• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.305-305
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• 2015

도심지에서의 우수관거시스템의 경우 적정 설계빈도 기준에 따라 유입량에 따른 적정 통수능을 확보할 수 있도록 설계되고 있다. 유입량에 동반되는 토사량의 경우 관내 퇴적 방지를 위한 적정 설계유속 조건 반영을 통해 관내 퇴적이 이루어지지 않도록 고려하고 있다. 그러나 2011년 7월 우면산 토사피해, 2014년 8월 금정산 토사피해와 같이 실제 발생한 주요 침수피해들의 경우 다양한 피해발생 원인들 중 관로 내 토사퇴적에 따른 우수관로의 통수능력의 저하되는 문제점이 지적되었다. 설계 시 적절히 고려하지 못한 토사의 유입은 관내 토사 퇴적으로 이어지고 결과적으로 통수단면 저하에 따른 월류발생 및 도심지 내 침수피해가 발생으로 이어지게 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하고 기존 관거의 통수능력을 적절히 확보하기 위해서는 관거 내의 퇴사량에 대한 분석과 이를 고려한 관로 설계가 필수적이다. 도시유역에서 일반적인 우수관거로 유입되는 토사의 경우 산지유역과 달리 비교적 작은 입경을 가진 토사들로 구성된다. 즉, 유입되는 토사량에 있어 입경의 적정 크기 및 분포에 따라서 관거내 토사 퇴적량이 달라지게 되며 이를 해소할 수 있는 유속 범위에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 토사 입경별 관내 유속에 따른 퇴적양상을 검토하기 위하여 특정 제원의 관거 및 우수관거로 유입되는 토사의 입경들을 기준으로 관내 수심의 변동에 따른 우수관거를 지나는 각입자별 부유 퇴적의 기준이 되는 한계유속 조건을 산정하였으며, 이를 고려한 관거의 경사도 조정을 통해 설계유량에 따른 관거 내 토사퇴적량 변화를 살펴보았다. 이때, 관로내에 일정량의 토사가 지속적으로 유입되는 것으로 가정하였으며, 유입되는 토사의 입경을 0.1mm~30.0mm까지 세분화하여, 유입되는 토사 전량에 대한 입경을 하나의 입경으로 고정시킨 조건으로 관내 유속에 따른 퇴적 양상의 변화를 검토하였다. 향후 해당 조건을 반영한 설계방안의 경우 설계강우에 대한 고려를 통하여 신뢰도 측면에서 관거내 토사의 퇴적과 유속 관계에 대한 분석을 바탕으로 이루어져야 하며, 이를 통하여 일반적인 관거의 설계 기준이 수립될 필요가 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.473-473
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• 2023

토사재해는 토사로 인해 발생하는 재해로 정의되며, 일반적으로 우기(rainy season)에 주로 발생한다. 또한, 강우로 인해 발생하는 토양침식(soil erosion)과 강우 및 지진에 의해 나타나는 산사태로 인한 토석류(debris flow)가 토사재해의 주요 원인으로 꼽힌다. 이러한 재해로 인하여 하천 및 호소의 수질 저하, 토양유실에 따른 농경지 감소 등 여러 문제가 발생하고 있다. 특히, 댐으로 유입되는 토사는 사수역(dead storage)을 증가시키고, 발전용 댐의 경우 토사재해가 발전설비 마모 등을 일으킴에 따라 발전효율을 감소시키기도 한다. 더욱이, 기후변화로 인하여 강우량 및 강우강도가 증가하고, 최근 한반도에서는 지진의 강도와 빈도 또한 증가함에 따라 토사재해의 잠재적 위험성을 증대시키고 있다. 따라서 댐 유역에서의 토사 유입에 관한 정량적 예측을 포함한 종합적인 댐 토사 관리기술 및 대책이 요구된다. 본 연구에서는 현재 수질 악화로 인해 발전이 중단된 도암댐을 대상으로 댐으로의 토사 유입량을 분석하고자 토양침식과 토석류의 정량적 예측이 가능하고, 각각의 물리적 과정을 고려하는 물리기반 모형을 활용하였다. 토사재해의 주요 원인인 강우와 지진에 대해 미래에 발생 가능한 시나리오를 작성하고, 시나리오별 토사 유입량과 유입 비율을 정량적으로 산정하였다. 본 연구의 결과는 유역 내 토사재해로 인한 피해 예방기술 및 댐 유지관리와 운영을 위한 기초 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.194-200
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• 2015

본 연구에서는 하천부터 하구까지의 댐 구조물 건설로 인해 해안으로의 표사 공급원이 감소하는 것을 정량적으로 검토하였다. 내륙과 해양의 전이역인 연안은 농수산업, 임해산업단지, 발전소 및 항만과 같은 산업 인프라, 관광 및 레크리에이션 등의 다양한 편익을 제공하여 높은 경제 사회 환경적 가치가 있다. 그러나 80년대 이후 무분별하게 추진되어온 각종 연안 개발은 직 간접적인 해안의 침식문제를 발생시켰다. 우리나라 서해의 경우 하천으로부터의 토사 유입 차단은 심각한 수준이다. 아직 그 영향이 해안으로 완전히 파급되지 못하여 그로 인한 장기 해안 침식이 두드러지지 않고 있으나 고파랑에 의한 빈번한 침식과 저질의 세립화 현상을 통하여 현재 진행형임을 알 수 있다. 그러나 일단 피해가 심각해지기 시작하면 돌이킬 수 없는 재앙이 될 측면도 많다. 따라서 우리나라 유역의 개발과 수리구조물 건설 현황을 살펴 이로 인한 해안 침식 결과가 얼마나 심각할 수 있는 지를 살펴본다. 본 연구에서는 수리구조물로 인한 토사량 감소 중 가장 주요한 토사 공급원 감소 원인인 댐으로 인한 토사량 감소율에 대한 연구를 진행한다. 먼저 각 댐의 건설 전, 유역면적당 토사량과 댐 건설 후, 해안 유입 토사량 사이에 감소율을 계산하고, cascade 방법에 의하여 댐군에 의한 토사감소율을 산정한다. 유입 토사량 감소율을 산정하고 토사 공급원 감소로 인한 표사 수지 분석을 통해 해안 침식 폭의 위험도 평가를 실시한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1920-1924
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• 2007

본 연구에서는 SWAT 모형의 임하댐 유역에 대한 적용을 통하여 토사 유출 모의와 관련된 주요 매개변수들을 보정하고, 보정된 매개변수를 적용하여 유역에 대한 토사 유출을 분석하였다. 모형 구성 자료로는 임하댐 유역 청송, 영양, 부남, 석보, 일월의 1997년부터 2006년까지의 10년간의 강우자료를 사용하였으며 DEM도와 토지이용도, 토양도를 이용하여 유역 모델을 구축하였다. 유출 보정 자료로는 임하댐 일 유입량과 낙동강 오염총량제 지점인 반변과 용전 지점의 일유출량을 이용하였다. 특히, 임하댐에 유입되는 토사량에 대한 토사 유출 성향을 분석하여 유역의 토사 전달율(Soil Delivery Ratio)과 토사 발생지도(Sediment yield map)를 제작하여 각 소유역에 대한 토사 유출 관리를 위한 기초 자료로서 사용하게 될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.229-229
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• 2021

최근 이상기상으로 국지성 집중호우가 빈번하게 발생함에 따라 토사유출에 의해 피해가 증가하고 있다. 급경사 사면을 갖는 교란산지와 개발지의 경사면은 토양침식 위험에 노출되어 있다. 특히 지표유출수의 집중흐름에 의한 세류발달은 세류간침식에 비해 많은 토양침식과 토사유출을 발생시킨다. 이러한 급경사 사면에서의 세류발달에 대한 수리학적 메터니즘과 한계조건을 파악하고자 강우와 유입수 모의를 통한 토양침식 실험을 수행하였다. 강우와 유입수의 상호작용에 의한 세류발달의 특성과 토사유출량 증가를 파악하고자, 강우량의 증가와 유입수 유무에 따른 실험이 이루어졌다. 강우강도의 범위는 100~140mm/hr이고, 유입수는 170ml/s 이였다. 유입수량은 합리식으로 계산하였으며, 토양상자 상단에서 균등분사식으로 유입되었다. 세류발달의 수리학적 특성치를 취득하기 파악하기 위해, 염료주입 지표수 거동에 대한 동영상을 판독하였다. 세류발달은 유입수가 없는 경우 3분 이내 그리고 유입수가 있는 경우 30초 이내에 발생하였다. 토양상자내의 평균 유속범위는 7.83~29.27 cm/s 이였다. 실험에서 발달된 세류는 15분경과 후부터 평형상태를 유지하였다. 경사실험조건별로 세류 차수분석을 위해 각 세류의 최대길이, 폭, 넓이를 측정한 결과 세류의 차수는 강우만 있는 경우 1~2차로 발달하였으며, 유입수가 있을 때는 2~3차로 발달하였다. 지표유출이 증가하면서 세류발달의 개수는 줄었지만 규모는 더 크게 나타났다. 세류가 발달하는 시점의 한계유속은 10~20cm/s 범위인 것으로 파악되었다. 지표유출이 증가하면서 세류의 발달도 더 심화되지만, 동일한 강우에 일정시간동안 노출되면서 세류는 평형상태가 되어 더 이상 침식이 활발하게 진행되지는 않았다. 유입수가 있는 조건에서 수량은 약 2배가 증가하였지만, 토사유출량은 세류확장에 의해 약 4배가 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권5호
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• pp.755-763
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• 2010

농지 개발로 인한 다량의 세립토사 유입은 타호부호수의 생태계를 악화시키고 있다. 호수 퇴적물의 물리적 특성, $^{137}Cs$, 과 화산재를 이용한 연대측정을 위해 호수 퇴적물 시료 15개를 채취하였다. 타호부호수에서 과거 300년간 토사퇴적속도를 조사한 결과, 유역에서 인위적 개발이 없는 1898년 이전 자연상태에서는 토사퇴적량이 0.1-1.1 mm $year^{-1}$였고, 인위적 개발이 시작된 1898년 이후에는 0.6-12.8 mm $year^{-1}$로 급격하게 증가하였다. 즉, 산림벌채, 하천공사와 농지개발 이후 토사퇴적량은 자연상태보다 6-12배 증가하여 호수의 수심이 얕아지는 현상을 가속시켰다. 1898년부터 1963년 사이의 호수 토사퇴적속도는 개별 소유역으로부터 토사유입 영향에 따라 공간적인 변화가 나타났다. 특히 1898년부터 1963년 사이의 호수 남쪽부분의 토사퇴적량은 산림벌채에 의한 숯 생산과 생산된 숯을 수송하기 위한 운하공사로 인해 호수 중앙과 북쪽부분보다 많았다. 하지만 1963년 이후 남쪽부분의 토사퇴적량이 감소하고 중앙과 북쪽부분에서 토사퇴적량이 증가하여 호수 안에서 토사퇴적의 공간적 변화는 없었다. 왜냐하면 호수 남쪽부분에서 많은 양의 토사퇴적은 호수 수심을 얕게 하여 토사를 침전시키는 능력을 감소시켰기 때문으로 생각되었다. 특히 하천 출구에 위치한 지점의 토사퇴적량은 자연상태에 비해 5-32배 높았다. 그리고 쿠시로강(평상시 타호부호수는 쿠시로강으로 배수)은 홍수시 탁수가 역류하여 호수로 유입하기 때문에 토사 유입 증가에 공헌하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.435-438
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• 2008

본 연구에서는 최근 집중호우로 인해 탁수문제가 심각한 소양강 유역의 효과적인 탁수 관리를 위한 SWAT 모형 구축 및 유역의 시공간 토사유실 분석을 실시하였다. 검보정된 SWAT 모형을 이용하여 소유역별 부유사 발생량을 분석한 결과 조항천, 영실천/북천 상류, 인북천 상류 유역(서쪽) 등에서 연간 10톤/ha이 상의 부유사가 발생하여 소양강댐 유역에서의 탁수유발에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 어론천, 자운천 등은 연간 6톤/ha이상의 부유사 발생이 예측되었다. 특히 내린천의 최상류 두 유역인 조항천과 주운천 유역에서 발생하는 부유사는 소양강 전체 유역에서 발생하는 부유사의 13.6%를 차지하는 것으로 나타나 이 유역들에 대한 토사유실 저감대책이 필요하다고 판단된다. 한편 유역에서 발생하는 부유사량의 시간별 특성을 알아보기 위하여 댐 유입부에 유입되는 부유사량의 분포를 분석한 결과, 최근 6년간 발생한 부유사량을 연도별로 살펴보면 2003년에 최고 약 1,200,000톤이 댐으로 유입되는 것으로 나타났으며, 2005년도에 최저 40,000톤이 유입된 것으로 분석되었다. 본 연구결과는 향후 각 소유역별로 탁수를 유발하는 토사 유실량 평가, 유역의 토사유실 저감대책 효과분석 및 저수지 모형과의 연계를 통한 유입된 탁수의 효율적인 관리 대책 수립에 이용될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.194-194
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• 2023

세류침식은 급경사 나지사면에서 증가하는 지표흐름에 의해 빈번하게 발생하고, 과도한 토사유출로 인해 홍수 및 토사재해 위험 증가와 수질오염 등의 문제를 야기한다. 본 연구는 개발지역의 마사토를 활용하여 1.2 m × 5.5 m 규모의 3개 중규모 플롯에서 세류발달 특성, 유출 및 토사유출량을 파악하고자 강우와 유입수 모의실험을 수행하였다. 경사 조건 15°와 20°에서 유입수 유무에 따른 4회의 반복실험이 진행되었으며 마사토의 평균입경은 0.89 mm이다. 강우강도 범위는 90~140 mm/hr이며, 유입수 유량은 합리식으로 계산하였으며 100~130 ml/sec이다. 하천 차수분석방법인 Horton방법을 사용하여 세류별 차수를 나누었다. 세류절개는 유입수가 없는 경우 실험 시작 약 1분 후에 발생하였고, 최대 2차수까지 세류가 발달하였으며, 유입수가 있는 경우 약 30초 후 발생하였고, 최대 3차수까지 세류가 발달하였다. 세류발달에 대한 수리학적 특성을 파악하기 위하여 염료 추적방법에 의한 동영상 이미지 분석결과 유속은 0.06~0.43 m/s의 범위를 보였다. 유입수와 강우가 함께 공급되는 경우 강우모의 공급수량에 비해 1.32~1.69배 증가했고, 이에 따라 지표유출수는 1.13~3.93배로 증가폭의 범위가 넓었다. 세류발달에 의한 토사유출량은 유입수 유무에 따라 6.7~32.3배로 증가하였다. 결론적으로 강우와 유입수가 상호작용하는 경우 강우에 의한 박리현상보다 유입수에 의한 측벽붕괴 활동이 활발하게 진행되었고 이는 세류 발달 과정에서 지배적으로 이루어졌기 때문으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권1호통권24호
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• pp.67-72
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• 2007

본 연구에서는 토사에 대한 질량보존의 법칙을 이용하여 자연유역 내 토양의 침식 및 퇴적 잠재능을 산정할 수 있는 모델을 개발하였다. 이 프로그램은 각 셀 별 토사에 대한 질량보존의 법칙을 적용하여 GIS환경하에서 구동 가능하도록 구성되어있으며 셀 별 토사발생량은 RUSLE 공식을 이용하여 산정하였다. 토양의 침식 및 퇴적 잠재능은 토사의 유출량과 유입량의 차에 의해 각 셀이 침식되거나 퇴적된다는 질량보존의 법칙을 이용하여 산정하였다. 질량보존의 법칙을 적용하기 위한 셀 별 토사유출량은 토사발생량과 토사전달률을 곱하여 산정하였으며 이 토사 유출량이 흐름방향 알고리즘에 의해 결정되는 하류 셀의 토사유입량이 된다. 본 연구에서 개발된 모델을 이용하여 국내 소유역에 대해 적용하였으며 그 결과를 실측치와 비교함으로써 모델을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.70-74
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• 2005

임하호 유역은 지질 및 토지피복이 토사유실에 취약한 구조를 가지고 있어 강우발생시 많은 토사가 호소로 유입되어 고탁수의 원인이 되고 있다. 특히 임하호 유역의 지질은 점토질 및 쉐일층으로 구성되어 있어, 강우발생시 흙탕물의 형태로 상당량의 토사가 호소로 유입되므로, 호소내 탁도관측자료는 유역내 토사유실을 평가하는 간접지표가 될 수 있다. 본 연구에서는 GIS 기반 수정범용토사유실공식을 활용하여 연토사유실량을 평가하였으며, 월별로 토사유실량을 배분하기 위해 시강우량자료를 이용한 강우가중치 기법을 개발하였다. 2003년도 탁도자료를 볼때, 강우가중치에 의한 월별토사유실량 방법이 강우량자료에 의한 월별토사유실량보다 더 효과적임을 알 수 있었다