• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.46-46
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• 2011

Severe sediment erosion during floods occur disaster and economic losses, but general sediment erosion is basic mechanism to move sediment from upstream to downstream river. In addition, it is important process to change river form. Check dam, which is constructed in mountain stream, play a vital role such as control of sudden debris flow, but it has negative aspects to river ecosystem. Now a day, check dam of open type is an alternative plan to recover river biological diversity and ecosystem through sediment transport while maintaining the function of disaster control. The purpose of this paper is to verify sediment erosion progress of river bottom and bank as first step for river restoration after dam slit by cross-sectional shear stress and critical shear stress. Study area is upstream reach of slit check dam in mountain stream, named Wasada, in Japan. The check dam was slit with two passages in August, 2010. The transects were surveyed for four upstream cross-sections, 7.4 m, 34 m, 86 m, and 150 m distance from dam in October 2010. Sediment size was surveyed at river bottom and bank. Sediment of cobble size was found at the wetted bottom, and small size particles of sand to medium gravel composed river bank. Discharge was $2.5\;m^3/s$ and bottom slope was 0.027 m/m. Excess shear stress (${\tau}_{ex}$) was calculated for hydraulic erosion by subtracting the values of critical shear stress (${\tau}_{c}$) from the value of shear stress (${\tau}$) at river bottom and bank (${\tau}_{ex}=\tau-{\tau}_c$). Shear stress of river bottom (${\tau}_{bottom}$) was calculated using the cross-sectional shear stress, and bank shear stress (${\tau}_{bank}$) was calculated from the method of Flintham and Carling (1988). $${\tau}_{bank}={\tau}^*SF_{bank}((B+P_{bed})/(2^*P_{bank}))$$ where $SF_{bank}=1.77(P_{bed}/p_{bank}+1.5)^{-1.4}$, B is the water surface width, $P_{bed}$ and $P_{bank}$ are wetted parameter of the bed and bank. Estimated values for ${\tau}_{bottom}$ for a flow of $2.5\;m^3/s$ were lower as 25.0 (7.5 m cross-section), 25.7 (34 m), 21.3 (86 m) and 19.8 (150 m), in N/$m^2$, than critical shear stress (${\tau}_c=62.1\;N/m^2$) with cobble of 64 mm. The values were insufficient to erode cobble sediment. In contrast, even if the values of ${\tau}_{bank}$ were lower than the values for ${\tau}_{bottom}$ as 18.7 (7.5 m), 19.3 (34 m), 16.1 (86 m) and 14.7 (150 m), in N/$m^2$, excess shear stresses were calculated at the three cross-sections of 7.5 m, 34 m, and 86 m distances compare with ${\tau}_c$ is 15.5 N/$m^2$ of 16mm gravel. Bank shear stresses were sufficient for erosion of the medium gravel to sand. Therefore there is potential to erode lateral bank than downward erosion in a flow of $2.5\;m^3/s$. Undercutting of the wetted bank can causes bank scour or collapse, therefore this channel has potential to become wider at the same time. This research is about a potential of sediment erosion, and the result could not verify with real data. Therefore it need next step for verification. In addition an erosion mechanism for river restoration is not simple because discharge distribution is variable by snow-melting or rainy season, and a function for disaster control will recover by big precipitation event. Therefore it needs to consider the relationship between continuous discharge change and sediment erosion.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.23-33
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• 2012

최근 들어 집중호우 및 태풍과 국지성 집중호우로 인한 산사태 피해가 자주 보고되고 있다. 국내 지형특성상 산지 인근에서 도시가 발달되고 도로 철도 등의 기간시설물이 건설된 경우가 많기 때문에 산사태로 인한 인명 및 재산피해는 매우 심각하다. 이러한 피해를 효과적으로 방지하기 위해서는 건설계획 단계부터 산사태 위험이 높은 지역을 파악하고 적절한 대책을 마련하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 산사태 발생에 영향을 미칠 수 있는 지형학적 특성, 토질의 특성, 강우 정보, 나무의 종류 정보 등의 자료를 재해대장 분석, 항공사진 분석, 현장조사를 실시하여 구축한 423 지점의 산사태 데이터에 대한 통계학적 분석을 수행하여 산사태 위험도 예측식을 제안하였다. 제안된 예측식으로 예측된 결과와 실제 산사태 발생여부를 비교해 본 결과 약 92%의 분류 정확도를 보였다. 예측식에 필요한 입력치들은 단 시간 내에 저비용으로 획득할 수 있도록 구성하였다. 또한 예측결과의 경우 재해지도 형식으로 표현하기 용이하기 때문에 제안된 산사태 위험도 예측식은 광범위한 지역의 산사태 발생 위험도를 산정하는데 효과적으로 활용될 수 있다고 판단된다.

• 한국산림과학회지
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• 제81권3호
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• pp.263-272
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• 1992

산지급류하천(山地急流河川)에서는 토석(土石) 등의 이동에 의해 하상퇴적지(河床堆積地)를 형성하게 되며, 현재의 하상면(河床面)은 유역(流域)의 토석이동특성(土石移動特性)을 반영하고 있다. 특히 하상퇴적지(河床堆積地)에 조성되어 있는 천연생(天然生) 동령임분(同齡林分)의 연륜(年輪)은 퇴적지(堆積地) 형성후의 경과년수(經過年數)를 나타낸다. 본 연구에서는 강원도내(江原道內)의 두 개의 산지급류하천(山地急流河川)을 대상으로 하천미지형(河川微地形)과 식물지표(植物指標)에 의해 하상퇴적지(河床堆積地)의 연대학적(年代學的) 해석(解析)을 시도하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 산지급류하천(山地急流河川)에 분포하는 하상퇴적지(河床堆積地)의 횡단형상(橫斷形狀)은 계단형상(階段形狀)을 나타내고 있으며, 그 하상면(河床面)에는 상이한 동령임분(同齡林分)이 조성되어 있다. 2. 일반적으로 하상퇴적지(河床堆積地)의 퇴적고(堆積高)에 비례하여 침입하여 있는 수림(樹林)의 연륜수(年輪數)도 증가하였으며, 이는 토사이동(土砂移動)의 규모(規模) 및 빈도(頻度)를 추정하는데에 사용된다. 3. 하상퇴적지(河床堆積地)의 경과년수(經過年數)를 수목(樹木)의 연륜(年輪)에 의해 추정할 수 있으므로 하상퇴적지(河床堆積地)의 시(時) 공간적(空間的) 정보(情報)를 얻는데 식물지표(植物指標)가 유효하게 사용될 수 있다. 4. 퇴적토석량(堆積土石量)은 하상퇴적지(河床堆積地)의 연장(延長), 평균퇴적폭(平均堆積幅), 평균퇴적고(平均堆積高)에 좌우되며, 평균퇴적폭(平均堆積幅), 평균퇴적고(平均堆積高)는 연대(年代)에 비례하여 증가하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.125-131
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• 2011

본 연구는 도로 운영시 강우로 인하여 발생하는 배수 취약구간에 대하여 현장 조사를 통하여 도로 배수 취약구간의 발생 원인을 과학적이고 구체적으로 규명하는데 목적이 있다. 도로 배수 취약구간의 발생 원인을 규명하기 위하여 배수취약구간에 대한 기존 연구결과 및 현황 자료를 검토하였으며, 도로 노면 배수시설과 도로 인접지 배수시설에 대한 취약구간을 조사 및 분석한 결과, 시공 및 기타의 원인으로 발생한 배수 취약구간이 45.7%, 도로의 기하구조가 원인이 된 배수 취약구간은 32.3%, 도로의 수리 수문의 원인은 22.0%로 분석되었으며, 분석된 원인 별 개선 방안으로서 i)시공 및 기타 부분에서는 토사측구의 재료 변경, 단면의 크기 상향 및 수리학적 근거를 바탕으로 한 용량의 산정을, ii)도로의 기하구조 측면에서는 편경사 및 종단선형을 고려한 합성경사의 도출 및 범위 산정과 종단 오목부 구간의 배수구조물 적정 간격의 제시를, iii)도로의 수리 수문 측면에서는 1분단위 강우강도식의 사용과 노면 강우의 부등류 흐름 해석 기법의 적용과 선형 배수방식에 따른 도로 노면 강우의 신속배제를 개선 방안으로 제안하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제98권3호
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• pp.272-278
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• 2009

산지토사재해 발생시기 예측정도를 높이기 위해 사용되고 있는 산지토사재해 기준우량 산정방법에 대해 수문모형인 Tank 모델의 적용수법을 개발하였다. 개발된 방법과 저류관수법에 의한 결과의 비교 검토로 향후 적용가능성도 검토하였다. 산사태 발생시기 기록이 있는 36개의 산사태를 대상으로 저류관수법과 개발된 Tank 모델에 의한 방법을 적용하여 재해발생시기와 최대저류량과의 관계를 검토한 결과, 퇴적암 4기의 경우 Tank 모델에 의한 산사태 발생 예측시기는 1.6시간의 차이를 보였으나, 저류관수법에서는 3.2시간 차이를 보였다. 또한, 최대저류량의 편차가 Tank 모델의 경우 7%에 불과하나, 저류관수법의 경우 63%의 큰 편차를 보였다. 산사태 발생강우를 대상으로 최대저류량 값들 중 가장 작은 값을 위험기준우량으로 설정하여 대상지역의 5년간(1993~1997) 실제 강우량을 적용한 결과, Tank 모델에 의한 피난대기시간이 저류관수법보다 약 2배 작은 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구에서 개발된 Tank 모델에 의한 산지토사재해 위험기준우량 산정이 저류관수법보다 정도 및 실용적인 측면에서도 우수하여 향후 충분히 활용 가능한 방법으로 판단되었다.

• 지질공학
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• 제17권1호
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• pp.75-87
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• 2007

자연사면에서의 산사태를 평가함에 있어 발생양상과 기하특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 이 연구는 지질을 달리하는 3개지역(장흥, 편마암류; 상주, 화강암류; 포항, 제3기 퇴적암류)에서 발생한 산사태를 대상으로 지질조건에 따른 산사태의 기하양상을 분석하였다. 3개지역에서는 1998년 여름에 $150{\sim}588mm$의 집중호우로 인해 총 1,582개의 산사태가 발생하였다. 이들 산사태를 조사하여 지질조건별 기하특성을 분석하였다. 산사태는 90% 이상의 사면고도에서 발생빈도가 가장 높고 70% 미만의 고도에서는 매우 낮다. 사면경사는 $26{\sim}30^{\circ}$ 범위에서 가장 많이 발생하였고 $20^{\circ}$ 미만에서는 발생빈도가 매우 낮으며 이러한 양상은 지질별로 거의 유사한 경향성을 보였다. 규모는 부피로 보아 수십부터 수백을 넘는 경우도 있으며, 그 길이는 $5{\sim}300m$, 폭은 $3{\sim}50m$로서 좁고 긴 형태이고 깊이는 대부분 1 m 이내로서 매우 얕은 특징을 보였다. 그리고 유형은 기반암의 표면을 파괴면으로 하여 그 상부에 위치한 토층이 미끄러지는 전이형 슬라이드가 주를 이루며, 토석류로 이뤄진 사태물질이 하부사면과 계곡부로 이동되면서 유동성산사태로 변화되는 양상을 보였다.

• Spatial Information Research
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• 제20권1호
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• pp.9-18
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• 2012

최근 우리나라는 여름에 집중호우로 인한 산사태로 그 피해가 계속되고 있다. 이러한 산사태는 매년 반복적으로 발생하고 있으며 급격한 기후의 변화로 인해 앞으로 그 발생빈도가 높아질 것으로 예측된다. 우리나라는 인구의 81.5%가 도시지역에 거주하고 있으며 서울에만 약 1,055만 명이 거주하고 있다. 2011년 18명의 사망자가 발생한 서초동 산사태와 동일한 조건에 인접한 대지는 서울시에서 약 9%에 달한다. 도시에서 발생하는 산사태는 그 규모는 작으나 인구가 집중하는 도시의 특성으로 인해 큰 재난을 야기할 가능성이 있다. 현재까지는 산사태의 취약성과 발생 원인을 규명하기 위한 노력이 지속되어 왔으나 산사태 발생 시 재난지역의 범위에 관한 예측 연구가 새롭게 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 산사태의 물리적 확산형태를 분석하기 위하여 셀룰러 오토마타(Cellular Automata, CA) 기반의 산사태 재난지역 확산모델을 구축하였다. 이동규칙, 지형에 의한 장애물을 변수로 하는 SCIDDICA(SmartComputational Innovative methoDs for Debris flow simulation with Cellular Automata)모델과 침전 및 침식에 따른 변화를 적용한 CAESAR(the Cellular Automaton Evolutionary Slope And River model)모델을 적용하여 2011년 7월 서초동 산사태를 대상으로 정확도를 비교하였다.

• 생명과학회지
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• 제19권10호
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• pp.1410-1416
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• 2009

본 연구는 탁수가 어류에 미치는 영향을 분석하기 위하여 임하호 유입지천인 탁수수계(영양군 화매천)와 비탁수수계(청송군 신흥천)의 수질, 토양성분 및 어류의 조직 생리적 변화를 조사하였다. 임하호 유입지천의 수질은 탁수수계에서 pH, DO, SS 및 탁도가 높았으며, 토양성분은 vermiculite (V), illite (I)와 같은 점토광물이 높은 것으로 보아 점토광물이 강우시 쉽게 유출되어 탁수에 영향을 줄 것으로 생각된다. 탁수수계에 서식하는 어류는 이차새변의 간격이 일정하지 않고, 상피세포의 분리와 부종 및 곤봉 형태가 관찰되었다. 또한 아가미 표면이 매끄럽지 못하며 다량의 이물질이 존재하였고, 신장 조직에서는 보우먼주머니 안의 사구체 크기가 수축되어 보우만 공간이 넓은 형태를 나타냈다. 이러한 조직학적 변화가 장기간 지속될 경우 어류의 2차 병변의 원인이 될 수 있으며, 더 나아가 어류의 건강상에 영향을 줄 것으로 사료된다. 항산화효소의 활성은 탁수수계에서 높은 활성을 보이며, GR은 항산화효소의 활성중 가장 낮은 활성을 나타냈다. 또한 탁수수계의 근육과 신장조직에서는 SOD, CAT, GPX, GST가 비탁수수계 보다 높은 활성을 보였다. 이는 활성산소가 많이 발생하는 탁수수계의 어류 체내에서는 유해한 라디칼을 제거하기 위해 항산화효소의 활성이 증가한 것으로 생각된다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제3권3호
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• pp.12-19
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• 2000

계상 내의 미지형에 영향을 주며 형성된 하상퇴적지의 안정과 보전을 도모하고 계류환경을 보호하기 위하여 계성천 상류유역에서 식생정보를 이용한 하상퇴적지의 식생구조와 시간적 및 공간적 유로변동 특성을 요약하면 다음과 같다. 1. 퇴적지의 생성은 산림 내 상류구간은 주로 산사태 및 토석류 등의 중력침식 현상에 의하여 일어나고, 운반작용에 의해 형성된 하상퇴적지는 식생의 침입에 따라 더욱 안정화되고 있음을 볼 수 있었다. 2. 퇴적지에 생장하고 있는 식생을 통하여 퇴적지의 생성연대를 추정할 수 있어 토석류 등의 토석유출로 인한 하상변동사를 파악하는데 식물지표가 유효한 정보원이 될 수 있었다. 3. 상류 퇴적지의 식생은 근처 산림지역으로부터 종자의 비산으로 치수가 성장하여 자라고 있으므로 비교적 주변식생과 유사하여 완벽한 자연성을 보였는데 특히, 소나무, 때죽나무, 상수리나무, 갯버들, 달뿌리풀 등이 많이 출현하여 계반림 경관을 구성하는 주된 종으로서 교란이후 다른 식생보다 빨리 정착하는 선구수종으로 나타났다. 4. 1 - 5년의 퇴적지는 물이 불어나면 빠른 시간 내에 유로로 전환될 수 있는 공간이며, 11 - 20년의 퇴적지는 계상 내 단구가 비교적 높아 퇴적 및 체류된 시간이 오래 되고 안정화된 퇴적공간이었으며, 퇴적지 토사량은 하폭이 넓을 수록 많았다. 5. 식생침입에 따른 하상퇴적지는 이동규모, 이동빈도 및 체류시간 등의 정도에 따라 안정화가 유지되면서 유로의 변동에 많은 영향을 받고 있음을 알 수 있다. 6. 퇴적지의 횡단면 구조를 통하여 퇴적지 생성년대에 따른 토사의 재이동 및 체류시간을 파악하여 토사이동규모에 따른 적정한 공작물을 설치하므로서 상류산지의 황폐계류 및 유역환경을 보전할 수 있도록 하여야 할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.49-59
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• 2013

본 논문은 강우에 의해 발생하는 얕은 사면파괴와 토석류의 원인인 사면 표층에서의 침식과 세굴을 분석하기 위해 무보강 사면에 대한 모형토조 실험을 수행하고, 표면침식의 방지를 위해 flyash를 주재료로 사용한 식생가능 지반 개량재를 이용한 보강사면의 침식작용에 대해 비교분석하였다. 2011년 국토해양부의 비탈면 설계기준에 따르면 우기시 사면의 안정성 평가는 지하수위를 지표면에 위치하여 해석하는 단점을 보완하기 위해 불포화 침투해석을 통한 사면 표층의 얕은파괴에 대한 설계기준을 제시하였다. 추가된 사면 안정성평가를 위해 본 연구에서 언급할 지반 개량재는 기존의 사면표층보호공법인 식생공법이나 이질재료를 덧붙여 보강하는 공법이 아닌 침식 및 세굴에 취약한 원지반토의 전단강도를 증가시켜 침식 및 세굴에 저항을 증가시키고, 표면에 식생이 가능한 지반개량재이다(Bhang, 2007). 본 연구에서 적용한 부분은 사면 표층의 강도 확인과 침식에 대한 감소, 그리고 사면의 안정성 평가에 대한 주된 논의를 하였다. 강우로 인한 표면침식을 확인하기 위해 강우재현장치를 실내에 구축하였으며, 실험결과로 표면침식의 크기는 시료의 전단강도의 크기에 따라 반비례하는 경향을 보였다. 무보강 사면과 보강 사면의 표층에서 침식정도의 비율은 실험결과 1:5 정도로 큰 차이를 보였고, 표층에 흐르는 빗물로 인한 세류침식은 강우량 45mm(강우강도 110mm/hr 일 때, 25분 경과)의 크기일 때 무보강 사면에서 발생하였으나, 보강사면에서는 보다 강한 330mm(강우강도 110mm/hr 일 때, 3시간 경과)의 강우량에서도 세류침식을 발견할 수 없었다. 두 가지 사면의 안정성 검토에서, 우기시에 무보강 사면은 표층에서 사면파괴가 발생하였다. 사면 안정성을 위해 soil nailing으로 사면을 보강할 때보다 flyash로 제작한 지반 개량재로 표층을 보강할 때, 경제적인 측면에서의 효율성 제고와 더불어 보다 신속히 안정성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.