• 대한토목학회논문집
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• 제32권3B호
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• pp.193-201
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• 2012

지난 10년이래 집중강우에 의해서 유발된 토석류가 우리나라에서 현저히 발생하고 있다. 그로 인해 산지유역에서 토석류는 가장 위험한 자연재해 중 하나가 되고 있다. 토석류 위험지도와 방재 기술을 개발하기 위해서 먼저 이해해야 하고 정확히 예측해야 하는 것 중 하나는 발생한 토석류의 이동거리이다. 단순하고 적용범위가 넓은 sled 모형에 근거해서, 이 연구에서는 현장조사를 통해 구한 토석류 자료를 이용하여 토석류의 수평이동거리(L)에 대한 토석류 시작점과 퇴적점의 표고차(H) 비로 정의되어 이동성을 나타내는 토석류의 순효율을 산정하였다. 2002년 이후 현재까지 확보된 국내 238개의 토석류 현장 자료를 분석한 결과 한국 토석류의 순효율 대푯값은 4.3인 것으로 나타났다. 가장 많은 토석류가 발생하는 강원지역의 경우 강릉과 평창지역보다는 인제지역의 토석류가 상대적으로 표고차에 비해 이동거리가 큰 것으로 나타났다. 국내 토석류를 중부지역과 남부지역으로 나눠 분석한 결과 두 지역 모두 토석류의 전반적인 순효율 분포는 유사한 것으로 나타났다. 가용한 토석류 퇴적조건 적용과 항공사진 분석을 통해 산정하는 방법은 토석류의 순효율을 과대 산정하는 것으로 나타났다. 이 방법을 적용하기 위해서는 우리나라 토석류에 적합한 퇴적조건을 도출하는 연구가 필요한 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.23-27
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• 2013

기후변화에 따른 토석류 발생과 그로 인한 피해가 세계적으로 증가 추세에 있다. 토석류 연구는 역학적 관점에서 파괴 후(post-failure) 거동에 해당하며 지반강도와 유동특성을 분석함으로써 특성화할 수 있다. 본 연구는 국내의 토석류 발생지역인 상주(화강암 풍화토), 인제(편마암 풍화토), 포항(이암 및 셰일) 지역을 대상으로 지반의 물성-전단강도 상관관계와 토석류의 유동특성을 평가하였다. 본 연구지역을 대상으로 스웨덴 낙하 콘(Swedish Fall cone) 시험장치를 이용하여 지반의 물성 및 지반강도 사이에 일정한 상관관계가 있음을 밝혔다. 실험결과에 따르면, 인제, 상주, 포항지역에서 채취된 시료에 대해 액성지수(IL)와 비배수 전단강도($C_{ur}$) 사이에 $C_{ur}=(1.2/I_L)^{3.3}$의 관계식이 성립한다. 토석류 흐름을 지배하는 항복응력은 재성형 비배수 전단강도에 상응하는 것으로 간주하고, Bingham 모델과 액성지수-항복응력 관계식을 이용하여 토석류의 유동성을 조사하였다. 유동해석은 국내 풍화토와 낮은 활성점토를 구분하여 적용하였다. 이때 액성지수는 액성한계를 기준으로 $I_L=1$, 1.5, 3.0으로 구분하여 비교분석하였다. 동일한 액성지수($I_L=1$)에 대해, 토석류의 발생 5분 경과 후 최대 이동거리는 250m에 다다른다. 액성지수가 3으로 증가 될 경우, 토석류의 이동거리를 5분까지 살펴본 결과, 국내 풍화토는 낮은 활성점토에 비해 2배 이상 큰 유동성이 있음을 알 수 있었다. 본 유동성 평가기술은 토석류 피해저감기술 전략수립에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.147-147
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• 2020

2019년 10월 2일 ~ 3일 한반도에 상륙한 태풍 미탁으로 인해 사망 12명, 실종 3명, 부상 11명의 인명피해가 발생하였으며, 피해의 주된 원인은 토석류를 동반한 산사태로 나타났다. 특히 10월 10일 1차 특별재난지역으로 선포된 삼척시 원덕읍 갈남리 일대에는 산사태 발생 추정시간(10.2일 23:00)의 최대 시우량 110.5mm, 피해발생 양일 누적강우량(10.2.~10.3.) 417mm를 기록하였고 태풍과 집중호우에 따른 토석류가 갈남리 일대 유역에서 동시다발적으로 발생하여 하류부에 위치한 인근 지역에 관내 639세대, 1,167명의 이재민과 1,896백만원의 피해액이 발생하였다. 본 연구에서는 피해가 발생한 삼척시 갈남리 일대를 중심으로 경계조건 및 지형자료를 구축하기 위해 현장조사를 통하여 토석류의 시작지점, 계류의 폭 등 피해 발생 지점에 대한 조사를 실시하였다. 그리고 RAMMS 모델링을 이용하여 토석류의 유동특성인 유동심 및 유속을 분석하여 비교적 높은 유동심·유속이 확인되는 위치에 토석류 저감시설을 구축하였다. 이를 바탕으로 저감시설의 설치 위치에 변화를 주어 토석류의 확산면적, 이동거리 등 저감 된 유출량을 평가함으로 저감시설의 최적 위치 선정을 제시한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권8호
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• pp.5-12
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• 2021

지구 온난화로 인한 기후변화는 슈퍼 태풍의 발생빈도를 높이고 산지에서 토석류와 같은 다양한 형태의 토사재해를 야기한다. 본 연구는 태풍 등급에 따른 토석류 발생량 및 강우특성의 가중치에 따른 토석류 거동을 평가한 것이다. 토석류 해석은 시간 변화에 대한 유한차분법을 적용하였다. 태풍의 범주가 클수록 토석류 유량의 peak 값이 크고 도달시간도 빠르게 나타났다. 강수특성 가중치가 큰 경우 fluctuation 진폭이 크고 밴드폭이 넓게 나타났다. 경사면의 각도가 큰 경우 2~2.5배 이상 상승하였고, 토석류 유량의 fluctuation의 변동성이 확대되었다. 토석류의 유속은 모두가 급속도(Very rapid)에 해당하는 클래스에 속하였고, 토석류의 침식 또는 퇴적 속도의 분포는 초기부터 침식의 크기가 커졌으며 대규모의 침식이 발생하고 하류로 유하하는 것을 나타냈다. 이상에서 본 연구의 결과는 토석류 재해의 예측 및 구조물적 대책, 재해 취약지역에서 레질리언스 강화를 위한 대책을 세우는 데 중요한 정보를 제공할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5B호
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• pp.467-474
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• 2011

토석류는 산간지역에서 발생할 수 있는 가장 위험한 자연현상 중 하나이다. 토석류로 인한 배수구조물의 통수능 저하는 도로의 파괴뿐만 아니라 인명과 재산의 피해를 야기시킬 수도 있다. 이러한 토석류 피해를 막기 위한 배수구조물의 진보된 설계 기술을 개발하기 위해서는 토석류의 유사체적농도 그리고 접근 수로와 배수로의 경사를 포함하는 다양한 조건에 대해서 토석류의 흐름 거동을 이해하고 정확하게 재현할 수 있어야 한다. 이 연구에서는 경사 변화점을 갖는 일정한 폭의 사각형 수로에서 일련의 토석류 실험을 실시하였다. 실험수로는 $15^{\circ}{\sim}30^{\circ}$의 경사조절이 가능한 접근수로와 전형적인 배수로를 재현하기 위한 $0^{\circ}{\sim}12^{\circ}$의 경사조절이 가능한 하류부 배수로로 이루어진다. 실험은 서로 다른 수로의 경사와 유사체적농도의 조합으로 구성된 전체 22개의 실험조건에 대해서 수행하여 이들 실험 변수들이 토석류의 흐름 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 실험결과는 먼저 동일 유량 조건에 대해서 토석류 흐름은 물 흐름에 비해서 유사체적농도에 따라서 약 50%에서 150%정도 수심이 크게 형성되는 것으로 나타났다. 실험결과는 배수로에서 토석류의 흐름 거동과 퇴적의 시간적 변화 특성이 접근수로 및 배수로의 바닥경사 그리고 유사체적농도 특성에 지배됨을 정량적으로 보여준다. 아울러 실험 자료에 근거해서, 토석류의 퇴적을 방지할 수 있는 배수로의 최적 경사를 결정할 수 있는 로지스틱 모형을 개발하였다. 이 로지스틱 모형은 우수한 정확도로 배수로에서의 토석류 퇴적 유무를 판별할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국측량학회지
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• 제34권3호
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• pp.309-317
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• 2016

토석류는 태풍이나 집중호우 등에 의해 산사태가 일어나 토석이 물과 함께 하류로 밀려 떠내려가는 현상을 의미한다. 특히 우리나라는 지형학적 특성상 전체 국토의 약 70%가 산지로 구성되어 있고 매년 6~8월 집중적으로 태풍이나 집중호우가 발생하여 이 시기에 발생한 산사태 및 대규모 토석류로 인한 인명피해는 전체 재난 사망자의 약 20%에 이르고 있다. 따라서 이러한 토석류의 발생 규모를 예측하기 위한 핵심적인 부분은 복잡한 3차원 지형에서의 토석류 거동, 침식 및 퇴적 메커니즘을 이해하여야 한다. 본 연구에서는 강원도 평창군의 실제 규모 토석류 실험 전후에 나타난 지형적인 변화 및 변화가 발생한 지역에서의 지형학적 특성 등의 정량적 변화 분석 등을 수행하였으며, 이를 위해 발생 전후의 정량적 변화를 관측할 수 있는 GSD 10cm LiDAR DEM 데이터를 조사에 활용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.105-105
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• 2020

전 세계적으로 기후변화에 따른 기온상승 및 강수량 증가, 호우일수 증가 등 이상기후로 인해 다양한 형태의 자연재해가 발생하고 있으며, 이로 인해 우리나라에서도 폭우, 풍랑, 가뭄, 대설 등으로 인한 자연재해 발생이 증가하고 있다. 특히 우리나라는 연평균 강수량 1,300mm의 대부분의 강우가 하절기인 6 ~ 9월에 태풍 및 집중호우를 동반하여 발생하기 때문에 연강수량의 60%이상이 여름철에 집중된다. 이러한 여름철에 집중된 강우로 인해 홍수 및 범람 피해가 여름철에 급증하고 있으며, 2차 피해인 산사태 및 토석류 피해 또한 급증하고 있는 추세이다. 토석류는 집중호우 시 자연산지의 취약한 사면이 붕괴되어 유출수와 함께 급경사의 계류로 붕괴된 토석이 유출되면서 토석류로 전이 및 발전하여 계류하부의 주택 및 농경지를 매몰하여 피해를 발생시킨다. 특히 토석류는 유출수와 함께 토석이 급경사의 계류를 따라 빠른 속도로 이동하고 퇴적 시작점에서 높이의 6배까지 이동하여 인명피해 등 큰 피해를 발생시키는 특성이 있다. 이러한 토석류 피해로 인한 피해와 손실을 최소화하기 위해서는 토석류 발생 시 피해 규모를 예측하여야하며, 또한 하부 구조물의 손실을 정량적으로 해석하여 방재정책의 우선순위를 수립하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 강우로 인한 토석류 발생시 하부 구조물의 손실을 정량적으로 해석하기 위하여 토사재해 손실·손상함수를 개발하여, 함수를 탑재한 토사재해 피해액 산정모형인 DELET(DEbris flow Loss Estimation Tool) 모형을 개발하였다. DELET를 이용하여 실제 토석류 피해가 발생한 피해지역에 적용하여 토사재해 피해 구조물의 손실을 평가하였다.

• 지질공학
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• 제22권3호
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• pp.283-291
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• 2012

국내외적으로 산사태 예측을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 산사태의 일종인 토석류는 순간적으로 많은 피해를 야기하므로 이에 대한 연구는 방재차원에서 반드시 필요하다. 본 연구에서는 토석류의 흐름이 산지 지형을 따르는 지표수의 흐름과 일치하는 원리를 이용하여 산지 지형에 따른 수계 특성을 파악함으로써 토석류 발생 위험도를 파악하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 산사태 및 토석류의 영향을 받는 도심 인근지를 대상으로 지형 특성 및 수계 특성을 분석하기 위해 수치지형도를 활용하여 경사도, 상부사면 기여면적, 습윤지수를 파악하였으며, 지형요소 분석에 의한 산지수계의 집중도를 예측함으로써 지형요소를 고려한 토석류의 위험도 예측이 가능하였다. 또한, 개별요소법을 이용한 토석류 수치해석을 수행하여 연구지역 내 토석류의 무게-충격력 사이의 상관관계식을 도출하였으며, 이를 활용하여 효과적인 토석류 방지구조물의 설치가 기대된다.

• 한국산림과학회지
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• 제106권4호
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• pp.424-430
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• 2017

토석류는 빠른 속도와 넓은 퇴적 범위 등으로 인명 및 재산 피해를 야기하는 산지토사재해이다. 토석류 피해 저감을 목적으로 효과적인 사방 구조물을 설계하기 위해서는 토석류의 충격력을 정확하게 산정하여야 한다. 토석류의 유동속도는 토석류 충격력을 추정하는데 중요한 요인이다. 따라서 이 연구에서는 소형 수로실험을 통해 수로경사 및 시료 조건에 따른 토석류의 유동특성을 실험적으로 분석하고, 토석류 유동속도 추정식의 유동저항계수를 추정하였다. 유동속도는 수로의 경사조건 및 시료의 점성조건에 유의한 변화를 보였다. 유동깊이는 수로경사에 대해서 유의한 차이를 보였으나 시료의 점성변화에 대해서는 유의한 변화를 보이지 않았다. 유동저항계수를 계산하여 분석한 결과, Voellmy flow 모형의 Chezy 상수($C_1$)가 상대적으로 수로실험 결과를 잘 재현하였다. 또한, 실제 토석류 사례와의 비교 결과, 유동깊이에 관계없이 일정한 값($20.19m^{-1/2}\;s^{-1}$)을 보였다. 따라서, $C_1$은 다양한 발생규모의 토석류에 대한 유동속도 추정에 잘 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 한국측량학회지
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• 제32권5호
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• pp.515-525
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• 2014

최근 기후변화로 인한 집중호우와 태풍의 증가로 산사태 및 토석류와 같은 산지토사재해가 급증하고 있다. 산지토사재해는 자연사면에서 발생하는 산사태와 토석류를 말한다. 넓은 지역에 대하여 토석류 피해범위를 예측하기 위해서는 물리적 기반의 수치해석보다는 Random Walk Model과 같은 응답모델이 적절하다. Random Walk Model은 계산방법이 간단하고 넓은 지역을 대상으로 토석류의 유동 및 퇴적 특성을 경사도의 인자로 단순화한 확률 모델이다. Random Walk Model을 이용하여 토석류 피해범위 예측을 할 수 있지만 이 모델을 적용하기 위해서는 지형조건에 맞는 초기 입력변수가 결정되어야한다. 본 연구에서는 2011년 대규모 토석류가 발생한 서울시 우면산 지역을 대상으로 현장조사 자료와 항공사진, 항공라이다 자료로부터 생성된 토석류 발생 전 후 수치표고모형의 육안판독을 통해 토석류 발생부와 퇴적부를 추출하여 Random Walk Model의 최적 변수를 산정하였다.