• 한국측량학회지
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• 제24권2호
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• pp.159-165
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• 2006

본 논문에서는 위성고도계자료를 이용하여 개발된 평균해면모델인 CLS_SHOM과 지구중력장 모델인 EGM96으로부터 평균해면고와 지오이드고를 계산하여 해면지형을 계산하고, 이를 이용하여 지형류의 흐름을 추정하였다 지형류의 추정을 통하여 해양의 물리학적인 특성을 연구할 수 있기 때문에 외국에서는 많은 연구가 수행되어 왔으나 우리나라의 경우에는 연구가 이루어지지 않은 상태이다. 본 연구에서는 지형류에 대한 기초연구로서 동해에서의 지형류 흐름특성을 분석하여 제시하였다. 연구결과 동해지역에 대한 해면지형의 평균은 약 37cm로 계산되었고, 지형류 속도는 평균 -0.028m/sec로 계산되었다. 지형류의 흐름은 태평양 해수가 대한해협을 통과하면서 속도가 증가한 후에 일본열도의 외측단을 따라서 동북동 방향으로 거의 일정한 속도로 흐르다가 좁은 Tsugaru 해협과 Soya 해협을 통하여 유출되며, 한반도의 동해안을 따라서 북쪽으로 흐르다가 Soya해협과 북동북으로 향하여 Okhotsk해로 유출되는 것으로 나타났다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제9권1호
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• pp.79-93
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• 1993

NOAA AVHRR의 MCSST를 이용하여 지형류의 상대속도를 추정하였으며 이것을 대한 해협에 적용하였다. 원격탐사는 관측시에 광범위한 지역에 대해서 동시성 및 반복성이 유지되기 때문에 해양현상을 연구하는 데 있어서 훌륭한 도구로써 쓰일 수 있다. 특히 AVHRR 자료는 높 은 분해능으로 인해서 선상관측 자료보다도 지형류를 더욱 정밀하게 구할 수 있다. 연구 결과에 의하면 1992년 4월에 대한해협 서수도에서의 상대속도는 골이 있는 해역에서 가장 크며 이때 유 속의 크기는 약 23.8cm/sec로 나타났다. 그러나 이 결과는 geopotential anomaly를 계산할 때 염 분의 효과를 무시한 만큼의 오류를 포함하고 있다. 또한 대한해협 서수도에서 지형류의 수송량은 약 0.3Sv이며 쓰시마와 골이 있는 해역 사이에서 수송량이 가장 큰 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.253-253
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• 2021

천수방정식에 대한 불연속 갤러킨 기법 (DG) 모형은 주로 양해법 기반으로 개발되어 적용되어 왔으나, 바닥마찰항의 처리, 과도한 CFL 조건 등의 불리한 점이 지적되어 왔으며, 이로 인하여 실제 적용에서 FDM, FEM 등 다른 고전적인 수치기법과 비교하여 경쟁력을 갖기 어려웠다. 이에 대한 대안으로써, 최근, 불연속 갤러킨 기법에 대한 음해법 기반의 모형이 연구되고 있으며, 다소 복잡한 알고리즘에도 불구하고 적용이 확대되고 있다. 또한, 널리 알려진 바와 같이, 천수방정식의 실제 하도에 대한 적용에 있어 문제점 중 하나는 나비에-스토크스 방정식으로부터 유도할 때 사용된 정수압 가정으로 인하여, 하도의 계단과 같은 불연속 지형에 적용이 용이하지 않다는 것이다. 본 연구에서는 기존에 개발된 불연속 갤러킨 음해법에 불연속 지형의 해석을 위한 표면경사법(surface gradient method)을 결합하여 이러한 문제에 효과적으로 대응할 수 있는 기법을 제시하였다. 개발된 모형의 검증을 위하여, 제방 등 하도 구조물 위의 장주기 조석흐름, 홍수파, 계단 등을 포함하는 댐 붕괴류 모의에 적용하고 실용적인 기능성을 검증하였다. 향후 구조물이 많은 국내 하천에 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.49-55
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• 2015

토석류가 발생할 때는 강우패턴, 강우강도 및 해석을 위한 지형여건에 따라 토석류의 발생량과 흐름의 속도가 달라진다. 지형여건의 고려는 일정규모의 격자로 지형을 구분하고 구분된 격자 내의 지형경사는 평균경사로 가정하여 계산하므로 굴곡이 심한 지형에서는 분할되는 격자를 세분할수록 실제와 근접한 결과를 얻을 수 있게 된다. 그러나 지금까지는 해석알고리즘 및 컴퓨터 계산능력, 해석수행 시간 등의 한계로 인해 지형분할 격자를 상당히 크게 구분하여 수행하고 있다. 그러나 토석류 해석의 정확도를 위해서는 지형구분 격자크기를 가급적 작게 하여야 하므로, 실무적 접근을 위한 적절한 격자규모의 제안이 필요하게 된다. 따라서 본 논문에서는 기존 연구에서 논의되었던 누가 강우량, 강우강도, 강우지속시간 및 선행 강우량 등의 강우 특성 이외에 지형분할 격자크기가 토석류 흐름에 미치는 영향을 평가하고 이로부터 합리적이고 현실성 있는 지형분할규모를 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.192-192
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• 2021

산지 사면에서 발생한 토석류는 지형변화에 큰 영향을 미치는 대표적인 자연재해이다. 특히, 집중호우로 인해 발생하는 산사태의 경우 단시간에 많은 토사가 붕괴되며, 이는 매우 빠른 속도로 유동하는 토석류로 발전할 수 있다. 이러한 토석류가 도심지역에서 발생할 경우 많은 인명 및 재산피해를 야기하며, 이와 같은 피해를 저감하기 위해선 토석류의 유동과 피해규모를 예측할 수 있는 수치모형을 통한 연구가 필수적으로 이루어져야한다. 유동 및 퇴적지역의 피해규모를 크게 증가시킬 수 있는 침식-연행작용에 대한 연구는 최근에 활발히 이루어지고 있다. 수치모형으로 분석된 피해범위와 규모를 정밀하게 산정하기 위해선 침적과정에 대한 구현·해석이 필요하나 국내·외적으로 토석류 침적에 대한 연구는 미비한인 실정이다. 이에 본 연구는 침적을 고려하는 침식-연행작용 모형을 개발하여 토석류의 유동 및 퇴적과정을 자연현상에 가깝게 묘사하고자 하였다. 해당 모형은 2011년 우면산 일대에서 발생한 일련의 토석류를 대상으로 검증하고자하며, 연구지역의 지형 및 붕괴지점 자료는 토석류 발생 전·후 DEMs(Digital Elevation Models)을 이용하여 구축하였다. 현장에서 관측된 피해 범위, 총퇴적량, 특정 지점에서의 최대 피해 높이와 첨두속도 등은 실측자료로 활용하여 모형의 결과와 비교·분석하였으며 이를 통해 모형의 성능을 검증하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.240-244
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• 2019

본 연구에서는 2차원 수치모형(Nays2DH)을 적용하여 금강 상류에 건설된 세종보를 중심으로 보 개방 후에 홍수량 변화에 의한 하도의 지형변화 과정을 분석하였다. 수치모의를 위한 홍수량은 금남수위표에서 2018년 1월부터 2018년 12월까지 각 시간별 유량을 일반화(normalizing) 하여 하였다. 부정류 홍수량은 2018년 7월의 홍수량 $3,341m^3/s$을 적용하였으며, 부정류의 첨두유량($3,341m^3/s$)이 발생시간은 28시간이고 유출량은 $108.1m^3/s$으로 설정하였다. 수치모의 시간은 120시간으로 설정하여 사주의 발달, 이동, 사주의 형상 및 하도 지형변화를 분석하였다. 첨두유량은 $2,281m^3/s$, 2차 첨두유량은 $3,515m^3/s$, 3차 첨두유량은 $4,259m^3/s$으로 각각 26시간, 107시간, 200시간 동안 발생하는 부정류를 적용하였다. 수치모의 구간은 세종보를 중심으로 상하류 6.5 km 구간을 설정하였으며, 보는 완전히 개방된 것으로 설정하였다. 단일 홍수가 유입될 때 보다, 3개의 홍수가 연속으로 유입될 때에는 보 상류에서 사주의 크기가 크고, 사주의 수가 증가하며, 저수로의 변화가 다양하였다. 흐름이 집중되는 구간에서 하상은 깊게 세굴 되어 하천구조물의 안정과 주의가 필요하다. 그러나 하도의 다양성과 역동성이 크게 개선되는 특성을 보여주었다. 하상의 종방향 특성을 고려할 때, 세종보 하류에서는 하상고가 상승하는 특성을 보여 주었으나, 하상고가 불규칙한 특성을 보여주었다. 이는 단일홍수에 비해하여 하도의 역동성이 큰 것을 의미한다, 사주의 이동속도는 1차 첨두유량일 때 가장 빠르게 나타났지만, 이후 2차 및 3차의 유량이 더 많았지만 사주의 이동속도가 감소하였다. 보를 완전개방 하였을 때는 흐름이 안정화 되어 이동속도 변동폭이 작아졌다.

• 지질공학
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• 제20권3호
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• pp.231-242
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• 2010

이 연구는 Liu and Huang (2006)이 개발한 DEBRIS-2D 프로그램을 이용하여 한국의 자연사면을 대상으로 토석류 거동모사의 적용성을 평가하기 위하여 수행하였다. 세립질 및 조립질 물질이 혼재한 대규모 토석류를 모사하기 위해 DEBRIS-2D는 Julien and Lan (1991)이 제안한 구성식을 이용하여 개발되었다. DEBRIS-2D의 이론을 바탕으로 이 연구는 2006년 7월 16일 강원도 인제군 덕산리에서 대규모 토석류 산사태가 발생한 계곡을 모사대상지역으로 선택하였다. 거동 모사 결과, 토사 물질은 산사태 발생 10분 후에 이미 계곡으로 모두 유입되었다. 10분 후 토석류는 계곡부의 첫 번째 변곡점 지점인 개활지에 이르렀으며, 이로 인해 토석류의 속도가 감소하고 흐름 방향이 변하였다. 그 후 토석류는 다시 가속도가 붙어 약 40분 후에 계곡 하류의 마을인근에 이르렀다. 토석류의 최대 속도는 1 m/sec에서 2 m/sec 정도로 비교적 느리고, 토석류의 깊이변화는 계곡의 형태에 많은 영향을 받음을 알 수 있다. 거동모사 결과는 산사태 발생당시 현장의 상황과 매우 유사하게 나타났다. 이는 DEBRIS-2D 프로그램이 알고리즘을 크게 수정하지 않고도 한국의 지질 및 지형조건에 어느 정도 적용 가능함을 의미한다. 그러나, 더욱 신뢰도 높은 토석류 거동모사를 위해서는 국내 지질 및 지형에 대한 최적의 속성값을 결정할 필요가 있다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.1-11
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• 2019

본 연구는 집중호우로 인해 많은 토석류가 발생한 강원도 인제군에 속한 설악산 국립공원 일대를 선정하고 현장 조사를 실시하였다. 유역의 특징을 분석하기 위해 GIS 기법을 이용하여 지형 공간자료를 구축하였으며, 재해 발생 이후의 지형자료 구축을 위하여 지상 LiDAR를 활용하여 토석류 발생 구간을 스캔하고 3D 지형자료를 생성하였다. LiDAR 지형자료는 기존 수치 지도(재해발생 이전)와 비교하여 정밀도를 평가하고 재해 발생 전·후의 지형자료를 비교 분석하였다. 그리고 FLO-2D 모형을 활용하여 토석류 확산면적을 산정하고 실제 토석류 발생 구간과 비교 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권10호
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• pp.811-821
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• 2022

불연속 지형 전면에 작용하는 정수압 분포에 실제 압력과 차이를 해명하는 흐름률 보정 계수를 도입하여 불연속 지형을 직접 해석하는 Hwang의 기법이 적용된 수치 모형의 정확도를 높일 수 있었다. 218개 실험 시행으로 직각 광정 위어의 월류량에 가장 적합한 계수를 결정하였으며, 이것을 별도의 두 가지 직립 광정 위어 실험과 측면 위어 부정류 실험에 적용해보니 실험과 모의에서 월류량이 서로 잘 일치하였다. 이로써 조밀한 격자로 불연속 지형을 완화하거나 내부 경계를 부여하지 않고도 직각 광정 위어와 같은 불연속 하천 구조물을 지나는 천수 흐름의 정확한 수치 모의가 가능해졌다.