• 한국방재학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.49-55
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• 2010

본 연구에서는 토석류를 비압축성의 불안정한 유체로 가정하여 토석류의 피해범위를 시뮬레이션하는 GIS 기반의 프로그램의 개발에 대해 다루고 있다. 개발된 Debris Flow Analyzer 프로그램은 입력된 DEM을 완만하게 재정리한 후, 대상지역에 대한 경사, 토석류 이동 방향, 계곡을 추출한 결과와 토석 부피, 물 부피, 속도, 유효 점도, 동적 마찰계수를 취합하여 유한차분법을 적용하여 시간에 따른 토석류 이동 형태를 시뮬레이션하게 된다. 또한 이러한 시뮬레이션 결과를 Google Earth에 표현하여 토석류 재해지도의 활용성을 개선하고자 하였다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2017년 정기학술대회
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• pp.366-368
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• 2017

본 연구는 국내 산사태 발생 데이터를 기반으로 시뮬레이션 모델을 머신러닝 기법을 통해 학습시켜 산사태의 토석류 흐름을 구현하는 알고리즘에 대한 연구이다. 전통적인 프로그래밍을 통한 산사태 시뮬레이션 모델 개발을 해당 시스템에 더 많은 고도의 물리학 법칙을 통합 적용시켜 토석류의 흐름을 공학적으로 재현해내는데 중점을 두고 개발이 진행되지만, 본 연구에서 다루는 머신러닝 기법을 통한 산사태 시뮬레이션 모델 개발의 경우 시스템에 입력되는 데이터를 기반으로한 학습을 통하여 토석류 흐름에 영향을 미치는 변수와 파라메터를 산출하고 정의는데 중점을 두고 개발이 진행된다. 본 연구에서 산사태 시뮬레이션 모델 개발에 활용하는 머신러닝 알고리즘은 강화학습 알고리즘으로 기존 산사태 발생 지점을 기반으로 에이전트를 설정해 시간에 따라 시뮬레이션의 각 스텝에서 토석류의 흐름 즉 액션을 환경에 따른 가중치를 기준으로 산정하게 된다. 여기서 환경에 따른 가중치는 시뮬레이션 모델에 정의된 메서드에 따라 산정된다. 시간이 목표값에 도달하여 결과가 출력되면 출력된 결과와 해당 산사태 발생 지점의 실제 산사태 피해 지역 데이터 즉 시뮬레이션 결과 이상치와의 비교를 통하여 시뮬레이션을 평가하게 된다. 이러한 평가는 시뮬레이션 데이터와 실제 데이터간의 유사도 비교를 통해 손실률을 도출하게 되고 이러한 손실률을 경사하강법등의 최적화 알고리즘을 통해 최소화 하여 입력된 데이터를 기반으로한 최적의 토석류 흐름 구현 알고리즘을 도출한다.

• 한국지리정보학회지
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• 제13권4호
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• pp.50-66
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• 2010

본 논문에서는 보다 합리적이고 객관적인 토석류 방재대책 수립에 도움을 주기 위하여 고정밀 LiDAR DEM을 이용한 GIS 기반의 토석류 시뮬레이션 방법을 제시하였다. 매우 극단적인 산악지형 분포를 보이는 강원도 평창군 일원을 연구대상지역으로 설정하고, 유한차분법을 적용한 GIS 기반의 수치해석 프로그램을 이용하여 토석류의 발생 가능성을 시뮬레이션 하였다. 그 후 해석된 토석류 시뮬레이션 결과의 신뢰성을 검증하기 위하여 동일한 대상지역에 대하여 SINMAP 및 지형해석 방법에 의한 토석류 해석을 수행하고, 그 해석결과를 본 연구에서 제안된 GIS 기반의 토석류 시뮬레이션 결과와 비교 분석하였다.

• 대한공간정보학회지
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• 제24권3호
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• pp.59-66
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• 2016

2011년 발생한 서울시 우면산의 토석류는 과거 산간지역 피해와는 달리 도심지역에서 큰 피해가 발생하였다. 따라서 산사태 및 토석류는 산악지역과 도심지역에 관계없이 다양한 지역에서 빠른 속도로 발생하여 엄청난 피해를 유발시키기 때문에 많은 연구자들은 토석류의 영향범위를 예측하고 피해를 최소화하기 위해 노력하고 있다. 토석류의 영향범위 예측을 위한 가장 핵심적인 부분은 복잡한 3차원 지형에서의 토석류 거동 및 퇴적 메커니즘을 이해하여야 한다. 그리고 퇴적 메커니즘을 이해하기 위해서는 토석류의 거동에 따른 에너지량과 침식량이 산정되어야 한다. 하지만 기존에 개발된 토석류 모델들은 토석류의 침식량을 산정하는데 한계가 있었다. 따라서 본 연구에서는 2011년 도심지의 대규모 토석류가 발생한 서울시 우면산 지역을 대상으로 항공사진, 항공 LiDAR 자료로부터 생성된 토석류 피해 전과 후의 DEM을 활용하여 토석류의 피해규모를 산정하였으며, 에너지 이론을 기반으로 하여 침식량을 산정할 수 있는 토석류 거동 해석 모델을 개발하여 비교하였다. 또한 동일지역에 대하여 기존의 토석류 모델(RWM, Debris 2D)도 함께 시뮬레이션 하여 종합적으로 토석류 지역을 비교 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.5-20
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• 2022

본 연구에서는 토석류의 유동과 밀도 변화를 분석하기 위해 운동량방정식으로 단순화된 2상 유한체적모델(Landflow 모델)을 구성하였으며, Hershel-Buckley 유동모델을 사용하여 토석류의 내부 및 기저 마찰과 복잡한 지형 및 연행침식을 분석하였다. 또한 토석류 해석 모델을 수치적으로 해결하기 위하여 Harten-Lax-van Leer-Contact(HLLC) 방법을 포함한 관련 유한체적모델을 도입하여 토석류의 경계면에 대한 해를 구하였다. 충격흡수능력, 수치적 등방성, 모델정확도, 질량보존을 검증하기 위해 제안된 모델을 기반으로 원형 댐파괴, 비뉴턴 유체의 댐파쇄 및 다중 토석류 사례분석을 수행하였다. 해석 결과로부터 본 해석모델의 토석류 해석에 대한 수치적 안정성과 정확도를 확인하였다. 또한, 다양한 유동학적 특성의 토석류 흐름을 체계적으로 시뮬레이션하고 토석류 유동특성이 거동에 미치는 영향을 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.139-147
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• 2023

전 세계적인 기후 변화로 폭우 빈도가 증가하면서 토사 재해 위험도 또한 높아지고 있다. 토사재해 피해 예측 분야의 기존 연구들은 주로 시설물의 활용 빈도나 역할로 대변되는 내재적 중요도를 평가하는 데 주력하였다. 본 연구는 토석류 시뮬레이션을 통해 구현되는 시설물 외부 조건에 따른 위험도를 평가하는 데 초점을 두고 있다. 토석류 시뮬레이션에는 기존 Random Walk Model (RWM)을 부분 개선하여 활용하였다. 기존 알고리즘은 시뮬레이션 결과가 최대 경사선에 지나치게 집중되는 문제를 보였고, 이를 개선하기 위해 중심셀 높이에 변화를 주고 관성 적용 방법을 수정하였다. 시설물 정보는 수치지형도 Ver.2.0 레이어로부터 수집하였다. 시뮬레이션 결과와 수치지형도 레이어를 중첩하여 각 객체의 피해량을 예측하였다. 면 구조 레이어와 선 구조 레이어에 각각 적합한 예상 피해 산정 기법이 적용되었다. 마지막으로 예측된 피해량, 즉 위험도를 해당 객체의 속성정보와 결합함으로써, 피해가 예상되는 객체 목록 작성과 각종 통계 도출, 그리고 각 시설물의 위험도를 지도에 표현할 수 있는 체계를 마련하였다. 본 연구는 이해하기 쉬운 시뮬레이션 알고리즘을 사용하고 상세한 위험도 정보를 지도에 표현할 수 있는 기법을 제안하였다. 이러한 점에서 본 연구가 토석류 위험도 평가 체계를 사용자 친화적으로 발전시키는 데 도움이 될 것이라 기대한다.

• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.547-558
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• 2022

2020년 8월 집중호우로 인하여 전라남도 곡성지역에 토석류가 발생하여 5명이 사망하는 재난이 발생하였다. 이 지역을 대상으로 하여 사진 측량을 통해 0.03 m의 고해상도 지형정보를 구축하고 토사의 붕괴량을 측정하였다. 또한 Flo-2D를 이용하여 토석류의 유량과 지형정보의 차이에 따라 유동심, 유속, 확산면적에 대하여 민감도 분석을 수행하였다. 유량이 높아질수록 토석류의 유동심, 유속, 확산면적이 높아지며 고해상도 지형정보와 저해상도 지형정보와의 결과 차이도 높아지는 것으로 나타났다. 그리고, 고해상도의 지형정보를 적용하였을 때 실제의 토석류 흐름방향과 유사하게 계산되어 고해상도 지형정보의 적용이 토석류 해석 결과의 정확성을 높이는 결과를 정량적으로 분석하였다. 추가로 항복응력과 점성과 같은 지질정보에 대해 고려하면 전반적으로 실제 토석류의 확산 정보보다 작게 계산된 결과를 보완할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.71-78
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• 2022

최근 산사태나 토석류와 같은 산지재해가 계류를 따라 흘러와 주거지 및 도로를 덮치는 피해가 증가하고 있으며 본 연구에서는 산지재해의 피해 저감 및 원인 분석을 위하여 토석류 발생지역을 대상으로 현장 조사 및 지상 LiDAR 지형 분석을 수행하고 토석류 수치 모형인 FLO-2D 와 RAMM 모형을 이용하여 토석류 유동 과정을 시뮬레이션하였다. 그리고 토석류 퇴적 면적을 산정하고 실제 발생 구간과 비교 분석하였다. 지상 LiDAR 스캔 자료의 토석류 발생 구간 퇴적 면적은 대략 21,336 m²로 산정되었으며 FLO-2D 모의 결과 20,425 m², RAMMS 모형의 경우 19,275 m²로 분석되었다. 두 모형 모두 실제 발생 구간과 유사한 형태를 보였다. 구축된 지형자료는 재해 발생 위험지역의 안전성 확보를 위한 기초자료로 활용 가능할 것이다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.53-61
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• 2019

토석류의 발생은 산악지역에 위치한 도로나 주택가에 심각한 위험을 초래하며 많은 재산의 손실을 발생시킨다. 본 연구에서는 산악지역에서 발생한 토석류를 모의하기 위해 2개의 유역을 선정하고 공간자료를 구축하였다. 첫 번째 유역의 경우 지상 LiDAR를 활용하여 토석류 발생 구간을 스캔하고 지형 자료를 구축하였으며 두 번째 유역의 경우는 드론을 활용하여 유역의 퇴적부를 촬영하고 DSM(Digital surface model)을 생성하였다. 그리고 토석류 발생이 하류부에 미치는 영향을 분석하기 위해 2차원 상용 모델인 FLO-2D를 사용하여 토석류의 흐름 영역을 시뮬레이션하고 지상 LiDAR 및 드론 측정데이터의 퇴적부와 비교분석하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.67-74
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• 2023

본 연구에서는 산지 지역의 개발 예정지에 대하여 산사태의 발생 위험성을 분석 하였다. 개발 예정지의 위치를 고려하여 사면에서의 위험성과 계류에서의 위험성을 구분하여 현장조사를 수행하였고, 산사태의 발생 위험성 평가 기준은 산림청고시 제2023-10호 산사태 발생 우려지역 조사 및 취약지역 지정 ‧ 관리 지침의 평가표를 이용하였다. 사면13개소와 계류 11개소에 대하여 각각 위험도를 평가한 결과 사면 2개소, 계류 2개소에서 위험한 것으로 조사되었다. 위험한곳으로 조사된 지역에 대하여 토석류 피해가 발생할 것으로 예상되어 수치시뮬레이션을 이용하여 토석류 확산 범위를 분석하였다. 예상되는 토석류는 유역 하부에 위치한 도로 및 건물에 영향이 있을 것으로 시뮬레이션되어, 피해를 최소화 하기 위한 재해방지시설이 필요할 것으로 판단하였다. 이러한 정보는 산지 개발을 수행하기 전 사전 재해영향성 검토에 활용될 수 있을 것으로 예상된다.