• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.140-140
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• 2023

전 세계적인 기후변화로 인해 태풍과 집중호우의 발생빈도와 규모가 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 태풍과 집중호우는 국토의 64%가 산지로 이루어져 있는 우리나라에서 토석류 재해를 발생시켜 하류부에 많은 피해를 입힌다. 토석류는 계곡을 따라 흐르는 특성을 가지고 있어 콘크리트 사방댐, 슬릿트형 사방댐과 같은 횡단구조물과 기슭막이와 같은 종단구조물의 설치는 토석류피해 저감에 매우 유효하게 작용하고 있다. 따라서 토석류 재해의 발생 위험이 높은 유역에서의 토사유출량의 예측과 재해저감시설의 규모와 형상, 위치 설정은 토석류 피해를 예방하기 위한 중요한 요소이다. 본 연구에서는 2019년 10월 토석류 재해가 발생한 지역의 피해를 분석하기 위해 2차원 수치모형인 Hyper KANAKO 모형을 이용하였으며, 해당 지역의 수치지형도를 이용하여 수치표고모델(DEM)과 토석류 피해를 저감하기 위한 배수시설을 고려한 지형자료를 제작하였다. 그리고 모형의 주요 입력변수인 첨두유량은 토석류 피해가 발생하였을 때의 강우 자료와 현장조사 자료를 이용하여 산정하였다. Hyper KANAKO 모형의 결과로 나타나는 확산범위, 퇴적량 등을 분석하여 배수시설의 유무에 따른 토석류 피해 저감효과를 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.180-180
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• 2016

최근 기후변화로 인한 국지성 집중호우의 영향으로 재해의 다양화, 대형화 하고 있다. 그 중, 산지하천에서 발생하는 재해로는 토석류 재해가 있다. 일반적으로 토석류 재해는 발생시기, 발생 위치, 발생규모 등을 예측하기 어렵다는 특징을 가지고 있기 때문에 토석류 재해의 피해를 저감시키기 위해서 국내에서는 사방사업을 주로 실시하고 있다. 사방사업에 이용되는 사방댐은 투과형 사방댐과 불투과형 사방댐으로 크게 분류된다. 불투과형 사방댐은 전체적인 토석류의 양을 줄여주는 역할을 하며, 투과형 사방댐은 바위, 토사 등을 물과 분리하여 토석류의 위력을 감소시키는 역할을 한다. 이러한 투과형 사방댐과 불투과형 사방댐의 장점을 이용하여 적절히 조합한다면 토석류 유출저감 효과를 극대화 시킬 수 있을 것으로 보인다. 본 연구에서는 조합형 사방댐의 저감효과를 검증하기 위해 다기능을 사방댐을 설계하였다. 설계한 사방댐은 중력식 콘크리트 사방댐, 버트리스, 브레이커의 3가지 파트로 구성 하였다. 실험에 활용하기 위한 모형을 각각 분리하여 제작하고, 각각의 조합에 따라 가장 높은 저감효과를 내는 조합을 찾기 위해 토석류 모형실험을 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.105-105
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• 2020

전 세계적으로 기후변화에 따른 기온상승 및 강수량 증가, 호우일수 증가 등 이상기후로 인해 다양한 형태의 자연재해가 발생하고 있으며, 이로 인해 우리나라에서도 폭우, 풍랑, 가뭄, 대설 등으로 인한 자연재해 발생이 증가하고 있다. 특히 우리나라는 연평균 강수량 1,300mm의 대부분의 강우가 하절기인 6 ~ 9월에 태풍 및 집중호우를 동반하여 발생하기 때문에 연강수량의 60%이상이 여름철에 집중된다. 이러한 여름철에 집중된 강우로 인해 홍수 및 범람 피해가 여름철에 급증하고 있으며, 2차 피해인 산사태 및 토석류 피해 또한 급증하고 있는 추세이다. 토석류는 집중호우 시 자연산지의 취약한 사면이 붕괴되어 유출수와 함께 급경사의 계류로 붕괴된 토석이 유출되면서 토석류로 전이 및 발전하여 계류하부의 주택 및 농경지를 매몰하여 피해를 발생시킨다. 특히 토석류는 유출수와 함께 토석이 급경사의 계류를 따라 빠른 속도로 이동하고 퇴적 시작점에서 높이의 6배까지 이동하여 인명피해 등 큰 피해를 발생시키는 특성이 있다. 이러한 토석류 피해로 인한 피해와 손실을 최소화하기 위해서는 토석류 발생 시 피해 규모를 예측하여야하며, 또한 하부 구조물의 손실을 정량적으로 해석하여 방재정책의 우선순위를 수립하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 강우로 인한 토석류 발생시 하부 구조물의 손실을 정량적으로 해석하기 위하여 토사재해 손실·손상함수를 개발하여, 함수를 탑재한 토사재해 피해액 산정모형인 DELET(DEbris flow Loss Estimation Tool) 모형을 개발하였다. DELET를 이용하여 실제 토석류 피해가 발생한 피해지역에 적용하여 토사재해 피해 구조물의 손실을 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.168-168
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• 2021

기후변화로 인한 태풍과 국지성 집중호우의 발생 증가로 국토의 64%가 산으로 이루어진 우리나라에서 산사태와 토석류와 같은 산지 재해가 빈번하게 발생하고 있다. 토석류는 물과 흙, 자갈, 유목 등이 계곡을 따라 이동하여 하류 지역에 위치한 주거 및 공공시설, 도로, 하천 그리고 인명에 피해를 입히는 자연재해이다. 본 연구대상 지역인 강원도 삼척시를 기준으로 2019년 10월에 발생한 태풍 '미탁'은 시간당 최대 110mm/hr, 누적강수량 487mm를 기록하였으며, 태풍으로 인한 강풍, 폭우, 홍수뿐만 아니라 산사태, 토석류와 같은 산지 재해로 사망 13명, 실종 2명, 이재민 910세대 1,442명의 인명 피해와 공공시설 1,835건, 사유시설 3,700건 등의 재산피해를 발생시켰다. 연구대상 지역에 높이 2m의 기설치된 저감시설이 있었으나 당시의 토석류 발생량을 저감하기에 규모가 작아 주택, 도로와 주민들이 있는 하류 지역에 많은 피해가 발생하였다. 따라서 본 연구에서는 토석류 피해가 발생한 강원도 삼척시 원덕읍 지역을 대상으로 현장조사를 통해 획득한 실측 자료를 활용하여 Hyper KANAKO 모형의 입력 매개변수로 사용하였다. 실측 자료를 모형에 적용하여 최대 유동심과 유속이 발생한 지점을 분석한 후 기설치된 재해 저감시설과 동일한 제원의 재해 저감시설을 설치하였을 때와 재해 저감시설의 높이와 종류를 변경하였을 때를 비교·분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.172-172
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• 2012

기후변화에 따른 집중호우가 증가하면서 호우에 따른 피해의 양상이 달라지고 있다. 특히 사회적 경제적으로 발달하면서 도시가 확장되고 산지가 개발됨에 따라 산지와 인접한 지역에 대한 토사재해가 최근 자주 발생하고 있다. 2011년 7월 27일 서울시 우면산에서 발생한 토석류는 집중호우에 따른 사면재해의 새로운 경향을 잘 나타내었던 재해이다. 본 연구에서는 집중호우 발생 시 발생한 토석류의 유출특성을 분석하기 위해 토석류발생 모형실험을 수행하여 공급유량과 하상조건에 따른 유출특성을 분석하였다. 토석류 실험장치의 총 수조길이는 6m이며 상 중 하단부의 경사조절이 가능하다. 유량과 하도조건에 따른 유출특성을 파악하기 위해 토석류 발생지에 대한 분석을 수행하여 국내에서 발생한 대표적인 토석류를 재현하고자 하였다. 연구결과 토석류 유출은 하상재료와 공급유량에 대해 상관성을 가지고 있었으며 하상재료에 대한 추가적인 분석과 하도조건에 대한 더욱 다양한 실험이 수행된다면 토석류 재해지도의 작성이나 토석류 해석모형의 개발에 필요한 기초자료로 활용도가 높을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.341-341
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• 2017

토석류는 기본적으로 강우에 기인하는 산지재해이다. 따라서 국토의 64%가 산지인 동시에 여름철 강우가 집중되는 우리나라의 특성상 토석류가 발생할 가능성이 상당히 크다. 또한 최근 높은 인구밀도로 인하여 불가피하게 토석류 발생 시 큰 인명피해마저 우려되고 있는 실정이다. 토석류저감을 위해서 FLO-2D, RAMMS, DEBRIS-2D 등의 다양한 수치해석 프로그램들이 개발되어왔다. 이러한 프로그램들을 통해 토석류를 해석하려면 조사하려는 지역의 지형자료를 습득하는 것이 선행되어져야 한다. 하지만 토석류 재해지역의 접근성 및 위험성을 감안할 때 해당 지역으로의 접근이 곤란하여 지형자료를 직접 얻는 것은 어려운 경우가 대부분이다. 본 연구에서는 토석류 재해 위험지역에서 드론촬영을 실시하여 후처리 프로그램을 통해 해당 지역의 DEM을 생성하였다. 생성한 DEM이 효용가치를 지니려면 실제 지형과의 차이를 최소한으로 가져야 한다. 따라서 드론촬영으로 생성한 DEM을 수치지도를 통해 생성한 DEM과 비교하여 좌표의 편차, 고도의 편차 등을 계산하였다. 또한 각각의 DEM 자료에 FLO-2D를 적용하여 토석류 재해 위험지역에 설치된 사방시설의 저감능력을 확인해보았다. 두 DEM의 비교분석을 통해 드론촬영으로 생성한 DEM이 충분한 실용성을 지니고 있음을 확인하였고, 또한 해당 지점에 설치된 사방시설의 저감능력을 다방면으로 확인할 수 있었다. 연구결과, 현재 급부상하고 있는 드론을 통해 사방사업을 효율적으로 진행할 수 있음을 확인하였다. 이는 토석류 저감 부문에서 큰 효과를 발휘할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.323-323
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• 2011

산지가 많은 국내의 지형적인 여건은 토지의 이용에 다양한 영향을 준다. 산지주변에서는 능선을 따르거나 가로지르는 도로가 건설되고 산지계곡 하류에 발달한 선상지에는 가옥이 들어서거나 경작지로 활용되고 있다. 이러한 환경에서 우리나라는 지난 10년간 사면재해로 인한 사망자가 전체 자연재해에 27%에 달하고 이는 집중호우가 발생하는 시기에 집중되고 있어 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 호우 발생 시 산지하천에서 발생하는 토석류의 흐름특성을 연구하기 위해 국내 외 토석류 실험장치에 대한 조사와 토석류 실험장치를 개발하여 토석류발생 및 도달거리 예측을 위한 실험을 수행하였다. 토석류 실험장치는 수조길이 5.5m에 10-40cm의 가동폭 그리고 상 중 하류의 3단계 경사조절이 가능하며 토석류 퇴적장치를 결합하여 도달거리 및 퇴적분포를 계측할 수 있다. 토석류를 발생시키기 위해 토사공급장치 이용방법, 하상퇴적토사를 이용한 방법 등 다양한 시도를 하였다. 토석류 실험장치를 이용하여 발생시킨 토석류의 특성과 퇴적장치 에서의 도달거리를 측정하여 유량공급과의 상관관계를 분석하였다. 이러한 연구결과는 토석류 재해지도의 작성이나 토석류 해석모형의 개발에 필요한 기초자료로 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.63-63
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• 2015

산사태나 토석류와 같은 산지재해가 빈발하고 인명과 재산의 피해가 증가함에 따라 적절한 대책이 시급하게 요구되고 있다. 토석류 매커니즘에 대한 많은 선행 연구가 이루어졌으며, 토석류 수치해석은 설정된 지형이나 수문곡선 등의 조건하에서 토석류의 발생, 이동, 퇴적, 범람범위 등의 거동을 표현하는 것이다. 본 연구에서는 토석류 해석에 자주 이용되는 Takahashi model과 Egashira model을 이용하여 침식과 퇴적과정을 모의하였다. Takahashi model에서는 토석류, 소류 상집합유동 등에 따라 유동형태가 달라지는 반면, Egashira model에서는 유동형태의 구분없이 침식이나 퇴적이 일어나지 않는 평형경사를 상정하여 하상구배가 평형구배를 만족시키는 방향으로 침식/퇴적이 발생한다고 평가한다. 이러한 각각의 토석류 모델을 이용하여 여러 가지 하상에서의 침식현상, 퇴적현상을 수치모의하고 각 모델의 해석결과를 비교하였다. 또한 이동상에서의 침식/퇴적거동을 해석하였으며, 실제 지형에 대한 적용가능성을 검토하였다. 이러한 토석류 수치해석 결과를 이용하여 토석류재해의 규모나 범위를 예측할 수 있으며 실제로 발생한 토석류재해의 검증, 사방구조물의 기능평가에도 유용하게 이용될 수 있다. 본 연구에서는 1차원해석에 머물러 있으나 계류상의 거동을 표현하고 사방구조물의 위치선정을 위해서는 무리가 없으며, 향후 2차원해석을 통해 범람거동을 해석한다면 토석류위험지도 작성에 유효할 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.93-93
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• 2022

최근 이상기후로 인하여 우리나라 산림에 태풍 및 국지성 호우가 빈번히 발생하고 있다. 이로 인해 사면재해가 많이 발생하고 있으며 그 중 호우로 인한 많은 양의 물과 함께 토석 및 부유물이 중력에 의해 경사면을 따라 흐름 형태를 보이는 토석류 재해는 속도가 매우 빠르고 파괴적이며 그 결과는 비참하기까지 하다. 더구나 인구밀도가 낮은 산지 계곡부 뿐만 아니라 도시지역에서도 토석류 재해가 빈번히 발생하며 국내 및 해외에서도 토석류에 의한 피해사례는 자주 볼 수 있다. 이러한 토석류 재해의 피해를 줄이고자 토석류의 유동성을 저감시키기 위한 대책구조물의 시공이 많이 이루어지고 있으며 최근에는 투과형 구조물 중 하나인 원통형 기둥구조물을 그룹 형태로의 시공하는 경우가 늘어나고 있다. 토석류와 대책구조물 간의 상호작용은 월류(overflow), 쳐오름(run-up), 역류(backwater) 등의 복잡한 흐름 거동을 보인다. 하지만 원통형 대책구조물에 대한연구가 많이 이루어져 있지 않고 대규모 실험 또한 비용이 많이 소요되고 실행하기도 어렵다. 이 연구는 오픈소스 소프트웨어인 OpenFOAM을 사용하여 원통형 대책구조물의 설치 조건에 따라 토석류 흐름에 미치는 영향을 분석하였다. 짧은 시간 내에 흐름이 발생하고 비뉴튼 유체 특성을 갖는 토석류의 유효전단응력이 난류전단응력에 비해 상당히 크므로 난류의 영향은 무시하였다. 계산된 수치모의의 결과를 같은 규모로 시행한 실험결과와 비교분석 및 검증하였다. 공학학적 문제에 적용 가능하도록 비교적 낮은 해상도의 계산 격자를 사용했지만 실험에서 보여지는 토석류의 흐름거동을 양호하게 재현했으며 원통형 대책구조물의 배치조건에 따라 토석류 선단부 유속의 감소 정도 및 시간에 따른 흐름깊이 변화를 분석할 수 있었다. 이 연구는 다양한 조건을 가지는 토석류 흐름을 해석하는데 유용하게 활용할 수 있으며, 추후 복잡한 실제지형 조건을 고려하는 연구를 통하여 적용성을 확보하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.226-226
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• 2020

최근 지구온난화에 따른 기후변화로 인해 집중호우와 태풍의 영향으로 토석류를 동반한 산사태가 빈번하게 발생하고 있다. 산지에서 짧은 시간동안 강우가 집중되어 발생하는 토석류는 고수위의 홍수파를 형성하며 유목 및 흙, 자갈 등이 함께 유동하여 주변도로와 하류지역의 민가나 하천구조물에 큰 피해를 발생시킨다. 특히 강원도 지방도로의 경우 대부분이 산지와 급경사지로 이루어져 있어 집중호우시 산사태나 토석류에 매우 취약한 실정이다. 이러한 피해를 사전에 예방하기 위해 국내에서는 부처별로 다양한 풍수해 관련 재해지도를 작성하여 제공하고 있지만 표준모델이 없고, 서로 다른 형태의 지도를 관리하고 있어 재난 발생 시 도로관리에는 효율적인 활용이 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 재난 시 효율적인 지방도로 관리를 목적으로 다양한 재해지도의 중첩을 실시하였다. 또한 도로에서 빈번하게 발생하는 재해를 분석한 결과 산사태와 토석류가 높은 비중을 차지하였으며, 해당 재해지도를 중첩하여 지방도로 중심의 재해지도를 작성하였다.