ„์—ด์ด ์ •์ƒ์ด ๋˜๋„๋ก ํ•˜๋Š” ์›์‹œ ๊ด€์ธก์น˜์˜ ์ฐจ๋ถ„์„ ๋‚˜ํƒ€๋ƒ…๋‹ˆ๋‹ค. ์ฆ‰, ๋ฐ์ดํ„ฐ ๊ฐ’์€ ๋ฐ์ดํ„ฐ ๊ฐ’๊ณผ ์ด์ „ ๊ฐ’ ๊ฐ„์˜ ์ฐจ์ด๋กœ ๋Œ€์ฒด๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

  • ์ด๋™ ํ‰๊ท (MA) : ๊ด€์ธก์น˜์™€ ์ง€์—ฐ ๊ด€์ธก์น˜์— ์ ์šฉ๋œ ์ด๋™ ํ‰๊ท  ๋ชจ๋ธ์˜ ์ž”์ฐจ ์˜ค์ฐจ ๊ฐ„์˜ ์ข…์†์„ฑ์„ ํ†ตํ•ฉํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

์ฃผ๊ฐ€ ์˜ˆ์ธก

Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ ๋ถ„์„์˜ ํ•œ ๊ฐ€์ง€ ์šฉ๋„๋Š” ์ฃผ๊ฐ€๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋Š” ๊ฒƒ ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ๋ถ„์„์€ ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ R ์†Œํ”„ํŠธ์›จ์–ด๋ฅผ ํ†ตํ•ด ๊ตฌ์ถ• ๋ฐ ์ฝ”๋”ฉ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฏธ๋ž˜์˜ ์ง€์ •๋œ ๊ธฐ๊ฐ„ ๋™์•ˆ ์˜ˆ์ธก๋œ ๊ฐ€๊ฒฉ์„ ์ƒ์„ฑํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ๋ฐ์ดํ„ฐ ์„ธํŠธ์— ์ ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋กœ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ์˜ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ถ„์„.

ARIMA ๋ชจ๋ธ์€ ๊ณผ๊ฑฐ ๊ฐ€์น˜๊ฐ€ ํ˜„์žฌ ๋˜๋Š” ๋ฏธ๋ž˜ ๊ฐ€์น˜์— ์•ฝ๊ฐ„์˜ ์ž”์—ฌ ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์นœ๋‹ค๋Š” ๊ฐ€์ •์„ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด, ARIMA ๋ชจ๋ธ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ฃผ๊ฐ€๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋Š” ํˆฌ์ž์ž๋Š” ํ•ด๋‹น ์ฃผ์‹์˜ ์ƒˆ๋กœ์šด ๊ตฌ๋งค์ž์™€ ํŒ๋งค์ž๊ฐ€ ์ฆ๊ถŒ์— ๋Œ€ํ•ด ์–ผ๋งˆ๋ฅผ ์ œ์•ˆํ•˜๊ฑฐ๋‚˜ ์ˆ˜๋ฝํ• ์ง€ ๊ฒฐ์ •ํ•  ๋•Œ ์ตœ๊ทผ ์‹œ์žฅ ๊ฑฐ๋ž˜์˜ ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฐ›๋Š”๋‹ค๊ณ  ๊ฐ€์ •ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

์ด ๊ฐ€์ •์€ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์ƒํ™ฉ์—์„œ ์œ ์ง€๋˜์ง€๋งŒ ํ•ญ์ƒ ๋งž๋Š” ๊ฒƒ์€ ์•„๋‹™๋‹ˆ๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด, 2008๋…„ ๊ธˆ์œต ์œ„๊ธฐ ์ด์ „ ๋ช‡ ๋…„ ๋™์•ˆ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„์˜ ํˆฌ์ž์ž๋Š” ๋งŽ์€ ๊ธˆ์œต ํšŒ์‚ฌ๊ฐ€ ๋ณด์œ ํ•˜๊ณ  ์žˆ๋Š” ๋ชจ๊ธฐ์ง€ ๋‹ด๋ณด๋ถ€ ์ฆ๊ถŒ (MBS) ์˜ ๋Œ€๊ทœ๋ชจ ํฌํŠธํด๋ฆฌ์˜ค๊ฐ€ ์ดˆ๋ž˜ํ•˜๋Š” ์œ„ํ—˜์„ ์ธ์‹ํ•˜์ง€ ๋ชปํ–ˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค .

๊ทธ ๊ธฐ๊ฐ„ ๋™์•ˆ ํˆฌ์ž์ž๊ฐ€ ๋ฏธ๊ตญ ๊ธˆ์œต์ฃผ์˜ ์„ฑ๊ณผ๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ž๊ธฐํšŒ๊ท€ ๋ชจ๋ธ์„ ์‚ฌ์šฉํ–ˆ๋‹ค๋ฉด ํ•ด๋‹น ์„นํ„ฐ์˜ ์ฃผ๊ฐ€๊ฐ€ ์ง€์†์ ์œผ๋กœ ์•ˆ์ •๋˜๊ฑฐ๋‚˜ ์ƒ์Šนํ•˜๋Š” ์ถ”์„ธ๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•  ์ถฉ๋ถ„ํ•œ ์ด์œ ๊ฐ€ ์žˆ์—ˆ์„ ๊ฒƒ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ๋งŽ์€ ๊ธˆ์œต ๊ธฐ๊ด€์ด ์ž„๋ฐ•ํ•œ ๋ถ•๊ดด์˜ ์œ„ํ—˜์— ์ฒ˜ํ•ด ์žˆ๋‹ค๋Š” ์‚ฌ์‹ค์ด ๋Œ€์ค‘์—๊ฒŒ ์•Œ๋ ค์ง€๋ฉด์„œ ํˆฌ์ž์ž๋“ค์€ ๊ฐ‘์ž๊ธฐ ์ด๋Ÿฌํ•œ ์ฃผ์‹์˜ ์ตœ๊ทผ ๊ฐ€๊ฒฉ์— ๋œ ๊ด€์‹ฌ์„ ๊ฐ–๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๊ณ  ๊ทผ๋ณธ์ ์ธ ์œ„ํ—˜ ๋…ธ์ถœ์— ํ›จ์”ฌ ๋” ๊ด€์‹ฌ์„ ๊ฐ–๊ฒŒ ๋˜์—ˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

๋”ฐ๋ผ์„œ ์‹œ์žฅ์€ ๊ธˆ์œต์ฃผ๋ฅผ ํ›จ์”ฌ ๋” ๋‚ฎ์€ ์ˆ˜์ค€์œผ๋กœ ๋น ๋ฅด๊ฒŒ ์žฌํ‰๊ฐ€ํ•˜๊ณ  ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ด๋Š” ์ž๊ธฐํšŒ๊ท€ ๋ชจ๋ธ์„ ์™„์ „ํžˆ ํ˜ผ๋ž€์Šค๋Ÿฝ๊ฒŒ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

##ํ•˜์ด๋ผ์ดํŠธ

  • ARIMA(Autoregressive ํ†ตํ•ฉ ์ด๋™ ํ‰๊ท ) ๋ชจ๋ธ์€ Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์˜ ํ•œ ํ˜•ํƒœ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.

  • Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์€ 18๊ฐœ์›” ์ดํ•˜์˜ ๊ธฐ๊ฐ„ ๋‚ด ์˜ˆ์ธก์— ๊ฐ€์žฅ ์ ํ•ฉํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

  • ๋ฐฉ๋ฒ•๋ก ์€ ๊ณผ๊ฑฐ์˜ ์‚ฌ๊ฑด์ด ๋ฏธ๋ž˜์˜ ์‚ฌ๊ฑด์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์นœ๋‹ค๋Š” ๊ฐ€์ •์— ๊ทผ๊ฑฐํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

  • Box-Jenkins ๋ชจ๋ธ์€ ์‹œ๊ณ„์—ด ๋ฐ์ดํ„ฐ์— ๋Œ€ํ•œ ํšŒ๊ท€ ์—ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ์˜ˆ์ธก ๋ฐฉ๋ฒ•๋ก ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.