• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.15-21
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• 2022

본 연구의 목적은 산지 사면에서 토석류가 발생했을 때, 하류에서 토사퇴적면적과 도달거리를 실험을 통해 조사한 것이다. 하류에 퇴적하는 토사의 특성을 분석하기 위하여 수로사면에 소단을 설치하였을 경우 또는 직선 수로인 경우 토사퇴적면적과 도달거리를 실험을 통해 분석하였다. 실험조건으로서는 토사체적농도의 변화 및 수로의 경사변화 그리고 수로의 형태에 따라서 토사퇴적면적과 도달거리의 감소율을 조사하였다. 직선수로에서 수로경사가 급할수록 그리고 토사퇴적농도가 감소할수록 토사퇴적면적과 도달거리는 증가하였다. 소단을 갖는 수로에서는 경사가 급할수록 토사퇴적농도가 감소할수록 도달거리 및 토사퇴적농도가 증가하였다. 두 수로에서 토사퇴적면적과 도달거리의 차단율을 비교해보면, 소단을 갖는 수로에서 직선수로인 경우보다 토사퇴적면적과 도달거리의 차단율이 더 높았다. 본 연구의 결과는 급경사지 비탈면에서 토석류가 발생했을 때 효율적인 토석류 저감 또는 방어 대책을 세워 토석류에 의한 피해를 줄이는 데 정보를 제공할 것이다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.1-7
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• 2023

본 연구의 목적은 급경사지 사면에서 토석류 재해가 발생했을 때, 토석류 저감 구조물의 효과를 조사한 실험연구이다. 제어 구조물로는 베플 형태를 취하였고, 베플의 설치 기수와 각 제원에 따라서 하류에서의 토석류에 의한 토사퇴적면적과 토사도달거리를 조사한 것이다. 수로의 경사가 급할수록 토사의 퇴적면적과 도달거리가 증가하였고, 토사체적농도가 감소할수록 토사퇴적면적과 토사의 도달거리가 증가하였다. 토사농도가 작은 경우(Cv = 0.5)는 토석류의 액성이 크기 때문에 수로 경사에 따른 차이가 나타났고, 전반적으로 토사체적농도가 클수록 토사퇴적면적과 토사의 도달거리 감소율이 크게 나타났다. 베플의 수를 증가할수록 토사퇴적면적과 도달거리를 약 5~10% 이상 감소하는 것으로 나타남으로서 베플의 토석류 제어능력이 있음을 보여주고 있다. 본 연구의 결과는 급경사지에서 토사재해가 발생할 때 감쇠 또는 제어 구조물을 설치할 때 중요한 정보를 제공할 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권12호
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• pp.109-115
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• 2014

본 연구의 목적은 산지에서 세립사가 포함된 유동체 혼합물이 다양한 경사 각도를 갖는 수로에서 공급유량의 변화에 따른 토사체적농도를 분석한 것이다. 수치모델은 질량보존 및 운동량 보존에 관한 방정식 그리고 세립토와 조립토 방정식에 기초하여 유한차분법을 이용하여 수행되었다. 비탈 경사면 각도 변화에 따른 토사농도 비교에서 경사가 급할수록 토사체적 농도의 급격한 변곡점이 나타났다. 공급유량의 변화에서는 공급유량이 많을수록 Fluctuation이 발생하였고, 토석류의 상태가 난류형으로 변하여 토사가 부유사 형태로 변화되었다. 이는 토석류의 이동속도가 빠르게 됨을 알 수 있다. 포화된 조립토의 변화에 따른 비교에서는 그 길이가 길수록 고농도가 발생하였으므로 사면 안정을 위해서는 사면에서의 침식 가능 여부를 먼저 판단해야 된다. 본 연구의 결과는 강우 변화에 따른 비탈면 하류단에서의 유동체 혼합물의 토석류에 의한 재해를 예측 및 다양한 경사의 비탈면을 갖는 산지 밑에서의 토석류에 의한 재해에 대한 정보를 제공할 것이다. 또한 사면 안정 시 효율적인 사면 경사각도로 설치하는 것과 사면에서의 침식 방지등에 있어 토석류와의 관계성 분석 및 토석류 재해를 막기 위한 다양한 대책을 세우는 데 효과적인 정보를 제공할 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권11호
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• pp.5-12
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• 2013

본 연구의 목적은 토석류 발생 가능성이 높은 산지에 소단을 설치하였을 경우 산지 하류에서의 토석류의 거동과 메카니즘을 측정하는 것이다. 수치모델은 질량보존 및 운동량 보존에 관한 방정식에 기초하여 유한차분법을 이용하여 수행되었다. 토석류 거동을 측정하기 위하여 3가지 형태의 소단을 갖는 사면과 직선 사면에서의 토석류 변화를 비교하였다. 우선 하류단에서 소단폭의 길이 변화에 따른 직선 사면과 소단을 갖는 사면에 대한 유량과 토사체적 농도를 조사하였고, 공급유량 변화에 따른 소단을 갖는 사면에서의 유량과 토사체적 농도를 조사하였다. 소단을 갖는 수로에서는 소단폭의 길이가 길어질수록 소단으로 인해 토석류가 저유량 형태로 나타났으며, 고유량의 요동분포의 지속시간이 줄어들었다. 이는 소단이 토석류를 지연시키는 데 효과적인 것을 발견하였다. RMS비 비교 결과 소단을 갖는 사면이 직선 사면보다 유량이 적게 나타난 것을 확인하였다. 토사체적농도의 경우 소단폭의 길이가 길어질수록 변곡점이 나타나지 않고 완만한 형태의 그래프를 나타냈으다. 또한, 저농도의 토사와 물이 혼합되어 하류부로 유하하기 때문에 하류부에서의 토석류에 의한 피해를 저감시키는 데 효과가 있었다. 본 연구의 결과는 토석류 재해 예측 및 다양한 대책을 세우는 데 좋은 정보를 제공할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2033-2037
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• 2008

최근 들어 국지성호우와 장마, 태풍에 의한 자연재해는 모든 분야에서 심각한 영향을 미치고 있다. 자연재해로 발생한 토사는 하천, 농업용 저수지, 댐 및 하구를 메워 흐름을 방해하고 저서생태계에 미치는 영향은 매우 크다. 이러한 토사는 농업용 저수지와 홍수 조절용 구조물의 사용 수명을 단축시키고, 하상을 높여 흐름을 방해하거나 변화시켜 하천 범람을 발생하기도 한다. 한편 하천범람과 제방 붕괴 등은 농지 침수는 물론 작물의 성장을 방해하는 등 많은 경제적 손실을 가져오고 있다. 본 연구에서는 토사의 농도와 분광반사특성의 상호관계를 알아보기 위하여 분광복사계(Li-1800)를 이용하여 미리 제작한 수조 안의 토사(실트질, 모래질) 농도를 변화시켜 토사농도에 따른 분광반사 특성을 파악하고, 그 특징에 대해 검토, 고찰하였다. 연구결과 실트질의 체적반사율이 모래에 비해 약 40% 높게 나타났으며, 실트와 모래 모두 $554{\sim}588nm$영역에서 최대반사율을 나타내었다. 상관분석 결과 각 토사의 상관계수는 실트질이 $0.63{\sim}0.99$, 모래가 $0.73{\sim}0.96$의 값을 나타냈으며, 두 토양 모두 $550{\sim}900nm$영역에서 r>0.90의 높은 상관성을 보였다. 또한, 토사농도에 따른 반사특성은 실트질의 경우 토사 농도가 $0{\sim}60%$까지 $470{\sim}740nm$영역에서 큰 상승폭을 보인 반면, 모래의 경우 토사농도가 25%까지 크게 증가하였으나 30%이상의 농도에서는 변화 폭이 매우 적어지는 특징을 보였다. 토사농도의 변화에 따른 탁수의 분광 반사특성은 토사의 종류에 따라 크게 다르다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.25-33
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• 2021

본 연구는 토석류의 퇴적 특성을 파악하고 소단을 설치함에 따른 토석류 피해의 저감효과를 분석하기 위해 수행되었다. 다양한 수로경사 및 토사체적농도를 고려하여 수로실험을 수행하였으며, 소단 설치에 따른 토석류 피해의 저감효과를 분석하기 위해 소단을 설치하지 않은 경우와 소단을 설치한 경우를 비교하였다. 본 연구에서는 토석류의 퇴적 특성 중 도달거리, 총 이동거리 및 이동비에 대한 분석을 진행하였다. 먼저 수로경사 변화에 따른 토석류의 퇴적 특성을 분석하였고, 토사체적농도 변화에 따른 토석류의 퇴적 특성을 분석하였다. 또한, 소단을 설치하지 않은 경우를 기준으로 소단을 설치한 경우의 퇴적 특성 변화율을 산정하였다. 실험결과, 수로경사와 토사체적농도가 토석류의 퇴적 특성에 상당한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한, 사면에 소단을 설치할 경우 토석류의 도달거리와 이동비가 크게 감소하였으며, 총 이동거리가 증가하였다. 이는 소단을 설치하는 것이 토석류의 이동을 지연시키고, 토석류의 잠재적인 이동성을 감소시키는 것을 의미한다. 본 연구의 결과는 토석류의 퇴적 특성을 이해하는 데 유용한 정보를 제공할 것이며, 나아가 소단의 설계에 도움을 줄 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.23-29
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• 2019

최근의 기후변화는 산지가 많은 우리나라에서 토석류를 발생시켜 하류에 많은 재난을 야기하였다. 산지에서 발생한 토석류는 퇴적과 침식을 반복하며 하류로 이동하고, 유동화된 토사-물 혼합물 형태로 나타난다. 이처럼 강한 운동성의 토석류를 해석하기 위하여 연속방정식 및 운동량 방정식을 적용하였고, 퇴적 및 침식에 관한 속도식은 세립사가 포한된 수정형을 적용하였다. 본 연구는 산지 상류부에서 발생 가능한 퇴적토사량의 변화에 대한 하류부에서의 토석류 거동을 분석한 것이다. 조립토사의 포설 길이 변화에 따른 수로 하류단에서 토사체적농도를 분석해 보면, 공급유량이 많고 포설길이가 길수록 토사농도의 고저차가 크게 나타났고, 변곡점 발생 시점도 빨라진 것을 알 수 있다. 본 연구의 결과는 급경사의 비탈사면에서의 침식 및 퇴적 가능 여부를 알 수 있는 침식-퇴적 속도를 판단하여 토석류 재해에 대한 대책을 세우는 데 좋은 정보를 제공할 것이다.

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

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.235-245
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• 2021

최근 기후변화의 영향으로 집중호우의 발생빈도가 증가하여 많은 양의 토석류가 발생하고 있다. 본 연구의 목적은 수로경사와 토사체적농도의 변화에 따른 토석류의 흐름 특성을 파악하고, 소단의 설치가 토석류 흐름 특성에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 본 연구에서는 실내 모형실험을 통해 토석류의 흐름 특성 중 유속, 흐름 깊이, Froude 수, 흐름저항계수를 산정하였으며, 소단의 영향을 확인하기 위해 소단을 설치하지 않은 직선수로와 소단을 설치한 1단 수로의 실험결과를 비교하였다. 실험결과, 수로경사가 토석류의 유속과 흐름 깊이에 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 토사체적농도가 토석류의 유속, 흐름 깊이, Froude 수 및 흐름 저항계수에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한, 소단을 설치함에 따라 토석류의 유속과 흐름 깊이가 최대 26.1%, 71.2%씩 감소하는 것을 확인하였다. 이는 소단을 설치하는 것이 토석류의 유속을 감소시켜 토석류의 이동성과 운동에너지를 감소시키는 것을 의미한다. 본 연구의 결과는 토석류의 흐름특성을 파악하는 데 유용한 정보를 제공하며, 사면에서 소단의 효용성에 대한 정보를 제공한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.59-66
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• 2012

본 연구의 목적은 다양한 경사를 가진 비탈면에서 토석류의 거동과 메카니즘을 평가하는 것이다. 수치모의는 질량보존 및 운동량 보존에 관한 방정식에 기초하여 유한차분법을 이용하여 수행되었다. 토석류 유동 메카니즘은 토석류, 소류집합유동, 소류이동 등의 3가지 형태로 나눌 수 있다. 우선 하류부에서 공급유량의 변화에 따른 직선 사면과 2단 경사 사면에 대한 유량, 유동심, 토사체적 농도를 조사하였다. 공급유량이 적을수록 토석류가 도달한 직후에만 유량과 유동심의 상승이 있었고, 이후 감소하는 경향을 나타내지만, 공급유량의 증가로 인해 유량과 유동심의 곡선이 불안정하면서 높게 나타났다. RMS비 비교 결과 2단 경사 비탈면이 직선 비탈면보다 유량과 유동심이 적게 나타난 것을 확인하였다. 둘째, 2단 경사 비탈면에서 하류부의 경사각도 변화에 따른 유량, 유동심, 토사체적 농도를 조사하였다. 하류부 경사각도 $14^{\circ}$와 $16^{\circ}$사이의 유량과 유동심 곡선의 밴드폭이 다른 각도 사이보다 크게 나타났으며, 10초 이후에는 높은 값의 파동이 지속된다는 것을 확인하였다.