• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.545-545
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• 2016

전 세계적으로 여름철 국지성 집중호우 및 태풍으로 인한 피해가 빈번하게 발생하고 있으며, 산지가 많은 국내에서는 산지지역 뿐만 아니라 도심지에서의 토석류 피해 또한 급증하고 있다. 또한 2011년 7월 우면산 토석류, 춘천시 펜션 토석류 등 규모면에서 이전 보다 큰 토석류가 발생되고 있다. 이러한 토석류로 인한 피해를 줄이기 위해서는 토석류의 수치적 해석이 필요하며 현재 다양한 토석류 수치해석 모델을 이용하여 토석류를 분석하고 있다. 또한 토석류는 주로 강우로 인해 발생되기 때문에 토석류 해석을 위해선 강우-유출해석이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 청송 풍력단지를 조성하는 면봉산 일대를 대상지역으로 선정하였다. 토석류를 유발시키는 강우를 해석하기 위해 분포형 강우-유출모형인 S-RAT모형을 사용하였으며, 토석류 해석을 위해 토석류 2차원 수치해석모형인 RAMMS모형을 사용하였다. 두 모형의 커플링을 통해 토석류 확산범위 및 유동심, 속도, 충격력을 산정하였다. 이를 통해 유역내 토석류 발생시 동일규모의 사방시설을 토석류 흐름구간에 설치하여 위치에 따른 저감효과를 분석하여 사방시설의 적정위치에 대한 분석을 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.38-42
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• 2011

토석류는 산간지역에서 발생할 수 있는 가장 위험한 자연재해 중 하나로 입자-유체 혼합물인 토석류가 중력에 의해 매우 빠른 속도로 이동하는 현상을 의미한다. 산간지역에서의 토석류 발생은 도로의 횡단 배수 구조물의 통수능을 저하시키게 되며 그 결과 도로의 유실 등 막대한 피해를 발생시킨다. 잠재적인 토석류 발생 지역에서의 피해 저감을 위해서는 진보된 설계 기준이 마련되어야 하며 이를 위해 토석류의 횡단 배수구조물 내에서 토석류의 동적 거동 특성을 파악하는 것이 선행되어야 할 것이다. 이번 연구에서는 수리 실험을 통하여 횡단 배수구조물 내에서 토석류의 퇴적 특성을 파악하고자 한다. 수리 실험 장비는 폭이 일정한 사각형 수로로 접근 수로와 하류부 수로로 구성되어 있으며 접근수로의 상단부에서 일정한 유량의 토석류를 연속적으로 유입시켜 경사가 급변하는 하류부 수로 내에서의 토석류 퇴적 특성을 파악하였다. 실험 결과로 토석류의 거동 특성은 토석류의 체적 농도, 입자의 특성, 그리고 접근수로와 하류부 수로의 바닥 경사에 종속됨을 정량적으로 알 수 있었다. 또한, 토석류의 체적 농도나 수로 바닥경사 등과는 상관없이 토석류의 퇴적은 하류부 수로의 종단부인 자유 낙하 지점에서부터 시작되었고 시간이 경과함에 따라 퇴적 지점이 접근 수로 쪽으로 이동하며 퇴적량이 크게 증가하는 현상을 보였다. 이 때, 하류부 수로 내 퇴적된 토석류는 약 $12{\sim}15^{\circ}$의 경사를 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.256-256
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• 2016

우리나라는 산지가 국토의 64%이상으로 토석류 등 지반재해의 위험성에 노출되어 있다. 토석류에 의한 피해는 예측하기 매우 힘들고 외력도 한순간에 가옥을 파괴할 정도로 매우 거대하기 때문에 지진에 의한 피해를 제외하고는 매년 반복하여 막대한 재산 및 인적손실을 발생시키고 있는 재해이다. 도심지의 경우 토석류의 피해발생시 도로 및 건물 등 재산과 인적 피해가 크기 때문에 큰 이슈화가 되며 토석류가 산지 내에서 발생할 경우 해당 피해지역에 마을 민가나 교량 등이 위치하지 않으면 토석류의 피해를 인식하기 어려워 이에 따른 조치도 늦어지고 있다. 이에 국내 및 국외에서는 산지 및 도심지의 토석류 피해를 저감하기 위하여 토석류 유출저감시설(사방댐)의 설치를 통하여 토석류 흐름 및 인공구조물들을 보호하고 있다. 본 연구에서는 토석류 수치모형인 RAMMS모형과 Flo-2d모형을 이용하여 동일 매개변수를 적용 후 토석류 수치모델링을 실시하였다. 토석류 피해지에 토석류 유출저감시설의 존재 유 무에 따른 토석류 피해범위, 유출량 등을 산정하였으며 토석류 유출저감시설의 위치에 따른 피해저감 효과를 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.356-356
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• 2020

주거시설 확장 및 도심 내 인프라 구축을 위한 지속적인 산지 개발과 기후변동성 확대로 발생하는 게릴라 국지성 집중호우 등으로 인해 토석류의 발생가능성은 지속적으로 확대되고 있다.(kim et al., 2008) 그러나, 현재 국내의 토석류 방재시설에 대한 설치는 아직 미흡한 실정이며 아직 경사지 재해 발생 위험지역에는 방재시설 설치가 필요하다. 지자체의 제한된 예산으로는 필요한 모든 지역에 설치가 불가하기 때문에 순차적으로 효율적인 설치가 이루어질 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 도심지 내 소규모 산지에 대한 효율적인 설치방안을 모색하기 위해서 방재시설 설치 이후 토석류의 거동을 수치모의를 통해 방재시설 설치의 효율성을 분석하였다. 도심지 내 위치한 토석류 발생이력이 있는 소규모 산지의 토석류의 특성을 조사한 결과, 주요 발생원인은 국지성 집중호우로 인한 지반 약화로 인해 급경사를 이루고 있는 암반층 상단에 분포한 퇴적층의 붕괴가 주요 원인으로 나타났다(Kang et al, 2014) 조사결과에 근거하여 해당 유역에 대한 토석류 발생의 유입조건을 산정하였으며 유입조건에 대해 토석류 거동 예측 2차원 해석 소프트웨어인 FLO-2D를 사용하였다. 수치모의를 수행하여 방재시설이 미설치된 상태에서 발생한 토석류의 거동을 실제 발생한 토석류와 비교하였다. 또한, 수치모의에서 방재시설의 구현이 제한되므로 4가지 방재시설(교란사면용 토석류 방지시설, 울타리형 토석류 방지시설, 토사유출 저감용 지오셀, 토석류 방재장치)에 대해 경계조건의 변경을 통해 간접적으로 구현해 결과를 분석하였다. 방재시설은 종류 및 설치위치에 따라 토석류에 대한 피해저감효과가 상이하게 나타났다. 토석류 방재장치를 토석류 발생위치 전방 50 m 지점에 토석류 방재장치를 설치한 경우, 토석류의 유속이 20% 감소하여 피해범위는 36% 감소하였으며, 전방 200 m 지점에 설치한 경우, 피해범위가 14% 감소하였다. 검토한 4가지의 토석류 방재시설 중 토석류 방재장치가 가장 효율적인 결과를 나타냈다. 향후에는 피해범위에 대한 조건 외에 시공 및 유지관리 등에 대한 경제성검토를 한다면 종합적으로 방재시설 효율성을 검토할 수 있을 것으로 본다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.235-235
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• 2021

아시아 몬순기후의 영향에 의해 우리나라는 2020년 7월부터 9월까지 약 90일간의 장마로 인해 크고 작은 수재해가 발생하였다. 특히, 안성, 충주, 음성 그리고 곡성 등에서 인명피해가 발생하였으며, 그 외 13개소에서 많은 재산 피해가 발생하였다. 2020년 산사태/토석류 재해로 인한 전국적인 피해액은 약 3,900억으로 보고되고 있으며, 매년 집중호우에 의해 피해 양상이 변하고, 도시지역에서의 발생이 빈번하게 늘고 있다. 집중호우에 의한 산사태/토석류 전이 피해를 저감시키기 위해서는 발생 물질이 어디까지 이동할 수 있는지에 대한 위험범위확산에 대한 연구가 중요하며, 이런 연구를 기반으로 인명피해를 줄이기 위한 연구가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 천수방정식, 유변학특성 식 그리고 연행침식 식을 조합하여 개발된 적응형 격자기반 2차원 토석류 모델을 이용하여 안성, 음성 그리고 단성지역에서 발생했었던 산사태/토석류 전이 피해 양상을 해석하였다. 산사태 발생 후 2~3일 이내에 지표 지질 및 지형 조사를 실시하였으며, UAV 및 항공사진을 이용하여 산사태 및 토석류의 형태를 맵핑하였다. 지질 및 지형조사 시 간이 Vein tester를 이용하여 야외에서 토양 물성관련 자료를 취득하였으며, 토석류의 이동 흔적(나무 등에의 토석류 타격 흔적)을 이용하여 조사지점에서의 최대 토석류 흐름 깊이를 추정하였다. 정확한 토석류의 유속에 대한 자료 부족으로 2011년 우면산에서 발생한 약 26m/s의 속도를 이용하여 토석류의 흐름 특성을 계산하였다. 이와 더불어 연행침식의 계산을 위해 발생지점 부터 토석류가 퇴적된 하류부까지 기반암의 노출 및 퇴적 정보를 통해 최대 침식 깊이를 추정하여 입력자료로 활용하였다. 토석류 맵핑자료와 비교 결과 정확도가 90%이상으로 나타났으며, 토석류 발생 후 안성 200초, 음성 180초 그리고 단성 180초 이내로 토석류가 하류까지 이동할 수 있는 것으로 계산되었다. 본 연구와 같이 산사태/토석류 발생 메커니즘 해석에 대한 지속적인 연구를 통해 산지 재해에 의한 인명 피해를 줄일 수 있는 토석류확산범위 해석에 대한 연구가 지속적으로 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.156-156
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• 2017

최근 기후변화로 인해 국지성 집중호우 및 태풍으로 인한 피해가 빈번하게 발생하고 있으며, 많은 인명피해와 재산피해가 발생하고 있다. 그 중 토석류 피해가 산지뿐만 아니라 도심지에서도 빈번하게 발생하고 있으며 토석류에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 토석류 연구를 위한 다양한 토석류 모형이 있으며 토석류 거동 분석, 토석류 피해범위 분석 등이 이루어지고 있지만 토석류에 의한 충격력에 관한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 토석류의 유속과 유동심을 이용하여 피해범위에 따른 충격력을 산정하고 충격력 분포도를 구축하고자 하였다. 대상지역으로는 2011년 집중호우로 인해 토석류가 발생하였던 서울 우면산, 춘천 마적산 2개소, 용인시 능원리 지역으로 선정하였다. 토석류를 유발시키는 홍수량을 해석하기 위해 분포형 강우-유출모형인 S-RAT모형을 사용하였으며, 토석류 충격력 해석을 위해 토석류 2차원 수치해석모형인 RAMMS모형을 사용하였다. 모의 시나리오는 빈도별 확률강우량(30년, 50년, 100년, 200년)과 토사농도(Cv : 0.4, 0.5)를 이용하여 RAMMS모형에 적용하여 분석을 실시하였으며 각 시나리오에 따른 충격력 분포도를 구축하였다. 분석 결과로 나온 토사재해 충격력 분포도를 통하여 재료별(콘크리트, 철골, 조적식, 목재) 저항력에 따른 시설물 설치 가능 지점을 판단할 수 있을 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.323-323
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• 2011

산지가 많은 국내의 지형적인 여건은 토지의 이용에 다양한 영향을 준다. 산지주변에서는 능선을 따르거나 가로지르는 도로가 건설되고 산지계곡 하류에 발달한 선상지에는 가옥이 들어서거나 경작지로 활용되고 있다. 이러한 환경에서 우리나라는 지난 10년간 사면재해로 인한 사망자가 전체 자연재해에 27%에 달하고 이는 집중호우가 발생하는 시기에 집중되고 있어 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 호우 발생 시 산지하천에서 발생하는 토석류의 흐름특성을 연구하기 위해 국내 외 토석류 실험장치에 대한 조사와 토석류 실험장치를 개발하여 토석류발생 및 도달거리 예측을 위한 실험을 수행하였다. 토석류 실험장치는 수조길이 5.5m에 10-40cm의 가동폭 그리고 상 중 하류의 3단계 경사조절이 가능하며 토석류 퇴적장치를 결합하여 도달거리 및 퇴적분포를 계측할 수 있다. 토석류를 발생시키기 위해 토사공급장치 이용방법, 하상퇴적토사를 이용한 방법 등 다양한 시도를 하였다. 토석류 실험장치를 이용하여 발생시킨 토석류의 특성과 퇴적장치 에서의 도달거리를 측정하여 유량공급과의 상관관계를 분석하였다. 이러한 연구결과는 토석류 재해지도의 작성이나 토석류 해석모형의 개발에 필요한 기초자료로 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.112-112
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• 2015

우리나라는 산지가 국토의 64%이상으로 토석류 등 지반재해의 위험성에 노출되어 있다. 2011년 7월 우면산 토석류, 춘천시 펜션 토석류 등 규모가 큰 토석류 재해가 일어나며 문제가 되고 있다. 이에 본 연구에서는 토석류 피해지역을 연구지역으로 선정하고 지상 LiDAR스캔을 통한 현장조사로 연구지역과 유사한 매개변수 값을 산정하고 정밀도가 높은 지형자료를 생성하여 토석류 해석에 대한 정확도를 높혔다. 토석류 해석프로그램은 국내에서 토석류 해석에 많이 사용되는 FLO-2D와 아직 국내에서는 사용 빈도가 높지는 않지만 국외 연구사례에서 사용 빈도가 높은 모델 중 RAMMS 모형을 선정하여 토석류 피해가 발생한 동일 지역에 두 모형을 적용하고 그 적용성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.105-105
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• 2012

최근 우리나라는 집중호우로 인한 토석류의 발생이 현저하게 증가하고 있으며, 2002년 태풍 루사와 2003년 매미 그리고 2006년 7월 집중호우 등으로 인한 피해의 규모는 여러 조사와 문헌에서도 확인할 수 있다. 2011년 7월, 서울 우면산 일대에서는 집중호우로 인한 토석류가 발생하였으며, 16명의 인명손실을 포함한 큰 피해가 있었다. 우면산 토석류는 십여 개 지역에서 동시다발적으로 발생하였으며, 토석류 발생 유역 특성과 토석류의 유동특성을 분석하기 위한 현장 조사가 진행되었다. 조사한 자료에 따르면 우면산 일대의 일일 강우량은 서초 기상측정소를 기준으로 최대 24시간 누적 324mm 그리고 시간당 최대 68.5mm/hr를 기록하였다. 상업용 소프트웨어인 FLO-2D는 유사농도의 함수로서 점성(viscous)응력, 항복(yield)응력, 난류 및 분산(dispersive) 응력항을 포함하는 2차 유변학(quadratic rheology) 모델을 기본으로 사용하여 이류(mudflow)와 토석류(debris flow)를 모의할 수 있다. FLO-2D는 흐름의 운동량 및 에너지 보존을 고려하여 격자와 시간에 관계없이 유동심도, 속도, 압력을 예측할 수 있으며, 격자 기반의 모델로서 GIS 및 기타 응용 프로그램들과 연동이 쉽다는 장점이 있다. 그러나 하상침식에 의해 유발된 토석류의 체적 증가는 고려 할 수 없으므로 토석류의 전파 및 퇴적영역에서의 토석류 모의에만 사용할 수 있는 단점이 있다. 이 연구의 목적은 FLO-2D 소프트웨어를 이용하여 우면산에서의 토석류 현상을 재현하는 것이다. 우면산 일대에서 발생한 토석류 중 서초구 방배동의 래미안 아파트 부근에서 발생한 토석류에 대하여 수치지도(DEM)와 현장조사를 통해 얻은 지형자료, 해당 지역의 강우량 및 지질 특성 자료 등을 토대로 FLO-2D 모델을 적용하여 토석류의 흐름특성을 검토한다. 토석류 유동 및 퇴적에 대한 가용한 현장관측 자료와의 비교 분석을 통하여 토석류 특성 값을 산정하고, 모델의 적용성을 검증한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.7-7
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• 2023

국내뿐만 아니라 세계적으로도 산사태 발생에 따른 토석류 피해가 빈번하게 발생하고 있으나 아직 토석류 거동에 대한 물리적인 특성을 규명하고, 실험 등을 통한 면밀한 검토가 안 되었다. 토석류는 집중호우 시 토사 내 함수량의 증가로 인해 또는 지진, 화산 발생 시 지각 변동으로 인해 사면의 저항력이 약화되어 발생한다. 이러한 토석류는 재해를 일으키는 매우 위험한 자연 현상이며, 그 규모에 따라 하류부에 큰 피해를 발생시킬 수 있다. 국내에서 수행된 토석류 관련 연구들은 해외에서 주로 수행된 기초연구 결과를 이용한 토석류 피해 발생예측, 위험지도 작성, 토석류 방지 구조물 개발 등의 응용연구가 대부분이며 소규모 모형을 제작하여 수리실험이 진행되었다. 김기환 외(2008)은 토석류 확산형태와 흐름 속도에 대한 모형실험을 수행하였으며, 김영일과 백중철(2011)은 토석류 유동과 퇴적 특성에 대한 실험을 수행하였다. 미국의 경우 미지질조사국(USGS, U.S Geological Survey)에서 1994년부터 지금까지 100 m 길이의 대형 경사수로를 이용하여 토석류 수리모형실험을 수행하고 있으며 이를 통해 토석류의 수위, 충격력, 전파속도, 유출 후 퇴적형상 등에 대한 다양한 실험데이터를 제시하고 있다. 그러나, 현재까지 국내외 토석류 실험에 대한 표준실험방법과 기준이 정립되지 않아 실험결과의 신뢰성을 명확히 증명하기 어려운 실정이다. 토석류로 인한 가장 직접적인 피해 인자인 토석류의 충격력과 전파속도를 수리모형실험을 통해 정량적으로 파악하기 위한 시험 표준으로 시험 절차, 시험 방법 및 적정한 측정장비의 사양 등을 단체표준을 통해 제공함으로써 시험의 불확실성을 최소화하고, 명확한 프로세스에 따른 시험 결과의 신뢰성과 일관성을 확보하고자 한다. 국토교통연구인프라운영원에서는 단체표준 개발을 위한 시험기관협의체를 구성하고, 이해관계인들의 의견을 반영한 토석류 충격력과 전파속도 측정방법(안)을 2022년에 7월 작성하였으며, 현재 이해관계자들의 의견을 수렴하고 중소기업중앙회에 심의를 상정한 상태이다.