• Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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• v.34 no.3
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• pp.309-317
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• 2016

Debris flows are rapidly flowing masses of water mixed with soil and gravel from landslides which are caused by typhoons or rainstorms. The combination of Korea’s mountain dominated topography (70%) and seasonal heavy rains and typhoons causes landslides and large-scale debris flows from June to August. These phenomena often cause property damage and casualties that amount up to 20% of total annual disaster fatalities. The key point to predicting debris flow is to understand its movement mechanism, erosion, and deposition. In order to achieve a more accurate estimation of debris flow path and damage, this study incorporates quantitative analysis of high resolution LiDAR DEM (GSD 10cm) to delineate geomorphic and topographic changes induced by Jinbu real scale debris flow test.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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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.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.43 no.5
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• pp.621-630
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• 2023

In this study, to investigate an energy reduction effect by field application of cylindrical baffle arrays, the 3D Debris flow numerical analysis was conducted with various baffle configurations for the simulation of a real-scale valley, where the cylindrical baffle arrays were installed. For this, the valley of the watershed was modeled using terrestrial LiDAR data from the real-scale experiment site. Numerical analysis simulated the flow behavior of debris flow and the structures using Smooth Particle Hydrodynamics (SPH) technique of ABAQUS (Ver. 2021). The numerical analysis results that the case without cylindrical baffle arrays had a similar velocity change to that of the real-scale experiment. Also, the installation of baffles significantly reduced the frontal velocity of debris flow. Furthermore, increasing the baffle height increased the downstream energy reduction because of the higher flow impedance of taller baffles.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.93-93
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• 2022

최근 이상기후로 인하여 우리나라 산림에 태풍 및 국지성 호우가 빈번히 발생하고 있다. 이로 인해 사면재해가 많이 발생하고 있으며 그 중 호우로 인한 많은 양의 물과 함께 토석 및 부유물이 중력에 의해 경사면을 따라 흐름 형태를 보이는 토석류 재해는 속도가 매우 빠르고 파괴적이며 그 결과는 비참하기까지 하다. 더구나 인구밀도가 낮은 산지 계곡부 뿐만 아니라 도시지역에서도 토석류 재해가 빈번히 발생하며 국내 및 해외에서도 토석류에 의한 피해사례는 자주 볼 수 있다. 이러한 토석류 재해의 피해를 줄이고자 토석류의 유동성을 저감시키기 위한 대책구조물의 시공이 많이 이루어지고 있으며 최근에는 투과형 구조물 중 하나인 원통형 기둥구조물을 그룹 형태로의 시공하는 경우가 늘어나고 있다. 토석류와 대책구조물 간의 상호작용은 월류(overflow), 쳐오름(run-up), 역류(backwater) 등의 복잡한 흐름 거동을 보인다. 하지만 원통형 대책구조물에 대한연구가 많이 이루어져 있지 않고 대규모 실험 또한 비용이 많이 소요되고 실행하기도 어렵다. 이 연구는 오픈소스 소프트웨어인 OpenFOAM을 사용하여 원통형 대책구조물의 설치 조건에 따라 토석류 흐름에 미치는 영향을 분석하였다. 짧은 시간 내에 흐름이 발생하고 비뉴튼 유체 특성을 갖는 토석류의 유효전단응력이 난류전단응력에 비해 상당히 크므로 난류의 영향은 무시하였다. 계산된 수치모의의 결과를 같은 규모로 시행한 실험결과와 비교분석 및 검증하였다. 공학학적 문제에 적용 가능하도록 비교적 낮은 해상도의 계산 격자를 사용했지만 실험에서 보여지는 토석류의 흐름거동을 양호하게 재현했으며 원통형 대책구조물의 배치조건에 따라 토석류 선단부 유속의 감소 정도 및 시간에 따른 흐름깊이 변화를 분석할 수 있었다. 이 연구는 다양한 조건을 가지는 토석류 흐름을 해석하는데 유용하게 활용할 수 있으며, 추후 복잡한 실제지형 조건을 고려하는 연구를 통하여 적용성을 확보하고자 한다.

• Water for future
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• v.45 no.5
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• pp.66-73
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• 2012

• Journal of Korean Society of Forest Science
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• v.106 no.4
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• pp.424-430
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• 2017

With its rapid velocity and wide deposition, debris flow is a natural disaster that causes loss of human life and destruction of facility. To design effective debris barriers, impact force of debris flow should be first considered. Debris flow velocity is one of the key features to estimate the impact force of debris flow. In this study, we conducted small-scale flume experiments to analyze flow characteristics of debris flow, and determine flow resistance coefficients with different slope gradients and sediment mixtures. Flow velocity significantly varied with flume slope and mixture type. Debris flow depth decreased as slope increased, but difference in depth between sediment mixtures was not significant. Among flow resistance coefficients, Chezy coefficient ($C_1$) showed not only relatively highest goodness of fit, but also constant value ($20.19m^{-1/2}\;s^{-1}$) regardless the scale of debris flow events. The overall results suggested that $C_1$ can be most appropriately used to estimate flow velocity, the key factor of assessing impact force, in wide range of debris flow scale.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.32 no.10
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• pp.17-29
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• 2016

A debris flow analysis model has been developed to simulate the erosion and entrainment of soil layer. Special attention is given to the model which represents strength softening behaviour of soil layer due to velocity of deformation. The 3D FE analysis by Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) model is conducted to simulate the debris flow. The model is validated using published data on laboratory experiment (Mangeny et al., 2010). It has been definitely shown that proposed model is in good agreement with the results of laboratory data. Futhermore, the FE analysis is conducted to ensure capability of simulating the real scale debris flow. The result of Ramian watershed, Korea shows that the debris flow has increased the volume and speed and it is in good agreement with field investigation. Based on this, it is confirmed that proposed model shows good agreement of the behavior of the actual and analytical debris flow.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.23 no.1
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• pp.57-65
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• 2013

We developed a computer program (CDFlow v. 1.0) to design countermeasures against debris flows in natural terrain. The program can predict the probability of landslides occurring in natural terrain and can estimate the zone of damage caused by a debris flow. It can also be used to design the location and size of countermeasures against the debris flow. The program is run using the ArcGIS Engine, which is one of the most well-known Geographic Information System (GIS) tools for developers. The quasi-dynamic wetness index and the infinite slope stability equation were applied to predict landslide probability as a type of slope safety factor. The calculated safety factor was compared with the required safety factor, and areas of high probable potential for landslides were then selected and represented on the digital map. The volume of debris flow was estimated using these areas of high probable potential for landslides and soil depth. The accumulated volume of debris flow can be calculated along the flow channel. To assess the accuracy of the program, it was applied to a real landslide site at Deoksan-ri, Inje-gun, Kangwon-Province, where four debris barriers have been installed in the watershed of the site. The results of soil tests and a field survey indicate that the program has great potential for estimating probable landslide areas and the trajectory of debris flows. Calculation of the capacity volume of existing debris barriers revealed that they had insufficient capacity to store the calculated amount of debris flow. Therefore, this program enables a rational estimation of the optimal location and size of debris barriers.