Maintenance of Hazardous Steep Slopes on National Park Trails

국립공원 탐방로 내 위험 급경사지 유지관리 방안 연구

Abstract

National parks, which are located mainly in mountainous areas, are always at risk of damage by landslides. The goal of this study is to establish a method for systematically maintaining hazardous steep slopes along trails in national parks. We produced a checklist suitable for each of the 19 national parks nationwide and investigated 183 slopes. The aim of these investigations is to recommend appropriate slope-stability countermeasures, including field investigations and stability analysis. We made preliminary investigations at specific sites, evaluating the slope hazard using specialized equipment such as terrestrial LiDAR. An investment priority formula was developed, and ranking and hazardous grades were calculated as part of a long-term maintenance plan. Finally, to systematically manage dangerous slopes and to house all the field data within one system, we developed the "Slope Maintenance System in National Parks" based on web server that can show various information for slopes.

국립공원은 주로 산악 지형 내 조성되어 있으므로 산사태에 의한 피해 가능성을 항상 내포하고 있다. 본 연구는 산사태 연구의 일환으로 국립공원 탐방로 내 위험 급경사지를 체계적으로 유지관리하기 위한 방안을 마련하는데 목적이 있다. 국립공원에 특화된 자체 체크리스트를 제작하였으며, 전국 19개 국립공원 183개소 급경사지에 대한 실태조사가 이루어졌다. 실태조사의 최종 목적은 위험 급경사지에 대한 안정화 대책을 마련하는 것으로 현장조사와 안정해석의 과정을 거친다. 일부 급경사지에서 는 위험성 판단을 위해 지상라이다 등 특수 장비를 이용한 조사를 시도하였다. 중장기 정비계획을 위한 투자우선순위 공식을 개발하였으며, 현장자료를 이용한 순위 및 위험등급을 산출하였다. 최종적으로 위험 급경사지의 향후 체계적인 관리를 위해 "국립공원 급경사지 유지관리시스템"을 개발하였으며, 모든 현장자료들은 시스템 내 DB화 되었다.

서 론

최근 기상 이변으로 인해 한반도의 태풍 접근 빈도가 높아지고 있으며, 잦은 국지성 집중호우가 발생함에 따라 인공 및 자연 급경사지 붕괴에 의한 피해 건수가 날로 증가하는 추세이다. 2011년 서울 우면산과 춘천 펜션 산사태는 자연 급경사지 붕괴의 대표적인 사례로서 막대한 인명 및 재산 피해를 기록하였으며, 2013년 경북 영천의 경부고속도로 절개지 붕괴는 최근 인공 급경사지 붕괴의 대표적인 사례로 들 수 있다. 이와 같이 급경사지 붕괴로 인한 인적물적 피해가 증가함에 따라 급경사지 안정성 확보에 대한 국민적인 관심이 높아지게 되었으며, 국가에서도 급경사지의 체계적인 유지관리 시스템을 구축하기 위한 다양한 노력과 투자를 아끼지 않고 있다.

국토교통부는 1997년 12월 전국 국도변 급경사지의 붕괴사고를 사전에 예방하고 피해를 최소화하기 위한 선진국형 최첨단급경사지관리시스템인 “도로비탈면유지관리시스템(CSMS)”을 운영하고 있으며, 서울시의 경우, 우면산 산사태 이후 주택, 도로, 산지 급경사지를 분류하여 GIS 기법을 이용한 재해위험도를 기반으로 위험지구에 대한 급경사지 조사 및 관리시스템을 구축하고 있다. 한국도로공사 또한 고속도로 내 분포하는 인공 급경사지를 대상으로 유지관리시스템을 구축 및 운영 중에 있다.

국립공원의 급경사지 경우 일반국도와 고속국도에 주로 분포하는 인공 급경사지와는 달리 자연 급경사지의 분포 비율이 월등히 높으며, 상대적으로 유지관리 필요성에 대한 관심이 높지 않았다. 현재까지의 급경사지 관련 연구도 인공 급경사지의 붕괴특성, 대책방안, 안정해석 등에 대한 것들이 대다수를 이루고 있으며(Lee et al., 2007; Kim et al., 2007; Song and Hong, 2011; Baek et al., 2002; Koo et al., 2003; Kim et al., 2005; Chang et al., 2007; Kim et al., 2009; Choi et al., 2010; Lee et al., 2010), 자연 급경사지의 경우도 토질특성, 침투특성 등을 고려한 산사태 발생원인 및 예측 연구가(Kim et al., 2005; Lee and Park, 2012; Kim, 2007; Kim and Park, 2014; Chae et al., 2012; Kim, 2006; Jun et al., 2010; Song and Hong, 2007; Kwon et al., 2000) 주로 진행되어 온 반면, 낙석 위험성에 대한 조사 및 연구 실적은 부족한 것이 사실이다.

국립공원은 자연 그대로의 모습을 최고의 가치로 여기는 장소이며, 이에 따라 탐방로에는 자연 급경사지의 분포가 지배적이다. 탐방로 내 자연 급경사지는 오랜 세월을 거치면서 대부분 안정각을 형성하고 있으나, 곳에 따라 지형적 특성에 따른 고위험의 급경사지를 이루고 있어 예기치 못한 낙석에 대한 위험성이 항상 존재한다. 특히, 탐방로는 급경사지에 밀접하여 조성된 경우가 많으므로 낙석 발생 시 직접적인 인명피해 가능성이 매우 높다. 최근 들어서는 국민여가 생활에 대한 인식의 확대로 국립공원의 이용자수가 증가하고 있으며, 이에 따라 각종 사고 발생의 빈도도 증가하는 추세이다. 특히 최대의 이용객 수를 보이는 북한산국립공원에서는 최근 인수봉 낙석 사고 등에 의한 인명 피해가 발생하였으며, 설악산 및 치악산국립공원에서도 낙석에 의한 인명 및 시설물 피해가 발생한 바 있다. 따라서 국민의 인명과 국가의 재산을 보호하기 위한 국립공원 탐방로 내 낙석 위험지구에 대한 정밀한 현장 실태조사 및 유지관리 방안에 대한 필요성이 제기되었다.

본 연구에서는 국립공원 탐방로 내 위험 급경사지에 대한 현장 실태조사 방법, 안정해석 및 대책공법 적용, 중장기 정비계획 수립, 관리시스템 개발 등에 대한 내용을 소개하여 궁극적으로 탐방로 급경사지에 최적화된 유지관리 방안을 고찰해 보고자 한다. 또한 국립공원에 특화된 현장조사 방법, 낙석 방호 대책 등 향후 추가로 연구되어야 할 사항들에 대해 논의해 보고자 한다.

 

기초조사

국립공원 탐방로 내 낙석 위험 급경사지에 대한 체계적 유지관리 방안을 마련하기 위해서는 정밀한 현장 실태조사가 수행되어야 하며, 이에 앞서 사전준비 단계에 해당하는 기초조사가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 기초조사의 일환으로 우선 전국의 국립공원 분포 현황과 관리 체계에 대한 확인이 이루어졌다. 그리고 음영기복도를 통해 해당 국립공원에 대한 기본적인 지형 분석을 수행하였으며, 전국 지질도 및 해당 지역의 지질도폭을 이용하여 주요 분포 암종 및 지질구조를 파악하였다. 또한, 해당 국립공원 지역사무소의 자문 및 사전답사를 통해 주요 위험구간, 붕괴이력 구간, 탐방객 방문 빈도가 높은 구간 등을 파악하여 현장 실태조사를 위한 사전준비 자료로 활용하였다.

 

실태조사

실태조사는 기초조사 자료를 활용한 기본 계획 수립 후, 탐방로 현장에서 직접적으로 이루어진다. 실태조사는 낙석 및 붕괴 위험 급경사지에 대한 현재 상황과 향후의 위험성 등을 파악하고, 실제 위험도 및 피해도를 예상하여 적절한 대책(안)을 마련하는 과정을 포괄하며, 크게 현장조사, 안정해석, 대책(안) 결정 과정으로 분류하였다.

현장조사

본 연구에서는 전국 19개 국립공원(산악 국립공원 15개, 비산악 국립공원 4개)을 대상으로 탐방로 내 낙석 위험 급경사지에 대한 현장조사가 시범적으로 이루어졌으며, 총 조사 현장 개소수는 183개소이다. 각 국립공원 별 현장 개수 및 분포는 Fig. 1과 같으며, 설악산국립공원에서 가장 많은 조사가 이루어졌다. 본 연구는 시범 조사를 통해 탐방로 내 낙석 위험 급경사지를 체계적으로 유지 관리할 수 있는 방안을 마련하는 것으로 조사 대상 위험 급경사지의 선정은 각 국립공원 지방사무소가 제공하는 자료를 바탕으로 하였다.

Fig. 1.Number and locations of slope investigation in National Park.

현장조사에 앞서 기존에 사용되고 있던 급경사지 체크리스트(국토교통부, (전)소방방재청 등)를 참고하여 국립공원 자연 급경사지에 최적화된 새로운 체크리스트를 개발하였으며(Fig. 2), 통신강도, 일조량, 탐방로 단면 지형, 낙석 발생형태, 사회/미관적 영향 등의 항목을 추가하여 기존의 것과 차별성을 기하였다.

Fig. 2.Checklist for slope investigations in national parks.

현장에서는 체크리스트 작성과 함께 현황도 작성(face mapping)이 병행되었으며, 이를 통해 해당 급경사지의 형상, 붕괴이력, 위험 현황, 시공 현황, 수리적 특성, 불연속면의 기하학적 형태 및 방향성 등이 표현되도록 하였다(Fig. 3). 또한, 안정해석을 위한 기초 자료를 획득하기 위해 주요 불연속면의 방향성 및 특성, 암반 강도, 낙석 위험블록의 기하학적 특성 자료를 수집하였다. 현장조사를 위한 장비는 급경사지 조사에 필요한 기본 장비인 클리노콤파스, 지질햄머, 반발경도계, 프로파일게이지, GPS, 거리측정기 등이 사용되었다.

Fig. 3.Example of slope face mapping in national parks.

각 현장에 대한 코드 부여는 탐방로 내 설치된 다목적 위치표지판을 활용하였다. 국립공원 탐방로는 탐방로 별로 고유번호가 부여되어 있으며(예, 설악 08, 지리 02 등), 약 500 m 마다 구간번호가 설정되어 있다(예, 설악 08-02, 지리 02-07 등). 조사 대상 급경사지는 탐방로 고유번호와 구간번호 다음에 숫자를 기입하여 코드를 부여한다. 예를 들어, 다목적 위치 표지판 설악 08-07과 설악 08-08 사이에 조사 급경사지가 위치할 경우, 해당 급경사지의 코드는 “설악 08-07-01”이 되는 것이다(Fig. 4). 단, 이 코드는 시간적 개념을 적용한 절대코드로서, 추후 추가 조사 현장 발생 시, 해당 코드는 위치에 관계없이 “설악 08-07-02”가 되도록 한다.

Fig. 4.Method of site code generation using a multipurpose sign position.

총 183개소에 대한 현장조사 결과, 국립공원 급경사지의 대표적인 붕괴 형태는 암반 급경사지의 경우 낙석 및 블록파괴(평면, 쐐기, 전도)로 관찰되었으며, 토사 및 혼합 급경사지의 경우 낙석 및 표층유실 등의 현상이 우세하게 나타났다. 급경사지 별 위험성의 차이는 있으나, 국립공원의 특성상 거의 모든 자연 급경사지에서 낙석 발생이 진행되고 있거나, 향후 낙석에 의한 피해 가능성이 높은 것으로 조사되었다. 183개소 급경사지의 붕괴 형태 비율을 분석한 결과, 낙석, 블록파괴, 표층유실의 비율은 각각 77% (144개소), 13% (25개소), 10% (19개소)로 나타났으며, 여기서 총계가 183 이상인 결과는 한 현장에서 두 가지 패턴이 중복으로 나타난 경우가 있기 때문이다(Fig. 5). 183개소의 급경사지를 구성하는 지반구성물은 암반(122개소)이 가장 많은 것으로 조사되었으며, 경사는 70~90o의 고경사를 이루는 현장이 대다수를 차지하는 것으로 나타났다. 불연속면의 형태는 급경사지 경사방향(일치)으로 형성된 현장이 93개소에 달하는 것으로 조사되어, 고경사를 보이는 현장이 많은 것과 더불어 낙석 위험 요소로 작용할 가능성이 매우 높은 것으로 판단되었다.

Fig. 5.Proportions of different collapse types on slopes in national park.

현장조사를 통해 파악된 국립공원 급경사지의 낙석 특성은 크게 3가지 유형으로 분류된다. 첫 번째로, 상부자연사면에 분포하는 암반 노두(outcrop)에서 직접 탈락이 발생하는 경우, 두 번째로는 1차 낙석이 경사면에 적체되어 있다가 주변 물질의 유실 등으로 인한 지지력 저하에 따라 2차 낙석으로 이어지는 경우이다. 마지막으로 하부지지암반의 탈락에 의한 지지력 약화로 2차 탈락에 의한 낙석이 발생하는 경우를 들 수 있다(Fig. 6). 국립공원에서 인명 피해를 발생시킨 낙석 사고는 대부분 첫 번째 또는 두 번째 경우이며, 북한산, 설악산, 주왕산 등에서 관련 사례가 보고된 바 있다.

Fig. 6.A: Rockfall from the upper part of an outcrop (Juwangsan); B: second rockfall resulting from accumulated rocks (Odaesan); C: rockfall caused by the loss of the lower supported rock block (Wolchulsan).

국립공원 내에는 수목이 밀집되어 있어 일조량이 상대적으로 부족하며, 지형적 특성으로 인해 안개 발생 일수가 많고 다수의 계곡이 형성되어 있으므로 습함(damp)에서 젖음(wet) 상태의 암반이 우세한 것으로 관찰된다. 이는 불연속면의 화학적 풍화를 촉진시키며, 동결융해에 의한 암반의 물리적 풍화를 가속화 시키는 원인으로 작용할 수 있다. 따라서 국립공원 급경사지에서는 암이완에 의한 낙석 발생 가능성이 높은 것으로 판단된다. 또한, 다수의 수목이 분포함에 따라 수목 뿌리에 규제된 암반이 곳곳에 관찰되고 있어 향후 이완 작용에 의한 낙석 발생 가능성이 높은 것으로 사료된다(Fig. 7).

Fig. 7.Rocks released by tree roots (A: Bukhansan, B: Juwangsan, C: Seoraksan).

안정해석

국립공원 급경사지에 대한 안정해석은 우선 현장조사에서 수집된 불연속면의 방향, 급경사지의 방향, 절리면의 내부마찰각을 이용한 평사투영해석을 실시하여 붕괴 형태 및 가능성을 1차적으로 평가하고, 1차 해석 결과에 따라 파괴 가능성을 가진 급경사지에 대해 한계평형해석 프로그램(Swedge, RocPlane 등)을 이용하여 안전율을 계산하였다. 여기서 암반의 점착력(c)과 내부마찰각(ϕ)은 각각 Bieniawski and Orr (1976)와 Truman (1988)이 제안한 경험식을 사용하였다. 또한 수치모형 해석을 통한 급경사지 형태와 낙석의 상관성을 분석하는 통계처리 해석(RocFall)을 수행하였다(Fig. 8).

Fig. 8.Process of stability analysis in the case of block failure and rockfall.

총 183개소 급경사지 중 불연속면 자료가 취득된 162개소를 대상으로 Dips 6.0 프로그램을 이용한 평사투영해석 결과, 파괴 발생 가능성이 인지되는 급경사지는 총 102개소로 나타났다. 파괴 유형별로는 쐐기파괴가 66개소로 가장 우세하였으며, 평면파괴가 45개소로 그 뒤를 이었다(Table 1).

Table 1.Result of stereographic projection analysis using Dips 6.0.

평사투영해석에서 평면파괴 및 쐐기파괴 가능성이 인지되는 총 81개의 현장을 대상으로 한계평형해석을 수행한 결과, 최종 산출 안전율이 안정한 것으로 해석된 현장이 25개소, 불안정하게 해석된 현장은 56개소로 확인되었다. 안정과 불안정의 구분은 건기 시 허용 안전율 1.5와 우기 시 허용안전율 1.2를 기준으로 하였으며, 기준 미달인 경우 불안정한 것으로 간주하였다(Table 2).

Table 2.Result of limit equilibrium analysis using Rocplane v2.0 and Swedge v5.0.

육안 현장조사 시 낙석 발생 가능성이 높을 것으로 판단되는 이완암블록의 경우, Rocscience사의 RocFall 프로그램을 이용하여 낙석 시뮬레이션을 수행하였다. 총 35개 현장을 대상으로 해석을 수행한 결과, 낙석 발생 시 대부분의 급경사지에서 인접 탐방로로의 낙석 유입 가능성이 높은 것으로 나타났다(Table 3). 낙석의 예상 수평 이동거리 및 운동에너지의 수치는 차후 대책공법 수립 시 참고자료로서 활용 가능하다.

Table 3.Result of rockfall simulation analysis using Rocfall v4.0.

대책공법 수립

대책공법 수립은 급경사지 실태조사의 최종 산출물로서 가장 중요한 부분이라 할 수 있다. 국립공원 내 급경사지 안정성 확보를 위한 대책공법은 탐방객의 안전성을 최우선으로 하되 경관성을 동시에 고려해야 한다. Fig. 9와 같이 해당 급경사지에 대해 경관성과 안전성 중 어느 것에 비중을 높게 두느냐에 따라서 공법 및 공사비가 크게 차이날 수 있으므로 조사자의 경험과 담당자와의 협의가 종합적으로 고려되어야 한다.

Fig. 9.Consideration of landscape and safety for countermeasure decisions.

도로 및 주택지 급경사지와 같은 현장에서 일반적으로 통용되는 대책공법은 수많은 종류가 존재하나 국립공원에서는 시공성 및 경관성 등 여러 가지 제약이 따르므로 적용 가능한 공법은 그 수가 매우 제한적이라 할 수 있다. 국립공원의 특수성을 고려한 급경사지 대책공법을 위험해소 방안으로 대분류하면 총 6가지로 구분할 수 있다(Table 4). 그러나 Table 4에 제시된 공법들도 실제 현장에 적용할 수 있는 종류는 매우 제한적이었으며, 우회, 이완블록 제거, 낙석방지망, 낙석방지울타리 등이 주요 대책공법으로 선정되었다. 총 183개소 조사 급경사지를 대상으로 선정된 대책공법을 분석한 결과, 보행자 보호(인공데크 이격 및 상승 설치, 낙석방지망, 낙석방지울타리 등)와 탐방로 우회 공법이 대부분을 차지하는 것으로 나타났으며, 탐방로 초입부 도로 급경사지 경우에는 일부 보강공법이 선정되었다(Fig. 10).

Table 4.Countermeasures considered for slopes in national parks.

Fig. 10.Distribution ratio of selected countermeasure for 183 sites.

 

특수 장비를 이용한 현장조사

지상라이다를 이용한 급경사지 거동 파악

급경사지 붕괴 및 낙석에 대한 예측은 육안 현장조사 만으로 한계성을 가진다. 특히, 평면파괴 발생이 우려되는 급경사지는 키블록(key block)의 거동 양상을 정밀하게 모니터링 할 필요가 있다. 본 연구에서는 붕괴 위험 급경사지에 대한 3D 정밀측량을 통해 거동 양상을 모니터링 하는 방안으로 지상라이다 시스템을 시범적으로 활용해 보았다. 시범지역은 평면파괴 붕괴 가능성이 매우 높은 곳으로 조사된 설악산국립공원 주전바위 급경사지(설악 07-06-01)로 정하였다.

지상라이다를 이용한 급경사지의 거동 양상 파악에 대한 연구는 도로변 급경사지를 대상으로 수차례 수행된 바 있다(Oh and Suh, 2010; Yoo et al., 2008). 지상라이다는 레이저의 송수신을 통하여 점군자료(point cloud)를 취득함으로서 다양한 정보를 제공할 수 있다. 급경사지의 거동 모니터링을 위해서는 주변의 지형/지물을 이용하여 고정점을 설치하고, 급경사지 키블록 내 이동점을 설치하여 시간 간격을 두고 측정함에 따라 점군자료들의 시계열 변위 분석이 가능하다. 지상라이다는 측정 대상 전체의 점군자료 취득 및 분석이 가능하므로 급경사지에 적용할 경우, 설정된 이동점 외에도 모든 구간의 3차원적 거동 양상 분석이 가능하다. 따라서 상대적으로 변위량이 많은 구간 등 약대를 파악하기 용이하므로 효율적인 대책공법 결정에 활용도가 높을 것으로 기대된다.

시범 지역은 현재 고정점 설치를 완료하고 1차 측량이 수행된 상태이며(Fig. 11), 향후 일정 기간 간격의 측량을 통해 반사강도 값 및 변위의 변화 양상에 대한 시계열 분석을 진행할 예정이다.

Fig. 11.A: Terrestrial LiDAR (laser scanner) settings for displacement monitoring of dangerous slopes (test bed); B: image of reflection intensity obtained from laser scanning.

헬리캠(Helicopter Camera)을 이용한 급경사지 상부 조사

국립공원 탐방로 내 분포하는 급경사지는 대체로 자연 급경사지를 이루고 있으며 육안 관찰이 어려운 높이를 가지는 것들이 대부분이다. 또한 수직에 가까운 고경사를 보이고 있으므로 급경사지 상부에 분포하는 위험 요소들을 관찰하는데 한계성이 존재한다. 이러한 한계점들을 극복하고자 본 연구에서는 헬리캠을 이용한 급경사지 상부 조사를 수행하였다.

헬리캠은 무선 비행 장치에 카메라를 장착하여 상공에서 정밀한 사진자료 및 동영상 자료 획득이 가능하다. 본 연구에서는 설악산국립공원 내 귀면암, 오련폭포, 백담사 진입로 등 총 3곳의 급경사지에서 시범적으로 헬리캠을 운용하였으며(Fig. 12), 육안 관찰이 어려운 상부의 위험 이완암블록, 낙석 발생 이력, 낙석의 예상 이동 경로 등을 확인할 수 있었다. 이를 바탕으로 인공데크의 우회설치, 탐방로의 임시적인 폐쇄, 낙석보호시설 확충 등의 대책이 마련되었다.

Fig. 12.A: Helicam and operating monitor; B-D: upper released rock block and mark of rockfall verified using Helicam, in Seoraksan National Park (B: Guimyeonam, C: Oryeon waterfall, D: access road to Baekdamsa).

헬리캠은 1회 가동 시 10분 이내로 착륙을 해야 하는 배터리의 한계성과 이륙을 시도하기 위한 주변 환경의 제약등의 단점이 있다. 그러나 단점들을 기술적단계적으로 극복 하며 급경사지 상부 조사에 활용도를 높인다면, 탐방로 내 낙석 피해를 줄이는데 많은 도움이 될 것으로 판단된다.

 

중장기 정비계획 수립

실태조사를 통해 최종 대책공법이 결정된 현장에 대해서는 정비 사업이 이루어져야 한다. 정비는 모든 현장을 대상으로 동시에 진행할 수 없으므로 단계적이며 중장기적인 계획 수립이 필요하다. 따라서 시급한 현장을 우선적으로 정비하고 예산을 효율적으로 사용하기 위한 투자우선순위를 결정하였으며, 각 현장에 대한 위험등급을 결정하여 담당자로 하여금 체계적이고 단계적인 급경사지 관리가 가능토록 하였다.

투자우선순위 결정

투자우선순위의 결정은 급경사지의 붕괴 위험성(hazard)과 붕괴 발생 시 예상되는 피해 정도(consequence)를 함께 고려해야 하며, 그동안 여러 차례 연구를 통하여 방법론적인 개선이 이루어졌다(KICT, 2002; KICT, 2003; KICT, 2010; Kim et al., 2013). 본 연구에서는 기존에 연구되었던 방법을 기초로 하여 국립공원에 적합한 투자우선순위 결정 항목을 선정하였다. 사용될 항목은 현장 실태조사 항목들 중 실효성 있는 인자를 선별하였으며, 정보 유형에 따라 크게 5가지(A~E)로 분류하였다. 또한 국립공원의 특수성과 기존의 연구 내용(KICT, 2002; KICT, 2003; KICT, 2010)을 고려하여 각 항목들에 대한 배점을 선정하였다(Table 5). 위험도를 구성하는 항목들의 최대 배점 총합은 100점으로 설정되며, 피해도 항목의 총합은 50점으로 설정되었다 이를 바탕으로 본 연구에서 새로이 개발된 투자지수(Is) 산출 공 식은 식(1)과 같으며, 이는 투자우선순위를 결정하는 직접적인 인자로 활용된다.

Table 5.Maximum score of items used in the calculation of the newly developed investment priority.

식 (1)에서 (A + B + C) ×α 부분은 위험도 평가요소를 의미하며, D + E 부분은 피해도 평가요소를 의미한다. 투자지수가 높을수록 선순위로 기록되며 정비가 시급한 것으로 간주한다. 투자우선순위는 전국 국립공원 전체를 대상으로 할 뿐만 아니라 각 국립공원 별로 산출 가능하여, 효율적인 예산 집행 및 행정 처리를 위한 근거 자료로 활용할 수 있다.

위험등급 결정

위험등급을 결정하기 위해서는 우선 위험지수를 계산하여야 한다. 위험지수는 식(1)에서 피해도 평가요소를 제외한 (A + B + C)×α 값으로 산출되며, 이 값이 높을수록 불안정한 상태를 의미한다. A, B, C, α 값의 최고 배점을 모두 합산하면 100점이 되지만 실제 위험지수 값은 A, B, C 합에 α가 곱해지므로 위험지수의 최고 수치는 100점이 될 수 없게 된다. 따라서 본 연구에서는 이 값들을 100점 만점으로 환산하여 위험지수를 산출하고 등급 및 범위를 설정하였다. 환산 방법은 위험지수가 최고인 현장의 점수를 100점으로 가정하고 각 현장에 대한 위험지수를 비례식을 이용하여 계산하였다. 각 등급이 지시하는 상태는 절토사면 2종시설물의 상태평가 및 종합평가 등급 내용을 참조하여 Table 6와 같이 규정하였으며(KICT, 2010), 총 183개소 급경사지에 대한 위험지수 및 위험등급 분포는 Fig. 13에 나타내었다. 위험등급은 대체로 정규분포를 보이고 있으나 우측으로 약간 치우친 형태를 보이고 있어, 국립공원 급경사지는 위험지수가 높은 현장이 상대적으로 많이 분포하는 것으로 나타난다.

Table 6.Range of hazard index for determining the hazard grade and its condition.

FIg. 13.Distribution of hazard index and grade for 183 sites.

 

급경사지 유지관리시스템 개발

『국립공원 급경사지 유지관리시스템』은 관리자로 하여금 급경사지에 대한 정보를 효율적으로 조회 및 입력할 수 있도록 하여, 체계적인 관리가 이루어질 수 있도록 하기 위해 개발되었다. 본 시스템은 현재 운용 중에 있는 국립공원 방재시스템의 통합 로그인(SSO : Single Sign On) 서비스와 연동함으로서 업무 호환성과 편의성을 극대화 시켰으며, 향후 추가 조사 현장에 대한 정보가 쉽게 반영될 수 있도록 확장성을 고려하였다.

유지관리시스템을 가동하기 위해서는 우선 현장조사 자료의 DB구축이 필요하다. 본 연구에서는 급경사지의 체크리스트, RMR 값, 안정해석 결과, 대책공법 및 조사자 종합의 견 등의 자료를 정해진 고유 코드에 따라 코드화 시키는 작업이 우선 수행되었으며, 최종적으로 시스템 입력 방식과 같은 형식인 Excel 파일의 DB를 구축하였다. 또한 현장에서 작성된 현황도(face map)는 이미지화 프로그램을 사용하여 디지털 자료 형태로 변환하였다.

시스템의 메인화면에는 메인지도, 인덱스지도, 국립공원 종류, 조사된 급경사지 목록, 위험등급 통계 등이 표출되어 있다(Fig. 14). 해당 급경사지를 클릭하면 메인지도와 자동 연동되어 위치가 표시되며, 더블 클릭 시 해당 급경사지에 대한 정보를 표출하는 팝업창이 생성된다. 이 팝업창에는 급경사지 현황, 안정해석, 정비이력, 점검에 대한 탭이 구현되어 있어 사용자가 손쉽게 해당 정보를 취득 및 관리할 수 있다. 급경사지 현황과 안정해석 부분은 현장조사 자료를 기반으로 한 기존 자료가 표출되며, 정비이력 및 점검 부분은 관리자가 작성 가능하도록 구현되었다. 부가적으로 급경사지의 위험등급, 연장, 경사, 높이, 불연속면 방향, 지반구성물 등의 통계자료 확인 기능을 추가하였다.

Fig. 14.Main screen of the Slope Maintenance System in national parks.

『국립공원 급경사지 유지관리시스템』은 탐방로 내 급경사지에 대한 체계적인 유지관리와 더불어 현장자료의 영구적인 보존 측면에서 중요성을 가진다. 따라서 향후 기능적인 업그레이드를 꾸준히 수행하여 보다 활용도 높은 시스템으로 완성시킬 필요가 있다.

 

요약 및 제언

국립공원은 높은 자연 경관적 가치를 가지는 곳으로서 최근 국민들의 관심과 이용 빈도수가 높아지고 있다. 학계에서도 국립공원에 많은 관심을 가지며 다양한 연구를 해왔으나, 연구 내용은 주로 지형 및 지질, 경관자원으로서의 가치 등에 국한되어 왔다(Heo and Kim, 2005; Ahn et al., 2014; Ko, 1998; Hwang and Kim, 2009; Cho et al., 2014).

앞서 서론에서도 언급하였듯이, 급경사지(또는 사면)에 대한 연구는 다양한 분야에서 많은 연구가 진행되었다. 본 연구의 내용이 현재 통용되고 있는 일반적인 급경사지 유지관리와 일정 부분 유사한 성격이 있을 수 있으나, 국내에서는 처음으로 시도한 국립공원 탐방로 내 급경사지 실태조사 및 유지관리 방안 마련이라는 차원에서 새로운 의미를 두려 한다. 또한, 국립공원에 최적화된 현장조사 체크리스트와 투자 우선순위 산출 방법 개발, 그리고 기존의 급경사지 안정화 공법과는 차별화된 대책(안)을 고찰해 보았다는 점에서 의의가 있다.

국립공원 탐방로 내 위험 급경사지 유지관리는 국립공원의 특수성을 반영한 체크리스트 제작과 정밀 현장조사로부터 시작된다. 현장조사를 통해 급경사지의 기본 제원, 붕괴현황, 불연속면 상태, 붕괴 위험구간, 수리적 특성 등을 파악하고, 경우에 따라서는 지상라이다나 헬리캠 등의 특수 장비를 이용하여 위험성을 모니터링하고 확인한다. 그리고 안전성을 확보하기 위한 대책공법의 초안을 마련한다. 불연속면 특성 및 위험 암블록의 기하학적 특성 자료를 이용하여 안정해석을 실시하며, 안정해석 결과와 현장자료를 종합적으로 고려하고 국립공원 실무 담당자와의 협의를 거쳐 최종적인 대책공법(안)을 수립하게 된다. 결정된 대책공법은 정비가 시급한 현장을 우선으로 시공하는 것이 바람직하다. 이를 위해 국립공원에 적합한 투자우선순위 산출 방식을 개발하여 정비의 우선순위를 결정하였고, 급경사지 별 위험등급을 산출하여 담당자의 효율적 관리가 가능토록 하였다. 급경사지의 현장 자료, 정비현황, 점검현황, 통계분석 자료 등을 효율적으로 관리하고 향후 중장기적 관리 대책을 마련하기 위한 초석으로『국립공원 급경사지 유지관리시스템』을 개발하였으며, 이를 통해 탐방로 낙석 위험 급경사지에 대한 체계적이고 과학적인 관리가 가능할 것으로 판단된다.

국립공원 탐방로 내 위험 급경사지를 효율적으로 관리하기 위해서는 현장 상황에 적합한 대책공법을 선정하고 시공하는 것이 중요하다. 그러나 국립공원은 자연 경관이 보존되어야 하며, 시공을 위한 장비의 진입이 어려운 것이 현실이므로 적절한 대책공법을 선정하기 매우 어려운 것이 사실이다. 따라서 목재, 탄소 섬유, 기타 신소재 등을 이용한 국립공원에 특화된 공법 개발이 필요하며, 이를 위한 연구 개발이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다. 또한, 붕괴 위험성이 매우 높은 현장임에도 여러 가지 여건상 정비사업이 어려운 구간에 대해서는 정밀 계측시스템을 설치하여 위험성을 모니터링하고, 경우에 따라서는 탐방로를 우회 및 차단할 수 있는 방안을 마련하는 것이 바람직 할 것으로 사료된다. 이와 같은 추가 연구 및 유지관리 기술의 고도화가 지속적으로 이루어진다면, 국립공원 탐방로의 안전성은 한층 더 높아질 것으로 기대된다.