• 한국지리정보학회지
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• 제13권4호
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• pp.50-66
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• 2010

본 논문에서는 보다 합리적이고 객관적인 토석류 방재대책 수립에 도움을 주기 위하여 고정밀 LiDAR DEM을 이용한 GIS 기반의 토석류 시뮬레이션 방법을 제시하였다. 매우 극단적인 산악지형 분포를 보이는 강원도 평창군 일원을 연구대상지역으로 설정하고, 유한차분법을 적용한 GIS 기반의 수치해석 프로그램을 이용하여 토석류의 발생 가능성을 시뮬레이션 하였다. 그 후 해석된 토석류 시뮬레이션 결과의 신뢰성을 검증하기 위하여 동일한 대상지역에 대하여 SINMAP 및 지형해석 방법에 의한 토석류 해석을 수행하고, 그 해석결과를 본 연구에서 제안된 GIS 기반의 토석류 시뮬레이션 결과와 비교 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권12호
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• pp.45-57
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• 2015

본 연구에서는 토석류의 유하부 도달 속도 및 피해 영향범위 등의 흐름 특성을 파악하기 위하여 대변형 3차원 유한요소 해석을 수행하였다. 대변형 해석은 ABAQUS (Ver 6.13, 2013)의 Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) 기법을 이용하였으며, 실제 토석류 발생 지역의 관측 값과 해석 결과를 비교함으로써 CEL 대변형 해석기법의 타당성을 검증하였다. 그 결과, CEL 대변형 해석기법은 토석류 거동을 합리적으로 예측 할 수 있음을 확인하였다. 또한 토석류의 흐름에 사방댐이 미치는 영향을 확인하기 위하여 추가적인 해석을 수행하여 분석하였다. 그 결과, 사방댐에 의해 유하부로 흘러 내려오는 토석류의 속도와 체적의 감소효과를 확인하였고 토석류에 의해 발생하는 충격력을 산정하였다. 이로 인하여 대변형 토석류 해석기법은 기존 사방댐 안정성 평가 및 사방댐 설계에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.228-228
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• 2022

최근 이상기후로 인해 단시간에 다량의 강우가 내리는 현상이 발생하고 있으며, 이는 급경사면의 지반을 포화시켜 붕괴에 이르게 하여 유수와 붕괴된 토사가 계곡을 따라 흐르는 토석류 재해로 이어진다. 토석류는 빠른 속도로 유하하여 인명과 주거 및 도로 등의 시설에 피해를 발생시킨다. 토석류를 해석하기 위한 연구방법에는 피해지역의 현장조사와 모형실험을 이용하는 방법, 수치모형을 이용하는 방법 등이 있다. 현장조사와 모형실험에는 고가의 장비와 많은 인력 및 비용이 소요되어 수치모형을 이용한 연구가 주로 이뤄지고 있으며, 피해지역의 건물, 도로 등의 시설물을 고려한 지형을 제작하여 토석류 수치모형에 적용한 연구도 진행되고 있다. 본 연구에서는 태풍 미탁의 영향으로 시간당 최대 110mm/hr, 누적강수량 487mm로 인해 토석류 재해가 발생한 강원도 삼척시 원덕읍을 연구대상지로 선정하였으며, 토석류 해석 시 침식과 퇴적작용을 고려할 수 있는 Hyper KANAKO 모형을 적용하였다. 토석류 수치모의 시 건물의 유무를 고려하여 지형자료를 구축하고 Hyper KANAKO 모형을 적용하였다. 건물이 미고려된 지형에서는 실제 토석류가 이동한 거리와 피해면적에 비해 과다하게 모의 되는 특징이 나타났으나, 건물이 고려된 지형에서는 실제 피해와 유사한 이동거리, 유동심 및 피해면적을 나타내었다. 이는 토석류 발생 위험지역에 대한 모의 시 건물을 고려함으로써 피해범위와 규모를 건물 미고려시 보다 정확하게 예측할 수 있어 토석류 저감계획 수립 및 피해지 분석시 활용성이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.295-295
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• 2020

산 경사면에서 발생한 토석류는 지형변화에 큰 영향을 미치는 대표적인 자연재해 중 하나다. 특히, 도심지역에서 발생된 토석류는 유동 및 퇴적과정에서 막대한 재산피해와 인명피해를 야기할 수 있다. 이러한 토석류의 피해를 줄이기 위해 토석류의 유동과 피해규모 예측을 위한 여러 수치모형들이 선행연구들을 통해 소개된 바 있다. 최근엔 토석류의 유동과정 및 피해 규모에 큰 영향을 미치는 침식과 연행작용을 구현하기 위한 침식모형이 집중적으로 연구되어지고 있다. 하지만 국내에선 침식 및 연행작용을 구현해 분석하는 것은 아직 제한적인 실정이다. 이에 본 연구는 한국에서 개발된 수치모형으로 침식 및 연행작용을 구현할 수 있는 Deb2D 모형을 활용하여 다양한 침식모형을 적용하여 토석류의 유동을 분석하고 피해규모를 예측하고자 한다. Deb2D 모형은 2차원 수치해석 모형으로 적응형 격자를 기반으로 토석류를 구현하고 있으며 본 연구에선 유동학적 모형으론 Voellmy 모형을 선택하고, 침식모형으론 Sovilla, Frank 그리고 Medina 모형을 선택하여 연구를 진행했다. 2011년 우면산에서 발생한 일련의 산사태를 대상으로 토석류의 유동과 피해규모를 구현했으며 수치모형의 정확성 판단을 위해 현장 조사를 통해 얻어진 토석류의 피해 범위, 총퇴적량 그리고 특정 지점에서 관측된 최대 퇴적 높이 및 최대 속도를 비교자료로 활용했다. 특히, 연구지역의 토석류 발생 전·후 DEMs(Digital Elevation Models)을 통해 공간에 따른 침식 깊이 자료를 얻어, 이를 Deb2D 모형을 통해 분석된 결과와 비교·분석했다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.5-20
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• 2022

본 연구에서는 토석류의 유동과 밀도 변화를 분석하기 위해 운동량방정식으로 단순화된 2상 유한체적모델(Landflow 모델)을 구성하였으며, Hershel-Buckley 유동모델을 사용하여 토석류의 내부 및 기저 마찰과 복잡한 지형 및 연행침식을 분석하였다. 또한 토석류 해석 모델을 수치적으로 해결하기 위하여 Harten-Lax-van Leer-Contact(HLLC) 방법을 포함한 관련 유한체적모델을 도입하여 토석류의 경계면에 대한 해를 구하였다. 충격흡수능력, 수치적 등방성, 모델정확도, 질량보존을 검증하기 위해 제안된 모델을 기반으로 원형 댐파괴, 비뉴턴 유체의 댐파쇄 및 다중 토석류 사례분석을 수행하였다. 해석 결과로부터 본 해석모델의 토석류 해석에 대한 수치적 안정성과 정확도를 확인하였다. 또한, 다양한 유동학적 특성의 토석류 흐름을 체계적으로 시뮬레이션하고 토석류 유동특성이 거동에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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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.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.621-630
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• 2023

본 연구에서는 원통형 대책구조물의 토석류 에너지 저감효과를 확인하기 위해, 대책구조물이 설치된 실제 규모의 계곡부를 수치적으로 모사한 후에 대책구조물의 배치조건을 변화시켜가면서 토석류 수치해석을 수행하였다. 해석단면은 강원도 진부면 실규모 실험장에서 측량된 지상 LiDAR 데이터를 토대로 계곡부를 모델링하였고, 해석은 ABAQUS (Ver. 2021)의 Smooth Particle Hydrodynamics (SPH) 기법을 이용하여 토석류-구조물의 상호 흐름거동을 모사하였다. 해석결과, 대책구조물이 설치되지 않는 조건에서의 흐름속도는 기존 실규모 토석류 실험결과와 유사한 흐름속도 변화를 보이는 것으로 나타났으며, 원통형 대책구조물을 설치하면 토석류의 속도를 크게 감소시키는 것으로 나타났다. 또한, 대책구조물을 높이면 토석류의 흐름저항이 증가함에 따라 하류부의 에너지 저감효과를 더욱 증가시키는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권10호
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• pp.17-29
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• 2016

본 연구에서는 지반침식 및 연행작용을 고려한 토석류 해석을 위한 모델을 개발하였으며, 이를 대변형 3차원 유한요소 해석을 통해 거동을 분석하였다. 지반침식 및 연행작용을 고려한 토석류 해석 모델은 토석류에 의한 지반의 변형속도에 따른 전단강도 감소를 고려하였으며, 대변형 해석은 Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL)기법을 이용하였다. 모델의 적정성을 확인하기 위하여 지반침식 및 연행작용을 고려한 실내실험(Mangeny et al., 2010)을 모사하여 거동을 비교하였으며, 또한 실제 발생한 우면산 래미안 유역의 토석류를 대상으로 연행작용을 고려한 해석과 고려하지 않은 해석 결과를 비교함으로써 연행작용에 따른 토석류의 거동 및 피해영향 범위를 분석하였다. 그 결과, 실내 모형실험의 결과를 적절히 모사할 수 있었으며, 실제 유역규모의 해석에서도 토석류의 흐름에 의해 원지반의 침식 및 연행작용을 모사할 수 있었으며 연행작용으로 인해 유하부로 흘러내려오는 토석류의 체적과 속도가 증가하는 것을 확인하였다. 이로 인하여 본 연구에서 제안한 해석 모델은 지반의 침식 및 연행작용을 고려하여 토석류의 속도, 토석류의 규모 및 피해 면적을 적절히 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.19-27
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• 2013

여름철 강우로 인한 산사태는 대부분 토석류의 형태로 나타난다. 토석류는 빠른 이동속도와 체적 때문에 경제적 손실 뿐만 아니라 많은 인명피해를 일으킨다. 토석류 해석 프로그램인 FLO-2D를 사용하여 유동학적 인자인 점성과 항복응력에 따른 토석류의 이동과 퇴적 특성을 분석하였다. 수치해석을 수행한 결과, 점성이 증가할수록 토석류 입자간의 응집력이 증가하여 토석류의 퇴적거리와 속도가 감소한다. 그에 따라 유동심은 증가하고 충격력은 감소하였다. 항복응력은 토석류의 발생과 퇴적에 큰 영향을 미치는 요인이다. 항복응력이 증가할수록 충격력은 증가하였다. 수치 해석 결과에 의하면, 토석류의 이동속도는 주로 점성에 의존하나 토석류의 퇴적 특성(퇴적거리, 퇴적 폭, 퇴적면적)은 점성과 항복응력에 의존한다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권5호
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• pp.133-144
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• 1997

기존에 발생된 토석류 퇴적물에 대한 점도실험으로북터 세립질의 성질이 빙함 소성(Bingham plastic) 모델로 표현될 수 있다는 사실이 판명되었다. 이러한 사실과 비뉴톤유체의 흐름을 해석 할 수 있도록 개발된 수치해석 프로그램 Polyflow를 이용하여 토석류의 이동을 해석하였다. 그 결과 실제와 유사한 이동결과가 얻어졌으므로 토석류의 이동은 이와 같은 기법으로 해석할 수 있다는 것을 알게 되었다.