• Spatial Information Research
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• 제17권3호
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• pp.389-395
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• 2009

토석류에 대한 많은 수치 해석적 연구에도 불구하고 아직 일관된 연구 결과는 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 강우 유출 모형을 적용하기 위해 소유역별 대상유역을 분할하고 토석류 입자와 유체를 일체화한 토석류 유출량을 산정하고자 하였다. 등고선 데이터를 이용하여 소유역 하도망과 같은 유역의 지형량을 자동적으로 도출하였으며, 준 수치고도모델(Quasi Digital Elevation Model)을 모형화함으로써 강우 유출량을 해석하였다. 계측된 토석류 자료와 강우자료를 입력하여 토석류 모형을 통합화하였으며 이를 적용한 결과 대체로 토석류 유출과 유사한 하이드로 그래프를 얻을 수 있었으며 유의한 점으로써 토석류는 30초 이내에 유출되므로 피해를 최소화하기 위해서는 사전적 대응이 중요함을 시사한다. GIS와 연계한 본 모형은 향후 토석류 유출에 따른 유역별 하천계획의 수립시 유효한 자료를 제공할 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.139-139
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• 2023

산사태는 사면에서 발생하는 대표적인 토사재해이다. 그리고 산사태가 발생하여 사면이 붕괴하였을 때 동반되어 나타나는 토석류는 지형 변화의 중요한 원인으로 간주한다. 산사태와 토석류가 도시나 농촌 등 인구가 밀집된 지역에서 발생할 경우 직접적인 인명 피해와 재산 피해를 발생시키며, 댐이나 저수지가 위치한 유역에서 발생할 경우 댐/저수지에 토사가 유입되어 유효저수량을 감소시킴으로써 시설물의 기능을 저하할 수 있다. 댐/저수지의 지속적인 운영과 관리하고 이러한 피해를 최소화하기 위해서는 수치 모형을 활용하여 현상을 이해하고, 분석하는 것이 필수적이다. 하지만 한국은 국토 70%의 산지에 약 18,000개의 댐과 저수지가 설치되어 있으나, 댐과 저수지 유역에서 발생하는 산사태와 토석류에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구는 댐이나 저수지 유역에서 발생하는 산사태-토석류로 인해 해당 시설물에 발생하는 피해를 집중적으로 분석하고자 수치모형을 활용하였다. 또한 산지에서 발생하는 토사재해의 특성을 반영하고자 식생을 고려하기 위한 분포 시나리오를 구축하여 사면 안정성 및 토석류 유동에 있어서 식생의 영향을 파악하였습니다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.278-278
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• 2022

2020년 집중호우로 인하여 우리나라 전국에 걸쳐 약 2,000여 곳의 산사태, 토석류가 발생하였고 약 1,217ha의 피해 면적이 발생하였다. 피해지역의 특히 생활권 중심의 사면과 계류의 관리 필요성이 높아지고 있다. 산림청 산사태정보시스템에서는 토양함수지수가 80% 도달 시 주의보, 100% 도달 시 경보를 발령하는 대국민 서비스를 제공하고 있다. 본 연구에서는 토층의 깊이에 따른 함수비 분포에 따라 토석류의 발생 가능성에 대한 분석을 수행하고자 하였으며, 토양함수는 기상 수치모델에 의한 예측 강우 자료를 활용하였다. 예측 강우 모델은 토석류가 주로 발생하는 여름철 집중호우 시기인 남서풍을 고려하여 도메인을 구성하였고 산림의 증발산 및 토양수분 모의 정확도 향상을 위해 임상도와 토지피복도를 사용하여 보정하였다. 토층내 토양수분의 함량은 토질에 따라 그 특성이 다르기 때문에 토질과 관련한 주제를 이용하여 토양정보를 활용하였다. 내부마찰각, 점착력, 단위중량, 밀도, 지질도, 지형경사, 표고, 유효토심에 대한 정보를 구축하여, 예측강우에 따라 토층의 수분 함량을 추정하여 붕괴 발생 가능성을 분석하였다. 2006년 평창지역에서 발생한 토석류에 대하여 수행하였으며 토층의 심도는 0.5~1m 범위의 분포에 대하여 체적함수에 따른 실제 토석류 발생에 대한 검증을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.427-427
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• 2018

최근 집중호우나 극한 강우사상으로 인하여 산사태나 토석류와 같은 산지재해가 빈번하게 발생하고 있으며 특히 우리나라는 지형 특성상 주거지역이 산지와 인접해 있는 경우가 많아 재해발생 시 피해를 가중시키는 원인이 되고 있다. 산지재해는 예측하기가 어렵고 산지에서 발생한 토석류가 계곡을 따라 흘러 내려와 도심지 및 산지와 인접한 도로나 주택지에 많은 피해를 발생 시키고 있다. 본 연구에서는 해마다 반복적으로 발생하고 있는 산사태나 토석류와 같은 재해의 피해저감과 원인분석을 위하여 강원도 삼척시 도계읍 일대를 대상지역으로 선정하고 산지유역의 위험성 분석을 위하여 사면안정성 예측 모델인 SINMAP 모형을 사용하여 산지재해가 발생 가능한 위험지역 및 안전한 구간을 분석하고 지형분류기법 중의 하나인 Topographic Position Index(TPI) 분석방법을 통해 대상지역의 지형위치지수를 계산하여 위험지형을 분류하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.943-953
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• 2021

호수, 저수지, 만 등의 사면에서 발생하는 산사태 및 토석류에 의해 유발되는 수면충격파의 전파는 복잡한 지형 조건에서 토석류와 물 흐름이 상호작용하는 3차원 자연현상이다. 이 연구에서는 3차원 다상 난류 흐름 해석을 위한 수치모형과 비뉴튼 유체인 토석류에 대한 유변학적 모형을 적용하여 만의 사면에서 발생한 산사태로 인한 수면충격파의 거동을 수치모의하였다. 수치해석 결과를 타 연구자의 수리실험 자료와 비교 분석하여 3차원 수치모형의 적용성을 평가하였다. 수면으로 유입되는 토석류의 선단부 두께와 유속이 적절히 모의 된다면, 수면충격파의 정점부가 솟구치는 높이와 수면형은 매우 우수한 정확도로 예측이 가능한 것으로 나타났다. 토석류의 초기 형상을 다르게 설정한 두 가지 수치해석 결과는 연직상향으로 솟구친 수면충격파가 최고점에 도달한 후 중력에 의해 하강하면서 감쇄되는 단계에서부터 상이해지는 것으로 나타났다. 토석류 초기 두께를 상대적으로 크게 설정한 수치모의 결과는 만을 가로지르는 수면형과 함께 반대편 사면에서의 쳐오름 현상까지 양호하게 실험자료를 재현할 수 있는 것으로 나타났다. 반대편 사면에 도달한 수면충격파가 사면을 거슬러 흐르는 최고 쳐오름 높이는 토석류 총량이 같은 경우 수면으로 유입되는 토석류의 초기 두께에 민감하지 않은 것으로 나타났다. 한편, 수로 바닥을 따라 전파되는 토석류의 전파 특성을 더 정확하게 재현하기 위해서는 실험에서 점토 성분이 없는 입자만을 이용하여 재현한 토석류 물질 특성에 맞는 유변학적 모형을 적용할 필요가 있다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권10호
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• pp.55-65
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• 2014

최근 토석류의 이동 메커니즘에 대한 연구와 거동 예측을 위한 해석 프로그램의 개발이 활발히 진행중이다. 하지만, 토석류를 유체이동으로 간주하는 기존의 프로그램들은 수치적인 안정성과 모델링 그리고 다양한 경계조건의 적용에 대한 제약이 있다. 본 연구에서는 토석류의 유동현상에 대한 연속방정식과 힘평형 방정식에 대하여 깊이적분을 수행하였다. 토체의 두께 h, x와 y 흐름방향의 평균속도 $\bar{u}$, $\bar{v}$를 주변수로 채택하여 흐름이 없는 해석영역에 대한 수치적인 안정성을 확보하였다. DG기법에 의한 가중행렬을 산정하고 유동방향을 고려한 불연속 시험함수를 이용하여 Petrov-Galerkin 수식화를 수행하였다. 그리고 토석류의 유체 및 토립자의 특성을 동시에 고려할 수 있는 역학적 구성모델을 제시하였다. 단일경사 사면에서 사면경사, 토사 유발량, 저면 마찰 저항이 토석류 흐름특성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 그리고 수치해석을 통하여 사면 하부에 설치된 제방의 영향을 분석하였다. 개발된 해석프로그램을 활용하여 토석류 발생예상 지역의 다양한 위험인자에 대한 평가를 수행하고, 피해를 최소화하기 위한 시설물의 설계방안을 제안할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.45-58
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• 2020

국내 지형특성은 산지의 비율이 높아 토석류로 인한 피해 위험이 높다. 또한 기후변동성으로 인한 게릴라 국지성 호우는 토석류 재해의 발생빈도와 잠재적 위협을 증가시킨다. 토석류는 발생에 대한 예측이 어려워 거동특성을 분석하여 사전에 피해를 예방하는 것이 효과적이다. 본 연구는 공차와 평균경사가 각각 다른 경사지 형상을 FLO-2D를 사용하여 전파면과 경사면에 대해 발생하는 피해규모를 연구하였다. 수치모의를 통해 계산된 유속, 수심, 충격응력, 도달거리, 전파형상을 분석하였다. 수치모의 결과, 평균경사가 낮을수록 경사형상이 토석류 거동에 미치는 영향이 크며, 층격응력, 유속에서 분명한 차이를 나타낸다. 본 연구결과는 산지 주변 구조물 설계 및 시공 시 토석류 발생 피해 및 대비에 대해 참고할 자료가 될 것을 기대한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.1227-1240
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• 2014

휴 폐광산지역은 복합지질재해지역으로 집중호우에 의해 토사재해와 산성광산배수를 발생시킨다. 본 연구는 폐석적치장 전반에 걸쳐 토사재해가 관측된 임기광산에 대해 지반공학적 유변학적 시험을 수행하고 얻어진 시험결과를 토대로 1-D 토석류 수치해석을 수행함으로써 토석류의 확산성을 조사하였다. 모래와 자갈로 구성된 광산폐석 시료의 유변학적 특성을 조사하기 위해 베인관입형 레오미터(Vane-penetrated rheometer)를 사용하였으며, 전단응력 제어를 통한 전단응력(${\tau}$)-전단속도(${\dot{\gamma}}$)와 점도(${\eta}$)-전단속도(${\dot{\gamma}}$) 간의 상관관계를 얻었다. 또한 광산폐석 시료에 대해 잘 알려진 유변학적 모델들(Bingham, Herschel-Bulkley, Power-law, bilinear 및 Papanastasiou 모델)을 적용함으로써 수치해석에 필요한 유변학적 매개변수(항복응력과 소성점도)를 결정하였다. 실험결과에 따르면, 체적농도에 무관하게 전형적인 전단담화(shear thinning) 거동이 관측되었으며, 함수비가 증가할수록 Bingham 유체처럼 거동하는 것으로 나타났다. 또한 사용된 모든 유변학적 모델들은 파괴 후 거동에 적합한 모델들로 밝혀졌다. 토석류 흐름특성을 조사하기 위해 실험결과를 토대로 토석류 크기(5 m, 10 m 및 15 m)와 항복응력(100 Pa, 200 Pa, 300 Pa 및 500 Pa)을 선정하여 1-D BING을 통해 수치해석을 수행하였다. 그 결과, 토석류 이동거리와 이동속도는 항복응력의 크기에 반비례한 것으로 나타났으며, 토석류 항복응력이 500 Pa 이하인 경우 대부분의 토사는 계곡부까지 흘러갈 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 집중호우 기간에 산악지역에 방치된 광산폐석은 토사재해에 취약하고 2차적으로 인근 수계로 유입되어 환경적 문제를 야기시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국측량학회지
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• 제29권1호
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• pp.47-53
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• 2011

강원도 인제군 인제읍 덕산리 지역은 2006년 7윌 12일부터 16일까지 4일간 국지적 집중호우로 인하여 대규모 산사태 및 토석류 발생한 지역이다. 이때 발생한 산사태 및 토석류로 인한 가옥 매몰로 2명이 사망하는 등 많은 인명 및 재산피해가 발생 하였다. 산사태 및 토석류 발생 지역이 대부분 산지로 이루어져있어 현장에 직접 접근하여 피해규모를 판단하는데 어려움이 있으나 항공사진을 이용하면 산사태 및 토석류 발생 지역 특성 및 피해규모를 보다 신속하고 정확하게 분석할 수 있다. 본 연구에서는 항공사진을 이용하여 강원도 인제 지역의 토석류 발생지역을 확인, 분석하였다. 토석류 발생지역을 발단부, 유하부, 퇴적부로 나누어 육안판독에 의한 디지타이징으로 각 지점에 대한 정보를 추출하였고, GIS를 이용한 지형도, 염상도, 토양도와의 중첩 분석을 통하여 토석류 발생지점에 대한 지형학적, 임상학적, 토양학적 특성 및 발생 현황을 분석하였다. 종합적으로 분석해본 결과 $36^{\circ}$ 정도의 경사에서 산사태가 발생하여 $26^{\circ}$ 경사도에서는 흐름으로 진행하다가 $21^{\circ}$ 경사 아래에서는 더 이상 흐름으로 진행하지 못하고 퇴적하는 것을 알 수 있었다. 또한 임상인자 중에서는 수종의 종류에 따라 큰 연관성이 나타났으며, 토양인자 중에서는 유효토심 및 토양모재, 침식등급과 토석류 발생과의 연관성을 파악할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.262-262
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• 2019

2011년 7월 27일 서울 지역에 내린 시간당 100mm가 넘는 집중호우로 우면산 일대에 산사태가 발생하였고, 그 결과 많은 인명과 재산 피해가 야기되었다. 이러한 토석류로 인한 피해를 저감하기 위한 여러 연구가 이루어진 바 있으나, 대부분의 연구는 연행작용에 대해서 고려하지 못하고 있거나, 인명과 재산 피해의 큰 비중을 차지하는 건물은 모의 분석에 제외되어 있다. 본 연구에서는 연행작용을 고려할 수 있는 Deb2D 모형을 이용하여 하류부에서 토석류의 유동을 건물의 유/무를 구분하여 분석하였다. 우면산 북측사면의 산사태 전 후의 항공 LiDAR DEM을 활용하여 DB를 확보하였고, 추가적으로 수치지형도를 통해 얻은 피해지역 건물들의 형상을 Deb2D 모형에 적용하여 실제 환경과 가까운 모의를 수행하였다. 이러한 자료들을 바탕으로 Deb2D 모형을 이용한 토석류 유동의 분석 및 모의실험을 진행하였고, 발생 지역의 정보가 부족하다는 점을 고려하여 지질특성에 따른 매개변수를 다양한 값으로 산정하여 토석류의 유동을 비교 분석하였다. 건물의 유/무에 따른 토석류 유동의 차이는 유역 하류부인 피해지역에서 모의실험을 통해 나타났다. 이러한 결과를 통하여 연행작용과 건물의 정보를 분석 모형에 추가함으로써 실질적인 인명과 재산 피해를 예측하고, 예방할 수 있을 것으로 기대된다.