• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.228-228
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• 2022

최근 이상기후로 인해 단시간에 다량의 강우가 내리는 현상이 발생하고 있으며, 이는 급경사면의 지반을 포화시켜 붕괴에 이르게 하여 유수와 붕괴된 토사가 계곡을 따라 흐르는 토석류 재해로 이어진다. 토석류는 빠른 속도로 유하하여 인명과 주거 및 도로 등의 시설에 피해를 발생시킨다. 토석류를 해석하기 위한 연구방법에는 피해지역의 현장조사와 모형실험을 이용하는 방법, 수치모형을 이용하는 방법 등이 있다. 현장조사와 모형실험에는 고가의 장비와 많은 인력 및 비용이 소요되어 수치모형을 이용한 연구가 주로 이뤄지고 있으며, 피해지역의 건물, 도로 등의 시설물을 고려한 지형을 제작하여 토석류 수치모형에 적용한 연구도 진행되고 있다. 본 연구에서는 태풍 미탁의 영향으로 시간당 최대 110mm/hr, 누적강수량 487mm로 인해 토석류 재해가 발생한 강원도 삼척시 원덕읍을 연구대상지로 선정하였으며, 토석류 해석 시 침식과 퇴적작용을 고려할 수 있는 Hyper KANAKO 모형을 적용하였다. 토석류 수치모의 시 건물의 유무를 고려하여 지형자료를 구축하고 Hyper KANAKO 모형을 적용하였다. 건물이 미고려된 지형에서는 실제 토석류가 이동한 거리와 피해면적에 비해 과다하게 모의 되는 특징이 나타났으나, 건물이 고려된 지형에서는 실제 피해와 유사한 이동거리, 유동심 및 피해면적을 나타내었다. 이는 토석류 발생 위험지역에 대한 모의 시 건물을 고려함으로써 피해범위와 규모를 건물 미고려시 보다 정확하게 예측할 수 있어 토석류 저감계획 수립 및 피해지 분석시 활용성이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.341-341
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• 2017

토석류는 기본적으로 강우에 기인하는 산지재해이다. 따라서 국토의 64%가 산지인 동시에 여름철 강우가 집중되는 우리나라의 특성상 토석류가 발생할 가능성이 상당히 크다. 또한 최근 높은 인구밀도로 인하여 불가피하게 토석류 발생 시 큰 인명피해마저 우려되고 있는 실정이다. 토석류저감을 위해서 FLO-2D, RAMMS, DEBRIS-2D 등의 다양한 수치해석 프로그램들이 개발되어왔다. 이러한 프로그램들을 통해 토석류를 해석하려면 조사하려는 지역의 지형자료를 습득하는 것이 선행되어져야 한다. 하지만 토석류 재해지역의 접근성 및 위험성을 감안할 때 해당 지역으로의 접근이 곤란하여 지형자료를 직접 얻는 것은 어려운 경우가 대부분이다. 본 연구에서는 토석류 재해 위험지역에서 드론촬영을 실시하여 후처리 프로그램을 통해 해당 지역의 DEM을 생성하였다. 생성한 DEM이 효용가치를 지니려면 실제 지형과의 차이를 최소한으로 가져야 한다. 따라서 드론촬영으로 생성한 DEM을 수치지도를 통해 생성한 DEM과 비교하여 좌표의 편차, 고도의 편차 등을 계산하였다. 또한 각각의 DEM 자료에 FLO-2D를 적용하여 토석류 재해 위험지역에 설치된 사방시설의 저감능력을 확인해보았다. 두 DEM의 비교분석을 통해 드론촬영으로 생성한 DEM이 충분한 실용성을 지니고 있음을 확인하였고, 또한 해당 지점에 설치된 사방시설의 저감능력을 다방면으로 확인할 수 있었다. 연구결과, 현재 급부상하고 있는 드론을 통해 사방사업을 효율적으로 진행할 수 있음을 확인하였다. 이는 토석류 저감 부문에서 큰 효과를 발휘할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.140-140
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• 2023

전 세계적인 기후변화로 인해 태풍과 집중호우의 발생빈도와 규모가 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 태풍과 집중호우는 국토의 64%가 산지로 이루어져 있는 우리나라에서 토석류 재해를 발생시켜 하류부에 많은 피해를 입힌다. 토석류는 계곡을 따라 흐르는 특성을 가지고 있어 콘크리트 사방댐, 슬릿트형 사방댐과 같은 횡단구조물과 기슭막이와 같은 종단구조물의 설치는 토석류피해 저감에 매우 유효하게 작용하고 있다. 따라서 토석류 재해의 발생 위험이 높은 유역에서의 토사유출량의 예측과 재해저감시설의 규모와 형상, 위치 설정은 토석류 피해를 예방하기 위한 중요한 요소이다. 본 연구에서는 2019년 10월 토석류 재해가 발생한 지역의 피해를 분석하기 위해 2차원 수치모형인 Hyper KANAKO 모형을 이용하였으며, 해당 지역의 수치지형도를 이용하여 수치표고모델(DEM)과 토석류 피해를 저감하기 위한 배수시설을 고려한 지형자료를 제작하였다. 그리고 모형의 주요 입력변수인 첨두유량은 토석류 피해가 발생하였을 때의 강우 자료와 현장조사 자료를 이용하여 산정하였다. Hyper KANAKO 모형의 결과로 나타나는 확산범위, 퇴적량 등을 분석하여 배수시설의 유무에 따른 토석류 피해 저감효과를 분석하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.4
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• pp.235-245
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• 2021

Recently, the frequency of torrential rain is increasing due to climate change, which causes a large amount of debris flows. The purpose of this study was to understand the flow characteristics of debris flow according to the change in channel slope and volumetric sediment concentration and to analyze the effects of a berm on the flow characteristics of debris flow. The flow characteristics of debris flow, such as flow velocity, flow depth, Froude number, and flow resistance coefficients, were calculated using laboratory tests. The effect of a berm was analyzed by comparing the experimental results of a linear channel with those of a one-stepped channel. The results showed that the channel slope affected the flow velocity and flow depth, and the volumetric sediment concentration affected the flow velocity and flow depth, Froude number, and flow resistance coefficient. Moreover, as a berm was installed, the flow velocity and flow depth decreased by up to 26.1% and 71.2%, respectively. This means that installing a berm reduces the flow velocity, thereby reducing the mobility and kinetic energy. These results provide useful information to understand better the flow characteristics of debris flow and the effectiveness of a berm.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.26 no.11
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• pp.5-15
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• 2010

Debris flow is defined as water mixture flow with wide range of large size soil particles such as rock, gravel and sand. Localized heavy rain, derived from abnormal weather, results in the debris flow which generally occurs in summer, especially during and after rainy season and typhoon. This study focuses on the characteristics of impact force of the debris flow with different gravels and gravel mixtures by model experiment. Based on measured experiment results, it is found that the impact force derived by debris flow is mot proportional to the amount of dry material mixture, but depends on the particle size distribution of the debris flow.

• Geotechnical Engineering
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• v.13 no.5
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• pp.125-132
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• 1997

It is observed that debris mitred with a wide range of soil particles and water moves downwards like viscous fluid soon after a landslide has triggered. An Assumption can be made from the field observation that the debris flow behaves as a kind of non(non-Newtoniron) Newtonian fluid which has non linear viscosity. In this study, a series of viscosity tests are carried out to measure rheological properties of debris by using a viscometer with semples taken from a landslide site. It is proved that debris flows behave as Bingham plastic mod el of non-Newtonian fluid. This model can be used predict the movement of debris flows.

• Proceedings of the Korean Society of Disaster Information Conference
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• 2016.11a
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• pp.428-432
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• 2016

자연재해는 전 세계적으로 몇 조원에 이르는 피해를 주고 있으며 근래에는 기후변화로 인한 이상기후현상으로 집중호우의 빈도가 증가하고 있으며 홍수, 산사태 토석류 등 발생빈도가 늘어나고 있는 추세이다. 최근 2011년 서울에서 발생한 우면산 토석류의 피해와 강원도 일부 지역의 피해로 인해 많은 피해가 일어났으며, 국가에서는 산사태 피해를 최소화하기 위해서는 장기적으로는 위험한 지역에 구조물을 설치하는 등 예방사방을 실시하고, 단기적으로는 위험요소의 제거와 위험지역의 예측을 통한 경계피난체재를 철저히 할 필요성이 강조되고 있는 실정이다. 특히, 강원도는 산지로 이루어져 있으며, 매년 집중호우나 태풍이 지나간 다음, 많은 양의 강우량으로 인해 산길을 지나는 도로에 토석류로 인해 길이 막혀 이동이 불가능 하게 되거나 산지 아래에 있는 건물이 산에서 쓸려서 내려오는 토사와 나무에 의해 파괴되어 물질적인 피해를 입는 영상이 뉴스를 통해 많이 접하고 있다. 본 연구에서는 토석류에 대한 전반적인 특성을 설명하고 체계적인 관리가 필요하다. 연구 지역은 춘천지역을 대상으로 SINMAP 모델 기법의 조도계수와 특성을 고려한 위험지도를 작성하였고 산사태 일부 지역에 대한 위험도 평가를 하였다.

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

• Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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• v.31 no.6_1
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• pp.471-481
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• 2013

Recently, the frequency of debris flow disaster has increased, which is one of the natural disasters during extremely heavy rainfall condition. This paper described the analysis method about deposition characteristics of debris flow using topographic characteristics of debris flow path. First, we observed topographic changes by differencing high- resolution LiDAR DEMs acquired before and after the occurrence of debris flow event. We assumed that deposition on outside of debris flow path was generated by movements due to the inertia of debris flows. Then, we analyzed three topographic characteristics of debris flow path: slope in flow direction, transition angle of flow path, and the net efficiency(L/H) of debris flows defined by the ratio of transport length(L) and elevation difference(H). We applied this method to Umyeon Mountain debris flow event in July 2011. The results showed that deposition on outside of debris flow path due to the inertia of debris flows was significantly related to the transition angle of debris flow path. Also, we figured out that there were more frequent such depositions in locations where the ratio of 'transition angle / (L/H)' is over 8.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.38 no.4
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• pp.5-20
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• 2022

To analyze the flow and density variations in debris flows, a two-phase finite volume model simplified with momentum equations was constructed in this study. The Hershel-Buckley rheology model was employed in this model to account for the internal and basal friction of debris flows and was utilized to analyze complex topography and entrainments of basal soil beds. In order to numerically solve the debris flow analysis model, a finite volume model with the Harten-Lax-van Leer-Contact method was used to solve the conservation equation for the debris flow interface. Case studies of circular dam failure, non-Newtonian fluid dam failure, and multiple debris flows were analyzed using the proposed model to evaluate shock absorption capacity, numerical isotropy, model accuracy, and mass conservation. The numerical stability and correctness of the debris flow analysis of this analysis model were proven by the analysis results. Additionally, the rate of debris flow with various rheological properties was systematically simulated, and the effect of debris flow rheological properties on behavior was analyzed.