• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.28-28
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• 2017

최근 기후변화로 인하여 국지성 집중호우 및 태풍으로 인한 피해가 빈번하게 발생하고 있으며, 산지가 많은 국내에서는 토석류 피해 또한 급증하고 있다. 2011년 집중호우로 인해 서울시에 위치한 우면산에서 많은 토석류가 발생하였고 이로 인해 많은 인명과 재산피해가 발생하였다. 여기서, 토석류란 산악지역의 상류에서 유발된 강우와 함께 토석 및 유목 등이 섞여 계곡하류로 빠르게 이동하는 현상을 의미한다. 이러한 토석류의 피해를 줄이기 위해서는 발생가능성과 범위를 예측하는 것이 무엇보다 중요하며, 토석류 발생에 영향을 미치는 가장 큰 두 가지 원인은 강우와 지형학적인 조건이라고 할 수 있다. 그러나, 현실적으로 강우정보는 하류지역에 위치하고 있는 AWS 기상관측소의 정보만을 이용 할 수 있기 때문에 산악지역에서 시시각각 변화하는 강우정보를 얻는 데는 한계가 있다. 그러므로 시 공간적인 강우의 변동성을 관측할 수 있는 레이더 강우정보를 이용하는 것은 매우 중요하다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 시 공간적으로 우수한 해상도를 가진 레이더 강우 정보와 토석류 2차원 수치해석 모형인 RAMMS(Rapid Mass Move Simulation)모형을 연계하여 토석류 모의를 실시하여 토석류의 유동심, 토석유속, 충격력 등을 산정하였고, 지상강우정보를 이용하여 산정된 결과와 비교함으로서 레이더 강우정보를 이용한 토석류 예측의 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.262-262
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• 2022

토석류는 산지 사면에서 발생하여 지형변화에 큰 영향을 미치는 대표적인 자연재해 중 하나로 국내에서 발생하는 토석류는 홍수, 태풍 등 타 재해에 비하여 상대적으로 매우 짧은 시간에 발생하며, 사후대응이 어려우므로 사전대비가 필수적이다. 토석류로 인한 피해를 효과적으로 대비하기 위해서는 국내의 지질, 지형 그리고 강우에 따라 발생하는 토석류에 대한 보다 체계적인 정밀현장조사를 통한 자료 구축과 이를 분석한 토석류의 발생원인, 이동경로와 침식 및 퇴적에 관한 연구가 필요하다. 최근의 토석류 연구에서는 침식-퇴적 및 연행작용에 의한 효과를 반영한 수치모의 연구들이 있으나, 모형의 검증을 위한 침식-퇴적 거동에 대한 자료는 현재까지 매우 부족한 실정이다. 토석류 발생에 따른 침식-퇴적 거동특성은 그 자체로도 공학적으로 중요한 요소이며, 수치해석 모의에 필요한 매개변수 추정에도 필요한 항목이다. 토석류 모의의 검증자료로 활용될 수 있는 토석류에 대한 실험적 연구는 토석류의 확산 형태 및 확산 길이에 대한 내용이 대부분으로 흐름수로에서의 침식 및 퇴적에 대한 연구는 찾아보기 어려운 상태이다. 본 연구에서는 토석류 발생에 따른 흐름부에서의 침식 및 퇴적에 대한 거동 특성을 분석하기 위하여 함수비, 흐름수로 경사, 상부 붕괴토조의 토사깊이, 흐름수로 침식가능 깊이 등 다양한 조건으로 실내모형실험을 수행하였다. 상부 토조의 토사 함수비가 30~80% 실험에서는 퇴적 현상이 탁월하였고, 100% 이상인 실험에서는 침식 현상이 확연하게 나타나 토사의 함수비가 높아지면 집중호우 등 선행강우로 인한 산지 지역에서 발생되는 토석류 현상과 유사하고, 함수비가 낮으면 토석류(Debris flow)가 아닌 입상유동(Granular flow)으로 보는 것이 적절한 것으로 판단된다. 상부 토조의 함수비를 100% 이상으로 변화하여 침식이 발생한 실험에서 상부 토조의 액화 된 토사는 빠른 속도로 흐름이 진행되면서 함수비와 붕괴 체적이 증가할수록 흐름수로 상류부에 침식이 크게 나타나고, 상류부의 토사를 중류부를 거쳐 하류부까지 연행(Entrainment)하는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권9호
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• pp.637-646
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• 2020

산지 사면에서 발생하는 토석류는 지형변화에 큰 영향을 미치는 대표적인 자연재해 중 하나이다. 특히, 도심지역에서 발생된 토석류는 유동 및 퇴적과정에서 막대한 재산피해와 인명피해를 야기할 수 있으며 이러한 토석류로 인한 피해를 줄이기 위해서는 토석류의 유동과 피해규모를 예측하기 위한 해석모형들이 필수적이다. 하지만 아직 토석류 모형들의 매개변수에 대한 분석은 충분하지 않으며, 특히 토석류의 유동과정 및 피해 규모에 큰 영향을 미치는 연행작용에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 국내에서 개발된 토석류 유동해석 모형인 Deb2D 모형을 통하여 토석류의 매개변수 변화에 따른 흐름, 피해지역에 미치는 영향 그리고 침식과정에 대하여 분석하였다. 2011년 우면산에서 발생한 산사태에 적용하였으며, 수치모형의 객관적인 정확성 판단을 위해 현장 조사를 통해 얻어진 토석류의 피해 범위, 총 퇴적량, 특정 지점에서 관측된 최대 퇴적 높이, 토석류의 첨두 유속를 검토하였다. 또한 매개변수 변화가 연행작용에 미치는 영향에 대하여 침식 형상 및 깊이를 통해 분석하였다. 연행작용을 고려한 래미안 아파트와 신동아 아파트 유역의 모의는 성공적으로 수행되었다. 매개변수 변화에 따른 두 유역에서의 민감도 분석을 통해 각 매개변수의 영향성을 판단할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.305-305
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• 2020

2019년 10월에 발생한 태풍 미탁은 강원도 삼척시 근덕면 궁촌리 기준 시간당 최대 129mm/hr, 누적강수량 488.5mm를 기록하며 폭우와 강풍, 홍수, 토석류 및 산사태로 사망 13명, 실종 2명, 이재민 910세대 1,442명의 인명피해와 공공시설 1,835건, 사유시설 3,700건 등의 재산 피해가 발생하였다. 한편 Hyper KANAKO 모형은 일본에서 개발된 토석류 수치 모델로 오픈소스인 QGIS와 연동되어 도구의 형태로 사용할 수 있어 사용자에게 편리함을 제공하고 토석류 해석 시 침식 및 퇴적작용의 해석이 가능하다. 1차원의 지형(계류)과 2차원의 지형(퇴적부)의 지반설정과 사방댐의 종류(Closed, Slit, Landslide) 및 개수, 위치, 높이 등을 쉽게 조절할 수 있다는 장점이 있다. 또한, DEM을 기반으로 변환 프로그램을 사용하여 구축한 자료인 LP(Laser Profiler) 데이터를 바탕으로 3차원의 지형을 볼 수 있어 2차원의 지형보다 사용자의 직관적인 해석이 가능하다. 본 연구에서는 QGIS와 Hyper KANAKO를 이용하여 태풍 미탁으로 토석류 피해가 발생한 강원도 삼척시 신남지역을 대상으로 DEM과 LP 데이터를 구축하고 수치모델링을 실시하여 현장조사 결과와 비교분석 하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.943-953
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• 2021

호수, 저수지, 만 등의 사면에서 발생하는 산사태 및 토석류에 의해 유발되는 수면충격파의 전파는 복잡한 지형 조건에서 토석류와 물 흐름이 상호작용하는 3차원 자연현상이다. 이 연구에서는 3차원 다상 난류 흐름 해석을 위한 수치모형과 비뉴튼 유체인 토석류에 대한 유변학적 모형을 적용하여 만의 사면에서 발생한 산사태로 인한 수면충격파의 거동을 수치모의하였다. 수치해석 결과를 타 연구자의 수리실험 자료와 비교 분석하여 3차원 수치모형의 적용성을 평가하였다. 수면으로 유입되는 토석류의 선단부 두께와 유속이 적절히 모의 된다면, 수면충격파의 정점부가 솟구치는 높이와 수면형은 매우 우수한 정확도로 예측이 가능한 것으로 나타났다. 토석류의 초기 형상을 다르게 설정한 두 가지 수치해석 결과는 연직상향으로 솟구친 수면충격파가 최고점에 도달한 후 중력에 의해 하강하면서 감쇄되는 단계에서부터 상이해지는 것으로 나타났다. 토석류 초기 두께를 상대적으로 크게 설정한 수치모의 결과는 만을 가로지르는 수면형과 함께 반대편 사면에서의 쳐오름 현상까지 양호하게 실험자료를 재현할 수 있는 것으로 나타났다. 반대편 사면에 도달한 수면충격파가 사면을 거슬러 흐르는 최고 쳐오름 높이는 토석류 총량이 같은 경우 수면으로 유입되는 토석류의 초기 두께에 민감하지 않은 것으로 나타났다. 한편, 수로 바닥을 따라 전파되는 토석류의 전파 특성을 더 정확하게 재현하기 위해서는 실험에서 점토 성분이 없는 입자만을 이용하여 재현한 토석류 물질 특성에 맞는 유변학적 모형을 적용할 필요가 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.235-235
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• 2021

아시아 몬순기후의 영향에 의해 우리나라는 2020년 7월부터 9월까지 약 90일간의 장마로 인해 크고 작은 수재해가 발생하였다. 특히, 안성, 충주, 음성 그리고 곡성 등에서 인명피해가 발생하였으며, 그 외 13개소에서 많은 재산 피해가 발생하였다. 2020년 산사태/토석류 재해로 인한 전국적인 피해액은 약 3,900억으로 보고되고 있으며, 매년 집중호우에 의해 피해 양상이 변하고, 도시지역에서의 발생이 빈번하게 늘고 있다. 집중호우에 의한 산사태/토석류 전이 피해를 저감시키기 위해서는 발생 물질이 어디까지 이동할 수 있는지에 대한 위험범위확산에 대한 연구가 중요하며, 이런 연구를 기반으로 인명피해를 줄이기 위한 연구가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 천수방정식, 유변학특성 식 그리고 연행침식 식을 조합하여 개발된 적응형 격자기반 2차원 토석류 모델을 이용하여 안성, 음성 그리고 단성지역에서 발생했었던 산사태/토석류 전이 피해 양상을 해석하였다. 산사태 발생 후 2~3일 이내에 지표 지질 및 지형 조사를 실시하였으며, UAV 및 항공사진을 이용하여 산사태 및 토석류의 형태를 맵핑하였다. 지질 및 지형조사 시 간이 Vein tester를 이용하여 야외에서 토양 물성관련 자료를 취득하였으며, 토석류의 이동 흔적(나무 등에의 토석류 타격 흔적)을 이용하여 조사지점에서의 최대 토석류 흐름 깊이를 추정하였다. 정확한 토석류의 유속에 대한 자료 부족으로 2011년 우면산에서 발생한 약 26m/s의 속도를 이용하여 토석류의 흐름 특성을 계산하였다. 이와 더불어 연행침식의 계산을 위해 발생지점 부터 토석류가 퇴적된 하류부까지 기반암의 노출 및 퇴적 정보를 통해 최대 침식 깊이를 추정하여 입력자료로 활용하였다. 토석류 맵핑자료와 비교 결과 정확도가 90%이상으로 나타났으며, 토석류 발생 후 안성 200초, 음성 180초 그리고 단성 180초 이내로 토석류가 하류까지 이동할 수 있는 것으로 계산되었다. 본 연구와 같이 산사태/토석류 발생 메커니즘 해석에 대한 지속적인 연구를 통해 산지 재해에 의한 인명 피해를 줄일 수 있는 토석류확산범위 해석에 대한 연구가 지속적으로 필요할 것으로 판단된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.33-43
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• 2023

장마와 같이 장기간에 내리는 강우나 단기간에 많은 양의 강우가 내리는 집중호우의 영향으로 산사태, 토석류와 같은 산지재해가 발생한다. 산사태와 토석류는 인적, 물적 피해를 야기하므로 이를 예방하기 위한 다양한 대책의 적용과 연구가 수행되고 있다. 토석류 재해 연구 중 토석류 수치모형은 비교적 간단하게 연구지역에 대한 위험도를 분석할 수 있다. 다만 경험에 의한 방정식이 적용되어 모형마다 다른 결과를 나타내고 입력변수도 모델마다 차이가 있어 수치모형의 검증은 필수적이다. 본 연구에서는 토석류 수치모형을 이용하여 토석류의 피해를 저감하기 위한 시설인 사방댐과 종단구조물인 계간수로를 반영하여 이에 따른 저감효과를 비교·분석하였다.

• 지적과 국토정보
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• 제45권2호
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• pp.161-173
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• 2015

최근 기후변화에 따른 집중호우로 산사태 및 토석류가 발생하여 많은 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 본 연구에서는 UAV 측량기술을 활용하여 산사태 평가에 필요한 DSM과 정사영상을 신속하게 구축하였으며, 이를 무한사면해석모형에 적용하여 산사태 위험도를 평가하였다. 대상지역에 대한 산사태 위험도를 평가한 결과, 산사태 위험도 구간인 $SI{\leq}1.0$에서의 분포면적이 $46,396m^2$로 분석되었으며 분포비율로는 전체지역의 18.2%로 나타났다. 특히 산사태 발생이 매우 심각하여 사면보강 대책을 시급히 시행해야 되는 구간인 $SI{\leq}0.0$의 면적은 $7,988m^2$로서 전체지역의 0.8%를 차지하는 것으로 분석되었다. 또한 사면안정지수에 의한 산사태 위험도와 물골분석에 의한 토석류 위험도를 종합적으로 검토함으로써, 집중호우 시 산사태에 따른 토석류 위험지역을 선정할 수 있었다. 본 연구에서 분석한 산사태 및 토석류 위험지역은 향후 사면보강이나 주민안전대책 수립을 위한 의사결정 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.227-227
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• 2020

최근 국내에서는 이상기온으로 인한 국지성 폭우와 여름철 태풍과 집중호우로 인해 다양한 재해 유형 중 산악지역을 중심으로 산지재해의 피해가 증가하는 추세이다. 본 논문에서는 토석류 피해지역 중 토석류가 발생한 메인계류와 해당 하류지역을 대상으로 연간지형변화 및 침·퇴적분석에 대해 기술하였다. 대상지역은 2012년 루사로 인해 토석류 피해가 발생한 인제군(설악산 국립공원)지역으로 거주하는 인원이 없어 민가나 생활시설에 미치는 영향은 크지 않지만 하류지역에 교량 및 도로가 위치하고 있어 토석류가 재발생시 위험한 지역으로 분류할 수 있다. 이에 2012 ~ 2020년까지 LiDAR 촬영을 이용한 현장모니터링을 실시하고 있다. 모니터링 데이터를 종합하여 년도별 지형자료를 구축하였으며 인명피해 위험성이 적어 복구가 늦어지거나 계획이 없는 자연사면지역에서의 지형변화를 살펴보았다. 또한 토석류 계류지역과 하류부를 중심으로 침·퇴적 분석을 실시하였다. 계류지역에서는 횡 넓이, 유동심, 크게는 방향, 식생 등에 대한 변화를 분석하였으며 하류부에 위치한 교량 및 도로 등 구조물, 시설물들에 미치는 영향을 분석하였다.