• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.305-305
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• 2015

도심지에서의 우수관거시스템의 경우 적정 설계빈도 기준에 따라 유입량에 따른 적정 통수능을 확보할 수 있도록 설계되고 있다. 유입량에 동반되는 토사량의 경우 관내 퇴적 방지를 위한 적정 설계유속 조건 반영을 통해 관내 퇴적이 이루어지지 않도록 고려하고 있다. 그러나 2011년 7월 우면산 토사피해, 2014년 8월 금정산 토사피해와 같이 실제 발생한 주요 침수피해들의 경우 다양한 피해발생 원인들 중 관로 내 토사퇴적에 따른 우수관로의 통수능력의 저하되는 문제점이 지적되었다. 설계 시 적절히 고려하지 못한 토사의 유입은 관내 토사 퇴적으로 이어지고 결과적으로 통수단면 저하에 따른 월류발생 및 도심지 내 침수피해가 발생으로 이어지게 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하고 기존 관거의 통수능력을 적절히 확보하기 위해서는 관거 내의 퇴사량에 대한 분석과 이를 고려한 관로 설계가 필수적이다. 도시유역에서 일반적인 우수관거로 유입되는 토사의 경우 산지유역과 달리 비교적 작은 입경을 가진 토사들로 구성된다. 즉, 유입되는 토사량에 있어 입경의 적정 크기 및 분포에 따라서 관거내 토사 퇴적량이 달라지게 되며 이를 해소할 수 있는 유속 범위에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 토사 입경별 관내 유속에 따른 퇴적양상을 검토하기 위하여 특정 제원의 관거 및 우수관거로 유입되는 토사의 입경들을 기준으로 관내 수심의 변동에 따른 우수관거를 지나는 각입자별 부유 퇴적의 기준이 되는 한계유속 조건을 산정하였으며, 이를 고려한 관거의 경사도 조정을 통해 설계유량에 따른 관거 내 토사퇴적량 변화를 살펴보았다. 이때, 관로내에 일정량의 토사가 지속적으로 유입되는 것으로 가정하였으며, 유입되는 토사의 입경을 0.1mm~30.0mm까지 세분화하여, 유입되는 토사 전량에 대한 입경을 하나의 입경으로 고정시킨 조건으로 관내 유속에 따른 퇴적 양상의 변화를 검토하였다. 향후 해당 조건을 반영한 설계방안의 경우 설계강우에 대한 고려를 통하여 신뢰도 측면에서 관거내 토사의 퇴적과 유속 관계에 대한 분석을 바탕으로 이루어져야 하며, 이를 통하여 일반적인 관거의 설계 기준이 수립될 필요가 있다고 판단된다.

• 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.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권5호
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• pp.755-763
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• 2010

농지 개발로 인한 다량의 세립토사 유입은 타호부호수의 생태계를 악화시키고 있다. 호수 퇴적물의 물리적 특성, $^{137}Cs$, 과 화산재를 이용한 연대측정을 위해 호수 퇴적물 시료 15개를 채취하였다. 타호부호수에서 과거 300년간 토사퇴적속도를 조사한 결과, 유역에서 인위적 개발이 없는 1898년 이전 자연상태에서는 토사퇴적량이 0.1-1.1 mm $year^{-1}$였고, 인위적 개발이 시작된 1898년 이후에는 0.6-12.8 mm $year^{-1}$로 급격하게 증가하였다. 즉, 산림벌채, 하천공사와 농지개발 이후 토사퇴적량은 자연상태보다 6-12배 증가하여 호수의 수심이 얕아지는 현상을 가속시켰다. 1898년부터 1963년 사이의 호수 토사퇴적속도는 개별 소유역으로부터 토사유입 영향에 따라 공간적인 변화가 나타났다. 특히 1898년부터 1963년 사이의 호수 남쪽부분의 토사퇴적량은 산림벌채에 의한 숯 생산과 생산된 숯을 수송하기 위한 운하공사로 인해 호수 중앙과 북쪽부분보다 많았다. 하지만 1963년 이후 남쪽부분의 토사퇴적량이 감소하고 중앙과 북쪽부분에서 토사퇴적량이 증가하여 호수 안에서 토사퇴적의 공간적 변화는 없었다. 왜냐하면 호수 남쪽부분에서 많은 양의 토사퇴적은 호수 수심을 얕게 하여 토사를 침전시키는 능력을 감소시켰기 때문으로 생각되었다. 특히 하천 출구에 위치한 지점의 토사퇴적량은 자연상태에 비해 5-32배 높았다. 그리고 쿠시로강(평상시 타호부호수는 쿠시로강으로 배수)은 홍수시 탁수가 역류하여 호수로 유입하기 때문에 토사 유입 증가에 공헌하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.685-685
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• 2012

농업용수 및 친수공간 확보, 경관 향상 등의 다양한 목적을 위한 보의 건설은 하천의 흐름을 차단하여 보를 기준으로 상 하류의 흐름특성을 변하게 하고 토사퇴적에 많은 영향을 미치게 된다. 토사의 퇴적으로 인해 하상이 상승되면 홍수시 홍수위 상승에 의한 치수적인 문제점이 발생하고 토사의 침식이나 공급차단으로 인해 하상이 저하되면 하상세굴로 인해 교각이나 수위관측소와 같은 하천시설물의 기능이 저하되며 하천부지의 변화 등 하천유역 관리에 많은 영향을 준다. 따라서 보 상 하류의 하상변동을 예측하고 분석하는 것은 하천 관리에 매우 중요하다. 본 연구에서는 공주보 건설 기간 중 공주보를 기준으로 상 하류의 하상변동 및 퇴적 토사의 입도 변화양상을 조사하기 위해 모니터링 지점을 선정하였고, 하상단면 수심측정기를 이용하여 하상의 형상 모니터링을 통해 하상변동 양상을 분석하였으며 토사시료를 채취하여 하상재료 입도분포를 분석하였다. 그 결과 공주보 상류 모니터링 지점의 하상 평균높이가 0.52m 낮아진 것으로 측정되었고, 하류 모니터링 지점 역시 하상고의 평균 높이가 0.36m 저하된 것으로 측정되었으며, 하상형상의 모습은 큰 차이를 보이지 않았다. 보의 건설로 상류측의 토사퇴적이 예상 되었으나 모니터링 시에는 수문이 개방되어 하천의 흐름이 비교적 원활하여 보 상류측에 토사의 퇴적현상이 발생하지 않은 것으로 판단된다. 또한, 하상재료를 채취하여 균등계수 및 곡률계수를 통해 입도분포를 분석한 결과 체가름시험 규정에 의해 '나쁜입도'로 분류되었다.

• 한국산림과학회지
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• 제98권6호
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• pp.669-675
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• 2009

본 연구는 산림유역 개발이 하천 출구의 토사 퇴적에 미치는 영향을 규명하기 위해 토사 퇴적물에 함유된 세슘 농도를 분석하여 세슘총량과 토사 퇴적속도를 계산하였다. 세슘은 1954년 핵실험에 의해 최초 방출되었고, 토사의 입자에 흡착되어 퇴적하기 때문에 토사 퇴적물의 연대측정으로 이용되고 있다. 쿠시로습지유역의 대규모 산림은 1950년대 이후 농지로 개발되었고, 1954년 이후 하천 출구에서는 36~148 cm의 부유토사가 퇴적되었다. 세슘을 함유한 토사는 유역으로부터 유출되어 하천 출구에 퇴적하므로 하천 출구에서 세슘총량은 대조구보다 높은 값을 나타내었다. 또한 세슘총량은 토사 퇴적속도가 증가할수록 증가하였지만, 쿠쪼로강과 쿠시로강의 출구에서 세슘총량은 완만하게 증가하였다. 왜냐하면 쿠쪼로강과 쿠시로강에서 유로침식으로 발생한 토사는 세슘을 거의 포함하고 있지 않기 때문에 이들 하천 출구에서 토사퇴적은 증가하고 있었지만 세슘총량은 크게 증가하지 않았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.466-466
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• 2012

하천의 하구에서는 해수의 흐름에 따른 연안토사의 이동과 하천유황에 따른 상류에서의 토사량에 따라 하상이 변화한다. 특히 하구부에서의 퇴적토사 증가는 하천의 수질변화와 어도단절 등으로 인해 하천환경에 악영향을 끼칠 수 있는 하구폐쇄를 발생시킬 수 있어 이에 따른 모니터링이 필요하다. 본 연구에서는 동해안으로 유출되는 지방 1급 하천인 가곡천과 호산천을 대상으로 하구부 퇴적토사의 변화를 모니터링 하였다. 하상변화의 모니터링은 최신장비인 지상 LiDAR를 이용하여 다시기로 스캔한 지상 LiDAR 측정자료를 활용하여 퇴적량을 산출하고 퇴적과 침식의 변화양상을 분석하였다. 분석결과 퇴적지점과 침식지점 및 이에 대한 체적량 변화를 정밀하게 확인할 수 있었다. 지상 LiDAR를 활용한 하상변화 분석기법은 정밀한 퇴적량 추이를 빠르게 관찰할 수 있어 하구지역 뿐만 아니라 하천 전반에서의 하상변화를 조사하는 데에 있어 활용도가 높을 것으로 판단된다.

• 한국산림과학회지
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• 제103권1호
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• pp.80-86
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• 2014

산림유역의 토지이용 변화가 호수의 토사퇴적속도에 미치는 영향을 조사하기 위해 $^{210}Pb$ 연대측정을 수행하였다. 평상시 타코부호수는 쿠시로강으로 유출되지만 쿠시로강의 수위가 증가하면 역류현상으로 인해 쿠시로강에 유출된 다량의 세립토사가 호수로 유입되고 있어 호수 유출지점의 토사퇴적속도를 증가시키고 있었다. 그래서 호수에서 유출입하는 하천 주변의 토사퇴적물에서 $^{210}Pb$ 농도는 많은 양의 토사 퇴적의 영향으로 $^{210}Pb$ 농도가 희석되어 비교적 낮은 값을 나타내고 있었으며 지수함수적으로 감소하는 경향도 나타나지 않았다. 따라서 본 연구에서는 CRS 모델의 $^{210}Pb$ 연대측정법을 사용하였고, CRS 모델의 연대는 $^{137}Cs$ 연대(1963년)와 잘 일치하였다. 타코부호수에서 과거 100~150년 정도의 토사퇴적속도를 조사한 결과, 유역에서 인위적 개발이 없는 1880년대 이전 자연상태에서는 토사퇴적량이 $0.01{\sim}0.03g/cm^2/year$였고, 산림벌채와 하천공사가 시작된 1880년대~1940년대에는 $0.03{\sim}0.09g/cm^2/year$으로 토사퇴적이 증가하였다. 특히 유역에서 산림벌채, 하천공사, 농업개발과 임도 개설이 진행된 1980년대 이후에는 토사퇴적속도가 $0.09{\sim}0.84g/cm^2/year$로 자연상태보다 9~28배 증가하여 호수의 수심이 얕아지는 현상을 가속시키고 있는 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권1호통권24호
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• pp.67-72
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• 2007

본 연구에서는 토사에 대한 질량보존의 법칙을 이용하여 자연유역 내 토양의 침식 및 퇴적 잠재능을 산정할 수 있는 모델을 개발하였다. 이 프로그램은 각 셀 별 토사에 대한 질량보존의 법칙을 적용하여 GIS환경하에서 구동 가능하도록 구성되어있으며 셀 별 토사발생량은 RUSLE 공식을 이용하여 산정하였다. 토양의 침식 및 퇴적 잠재능은 토사의 유출량과 유입량의 차에 의해 각 셀이 침식되거나 퇴적된다는 질량보존의 법칙을 이용하여 산정하였다. 질량보존의 법칙을 적용하기 위한 셀 별 토사유출량은 토사발생량과 토사전달률을 곱하여 산정하였으며 이 토사 유출량이 흐름방향 알고리즘에 의해 결정되는 하류 셀의 토사유입량이 된다. 본 연구에서 개발된 모델을 이용하여 국내 소유역에 대해 적용하였으며 그 결과를 실측치와 비교함으로써 모델을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.262-262
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• 2022

토석류는 산지 사면에서 발생하여 지형변화에 큰 영향을 미치는 대표적인 자연재해 중 하나로 국내에서 발생하는 토석류는 홍수, 태풍 등 타 재해에 비하여 상대적으로 매우 짧은 시간에 발생하며, 사후대응이 어려우므로 사전대비가 필수적이다. 토석류로 인한 피해를 효과적으로 대비하기 위해서는 국내의 지질, 지형 그리고 강우에 따라 발생하는 토석류에 대한 보다 체계적인 정밀현장조사를 통한 자료 구축과 이를 분석한 토석류의 발생원인, 이동경로와 침식 및 퇴적에 관한 연구가 필요하다. 최근의 토석류 연구에서는 침식-퇴적 및 연행작용에 의한 효과를 반영한 수치모의 연구들이 있으나, 모형의 검증을 위한 침식-퇴적 거동에 대한 자료는 현재까지 매우 부족한 실정이다. 토석류 발생에 따른 침식-퇴적 거동특성은 그 자체로도 공학적으로 중요한 요소이며, 수치해석 모의에 필요한 매개변수 추정에도 필요한 항목이다. 토석류 모의의 검증자료로 활용될 수 있는 토석류에 대한 실험적 연구는 토석류의 확산 형태 및 확산 길이에 대한 내용이 대부분으로 흐름수로에서의 침식 및 퇴적에 대한 연구는 찾아보기 어려운 상태이다. 본 연구에서는 토석류 발생에 따른 흐름부에서의 침식 및 퇴적에 대한 거동 특성을 분석하기 위하여 함수비, 흐름수로 경사, 상부 붕괴토조의 토사깊이, 흐름수로 침식가능 깊이 등 다양한 조건으로 실내모형실험을 수행하였다. 상부 토조의 토사 함수비가 30~80% 실험에서는 퇴적 현상이 탁월하였고, 100% 이상인 실험에서는 침식 현상이 확연하게 나타나 토사의 함수비가 높아지면 집중호우 등 선행강우로 인한 산지 지역에서 발생되는 토석류 현상과 유사하고, 함수비가 낮으면 토석류(Debris flow)가 아닌 입상유동(Granular flow)으로 보는 것이 적절한 것으로 판단된다. 상부 토조의 함수비를 100% 이상으로 변화하여 침식이 발생한 실험에서 상부 토조의 액화 된 토사는 빠른 속도로 흐름이 진행되면서 함수비와 붕괴 체적이 증가할수록 흐름수로 상류부에 침식이 크게 나타나고, 상류부의 토사를 중류부를 거쳐 하류부까지 연행(Entrainment)하는 것으로 판단된다.

• 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.