• 자원환경지질
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• 제36권4호
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• pp.313-320
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• 2003

사면재해는 강우기에 반복적으로 발생하는 지질재해의 하나로 우리나라의 경우 연평균 약 23명 정토의 인명피해가 사면재해로 인해 발생하고 있으며, 이는 자연재해로 인한 인명피해 중 약 25％ 정도를 차지하는 수치이다. 그러나, 이러한 사면재해는 다양하고 복합한 지질 및 지형 특성과 갉은 공간적인 특성과 집중호우와 같은 기후특성에 의해 좌우되므로 사면재해 예측이나 위험성에 대한 정량적인 산정을 무척 어려운 실정이다. 따라서, GIS를 이용한 위험성분석이나 확률을 이용한 다양한 기법이 활용되고 있다. 특히, GIS를 이용한 기법은 광역적인 지역에 대하여 방대한 양의 자료를 효율적으로 처리 및 분석을 수행함으로서 사면재해 관련 연구에 폭 넓게 활용되고 있다 본 연구에서 사용된 무한사면해석기법은 사면재해의 발생여부와 관련요인간의 연관성에 대한 단순한 통계적인 분석에 의한 기존 기법의 한계점을 보완하고 사면재해발생과 관련된 역학적인 검토를 수행하기 위하여 제안되었다. 본 연구 결과에 의하면 사면재해가 발생했던 지점과의 비교를 농하여 지반이 완전히 포화된 경우, 즉 m=1인 경우 무한사면모델에서 불안정하다고 해석된 지역에서 전체 사면재해의 87.5％가 발생하였음을 보여주고 있어 사면재해에 대한 해석기법으로서의 착용가능성을 보여주고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.737-741
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• 2012

본 연구에서는 2011년 7월 27일 집중호우로 인한 서울시 우면산 산사태 지역을 대상으로 뿌리의 보강효과와 분포형 습윤지수를 고려한 GIS기반의 무한사면안 해석기법을 이용하여 사면안정해석을 실시하였다. 사면안정해석을 위한 지형 지질학적 매개변수는 수치지도, 정밀토양도 및 임상도(임상도와 영급도)로부터 추출하여 $10m{\times}10m$ 해상도의 공간분 포형 데이터베이스로 변환하였다. 또한, 분포형 습윤지수의 산정을 위한 비집수면적(specific catchment area)은 무한방향흐름 기법(IFD, infinity flow direction)을 이용하여 결정하였으며, 모형의 입력 강우자료는 서울시 서초와 남현 AWS의 산사태 발생초기와 종기시의 평균 일강우량을 적용하였다. 대상유역의 사면안정해석을 위해 격자별 안전률은 4개의 등급(unstable, quasi stable, moderately stable, stable)으로 구분하여 도시하였다. 산사태 발생인자별 분석결과, 무한사면안정해석기법을 이용하여 산정된 사면안전률은 사면경사에 매우 민감하게 반응하는 것으로 분석되었으며, 거주지 주변의 절개지 부근과 산지정상부근의 급경사지에서 불안정 지역이 집중적으로 분포하고 있음을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제21권3호
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• pp.247-257
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• 2011

본 연구는 사면재해 취약성 평가를 위해 사면모델 중 하나인 무한사면 해석모델을 적용하였다. 그러나 무한사면 해석모델은 광역적인 연구지역에 적용하는데 있어서 데이터획득 및 처리과정에 어려움이 있고 데이터 획득과정에서 불가피하게 불확실성이 개입되는 문제가 있다. 이러한 불확실성을 최소화하기 위해 확률론적 해석기법인 몬테카를로 시뮬레이션을 적용하였으며, 광역적인 연구지역에 무한사면 해석모델을 적용하기 위하여 GIS를 활용한 무한사면 안정해석법으로 파괴확률을 획득하였다. 연구지역으로는 사면재해가 집중적으로 발생한 보은지역을 선정하였고 사면의 기하학적인 특성과 점착력 및 내부마찰각 등의 강도정수를 획득하였다. 또한 불확실성의 효과를 평가하기 위해 강도정수의 변동계수를 10%에서 30%로 고려하였고 이러한 과정을 통하여 확률론적 해석기법은 자료의 불확실성을 감쇠시킬 수 있다는 결과를 도출하였다.

• 자원환경지질
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• 제45권6호
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• pp.697-707
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• 2012

정량적인 산사태 취약성 분석은 산사태를 유발하는 인자 및 모델에 대한 접근방법에 따라 통계적 기법과 지질역학적 기법으로 구분된다. 이 중 지질역학적 기법은 산사태 모델을 가정하고 사면의 기하학적 특성과 사면 구성물질의 공학적 특성을 고려하여 산사태의 취약성을 판단하는 기법으로 산사태의 발생메커니즘과 과정을 고려할 수 있다는 장점을 가지고 있어 산사태의 취약성 분석에 가장 효과적인 기법 중의 하나로 보고되고 있다. 지질역학적 해석기법의 경우 최근 들어 무한사면모델이 주로 사면 모델로 사용되고 있으며 GIS의 활용을 통해 광역적인 지역에 대한 분석이 가능해짐에 따라 무한사면모델을 이용한 광역적인 지역에서의 산사태 취약성 분석이 가능해졌다. 기존의 무한사면모델을 활용한 연구의 경우 연구지역의 지하수위를 지반이나 강우의 특성에 대한 고려 없이 임의로 가정하여 해석함으로써 강우량과 연구지역의 지반특성에 따라 지하수위가 유동적으로 포화되는 것을 전혀 고려할 수 없는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이를 보완하기 위해 산사태의 유발에 가장 큰 영향을 미치는 강우강도와 지반의 수리특성을 반영할 수 있는 수리학적 모델을 무한사면모델과 결합하여 연구지역의 현장 조건을 반영한 산사태 취약성 분석을 수행하였다. 또한 기존의 해석방법과 본 연구에서 제안된 해석기법을 비교분석하기 위하여 2006년 7월 대규모의 산사태가 발생한 강원도 진부지역을 대상으로 분석을 수행하였다. 그 결과 본 연구에서 제안된 해석기법이 기존의 해석기법에 비해 높은 예측 정확도를 보이는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권7호
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• pp.643-656
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• 2012

최근 기후변화에 따른 집중호우의 증가 및 무분별한 유역개발에 의한 산사태 발생빈도 및 재해복구비용이 증가하고 있는 추세이다. 본 연구에서는 2011년 7월에 발생한 서울시 우면산 지역을 대상으로 뿌리 점착력을 고려한 GIS기반의 무한사면안정모형을 이용하여 사면안정해석을 수행하였다. 무한사면안정모형의 중요 매개변수인 습윤지수의 공간분포화를 위해 비 집수면적 개념을 도입하였으며, 세가지 기법(일방향 흐름기법, 다방향 흐름기법, 무한방향 흐름기법)를 이용하여 비 집수면적을 산정하고, 각 기법에 따른 대상유역내의 격자별 사면안전율의 변화양상을 분석하였다. 또한, 기존의 무한사면안정모형을 이용한 사면안정 해석에 일반적으로 적용되고 있는 공간집중형 습윤지수 결과와의 비교를 통하여 우면산 지역의 사면안정 해석의 차이점을 비교 분석하였다. 무한사면안정모형을 이용하여 산정된 사면안전율 분석결과, 거주지 주변의 절개지 부근과 산지정상부근의 급경사지에서 불안정 지역이 집중적으로 분포하고 있음을 확인하였으며, IFD와 집중형 습윤지수에 의한 불안정지역은 유사하게 나타난 반면, SFD와 MFD에 의한 불안정지역은 앞선 두 가지기법에 비해 작게 산정되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.33-33
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• 2016

산사태 발생 예측은 재해를 예방하고 대처하기 위한 가장 근본적이며 효과적인 방법이나, 과학기술의 발전과 많은 노력에도 불구하고 아직 산사태의 발생 장소와 시기를 예측하는 것은 매우 어려운 일이다. 산사태 발생 예측 기법은 크게 경험론적 지수기법, 통계적 해석기법, 물리적 해석 기법으로 나뉠 수 있다. 이 세 방법은 각기 장단점이 있으나 일반적으로 후자로 갈수록 많은 데이터가 요구되고, 해석에 시간이 필요하며, 보다 신뢰할만한 결과를 도출할 수 있다. 경험론적 지수 기법은 국내에서 실무적으로 널리 활용되고 있으며, 통계적 해석기법에 관한 연구도 수행된 바 있다. 하지만 이 두 방법론은 일정량 또는 일정강도 이상의 강우 발생 시 산사태의 발생 위험도를 공간적으로 예측할 수 있으나, 산사태의 발생 시점과 연속적인 강우량 또는 강우강도의 관계를 정량적으로 분석하기 힘든 한계가 있어 최근에는 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 무한사면안정 모형과 토양수분침투 모형을 결합한 시변 사면안정모형들이 활용되기 시작하고 있다. 대표적으로는 TRIGRS가 있으며, 이 모형에서는 선형화한 1차원 Richards 방정식의 해석해를 활용하여 토양수분량을 계산한 후 이 정보를 무한사면안정모형에 반영하여 시변적인 사면안정도를 구하고 있다. 하지만 Richards 방정식을 선형화하기 위해서 제한된 토양수분-압력 관계식이 사용되며, GUI가 제공되지 않아 전처리 및 후처리가 번거로운 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 한계를 개선하기 위해 3차원 Richards방정식을 수치적으로 계산하여 보다 다양한 토양수분-압력 모형과 초기조건을 반영할 수 있게 하였다. 또한 GUI를 지원하여 사용자가 보다 손쉽게 해석모형을 사용할 수 있도록 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권9호
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• pp.5-15
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• 2013

본 연구에서는 흡입응력을 고려한 불포화 사면의 안정해석기법(Lu and Godt, 2008)을 제시하고, 모래로 구성된 특정사면에 대하여 적용한 결과를 분석하였다. 흡입응력을 고려한 불포화 사면의 안정해석기법은 강우의 침투 및 비침투에 따른 해석이 가능하고, 토층내 깊이에 따른 사면안전율을 산정할 수 있다. 또한 지표면으로부터 일정깊이까지의 풍화작용에 의한 영향을 고려할 수 있다. 이를 위하여 상대밀도 60%의 주문진 표준사로 구성된 불포화 무한사면에 대하여 흡입응력을 고려한 안정해석기법을 적용하였다. 강우의 비침투 조건에서 흡입응력은 지하수위로부터 상부의 일정깊이까지만 영향을 미치는 것으로 나타났으나, 강우의 정상침투 조건에서 흡입응력은 토층내 전체적으로 영향을 미치며, 지표면 부근에서 흡입응력이 가장 크게 발현됨을 알 수 있다. 강우의 비침투 조건에서 무한사면의 안전율은 지하수위에 의한 흡입응력의 영향범위 내에서 급격하게 증가 및 감소하였다. 사면안정해석결과 지표면으로부터 2.4m사이에서 사면안전율이 1이하 이므로 해당깊이에서 사면파괴가 발생될 가능성이 높은 것으로 나타났다. 강우의 정상침투가 발생되는 조건에서 무한사면의 안전율은 침투로 인한 토층내 흡입응력의 영향으로 비침투 조건에 비해 증가함을 알 수 있다. 그러나 강우의 정상침투율이 포화투수계수에 가까워짐에 따라 사면안전율은 감소하는 경향이 나타났다. 강우의 정상침투율이 $-1.8{\times}10^{-3}cm/s$인 경우 무한사면의 안정해석결과 지표면으로부터 0.2m에서 3m 사이에서 사면안전율이 1 이하이므로 해당깊이에서 사면파괴가 발생될 가능성이 높으며, 이는 얕은 산사태의 발생형태임을 알 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.11-18
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• 2007

철도 연변 사면의 활동은 열차 노선의 사용성과 안전성에 상당한 영향을 미치고 있다. 따라서 사면안정 문제는 철도 노선 운용에 있어 큰 관심사항이다. 본 연구에서는 철도연변 사면의 활동이 발생하는 조건에서의 강우정보를 분석하였으며 침투해석과 한계평형해석을 통하여 강우를 고려한 사면의 안정성 분석 기법을 제시하고자 한다. 강우량 분석결과 사면활동이 발생하기까지 누적강우량은 150~500mm 사이에 분포하고 있었고 강우지속시간은 3~24시간으로 나타났다. 분석된 강우량을 바탕으로 무한사면 조건에서의 침투해석과 강체거동 분석을 수행하고 무한사면의 심도는 2m를 가정하였으며 다중의 파괴면은 2m 심도로부터 16.7cm 간격으로 모델링이 되었다. 한계파괴심도인 2m는 안전율이 수렴하는 심도이다. 해석결과 기존의 사면안정성 평가 기준에서 고려하고 있는 우기시 해석조건의 결과보다 현실적인 안전율을 보였다. 또한 누적강우량, 강우지속시간, 안전율을 축으로 하는 3차원 공간상에 안전율 변화 추이를 도시한 결과 강우를 고려한 사면의 안전성 분석 시 일반적으로 고려하는 강우강도 뿐만 아니라 누적강우량(강우지속시간) 또한 고려되어야 할 것으로 판단되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.5-18
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• 2019

본 연구에서는 경상북도 전체를 대상으로 공간분포형 습윤지수와 뿌리보강무한사면안정해석 이론을 활용한 광역적인 산사태 분석을 실시하였다. 해석을 수행하기 위해 수치지도와 정밀토양도, 임상도 등을 이용하여 지형 지질학적 매개변수를 추출하고 $10m{\times}10m$ 해상도의 공간분포형 데이터베이스를 구축하였으며, 공간분포형 습윤지수를 생성하기 위한 비 집수면적은 무한방향흐름기법을 적용하였다. 광역적인 산사태 위험도 평가를 위한 안전율은 4개 등급으로 구분하여 도시하였다. 위험도 평가결과, 산사태 위험지역은 봉화와 김천 등 실제 최근의 산사태 발생지역과 유사성을 갖는 것으로 나타났으며 특히 산지와 인접한 지역에 unstable 지역이 집중적으로 분포되어 있는 것으로 분석되었다. 또한 산사태 기록과 비교해본 결과, 본 해석모형이 합리적인 매개변수의 축적을 통해 광역적인 산사태 위험성을 평가하는 유효한 방법임을 확인할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.512-515
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• 2012

최근의 재해 발생은 하천에 의한 범람, 제방의 붕괴 등에 의한 피해발생보다는 일정지역에 국한적으로 내수배제 불량, 토사유출, 산사태 등으로 인한 피해의 발생이 증가하고 있다. 특히나 도시지역과 신규개발지역을 중심으로 집중호우로 인한 토사유출 등으로 인한 배수로 막힘, 산사태등의 2차적인 피해가 증가하고 있는 추세이다. 2011년의 서울의 우면산 산사태 등과 같은 도시중심에서의 피해와 강원도 등의 신규개발지역에서의 토사로 인해 2차, 3차 피해는 국지적이고 예측이 불가능한 곳에서 발생되고 있다. 이러한 토사유출, 산사태에 의한 예측기법은 최근의 정보기술의 발달로 인해 보다 다양한 방법의 접근들이 시도되고 있으며, 이에 대한 정량적인 평가기법들이 개발되고 적용되고 있다. 본 연구에서는 산지지형의 소규모 개발지의 토사재해의 위험성을 평가하기 위하여 GIS 기술을 이용한 사면의 안정성과 산사태 위험성을 평가하는 대표적인 방법으로 Pack et al. (1998)이 제안한 수리적 무한사면 안정모델과 결합하여 사면안정분석을 위해 개발된 SINMAP을 이용하여 소규모 개발지역의 토석류 해석과 사면의 안정성 검토 그리고 범용토양공식을 이용하여 토사유출량을 산정하여 개발지역내 사면 및 토사재해의 위험성을 평가하였다. GIS를 이용한 지형적 특성에 따른 사면의 위험성과 토사유출량 해석 결과를 이용하여 소규모 개발지역의 토사재해의 위험성을 정량적이고 다각적으로 평가하여 재해발생에 따른 위험성을 노출하고 이에 대한 대책 수립에 도움이 될 것으로 판단된다.