• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.478-478
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• 2023

우리나라는 기후변화로 인해 태풍과 집중호우에 의한 산지재해 피해가 증가하고 있다. 이러한 산지재해를 저감하기 위해 토석류 수치모의를 하여 피해규모를 예측하거나 저감시설을 설치한다. 토석류 저감시설에는 사방댐, 방호벽, 유도수로 등이 있다. 국내에서는 사방댐을 많이 설치하고 있으나 사방댐을 설치할 시 주변 시설물의 규모와 위치를 고려해야 하는 어려움이 있다. 본 연구에서는 토석류를 저감하기 위한 시설 중 사방댐의 대안으로 방호벽을 설치하여 저감효과를 분석하였다. 2022년 8월 토석류 피해가 발생한 강원도 횡성군을 대상지역으로 선정하고 수치 지도를 이용하여 DEM자료를 구축하였다. 그리고 토석류 수치모의가 가능한 FLO-2D 모형에 적용하여 유동특성을 분석하였다. 또한 저감효과를 분석하기 위해 방호벽을 창고 주변과 주택 주변에 설치하여 해당 위치에서의 유동특성을 비교·분석하였다. 방호벽을 설치하고 토사가 퇴적되기 시작한 부분을 고려하여 설치한 후 건물 주변에서의 토석류 저감효과를 분석한 결과 창고 주변과 주택 주변에 단일로 설치하여 저감효과가 나타났으나 한계점이 나타났다. 한계점을 보완하고자 방호벽을 이중으로 설치하고 모형을 적용하여 저감효과를 비교·분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.367-367
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• 2015

토석류는 바위, 자갈, 토사 등이 물과 혼합하여 흐르는 재해 현상이다. 근래에 이슈가 되었던 우면산 토석류사태, 춘천시 펜션 토석류재해로 인한 피해로 토석류에 대한 국민적 관심이 높아지게 되었다. 토석류의 피해를 저감하기 위한 대표적 시설로는 사방댐, 링네트, 브레이커시스템 등의 다양한 저감시설이 있다. 2000년 이후 국내에는 사방댐 형태의 토석류 유출저감시설의 설치가 매년 증가하고 있다. 그러나 대부분의 사방시설은 표준화된 설계기준에 의해 시공되기 보다는 단순한 검토만을 통해 시공되고 있어 관리적인 측면에서 문제점이 대두되고 있다. 또한 대부분 구조적인 안정성 검토는 이루어지고 있으나 수리적인 특성을 고려한 검토는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수리 실험 연구를 진행하기 위한 실험계획을 수립하고, 수리실험에 사용할 토석류 유출 저감시설 축소모형을 제작하였다. 모형의 제작 방법으로는 최근 다양한 분야에 활용되며, 널리 보급 되고 있는 3D프린터를 이용하였다. 3D프린터는 레이어를 한 장씩 쌓는 과정으로 제작되어 정밀하고 세밀한 모형물을 제작할 수 있다. 이러한 특성을 활용하여 기존에 단순화 시켜 제작되던 모형을 실제와 거의 동일한 형태로 제작하였다. 본 연구에서는 3D 프린터로 제작된 실험용 모형을 이용하여 토석류 유출저감시설의 토석류 저감효과 분석을 위한 기초 수리실험을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.407-407
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• 2011

강원도의 경우 대부분의 지형이 산지로 이루어져 있으며 2002년, 2003년과 2006년에 대규모 태풍 및 집중호우에 의해 많은 재산피해와 인명피해를 입었다. 특히 인제지역은 2006년 7월 태풍에 위니아와 빌리스로 인해 많은 산사태와 토사재해가 발생하였다. 피해원인을 분석해 보면 집중호우에 의해 산지 지역에 위치한 소하천으로 많은 양의 토사와 암설류등의 유입으로 인해 피해가 가중되었으며 이러한 토사재해의 특성과 요인을 분석하기 위해 최근 GIS 및 원격탐사를 이용하여 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 토석류 발생유역의 특성을 조사하기 위하여 토석류 발생 전후 영상을 토대로 재해 발생지역을 추출하여 디지타이징하고, GIS를 이용하여 토석류 발생지역의 DEM 생성 및 대상 유역을 추출하고 공간자료를 수집하여 토석류 발생영역별 수문학적, 지형학적 분석을 실시하였다. 그 결과를 토대로 토석류 발생유역을 발생부, 유하부, 퇴적부로 분류하고 구간별 경사 분포와 토석류 및 산사태 발생지점과 하천의 거리, 면적 등을 고려한 상관관계 분석결과 유역의 경사와 하천과의 거리가 높은 상관성을 나타내었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.25-33
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• 2021

본 연구는 토석류의 퇴적 특성을 파악하고 소단을 설치함에 따른 토석류 피해의 저감효과를 분석하기 위해 수행되었다. 다양한 수로경사 및 토사체적농도를 고려하여 수로실험을 수행하였으며, 소단 설치에 따른 토석류 피해의 저감효과를 분석하기 위해 소단을 설치하지 않은 경우와 소단을 설치한 경우를 비교하였다. 본 연구에서는 토석류의 퇴적 특성 중 도달거리, 총 이동거리 및 이동비에 대한 분석을 진행하였다. 먼저 수로경사 변화에 따른 토석류의 퇴적 특성을 분석하였고, 토사체적농도 변화에 따른 토석류의 퇴적 특성을 분석하였다. 또한, 소단을 설치하지 않은 경우를 기준으로 소단을 설치한 경우의 퇴적 특성 변화율을 산정하였다. 실험결과, 수로경사와 토사체적농도가 토석류의 퇴적 특성에 상당한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한, 사면에 소단을 설치할 경우 토석류의 도달거리와 이동비가 크게 감소하였으며, 총 이동거리가 증가하였다. 이는 소단을 설치하는 것이 토석류의 이동을 지연시키고, 토석류의 잠재적인 이동성을 감소시키는 것을 의미한다. 본 연구의 결과는 토석류의 퇴적 특성을 이해하는 데 유용한 정보를 제공할 것이며, 나아가 소단의 설계에 도움을 줄 것으로 기대된다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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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.

• 한국측량학회지
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• 제31권1호
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• pp.57-67
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• 2013

우리나라에서는 매년 태풍 혹은 국지성 집중호우로 유발되는 산사태 및 토석류로 인한 피해가 발생하고 있다. 특히, 강원도 지역은 대부분 산지로 이루어져 있고 지형의 경사가 가파르고 토심 또한 얕아 많은 피해가 발생하고 있다. 본 논문에서는 강원도의 피해지역을 대상으로 5년간 현장조사를 통해 수집된 위치 및 지형특성에 관한 GIS자료를 기반으로 임상도 및 토양도 등과 함께 활용하여 토석류 발생유역의 특성을 추출하여 빈도 분석을 수행하였다. 지형적 특성은 토석류 발생유역의 발생부와 유하부의 지형적 특성에 따른 단순 계수에 의한 방법으로 빈도 분석을 수행하였으며, 임상 및 토양 특성은 GIS 기반으로 해당 속성의 면적비를 고려한 방법으로 빈도 분석을 수행하였다. 토석류 발생유역의 지형적 특성은 발생부의 경사, 폭, 심도, 거리, 경사향, 파괴 형태 등을 사용하여 분석하였으며, 또한 유하부의 유하거리, 경사, 폭, 심도 등을 사용하여 분석을 수행하였다. 토석류 발생유역의 임상 특성은 임상, 영급, 경급, 밀도 등의 속성을 사용하였으며, 토양 특성은 배수등급, 유효토심, 심토토성, 심토자갈, 침식등급, 토양모재, 표토토성 등의 속성을 사용하였다. 빈도 분석 수행결과 토석류 발생부 및 유하부에 대한 지형적 특성과 토석류 발생 유역의 임상 토양 특성을 파악할 수 있었다. 이는 토석류 피해예방을 위한 합리적인 방재대책의 개발 및 적용 등에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.19-27
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• 2013

여름철 강우로 인한 산사태는 대부분 토석류의 형태로 나타난다. 토석류는 빠른 이동속도와 체적 때문에 경제적 손실 뿐만 아니라 많은 인명피해를 일으킨다. 토석류 해석 프로그램인 FLO-2D를 사용하여 유동학적 인자인 점성과 항복응력에 따른 토석류의 이동과 퇴적 특성을 분석하였다. 수치해석을 수행한 결과, 점성이 증가할수록 토석류 입자간의 응집력이 증가하여 토석류의 퇴적거리와 속도가 감소한다. 그에 따라 유동심은 증가하고 충격력은 감소하였다. 항복응력은 토석류의 발생과 퇴적에 큰 영향을 미치는 요인이다. 항복응력이 증가할수록 충격력은 증가하였다. 수치 해석 결과에 의하면, 토석류의 이동속도는 주로 점성에 의존하나 토석류의 퇴적 특성(퇴적거리, 퇴적 폭, 퇴적면적)은 점성과 항복응력에 의존한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5C호
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• pp.263-271
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• 2008

토석류 위험에 체계적으로 대응하기 위해서는 토석류가 발생하는 위치의 지형 및 지질 그리고 유발요인 같은 토석류 특징에 대한 조사와 분석이 필요하다. 이 논문에서는 최근 5년간 고속도로에 피해를 유발시킨 48개소의 토석류에 대하여 유역의 지형 및 토석류 유발 강우자료를 조사, 분석하였다. 토석류는 $0.01{\sim}0.65km^2$의 크기를 갖는 규모의 유역에서 발생하였고 집중강우 시 약 $29{\sim}55^{\circ}$ 지형경사를 갖는 자연사면의 표면 파괴에 의해 주로 시작하는 것으로 나타났다. 토석류 유발강우의 경우 재현빈도 2년에서 5년의 강우에도 토석류가 발생할 수 있으며 토석류의 규모는 동일한 유역이라도 강우강도 및 누적강우특성에 따라 달라질 수 있음을 확인하였다.