• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.211-211
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• 2011

지형은 강우에 의한 유역 유출응답을 결정하는 중요한 인자이다. 따라서 유역의 지형형태학적 인자를 수문해석에 이용하기 위한 시도는 긴 역사를 갖는다(Rodriguez-Itube and Valdes, 1979). 지형을 구성하는 대표적인 요소로 하천망과 사면을 들 수 있다. 당연히 이들이 어떤 방식으로 결합되는지에 따라 유출특성의 차이가 발생하게 된다(Zevenbergen and Thorne, 1987; Brierley and Fryirs, 2005). 이에 본 연구에서는 하천유역에서 사면과 하천망의 방향적 특성을 정량화하고, 그 둘 사이의 관계를 살펴보고자 한다. 만일 사면의 방향성과 하천의 방향성이 일정한 관계를 가지고 정량화될 수 있다면, 이러한 특성은 보다 간단히 강우-유출 모형에 고려될 수 있을 것이다. 일례로 확률밀도함수 형태로 제시되는 사면과 하천 방향성을 GIUH 이론에 근거하여 재해석할 수 있다. 궁극적으로는 호우 방향성에 의한 유출응답의 차이를 파악할 수 있게 된다. 본 연구에서는 내성천 유역을 대상으로 하였으며, 대상유역의 수치지형도를 수집하여 DEM을 구축하였다. 하천망 추출을 위해 ArcGIS의 Hydro Tool을 이용하였다. 이들 하천망의 방향성은 von Mises 분포에 적용하여 정량화하였으며, 이를 통해 하천유역에서 하천망의 방향적 특성을 살펴보았다. 추가로 하천망과 사면의 방향적 구조를 확인함으로써 이들 특성이 강우-유출 모형에 유연하게 고려될 수 있도록 하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 본 연구에서 고려한 von Mises 분포는 하천망의 방향적 특성을 적절히 표현할 수 있음을 확인하였다. 방위 기준으로 정리한 하천망의 방향성은 하나의 mode 특성이 뚜렷하고, 하천 합류점 하천을 기준으로 정리할 경우에는 두 개의 mode 특성이 뚜렷해짐을 알 수 있었다. (2) 하천망의 방향성은 사면의 방향성과 뚜렷한 관계를 갖는 것을 알 수 있었다. 하천망과 사면의 방향적 결합 구조는 유역의 특성을 보다 현실적으로 묘사할 수 있고, 이들 관계를 가정하고 하천망의 방향성이 정량화된다면, 강우-유출 모형에 이들 특성이 쉽게 반영될 수 있을 것으로 기대된다. (3) 하천망의 방향성은 고차 하천일수록 뚜렷한 mode 특성을 나타냄을 확인하였다. 이러한 결과는 고차 하천일수록 그 방향성이 한반도의 주구조선과 잘 일치하는 것으로 기존 연구성과와도 일치하는 것이다. (4) 하천망의 주방향은 하천연장에 대한 영향을 크게 받음을 알 수 있었다. 이는 대상 하천유역의 유역응답에서 하천유출이 사면유출보다 상대적으로 큰 영향력을 갖기 때문이다. 강우-유출 모형에 하천망 방향성을 고려하기 위해서도 하천연장을 고려하여 이들 방향성을 정량화하는 것이 호우 방향에 보다 뚜렷한 유출반응 특성을 나타낼 것으로 보인다. (5) 본 연구에서 고려한 하천망의 방향성 정량화 방안을 이용할 경우 이들 결과는 유출모형에 고려될 수 있을 뿐만 아니라 유출응답 특성을 정량적으로 파악하는데 이용될 수 있다. 방위 기준으로 정리한 하천망 방향성은 실제 유역에 대한 유출모형에 적용이 가능하며, 하천 합류점을 기준으로 정리한 결과는 호우의 방향성에 대한 유출응답의 반응을 정량적으로 살펴보는데 이용될 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.5
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• pp.559-568
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• 2013

Surface compaction significantly impacts runoff and soil erosion under rainfall since it leads to changes of soil physical characteristics such as increase of bulk density and shear stress, change of microporosity, and decrease of hydraulic conductivity. This study addressed surface compaction effects on runoff and soil loss from bare and disturbed soils that are commonly distributed on construction sites. Thirty-six rainfall simulations from three replicates of each involving rainfall intensities (68.5 mm/hr, 95.6 mm/hr) and plot gradients ($5^{\circ}$, $12.5^{\circ}$, $20^{\circ}$) were conducted to measure runoff and soil loss for two different soil surface treatments (compacted surface, non-compacted surface). Compacted surface increased significantly soil bulk density and soil strength. However, the effect of surface treatments on runoff changed with rainfall intensity and plot gradient. Rainfall intensity and plot gradient had a positive effect on mean soil loss. In addition, the effect of surface treatments on soil loss responded differently with rainfall intensity and plot gradient. Compacted surfaces increased soil loss at gentle slope ($5^{\circ}$) while they decreased soil loss at steep slope ($20^{\circ}$). These results indicate that there exists transitional slope range ($10{\sim}15^{\circ}$) between gentle and steep slope by surface compaction effects on soil loss under disturbed bare soils and simulated rainfalls.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.201-201
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• 2011

산지유역의 지표 환경이 급격히 교란된 지역에서 집중 호우가 발생하면, 과대한 토사유출로 인해 하천유역 홍수 재해요인으로 작용할 수 있다. 본 연구에서는 산불발생지역, 벌목지역, 도로공사지역과 같이 산지환경이 급변한 지역을 토사유출 시험유역으로 운영하였다. 세 개의 시험유역 중에 지표교란이 심각한 도로공사시험유역에서 강우유출 및 토사유출이 가장 크게 발생하였다. 그림 1은 각 시험유역별 강우강도에 따른 첨두유량 관계를 나타낸 것이다. 또한 산불 후 10년이 경과된 급경사 산불시험유역이 벌목시험유역보다 유출 및 토사유출량이 많았다. 벌목시험유역은 벌목이후 잔류물과 빠른 식생회복으로 지표상태가 빠르게 안정화되어 유출 및 토사유출량이 적게 발생하였다. 도로공사 시험유역 나지사면에서 시행된 사면처리 공법 시공 전 후로 토사유출량의 변화가 현저히 크며(그림 2), 이는 공사를 진행하는 중에 적절한 사면관리 처리를 통한 토사유출량 저감이 필요하다는 것을 나타낸다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.17 no.3
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• pp.51-58
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• 2001

본 연구에서는 종자와 비료, 부직포 지오텍스타일, 마 네트로 구성된 토목섬유 식생매트 시스템을 개발하였다. 개발된 식생매트를 흙 사면에 설치한 결과 사면의 식생성장과 사면안정에 긍정적인 효과를 얻었으며 이것은 실물시험을 통하여 강우와 사면에서의 유출수량, 부유물질, 토사침식량 등을 8개의 시험구에 식생매트를 분석하였다. 유출수량은 모든 시험구에서 강우량이 클수록 증가하였으며 식생매트를 설치한 곳이 안한 곳보다 유출수량이 작았으며 총부유물질은 유출수량에 크게 영향을 받는다. 식생매트는 흙 침식과 부유물질의 이동을 감소시켜 흙사면의 안정에 매우 유익하다. 또한 식생성장환경을 개선하며 특히 가뭄시에 성장에 매우 효과적이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1760-1763
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• 2010

산지환경급변지역에서 집중호우에 의한 다량의 토사유출은 하천유역내 사회기반시설을 파괴하는 재해요인으로 작용할 수 있다. 본 연구에서는 산지환경급변지역 중 인위적인 지표교란 지역으로 대표되는 도로공사지역을 선정하여 집중호우가 발생하는 6월, 7월, 8월의 강우사상별 강우에너지와 토양침식 및 토사유출의 관계를 조사하였다. 조사결과 강우에너지가 커질수록 토양침식 및 토사유출량이 증가하는 결과를 나타내고 있다. 토양침식 조사를 위한 조사구에서 토양침식량은 식생요인과 관리상태에 따라 크게 영향을 받았다. 일반적으로는 강우에너지 증가에 따라 토양침식량이 증가한다. 도로공사지역에서는 심각한 지표교란뿐만 아니라 선행강우, 세류의 존재 여부, 그리고 외부적 요인들 때문에 상대적으로 작은 규모의 강우에 대해서도 다량의 토양침식량이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 교란이 발생하지 않은 인근 산지의 대조구와 공사에 의한 교란 나지사면 조사구를 비교해보았을 때, 평균 토양침식량은 약 7,352배의 차이를 보였으며, 섬유매트처리 및 사면포장처리 조사구처럼 인공적인 관리를 수행한 조사구와는 약 132배의 차이를 보였다. 또한, 인공적인 관리를 수행한 조사구는 지표사면관리의 영향과 야생종의 유입으로 지표가 안정되어 나지사면 조사구에 비해 상대적으로 적은 양의 토양침식이 발생하였다. 이는 지표교란이 심한 공사활동 지역에서는 지표특성에 따른 적합한 사면 응급처리 기법의 적용이 중요함을 나타내는 것이다.

• Proceedings of the KGS Conference
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• 2003.05a
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• pp.102-103
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• 2003

지형은 지표물질의 변위 혹은 변형, 물질의 화학적 구조가 변함에 따라 변화한다(좌등구 외, 1990 ). 이러한 지형 프로세스(geomorphological processes)는 물순환계와 밀접한 관계가 있으며, 지표공간을 이루는 대부분의 지형은 지상에 공급된 강우의 유출과정에서 형성된 것이라고 해도 과언이 아니다. 특히 곡저 또는 곡두는 유수의 배출통로인 동시에 유출특성에 기인한 각 종 지형프로세스에 의해서 형성되므로(은전 외, 1996). 사면에서 일어나는 지형 프로세스를 이해하기 위해서는 사면에서의 물의 유출과정에 대한 명확한 규명이 전제가 되어야 한다. (중략)

• Journal of the Korean Geographical Society
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• v.35 no.4
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• pp.641-647
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• 2000

한반도 중부지방의 사면형성과정을 검토하기 위하여 이 지역에 광범위하게 분포하는 쥬라기의 화강암과 선캄브리아기의 편마암으로 구성된 산지 소유역에서 수문관측을 실시하였다. 화강암 유역의 면적은 0.0546$\textrm{km}^2$이며, 기복비는 0.35이다. 편마암 유역은 다소 넓어 면적은 0.0754$\textrm{km}^2$이나 기복비는 0.36으로 거의 같다. 두 유역의 사면은 모두 사림으로 피복되어 있다. 관입시험 결과에 의하면 화강암유역 토층의 층후는 20cm 이하로 얇고 도처에 기반암이 보출된다. 반면에 편마암 유역의 층후는 50cm 이상으로 상대적으로 두껍게 나타난다. 관측은 1999년 5월부터 시작하였으며, 현재도 계속되고 있다. 강우에 대한 유출방응은 편마암 유역이 화강암 유역에 비하여 신속하게 나타난다. 첨두유량과 기저유량 모두 화강암유역보다는 편마암유역에 전반적으로 높게 관측되어 편마암 유역 사면에서의 저류량이 큰 것으로 생각된다. 또한 편마암사면에서 우수의 체류시간을 반영하여 전기전도도는 편마암 유역이 화강암유역보다 2배 정도 높게 관측된다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.21 no.9
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• pp.77-86
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• 2005

Since slope sliding and loss of railway triggered by a rainfall produce instability in the operation of trains, a proper method to estimate the slope stability considering rainfall Is required. from the field study, sliding induced by rainfall depends on the engineering properties of soils, three dimensional aspect of the slope, rainfall intensity and geological conditions of the soil layers. In this study, among various types of sliding, slope Instability caused by the surface runoff water at the concave zones in a slope is investigated. The depth of runoff water is calculated by using the Rational method and Manning equation. The occurrence of runoff water is evaluated by a comparison between the calculated infiltration rate and rainfall intensity. Pressure heads which can be calculated from the modified Iverson model are used to calculate the factor of safety along the vertical depth of the slope. The modified Iverson model considers the depth of runoff water, thus the maximum hydraulic gradient along the depth of slope is greater than one.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.137-137
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• 2017

우리나라는 산지가 64%를 차지하고 있기 때문에 토양침식 위험성이 큰 급경사지가 많다. 산지사면 토양은 대부분 사질토와 사양토로 이루어졌다. 급경사면에서의 토양침식이 많이 발생함에도 이에 대한 연구결과는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 사양토로 구성된 나지사면에 대한 토양침식 특성을 파악하고자 강우모의 실험을 수행하였다. 강우모의 실험의 강우강도는 전국의 확률강우분포 3~200년 빈도의 30분 강우강도인 60mm/hr~130mm/hr의 범위였다. 사면경사는 급경사지 범위을 대표하는 $24^{\circ}$와 $28^{\circ}$에서 실험을 하였다. 실험은 발생하는 지표유출과 지표하유출를 수집하여 측정하였으며, 지표표면에 잉크를 뿌린 다음 실험을 동영상 촬영하여 속도를 측정하였다. 지표유출량을 건조로에 넣고 건조시켜 토양침식량을 측정하였다. 그리고 강우운동에너지는 광학디스트로메터(Pasivel)을 이용하여 측정하였다. 강우운동에너지를 측정한 결과 $800J/m^2{\sim}1700J/m^2$ 범위였다. 강우강도가 클수록 지표유출량과 토사유출량은 증가하였다. 경사가 증가함에 따라 지표유출량은 큰 변화가 없으나, 토양침식량은 크게 증가하였다. 지표하유출량은 강우강도와 경사가 증가하여도 큰 변화가 없었으며, 강우 발생이 멈추면 즉시 감소하였다. 사양토의 점토성분이 강우의 침투를 저해하고, 모래보다 많은 양의 물을 함유하는 있는 것으로 파악 되었다. 그러나 사질토보다 토양입자가 작은 사양토에서 상대적으로 많은 토양침식이 발생하였다. 강우에너지가 증가하면 유사농도는 감소하는 경향을 보였다. 이는 강우에너지가 증가함에 따라 지표유출량의 증가율에 비해 토양침식량의 증가율이 작기 때문인 것으로 판단된다.