강원도 지역은 산지지형이 많고 여름철 장마나 이상기후에 의한 국지적인 집중호우에 의해서 산사태가 발생하기 쉬운 자연조건을 가지고 있는데, 특히 강우는 산사태를 유발하는 직접적인 원인이 되는 요소이다. 산사태 발생면적과 4개월간의 누적강우량과의 관련성을 분석해 보면, 3개월간의 강우량이 1,100mm 이상이 되는 지역에서는 극심한 산사태 피해가 발생하게 되고 누적강우량이 많을수록 산사태의 규모도 커진다. 이러한 분석결과는 산사태 취약지역에서 강우에 의해 산사태가 발생할 가능성이 있다는 것을 의미함과 동시에 일정이상의 강우가 발생하면 취약성이 낮은 지역에서도 산사태가 발생할 가능성이 충분히 존재함을 의미한다. 따라서 이 연구에서는 강원도 남부지역을 대상으로 산사태 유발인자들에 대한 GIS DB를 구축하고 산사태 취약성을 평가한 자료를 이용하여, 강우조건을 달리하면서 산사태 취약지의 분포 변화를 모의 실험하였다. 그 결과 강우량이200mm이상 발생하였을 때 산사태 발생가능성이 생성되는 것을 확인할 수 있었다.
강원도 지역은 산지지형이 많고 여름철 장마나 이상기후에 의한 국지적인 집중호우에 의해서 산사태가 발생하기 쉬운 자연조건을 가지고 있는데, 특히 강우는 산사태를 유발하는 직접적인 원인이 되는 요소이다. 산사태 발생면적과 4개월간의 누적강우량과의 관련성을 분석해 보면, 3개월간의 강우량이 1,100mm 이상이 되는 지역에서는 극심한 산사태 피해가 발생하게 되고 누적강우량이 많을수록 산사태의 규모도 커진다. 이러한 분석결과는 산사태 취약지역에서 강우에 의해 산사태가 발생할 가능성이 있다는 것을 의미함과 동시에 일정이상의 강우가 발생하면 취약성이 낮은 지역에서도 산사태가 발생할 가능성이 충분히 존재함을 의미한다. 따라서 이 연구에서는 강원도 남부지역을 대상으로 산사태 유발인자들에 대한 GIS DB를 구축하고 산사태 취약성을 평가한 자료를 이용하여, 강우조건을 달리하면서 산사태 취약지의 분포 변화를 모의 실험하였다. 그 결과 강우량이200mm이상 발생하였을 때 산사태 발생가능성이 생성되는 것을 확인할 수 있었다.
Most areas in Kangwon Province are mountainous and vulnerable to landslide due to the rainy season in summer and the localized torrential downpour triggered by abnormal climate. In particular, the rainfall is one of direct reasons for landslide. In accordance with the analysis of the relevance betwe...
Most areas in Kangwon Province are mountainous and vulnerable to landslide due to the rainy season in summer and the localized torrential downpour triggered by abnormal climate. In particular, the rainfall is one of direct reasons for landslide. In accordance with the analysis of the relevance between the landslide areas and the accumulated rainfall for four months, there are severe damages of landslide to the areas having more than 1,100 mm of rainfall during three(3) months. Further, it indicates that the more the accumulated rainfall is the greater the size of landslide. These analyses show that the rainfall causes the possible and potential landslide in the vulnerable areas. And also, it means that there exist strong possibilities of landslide even in the areas of lower vulnerability if the amount of rainfall is above certain standard level. Accordingly, in this study we stored the GIS database on the causes and factors of landslide in the southern parts of Kangwon province and conducted simulations on the change of distribution of vulnerable areas by varying the rainfall conditions and by using the evaluation data of landslide vulnerability. As such a result, we found that the landslide could potentially occur if the amount of rainfall is 200 mm and more.
Most areas in Kangwon Province are mountainous and vulnerable to landslide due to the rainy season in summer and the localized torrential downpour triggered by abnormal climate. In particular, the rainfall is one of direct reasons for landslide. In accordance with the analysis of the relevance between the landslide areas and the accumulated rainfall for four months, there are severe damages of landslide to the areas having more than 1,100 mm of rainfall during three(3) months. Further, it indicates that the more the accumulated rainfall is the greater the size of landslide. These analyses show that the rainfall causes the possible and potential landslide in the vulnerable areas. And also, it means that there exist strong possibilities of landslide even in the areas of lower vulnerability if the amount of rainfall is above certain standard level. Accordingly, in this study we stored the GIS database on the causes and factors of landslide in the southern parts of Kangwon province and conducted simulations on the change of distribution of vulnerable areas by varying the rainfall conditions and by using the evaluation data of landslide vulnerability. As such a result, we found that the landslide could potentially occur if the amount of rainfall is 200 mm and more.
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문제 정의
따라서 이 연구에서는 토양의 특성을 고려하여 강우량에 따라 산사태 취약지역이 어떻게 변화하는지를 분석하기 위해 강우량에 따른 산사태 취약지의 변화를 모의 실험하고자 하였으며, 강우강도는 고려하지 않았다
본 연구에서는 산사태 유발인자들에 대한 GIS DB를 구축하기 위하여 경사, 경사방향, 경사모양, 단층, 토양모암, 배수 유효토심, 임상 임상경급, 임상밀도 등 총 10개의 지도정보를 문헌조사를 통하여 선정하였다. 이때 사용한 기초자료는 DEM(1 초, 미국 USGS), 지질도(한국지질자원연구원, 1/25,000), 토양도(농촌진흥청, 1/25, 000), 임상도(산림청, 1/25,000) 등의 수치지도를 이용하였다.
가설 설정
상태를 의미한다. 산사태의 발생조건을 토양이 포화되었을 때부터 산사태 발생가능성이 있다고 가정한다면 N이에 해당하는 격자값 이상인 격자들을 산사태 취약지로 재분류할 수 있다. 따라서 이 연구에서는 격자값으로 21이상의 지역을 산사태 취약지로 재분류하였다.
제안 방법
AHP는 Analytic Hierarchy Process의 머리말로서 ‘계층적 분석과정’이라 해석될 수 있는데(최광식, 1999), Saaty 에 의해 1960년대에 처음으로 소개되었다. 각 자료층은 GIS의 그리드 분석기능을 이용하여 격자별 중첩 연산을 수행하기 위해 격자형태의 그리드 자료로 변환하였다. 이 때 그리드 격자 크기는 30m로 하였다.
이때 선행강우조건은 고려하지 않았다. 강우 조건을 고려한 수분상태를 계산하기 위해서 토양의 토 심정보를 이용하여 토심에 따라 포화상태를 이루기 위한 수분량을 계산한 후 강우조건(100, 120, 140, 160, 180, 200, …, 800mm등)고} 비교하였匸다.
본 연구에서는 크게 두 개의 연구부분으로 나누어 설명할 수 있는데, 첫째는 정적자료에 의한 산사태 발생취약성을 평가하는 부분으로서 문헌조사를 통하여 산사태 유발인자를 각각의 자료층별로 분류하여 GIS DB를 구축하고 GIS 그리드 중첩 연산을 통해 산사태 발생취약성을 평가하는 부분으로 이미 발표한 바 있다(양인태, 2006). 둘째는 수치토양 도로부터 토성별 포화수분량을 계산하고 강우상태를 고려하여 산사태 취약지의 분포를 모의 실험하였다. 즉, 토양 도의 토성별 포화시 최대함수비를 계산하고 토심에 따른 수분량을 계산한 다음 강우조건에 따른 경중률을 계산하여 앞서 평가한 정적자료의 산사태 발생 취약 성도와의 중첩을 통해 강우조건에 따른 산사태 취약지의 본포변화를 모의 실험하였다.
또한 DEM의 지형자료를 분석한 결과 이미 보고된 기존의 연구 결과에서는 경사의 경우 20°~50°, 경사방향은 남향, 남동, 남서 등의 방향, 경사모양의 경우 오목한 지형인 하강 사면에서 산사태가 많이 발생하는 것으로 보고되었지만, 이 연구지역에서의 산사태 발생지 분석결과는 일치하지 않는 측면도 많이 있었다. 따라서 본 연구에서는 산사태 유발인자들에 대한 기존의 문헌 연구를 통해 얻어진 결과를 기초로 표 2의 내용을 추가하여 산사태 유발인자를 분류하여 사용하였다(양인태, 2006).
산사태의 발생조건을 토양이 포화되었을 때부터 산사태 발생가능성이 있다고 가정한다면 N이에 해당하는 격자값 이상인 격자들을 산사태 취약지로 재분류할 수 있다. 따라서 이 연구에서는 격자값으로 21이상의 지역을 산사태 취약지로 재분류하였다.
작성한 것이다. 본 연구에서의 강우 조건으로는 연속강우량을 사용하였다 강우조건에 따라서 토양의 토성별 토심에 대한 수분상태가 계산된 후 각각의 강우 조건마다 그리드 자료가 형성되는데, 이때 각각의 그리드별로 240mm에 대한 상대적 경중률을 계산하고 그림 3의 산사태 취약성도와 중첩 연산하여 강우조건에 따른 산사태 취약성을 평가하였다.
산사태 유발하는 인자를 분류하고 지형, 지질, 토양, 임상 등의 정적자료를 이용하여 산사태 취약성을 평가하고 강우 자료인 동적자료를 적용하여 강우의 영향에 따른 산사태 취약지의 분포 변화를 모의 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
이 연구에서는 강우량 조건을 고려하기 위해 100mm에서부터 800mm까지 20mm씩 강우조건을 증가시켜 나가면서 산사태 취약성의 변화를 분석하였으며, 특히 240mm 의 강우조건을 기준으로 산사태 취약지의 분포 변화를 분석하였다. 이때 선행강우조건은 고려하지 않았다.
이 연구에서의 대상지역내 토양 토성은 표 3에서 설명한 바와 같이 미사질양토, 식양토, 양토, 사양토, 세사토사토 등으로 분류하여 사용하였다(김건호, 2002).
둘째는 수치토양 도로부터 토성별 포화수분량을 계산하고 강우상태를 고려하여 산사태 취약지의 분포를 모의 실험하였다. 즉, 토양 도의 토성별 포화시 최대함수비를 계산하고 토심에 따른 수분량을 계산한 다음 강우조건에 따른 경중률을 계산하여 앞서 평가한 정적자료의 산사태 발생 취약 성도와의 중첩을 통해 강우조건에 따른 산사태 취약지의 본포변화를 모의 실험하였다. 이때 강우조건으로는 연속강우량을 사용하였다.
대상 데이터
그림 1은 본 연구에서 광범위한 지역에서의 산사태 취약성을 평가하기 위하여 선정한 연구대상지역을 나타낸 것으로서 원주 횡성, 평창, 영월 정선, 동해 삼척등 강원도 남부지역을 대상으로 하였다.
배수 유효토심, 임상 임상경급, 임상밀도 등 총 10개의 지도정보를 문헌조사를 통하여 선정하였다. 이때 사용한 기초자료는 DEM(1 초, 미국 USGS), 지질도(한국지질자원연구원, 1/25,000), 토양도(농촌진흥청, 1/25, 000), 임상도(산림청, 1/25,000) 등의 수치지도를 이용하였다. 표 1은 연구지역내에서 과거 2002년 태풍 루사에 의해 산사태가 발생하였던 지역의 위치를 나타낸 것으로서 소방방재청에서 제공한 자료이다.
이론/모형
즉 연평균강우량이 1, 200mm인 우리나라의 경우 연속적으로 240mm 의 강우가 내릴 경우 산사태가 발생한다는 것이다. 따라서 이 연구에서는 Oliver의 이론을 적용하였다.
본 연구를 위해 ArcInfo 8.1, ArcView 3.2 등의 GIS 프로그램을 사용하였으며, 기타 수치지도 제작 및 편집을 위해 AutoCAD 2002를 사용하였다.
앞서 선정한 총 10개 항목에 대한 산사태 유발인자들에 대하여 AHP법에 의해 경중률을 계산하고, GIS DB를 구축하여 각각의 자료층(layer)을 형성하였다(양인태, 2005). AHP는 Analytic Hierarchy Process의 머리말로서 ‘계층적 분석과정’이라 해석될 수 있는데(최광식, 1999), Saaty 에 의해 1960년대에 처음으로 소개되었다.
성능/효과
1. 지형, 지질, 토양, 임상 등의 정적자료를 GIS DB로 구축하고 산사태 취약성을 평가한 자료를 기초로 연속강우량의 변화에 따른 산사태 취약지의 분포 변화를 GIS 로구현할 수 있었다.
2. 연속강우량을 100mm부터 800mm까지] 20mm 간격으로 가정하고 산사태 취약지의 분포변화를 시뮬레이션한 결과 200mm 이상의 강우사상이 발생하였을 때부터 산사태 발생가능성이 나타나는 것으로 분석되었다.
표 2의 분석결과를 정리하면, 우선 임상 인자와 토양인자의 경우 산사태 발생에 취약하다고 보고된 기존의 연구결과들과 일치하였으나, 지질단층 인자의 경우 단층의 영향과는 관련성이 미비한 것으로 분석되어 기존의 연구결과와는 일치하지 않았다. 또한 DEM의 지형자료를 분석한 결과 이미 보고된 기존의 연구 결과에서는 경사의 경우 20°~50°, 경사방향은 남향, 남동, 남서 등의 방향, 경사모양의 경우 오목한 지형인 하강 사면에서 산사태가 많이 발생하는 것으로 보고되었지만, 이 연구지역에서의 산사태 발생지 분석결과는 일치하지 않는 측면도 많이 있었다. 따라서 본 연구에서는 산사태 유발인자들에 대한 기존의 문헌 연구를 통해 얻어진 결과를 기초로 표 2의 내용을 추가하여 산사태 유발인자를 분류하여 사용하였다(양인태, 2006).
표 9의 분석결과에 의하면 최대 연속강우량이 200mm일 때 산사태 발생가능성이 나타나며 그 이후에 점차 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 이 결과들을 정리하면 연속강우량이 200mm 이상 발생할 때부터 산사태가 발생할 가능성이 있는 것으로 분석되었다. 그림 9는 표 9의 분석결과를 도표로 나타낸 것이다.
표 2의 분석결과를 정리하면, 우선 임상 인자와 토양인자의 경우 산사태 발생에 취약하다고 보고된 기존의 연구결과들과 일치하였으나, 지질단층 인자의 경우 단층의 영향과는 관련성이 미비한 것으로 분석되어 기존의 연구결과와는 일치하지 않았다. 또한 DEM의 지형자료를 분석한 결과 이미 보고된 기존의 연구 결과에서는 경사의 경우 20°~50°, 경사방향은 남향, 남동, 남서 등의 방향, 경사모양의 경우 오목한 지형인 하강 사면에서 산사태가 많이 발생하는 것으로 보고되었지만, 이 연구지역에서의 산사태 발생지 분석결과는 일치하지 않는 측면도 많이 있었다.
후속연구
특히 본 연구에서 사용한 토양도의 유효토심 자료는 본래 농업진흥청에서 농사를 위해 작성한 것으로 서산사태를 연구하기에는 질적인 면에서 부족한 것이 사실이다. 또한 산사태 발생위치에 대한 보다 많은 자료가 확보되어야 강원도 지역에서의 산사태 특성을 정확하게 적용하는 것이 가능하기 때문에 이에 대한 많은 연구가 계속되어야 하겠다
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