• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.5-5
• /
• 2021

최근 기후변화로 인해 예측이 어려운 국지성 호우가 빈번하게 발생하고 있다. 국지성 호우는 대량의 홍수를 일으키고 산사태와 유송잡물을 동반한 흐름을 야기할 수 있으며 이로 말미암아 인근의 초목과 식생들로부터 유목(driftwood)이 발생하기도 한다. 유목이 흐름과 함께 떠내려 오게 되면 그로 인한 운동에너지가 크게 발생하게 되며, 수공구조물과 주택가옥 등에 충돌시, 순수한 수류의 충돌보다 훨씬 큰 손상을 주기도 한다. 또한 유목이 수공구조물 인근 하상에 군집하면 통수능을 저하시키기도 하며 식생효과와 마찬가지로 유목주변으로 유속이 증가하면서 세굴현상이 발생하게 되는데, 이는 하상저하를 일으키며 수공구조물의 안정성에 지속적으로 피해를 줄 수 있다. 특히 군집된 유목들이 교각에 충격을 주면 흐름방향으로 교각에 작용하는 외력을 증가시키게 되고 군집된 유목들이 다른 유목들을 연쇄적으로 포착하는 동시에 흐름을 지속적으로 방해하여 수위상승을 야기하게 된다. 이는 유목주변으로 세굴을 발생시켜 교량의 붕괴를 촉진시킬 수 있다. 일본의 경우에는 대부분의 하천유역의 경사가 매우 급하기 때문에 홍수발생시 산사태와 유송잡물들이 빈번하게 발생하고 있다. 그에 따라 대량의 유목들이 하천으로 유입되어 하천의 수공구조물과 주거지역에 심각한 피해를 주는 경우도 많다. 따라서 유목의 거동과 군집현상을 이해하여 사전에 유목거동의 예측과 유목과 하상변동의 상호작용 분석을 통해 유목에 의한 수리구조물 피해를 예측하는 연구들이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구는 유목의 거동과 군집양상을 예측분석하기 위해 유목과 흐름의 이동상 실내실험과 수치해석을 수행하여 유목유입량에 따른 하상변동과 유목의 하상퇴적양상 및 다양한 거동을 관측분석 하였다. 특히, 유목간의 상호충돌과 측벽충돌을 고려하는 수치모듈을 유목동역학모형에 적용하여 수치해석을 수행하였다. 이를 통해 이동상 하상에서의 유목의 군집과정을 분석하고 수치해석의 한계와 개선사항들을 논의하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제54권6호
• /
• pp.407-418
• /
• 2021

본 연구에서는 유목의 유입량의 특성과 유목줄기의 길이에 따른 하천흐름과 유목거동을 분석하기 위해 2차원 흐름모형인 Nays2DH와 유목동역학모형을 결합하고 이를 활용하여 장애물 근처에서의 유목의 군집특성과 거동을 분석하였다. 또한 유목의 충돌거동을 모의하기 위해 유목동역학모형에 Dashpot-spring 모형을 추가하여 유목의 충돌에 따른 군집특성도 비교하였다. 모의결과 유목줄기의 길이에 따라 장애물구간의 통과율, 유목의 군집이송, 유목들의 평균위치가 민감하게 반응하였고 유목의 유입규모에 대해서는 통과율 이외에는 미미한 반응을 나타냈다. 본 연구를 통해 수공구조물과 유목의 상호작용을 이해할 수 있었으며 이를 통해 유목의 이송과 군집현상 등을 사전에 예측함으로써 수공구조물의 내구성 유지방안 구축에 도움이 될 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.66-66
• /
• 2021

2011년에 일본 도호쿠 지방 태평양 해역에서 규모 9.0의 지진이 발생하여 거대한 쓰나미가 일본 본토 해안을 침수시켰다. 이로 인해, 정확한 피해규모가 파악되기 어려울 정도로 막대한 인명과 재산피해를 입게 되었다. 센다이지역의 경우 쓰나미로 인해 해안에 위치한 약 3.8 평방킬로미터의 방풍림이 모두 전복되었고 일부는 유목이 되어 쓰나미와 함께 내륙으로 흘러들어가 곳곳에 퇴적되어 농지를 훼손하고 가옥에 피해를 주었다. 따라서, 본 연구는 유목의 발생과 흐름에 따른 거동을 수치적으로 분석하여, 폭우나 쓰나미와 같은 거대흐름과 산지와 방풍림 등에서 발생하는 유목의 발생과 거동과정을 예측하고, 흐름과 유목 거동에 따른 피해지역을 선별할 수 있는 방법을 구축하기 위한 초기단계로서, 이를 위해 유목의 발생과정의 역학적 모델링을 수치모듈에 적용하였고 이를 활용하여 수치모의를 수행하였다. 흐름분석을 위해 쓰인 모형은 홍수범람 모형인 Nays2D Flood 이며 천수방정식을 기본으로 한다. 쓰나미의 흐름은 해안가의 방풍림지역을 상류단 경계조건으로 하여 발생 당시 관측된 수심변화를 본 모형의 상류단 경계조건으로 입력하였다. 상류단 경계조건에서 쓰나미의 유속은 수심에 따른 파속으로 계산하였다. 본 연구에서는 또한 유목의 발생과 흐름거동을 기존에 개발된 입자법 기반의 유목동역학모형을 활용하여 수치적으로 모델링 하였다. 유목은 유연성이 없는 원주형 강체로 가정하였고 초기설정으로는, 방풍림지역에 30만개의 유목이 하상의 수직방향으로 배치되어있는 것으로 가정하였다. 여기서, 본 연구에서는 쓰나미가 발생하면 흐름에 따른 항력으로 인해 수직방향으로 배치된 유목이 부러지며, 흐름과 함께 흘러가는 현상을 모델링하였다. 본 연구는 폭우나 쓰나미와 같은 거대흐름으로 인해 발생할 수 있는 유송잡물과 유목의 거동을 예측분석하는 기초연구자료로 활용될 수 있으며, 더 나아가 유목의 발생과정까지 수치적으로 재현하는 모델링을 수행하였기 추후에, 산지와 하천에서 발생할 수 있는 유송잡물의 발생과 연행 과정을 보다 세부적으로 예측할 수 있는 기초방법론으로 쓰일 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제86권1호
• /
• pp.69-79
• /
• 1997

유목(流木) 대책(對策)에 필요한 기초 자료를 얻기 위해 산지급류소하천(山地急流小河川)에 있어서 유목(流木)의 발생, 이동 및 체류(滯留)에 영향을 미치는 하상미지형(河床微地形)의 특성과 유목(流木)의 본수, 크기, 형태, 부후도(腐朽度), 체류(滯留) 방향(方向) 및 종류 등의 유목(流木) 특성(特性)을 파악하였다. 1. 유목(流木)의 체류(滯留) 본수(本數)는 하폭(河幅)에 비례하여 증가하는 경향이 나타났으나 하천의 종단 물매에는 크게 영향을 받지 않았다. 특히 확폭부(擴幅部)에서도 복수(複數) 유로(流路)가 발달된 구간을 중심으로 다량의 유목(流木)이 체류(滯留)하고 있었으며, 현유로(現流路)보다는 하상퇴적지(河床堆積地)에 주로 체류(滯留)하고 있었다. 2. 조사 대상인 직경 10cm 이상, 길이 2m 이상의 유목(流木)은 총 402개로 100m당 체류(滯留) 본수(本數)는 35.3개였다. 또한 유목(流木)의 평균 길이와 흉고직경은 각각 4.0m, 14.0cm였으며, 구간별 유목(流木)의 크기는 하류로 갈수록 길이가 짧아지고 직경이 커지는 경향이 나타났다. 3. 유목(流木)이 이동할 때에는 토석류(土石流)나 조도(粗度)가 큰 하상(河床) 재료(材料)와 접촉되기 때문에 하류(下流) 구간(區間)과 일부 상류(上流) 구간(區間)에서 뿌리가 없는 유목(流木)이 다수 발견되었으며, 상류(上流) 구간(區間)에서도 유목(流木)의 원형이 크게 손상된 경우가 많았다. 또한 유목(流木)의 부후도(腐朽度)는 하류로 갈수록 심했으며, 하류의 일부 구간에는 부후(腐朽)가 상당히 진행된 유목(流木)이 발견되어 이전에도 유목(流木)이 체류(滯留)하고 있었던 것이 확인되었다. 4. 유목(流木)의 체류(滯留) 방향(方向)은 유심(流心)에 평행하여 체류(滯留)하는 경우와 직각으로 체류(滯留)하는 경우가 각각 276 : 126으로 유심(流心)에 평행하여 체류(滯留)하는 경우가 많았다. 그러나 일부 구간에는 유심(流心)에 직각 방향으로 체류(滯留)하는 유목(流木)이 다수 분포하여 유목(流木) 자체가 불안정할 뿐 아니라 이동(移動) 토사(土砂)가 체류(滯留)되기 쉬우므로 이에 대한 대비책이 마련되어야 할 것이다. 5. 유목(流木)의 종류는 침엽수인 일본잎갈나무가 전체 유목(流木)중 약 2/3에 해당하는 256본을 차지하고 있었다. 그러나 일본잎갈나무의 경우 지상부에 비해 지하부가 빈약하기 때문에 하상(河床) 재료(材料)의 작은 충격이나 소규모의 하상변동(河床變動)에 의해서도 유출되기 쉬우므로 하안림(河岸林)의 수종으로 선택할 경우에는 신중을 기해야 할 것이다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제8권4호
• /
• pp.165-178
• /
• 2021

본 연구는 유목의 생성 및 퇴적과 쓰나미 흐름을 수치모형을 활용하여 실험하였다. 이를 위해 2차원 수심적분흐름모형과 유목동역학모형을 사용하였다. 연구지역은 일본 센다이(Sendai)해안가로서 관측자료(Inagaki et al. 2012)를 이용하여 시뮬레이션 결과와 유목의 퇴적패턴을 비교검증하였다. 본 연구를 위해 흐름의 항력으로 인해 유목이 발생하는 단순화된 모형이 개발되었다. 또한 유목 발생량을 고려하기 위해 Google Earth를 활용하여 연구지역의 퇴적된 유목 수를 추정하였으며 그 결과, 해안숲의 30만 그루의 나무으로부터 13000개 이상의 유목이 발생하여 내륙으로 이송되는 수치모의를 수행하였다. 이 수치실험 결과는 Inagaki et al. (2012)의 관측데이터와 유사하였다. 또한, 유목의 발생과 퇴적 패턴의 재현성은 종방향 퇴적패턴에서 높은 상관성을 나타냈다. 추후에는 목재의 크기, 경계 조건, 격자 크기와 같은 유목 매개변수에 대한 민감도 분석을 구축하여 유목의 이동패턴을 분석할 필요가 있을 것으로 판단된다. 이러한 모델링은 물의 흐름과 유목에 따른 재해예측에 유용한 방법론이 될 것으로 기대된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제7권4호
• /
• pp.336-344
• /
• 2020

홍수 시 하천횡단구조물 주변에 유송잡물들이 집적되어 수재해로 인한 피해 가능성이 증가하기 때문에 이에 대한 예측기술 및 검토가 필요하다. 본 연구에서는 3차원 흐름과 유목 거동을 해석할 수 수치모형을 활용하여 교각 주변에서 유목의 집적 및 거동 특성을 검토하였다. MPS기반 유목 해석 모형은 구체의 개수에 민감한 것으로 나타났다. 수치모의결과 유목의 길이비와 접근유속은 유목 집적 특성에 주요한 인자인것으로 나타났지만 유목의 밀도의 영향은 미미한 것으로 확인되었다. 이 연구를 바탕으로 하천횡단구조물 주변의 유목의 집적에 의한 위험성 평가 지표를 수립하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.138-138
• /
• 2023

본 연구에서는 유목과 연행침식을 고려한 토석류 수치모형을 개발하여 2011년 발생한 우면산 산사태의 관측데이터를 기반으로 수치모의를 수행하였다. 토석류 모형개발을 위해 천수방정식 기반의 침수모형인 Nays2DFlood 모형에 혼합유사농도의 이송확산, 토석류 지면전단응력, 연행침식모듈을 추가하였으며 유목생성과 유목거동 모의를 위해 입자법 기반의 유목동력학 모형을 결합하였다. 개발된 모형을 검증하기 위해, 민감도분석을 수행하였으며, 모의결과, 우면산 산사태 당시 래미안 APT에 피해를 끼친 충격수심과 충격유속, 최종 토석류 체적을 양호하게 재현한 것으로 판단된다. 또한 토석류를 구성하는 토사입경이 작을수록 토사점성에 의한 전단응력의 증가로 토석류 유속과 수심이 감소했지만 연행침식량이 증가하였으며, 토사입경이 증가하면 유속과 수심이 증가하고 연행침식량은 감소한 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서 개발된 토석류 거동모형은 토사입경, 침식 및 퇴적계수 등의 다양한 토석류 매개변수가 요구되기 때문에, 이러한 물성치 데이터가 현장 또는 실내실험에서 충분히 확보되어야 모형의 정확도가 향상될 것으로 판단된다. 따라서, 향후 연구에서는 본 연구에서 고찰된 모형의 적용성과 한계점을 고려하여 토석류 거동을 예측모의 한다면 보다 세부적으로 토석류와 유목거동을 예측분석해 볼 수 있을 것으로 사료된다. 또한 본 연구의 결과는 기후변화로 인한 강우발생의 불확실성과 이로 야기되는 토석류 발생을 사전에 예측하여 토석류 저감대응방안을 구축하는 일환으로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제101권3호
• /
• pp.333-343
• /
• 2012

유목은 산림유역의 생태적 환경과 인간 생활권에 막대한 영향을 미칠 수 있는 요인임에도 불구하고 우리나라에서는 유역단위 관점에서의 유목 동태와 유출 특성에 대한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 이 논문에서는 우리나라 산림유역에서 산지계류의 규모에 따른 유목 동태의 시 공간적 다양성과 유출 특성을 고찰하였다. 소규모의 상류 산지계류에서는 강풍, 산불, 병충해와 피압에 의한 고사 등의 산림동태와 산사태 등의 사면활동에 의해 유목이 생산된다. 생산된 유목은 좁은 계폭과 적은 유량에 의해 계류 내에 장기간 체류하게 된다. 그러나 산사태에 의한 토석류와 홍수시에 증가된 유량으로 인해 많은 양의 유목이 일시적으로 하류로 유출되며, 이 과정에서 유목은 토석이나 계상 및 계안과의 마찰로 인해 파쇄 된다. 이러한 현상은 대규모의 집중호우 시 이외에는 거의 발생하지 않지만, 상류 산지계류에 분포하고 있는 유목을 유출시키는 주요 원인이다. 한편, 하류 산지계류의 경우 유목은 성숙한 임분의 수변림이 형성되어 있는 범람원과 접하고 있는 계류구간에서 산림동태와 계안붕괴로 인해 주로 생산된다. 이렇게 생산된 유목은 상류 산지계류에서 유입된 유목과 함께 강우발생 시 형성되는 넓은 계폭과 깊은 수심에 의해 하류로 이동하게 되며, 이 과정에서 계안과의 마찰에 의한 파쇄작용으로 유목의 크기가 더욱 작아져 이동능력이 극대화된다. 그러나 계상경사가 완만해 지는 구간에 이르러서는 계류형상과 범람원과의 상호작용에 의해 사행 유로나 2차 유로 등의 퇴적공간이 발달하기 시작한다. 특히 계류의 규모가 크고 장기간 홍수이력이 없는 산지계류의 경우 이러한 퇴적공간이 더욱 두드러지게 발달하여 유목이 군적으로 체류하게 되며, 이는 결국 산림유역 내에 유목을 장기간 체류시켜 유목 유출량을 저감시킨다. 그러나 우리나라의 산지계류는 대부분 유로연장이 짧고 홍수발생이 잦은 편이므로 유목을 장기간 체류시킬 수 있는 체류공간이 적으며, 결국 많은 양의 유목이 하류로 유출된다. 이 연구의 결과는 산지계류의 수리학 지형학적 환경에 따른 생태학적 안정과 잠재적인 재해가능성의 저감을 위한 유역관리에 유용하게 활용될 것이다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제9권3호
• /
• pp.141-153
• /
• 2022

본 연구는 유목과 연행침식을 고려한 토석류 수치모형을 개발하여 2011년 발생한 우면산 산사태의 관측데이터를 기반으로 수치모의를 수행하였다. 토석류 모형개발을 위해 천수방정식 기반의 침수모형인 Nays2DFlood 모형에 혼합유사농도의 이송확산, 토석류 지면전단응력, 연행침식 모듈을 추가하였으며 유목생성과 유목거동 모의를 위해 입자법 기반의 유목동력학 모형을 결합하였다. 모의결과, 우면산 산사태로 인한 수심과 유속 및 토석류 체적을 양호하게 재현한 것으로 나타났으며, 유목을 반영한 모의에서 보다 더 정확한 재현성을 나타냈다. 따라서 본 연구의 결과는 현재 기후변화로 인해 토석류 피해가 증가하는 실정에 대응할 수 있는 피해저감방안 구축에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 인지과학
• /
• 제18권2호
• /
• pp.193-221
• /
• 2007

본 연구에서는 모바일 화면에서의 효율적인 메뉴구조를 탐색해보고자 하였다. 실험 1에서는 유목의 명확성(명확, 불명확)과 깊이수준(2,3,5층), 아이템의 수(32, 64, 128개)에 따른 탐색 과제 수행 시간과 오류수의 차이를 알아보았다. 그 결과 유목이 명확할수록, 깊이수준이 낮을수록 그리고 제시된 아이템의 수가 적을수록 과제 수행 시간이 짧았고 오류를 적게 보였다. 또한 유목이 명확한 조건에서는 깊이수준과 아이템의 수에 따른 과제 수행 시간과 오류 수에 차이가 없었으나, 유목이 불명확한 조건에서는 깊이가 깊은 조건과 아이템의 수가 많은 조건에서 과제수행 시간이 더 많이 소요되었고, 더 많은 오류를 보였다. 실험 2에서는 깊이가 5수준인 메뉴 구조에서 유목의 명확성(명확, 불명확), 아이템의 수(32, 64, 128개), 공간단서 (색, 창, 숫자단서)에 따라 과제 수행시간과 오류수의 차이가 있는지 알아보았다. 그 결과 유목이 명확할수록, 아이템의 수가 적을수록 과제수행시간이 더 적게 걸렸고 더 적은 오류를 보였다. 특히 유목이 불명확한 조건에서는 아이템의 수가 많을수록 더 좋지 않은 수행을 보여 실험 1과 동일한 결과를 보여 주었다. 또한 실험 2의 결과, 그림이나 숫자를 통해 공간단서를 제공하는 것이 탐색 과정에서 발생하는 오류를 줄이는데 도움이 될 수 있음을 보여 주었다.