• 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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• 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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• 2012.05a
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• pp.172-172
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• 2012

기후변화에 따른 집중호우가 증가하면서 호우에 따른 피해의 양상이 달라지고 있다. 특히 사회적 경제적으로 발달하면서 도시가 확장되고 산지가 개발됨에 따라 산지와 인접한 지역에 대한 토사재해가 최근 자주 발생하고 있다. 2011년 7월 27일 서울시 우면산에서 발생한 토석류는 집중호우에 따른 사면재해의 새로운 경향을 잘 나타내었던 재해이다. 본 연구에서는 집중호우 발생 시 발생한 토석류의 유출특성을 분석하기 위해 토석류발생 모형실험을 수행하여 공급유량과 하상조건에 따른 유출특성을 분석하였다. 토석류 실험장치의 총 수조길이는 6m이며 상 중 하단부의 경사조절이 가능하다. 유량과 하도조건에 따른 유출특성을 파악하기 위해 토석류 발생지에 대한 분석을 수행하여 국내에서 발생한 대표적인 토석류를 재현하고자 하였다. 연구결과 토석류 유출은 하상재료와 공급유량에 대해 상관성을 가지고 있었으며 하상재료에 대한 추가적인 분석과 하도조건에 대한 더욱 다양한 실험이 수행된다면 토석류 재해지도의 작성이나 토석류 해석모형의 개발에 필요한 기초자료로 활용도가 높을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1317-1321
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• 2010

기후변화의 영향으로 국지성 집중호우가 증가함에 따라 토석류 발생면적과 피해규모는 지속적으로 증가추세에 있다. 강우는 토석류의 유발 뿐 만 아니라 토석류 발생규모에 직접적인 영향을 미치므로 유발강우에 대한 분석은 향후 토석류 대응을 위한 경보기준이나 대책의 설계목표를 설정하는데 있어 매우 중요한 정보를 제공하며(김경석, 2008) 누가강우량, 강우강도, 강우지속시간 및 선행 강우량 등의 강우 특성과 토석류 발생과의 관계를 제시하기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 토석류를 유발하는 강우 특성을 레이더 강우와 분포형 수문모형을 이용하여 분석하였다. 특정 격자안에 토석류 발생부가 많이 포함될수록 강우에 의한 영향이 컸을 것이라는 가정을 바탕으로 항공사진을 이용해 취득한 발달 단계별 토석류 맵핑 결과를 활용하였으며 지점강우를 이용하여 조건부 합성방법으로 보정된 1 km 해상도의 레이더 보정강우와 GIS와 연계된 분포형 강우-유출 모형인 HyGIS-GRM을 이용하여 격자별 강우량을 산정하고 강우특성을 비교하였다. 연구결과 토석류는 흐름누적수가 0인 능선부위에서 대부분 발생하였으며 발생부 포인트가 많이 포함될수록 2~3시간 동안의 강우강도가 매우 크게 제시되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.229-229
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• 2022

우리나라의 지형 특성상 국토의 약 64%가 산지 지형이며 최근 10년 기준으로 연평균 강우량의 약 51%인 651.9mm가 여름철에 집중되고 있으며, 급격한 기후변화로 인한 집중호우와 태풍에 의한 영향으로 산사태와 토석류에 의한 생활권 주변의 도로나 주택가에 많은 피해를 발생시키고 있다. 따라서 무엇보다 토석류의 피해를 줄이기 위해 재해 발생 예상지역이나 피해 정도 및 규모에 대한 예측이 중요하며 이를 위해서는 토석류 수치모의를 통해 토석류의 피해지역을 예측할 필요가 있다고 판단된다. 본 연구에서는 태풍 미탁으로 인해 토석류가 발생한 강원도 삼척시 원덕읍을 대상으로 토석류 피해지역을 해석하기 위한 연구를 수행하기 위해 2차원 토석류 해석이 가능한 FLO-2D를 적용하여 토석류의 이동, 퇴적 및 하류부 피해해석을 수행하였다. 피해지역의 수치지도와 실측자료를 활용하여 지형자료를 구축하고 FLO-2D 모형을 이용하여 토석류 발생이 하류부에 미치는 영향을 분석하고 토석류 유동특성을 분석하여 피해지역의 실측자료와 비교분석하였다. 그 결과 모형을 통해 모의된 부분과 피해면적이 유사하게 나타났다.

• 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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• 2016.05a
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• pp.392-392
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• 2016

다량의 토사가 유입된 하천에서의 유사 이송 및 퇴적 과정을 이해하고 하상재료 분포 특성을 파악하는 것은 안정하도설계를 위해 대단히 중요하다. 2006년 7월경 태풍으로 인한 수증기가 강원도내의 산악지형과 만나면서 내륙산간 지역 집중호우로 인해 지방하천에 토석류 홍수 피해가 크게 발생하였다. 인제군에 위치한 한계천은 그러한 피해를 경험한 하천 중에 하나이다. 토석류가 발생한 한계천과 토석류가 발생하지 않은 인근지역 하천인 영실천의 하천 특성을 비교하였다. 토석류 발생 이후 2008년, 2010년, 2012년의 위성영상을 비교한 결과 영실천의 하천 유심부의 위치는 거의 변화가 없는 반면, 한계천의 경우 유사이송에 의해 하천의 유심부 위치가 지속적으로 변화하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한 시간 경과에 따라 유사이송 구간의 하상재료 크기가 256~2,048mm 범위인 전석(boulder)이 점차적으로 빈번하게 관측되었다. 토석류 유입 하천의 하상재료의 분포 특성을 분석하고자 하천 구간별 전석의 크기와 빈도를 조사하였다. 하천에서의 토석류 유입은 하상재료 전석의 빈도와 크기에 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있었다. 전석의 공간적 분포를 조사한 결과 전석의 빈도와 크기는 하류로 갈수록 감소하였다. 또한 구간별 하상 경사, 하폭, 그리고 유속 등에 따라 전석의 공간적 크기와 빈도가 연관성을 보이는 것을 확인하였다.

• 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.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.18 no.1
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• pp.13-21
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• 2017

In this study, the behavior characteristics and triggering rainfall of debris flow were investigated on the basis of DB constructed by performing field investigation and collecting the rainfall data at the sites where debris flow occurred around the west of Gangwon and adjacent areas during the last 10 years. For hill slope and channelized type of debris flow, its behavior characteristic was analyzed through runout channel of debris flow divided into zone of initiation, transportation and deposition and its magnitude was estimated by considering erosion at zones of initiation and transportation. Some considerations related to establishment of landslide forecasting criterion were raised by comparing the analyzed results of analysis of rainfall at the time of debris-flow occurrence with the previous researches about the triggering rainfall of debris flow. In addition, an ID curve of inducing debris flow adequate to the investigated site was proposed and compared with results of previous study.