• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.93-93
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• 2022

최근 이상기후로 인하여 우리나라 산림에 태풍 및 국지성 호우가 빈번히 발생하고 있다. 이로 인해 사면재해가 많이 발생하고 있으며 그 중 호우로 인한 많은 양의 물과 함께 토석 및 부유물이 중력에 의해 경사면을 따라 흐름 형태를 보이는 토석류 재해는 속도가 매우 빠르고 파괴적이며 그 결과는 비참하기까지 하다. 더구나 인구밀도가 낮은 산지 계곡부 뿐만 아니라 도시지역에서도 토석류 재해가 빈번히 발생하며 국내 및 해외에서도 토석류에 의한 피해사례는 자주 볼 수 있다. 이러한 토석류 재해의 피해를 줄이고자 토석류의 유동성을 저감시키기 위한 대책구조물의 시공이 많이 이루어지고 있으며 최근에는 투과형 구조물 중 하나인 원통형 기둥구조물을 그룹 형태로의 시공하는 경우가 늘어나고 있다. 토석류와 대책구조물 간의 상호작용은 월류(overflow), 쳐오름(run-up), 역류(backwater) 등의 복잡한 흐름 거동을 보인다. 하지만 원통형 대책구조물에 대한연구가 많이 이루어져 있지 않고 대규모 실험 또한 비용이 많이 소요되고 실행하기도 어렵다. 이 연구는 오픈소스 소프트웨어인 OpenFOAM을 사용하여 원통형 대책구조물의 설치 조건에 따라 토석류 흐름에 미치는 영향을 분석하였다. 짧은 시간 내에 흐름이 발생하고 비뉴튼 유체 특성을 갖는 토석류의 유효전단응력이 난류전단응력에 비해 상당히 크므로 난류의 영향은 무시하였다. 계산된 수치모의의 결과를 같은 규모로 시행한 실험결과와 비교분석 및 검증하였다. 공학학적 문제에 적용 가능하도록 비교적 낮은 해상도의 계산 격자를 사용했지만 실험에서 보여지는 토석류의 흐름거동을 양호하게 재현했으며 원통형 대책구조물의 배치조건에 따라 토석류 선단부 유속의 감소 정도 및 시간에 따른 흐름깊이 변화를 분석할 수 있었다. 이 연구는 다양한 조건을 가지는 토석류 흐름을 해석하는데 유용하게 활용할 수 있으며, 추후 복잡한 실제지형 조건을 고려하는 연구를 통하여 적용성을 확보하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.621-630
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• 2023

본 연구에서는 원통형 대책구조물의 토석류 에너지 저감효과를 확인하기 위해, 대책구조물이 설치된 실제 규모의 계곡부를 수치적으로 모사한 후에 대책구조물의 배치조건을 변화시켜가면서 토석류 수치해석을 수행하였다. 해석단면은 강원도 진부면 실규모 실험장에서 측량된 지상 LiDAR 데이터를 토대로 계곡부를 모델링하였고, 해석은 ABAQUS (Ver. 2021)의 Smooth Particle Hydrodynamics (SPH) 기법을 이용하여 토석류-구조물의 상호 흐름거동을 모사하였다. 해석결과, 대책구조물이 설치되지 않는 조건에서의 흐름속도는 기존 실규모 토석류 실험결과와 유사한 흐름속도 변화를 보이는 것으로 나타났으며, 원통형 대책구조물을 설치하면 토석류의 속도를 크게 감소시키는 것으로 나타났다. 또한, 대책구조물을 높이면 토석류의 흐름저항이 증가함에 따라 하류부의 에너지 저감효과를 더욱 증가시키는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.57-65
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• 2019

본 연구에서는 원통형 대책 구조물의 설치변화가 토석류의 흐름에 미치는 영향을 확인하기 위해, 대책 구조물을 설치 가능한 소형수로를 제작한 후에 실내모형실험을 실시하였다. 실험은 수로 내에 설치된 구조물의 높이와 종방향 열의 개수를 변화시켜가면서 수행하였다. 대책 구조물이 설치된 수로 측면과 상부에는 초고속 카메라와 레이저 수위센서를 설치하여, 토석류가 구조물을 통과하기 전 후의 흐름변화를 측정하였다. 이를 바탕으로 대책구조물 설치에 따른 토석류의 에너지 저감효과를 비교, 분석하였다. 실험결과, 원통형 대책 구조물의 설치는 토석류의 유속과 흐름깊이를 감소시키는 것으로 나타났다. 또한 구조물의 설치높이와 종방향 열의 개수가 증가할수록 그 영향은 더욱 커지는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권10호
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• pp.15-27
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• 2019

본 연구에서는 원통형 대책구조물의 설치조건에 따른 토석류의 에너지 저감효과를 분석하기 위해, 원통형 대책구조물을 설치 가능한 소형 수로를 제작하고 구조물의 종방향 설치 수를 변화시켜가면서 실내모형실험을 수행하였다. 또한 토석류와 대책구조물의 크기변화가 흐름특성에 미치는 영향을 확인하기 위해, 대형수로 내에서 소형수로 실험과 동일한 종방향 구조물을 배치하고, 토석류와 대책구조물의 크기를 증가시켜 실험을 수행하였다. 소형 및 대형수로 실험결과, 원통형 대책구조물의 설치 개수가 증가는 토석류의 유속과 흐름깊이를 감소시켜, 토석류의 에너지 저감효과를 증가시키는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.69-76
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• 2009

기존의 토석류 방지대책을 보다 더 합리적으로 설계하기 위하여 본 연구에서는 국외의 토석류 유목 대책에 관한 설계방법을 분석하였다. 국내지형 및 기후조건이 유사한 일본의 경우 지진 이외에 토석류, 산사태 및 절벽붕괴에 의한 인명피해가 발생하고 있다. 특히 토석류에 의한 피해사례가 태풍이나 집중호우 보다는 장마철에 가장 많이 발생한 것으로 알려져 있다. 토석류의 흐름은 물과 흙의 중간적 성질을 나타내므로 역학적 규명이 불분명하여 일본에서도 경험에 기초한 설계 방법을 마련하여 사용하고 있다. 시공사례 분석 결과 일본에서 사용되는 현재의 설계방식은 일부 수정이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 추계 학술발표회
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• pp.626-631
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• 2006

본 연구는 2006년 7월 집중호우에 의해 많은 인적.물적 피해가 발생한 강원도 지역의 피해 현장을 조사하였으며, 그 중 성토사면붕괴를 붕괴유형별로 구분하고 발생원인과 특성을 분석하여 그에 따른 적절한 대책방안을 제시하였다. 집중호우에 의한 성토사면의 붕괴유형 중 토석류에 의한 도로횡단 배수구조물의 기능상실로 유수가 노면으로 침출되고 수압이 발생하여 도로가 유실된 유형과 하천선형 불량으로 만곡수충부(물이 직접 부딪히는 부분)에서 유속이 빨라져 세굴에 의한 붕괴가 전체성토붕괴사면의 83%를 차지하였다. 이에 대한 대책방안으로는 토석류를 계곡상부에서 부터 예방할 수 있는 방법으로 사방댐 및 그물망 공법 등이 좋은 대책방안이 될 수 있으며, 토석류에 의한 유송잡물을 모두 통과할 수 있도록 충분히 큰 배수시설을 설치하는 방법도 좋은 대책방안이 될 수 있다. 무엇보다 열대성 국지 폭우를 이제 일상의 한반도 기후현상으로 받아들여 주먹구구식의 일회성 대책방안을 지양하고 바뀐 강우특성과 빈도를 고려하여 계획 홍수위를 재산정하고 그에 따라 하천정비계획을 재검토해야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.160-160
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• 2016

토석류 재해규모의 예측이나 효과적인 사방 구조물의 검토에 있어 토석류 수치모형은 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 토석류의 유동특성을 파악하고 토석류 피해지역의 정확한 분석을 통해 토석류 유출저감시설(사방댐)의 설치 위치 및 저감효과 등을 분석하였다. 이를 위해 토석류해석시 침식 및 퇴적작용 해석이 가능한 Hyper KANAKO모형을 이용하여 토석류 수치모델링을 수행하였고, 대상지역의 정확한 분석을 위해 지상LiDAR로 실측된 고정밀도 DEM자료를 구축하고 수치모델링을 통해 사방댐의 적정 설치 위치 및 제원에 따른 토석류 저감효과 등을 분석함으로써 토석류 저감 대책 수립 시 기본자료를 제공하고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.7-17
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• 2022

본 연구에서는 중력식 사방댐 후면에 설치된 원통형 강성기둥 구조물의 배치변화가 토석류의 흐름거동 및 충격하중 변화에 미치는 영향을 확인하기 위해, 대책구조물들을 소형수로에 모사한 다음 원통형 구조물의 종방향 배열 수와유로 차단비율을 변화시켜가면서 실내모형실험을 수행하였다. 실험과정에서 대책구조물의 주변 흐름거동을 촬영하고, 중력식 사방댐의 작용하는 토석류의 충격하중을 측정하기 위해, 수로 측면과 상부에는 고속카메라를 설치하였고, 사방댐의 전면에는 로드셀을 설치하였다. 게다가, 글라스 비즈를 이용하여 토석류에 의해 동반되는 큰 직경의 거석들을 수로에 모사하였다. 실험결과, 중력식 사방댐 후면에 원통형 강성기둥 구조물의 설치는 토석류의 충격하중을 크게 감소시키는 것으로 나타났다. 또한, 대책구조물의 유로 차단비율을 증가시키면 거석을 동반한 토석류의 흐름억제를 증가시켜 충격하중을 더욱 감소시키는 것으로 나타났다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2007년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.267-270
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• 2007

토석류를 동반한 수해 피해를 줄이기 위해서는 구조적인 대책뿐만 아니라 비구조적인 대책수립을 포함한 종합적인 수해 대응대책이 중요하다. 본 연구에서는 비구조적인 대응대책 중 인명보호의 차원에서 중요한 피난활동을 중심으로 실제 피난행동을 하기까지의 영향요인을 설문조사를 토대로 분석하였다. 토석류모의 실험을 통하여 그의 특징을 분석하여 향후 토석류 발생에 따른 피해를 줄이는데 기본 자료를 제공하고자 한다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.49-49
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• 2011

토석류(Debris flow)는 산지사면이나 계곡 등에서 진흙과 돌덩어리 등을 포함하는 토석 그 자체 또는 토석과 물의 일체가 유체의 상으로 흘러내리는 흐름을 말하는 것으로 발생을 예측하기가 곤란하며, 하류에 도로가 존재하거나 인근에 민가가 있을 시 막대한 피해를 가져오는 자연현상이다. 또한 산지계곡에서 발생하는 토석류는 발생장소와 시기가 서로 떨어져 있어 연구를 진행하는데 어려움이 있다. 국내에서는 토석류피해의 저감을 위한 방법으로 주로 토석류 대책 사방댐의 설치를 선택하고 있다. 하지만 사방댐의 설치위치는 현재까지 모호한 결정기준에 의지하고 있어 이에 대한 개선이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 3차원 정밀좌표를 손쉽게 취득할 수 있는 삼차원 광대역 레이저 스캐너를 이용하여 토석류 발생 가능성이 높은 지역의 지형자료를 취득하고 토석류를 해석할 수 있는 1차원 수치모형을 이용하여 토석류 유출량을 예측하였다. 또한 사방댐의 설치위치결정에 대한 참고자료로 활용하기 위해 사방댐의 토석류피해 저감효과를 설치위치에 따라 분석하였다. 모형의 적용결과 토석류 발생 저감을 위해 설치한 사방시설의 위치에 따른 토석류 저감효과를 비교 확인할 수 있었다.