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문제 정의
- 따라서 본 연구는 서울을 비롯한 수도권에 위치하여 우리나라 국립공원 중 이용객이 가장 많은 북한산국립공원을 대상으로 인위적 간섭에 따른 산사태 발생의 취약성과 그에 따른 생태적 위험도를 평가하여 생태계 보전 및 관리, 복원방안을 마련하는데 유용한 정보를 제공하고자 한다.
- 본 연구는 북한산 국립공원을 대상으로 산사태 발생 인자들에 대한 공간정보를 구축하였으며, 중첩분석 및 합산평가 매트릭스 분석을 이용한 산사태 취약성 지도 및 생태적 위험지도 작성을 통해 향후 산사태 재해 예방을 위한 기초자료를 제시하고자 하였다.
제안 방법
- kr) 에서 제공받은 30m 해상도의 토양도와 국립지리원에서 제작한 수치지형도(1:25, 000) 및 Landsat TM영상자료 등을 이용하여 제작하였다. 경사도, 사면방향, 경사길이 등의 지형분석은 수치지형도에서 고도값을 가지는 등고선 레이어를 추출하여 불규칙삼각망(triangulated irregular network, TIN)으로 변환한 후, 30m 해상도의 DEM(Digital Elevation Model)을 생성하여 실시하였다. 2006년 9월 13일 오전 10 시경 촬영된 Landsat TM 영상자료(116/34)는 감독분류 (supervised classification)를 통한 토지피복분류 및 식생 활력도 평가를 위한 정규식생지수(NOVI: Nomalized Difference Vegetation Index) 산출에 활용하였다.
- 따라서 본 연구는 중첩분석과 합산평가 매트릭스 분석에서 공통으로 V, VI등급에 속하는 지역만을 추출하여 등산로와의 버퍼링 분석을 실시하였다. 우리나라에서 발생하는 산사태의 토사류는 평균 30-40m내외로 흘러내리는 것으로 밝혀져 있는데(과학기술부, 2006), 본 연구에서는 버퍼링 분석을 통해 등산로 양쪽으로 각각 25m이내인 지역만을 선택하여 생태적 위험도가 높은 지역을 추출하였다.
- 연구수행 과정은 Figure 2와 같다. 먼저 산사태발생에 영향을 미치는 인자 설정을 위하여 관련된 선행연구와 문헌들을 조사 . 분석하였으며(최경, 2001; 이진덕 등, 2002; 이천용 등, 2002; 김경태 등, 2005; Dai and Lee, 2002; Perotto-Baldiviezo et al.
- 본 연구에서는 Table 3에서 보는 바와 같이, 최초사면경사와 사면방향 주제도를 결합한 매트릭스(Ml)를 작성하여 6개 등급으로 구분한 후, 단계적으로 Ml과 경사길이를 결합한 매트릭스(M2), M2와 토양배수를 결합한 매트릭스(M3), 그리고 M3와 NDVI를 결합한 매트릭스(M4), 마지막으로 M4와 토지이용도를 결합한 매트릭스 M5를 작성하였다. 합산평가 매트릭스 분석에 의한 최종적인 산사태 취약성 평가결과(M5)도 중첩분석과 동일하게 전체 6등급으로 분류하였다-
- 버퍼링 분석을 실시하였다. 우리나라에서 발생하는 산사태의 토사류는 평균 30-40m내외로 흘러내리는 것으로 밝혀져 있는데(과학기술부, 2006), 본 연구에서는 버퍼링 분석을 통해 등산로 양쪽으로 각각 25m이내인 지역만을 선택하여 생태적 위험도가 높은 지역을 추출하였다.
- 2006년 9월 13일 오전 10 시경 촬영된 Landsat TM 영상자료(116/34)는 감독분류 (supervised classification)를 통한 토지피복분류 및 식생 활력도 평가를 위한 정규식생지수(NOVI: Nomalized Difference Vegetation Index) 산출에 활용하였다. 최종적으로 GRID 모듈의 중첩기능과 조합기능 및 등산로와의 버퍼링 분석을 통해 산사태 취약성 지도와 생태적 위험지도를 작성하였다.
대상 데이터
- 경사도, 사면방향, 경사길이 등의 지형분석은 수치지형도에서 고도값을 가지는 등고선 레이어를 추출하여 불규칙삼각망(triangulated irregular network, TIN)으로 변환한 후, 30m 해상도의 DEM(Digital Elevation Model)을 생성하여 실시하였다. 2006년 9월 13일 오전 10 시경 촬영된 Landsat TM 영상자료(116/34)는 감독분류 (supervised classification)를 통한 토지피복분류 및 식생 활력도 평가를 위한 정규식생지수(NOVI: Nomalized Difference Vegetation Index) 산출에 활용하였다. 최종적으로 GRID 모듈의 중첩기능과 조합기능 및 등산로와의 버퍼링 분석을 통해 산사태 취약성 지도와 생태적 위험지도를 작성하였다.
- 관련된 요인으로 구분된다. 산사태 평가 인자별 주제도는 국가수자원 종합관리시스템 (http://www.wamis.go.kr) 에서 제공받은 30m 해상도의 토양도와 국립지리원에서 제작한 수치지형도(1:25, 000) 및 Landsat TM영상자료 등을 이용하여 제작하였다. 경사도, 사면방향, 경사길이 등의 지형분석은 수치지형도에서 고도값을 가지는 등고선 레이어를 추출하여 불규칙삼각망(triangulated irregular network, TIN)으로 변환한 후, 30m 해상도의 DEM(Digital Elevation Model)을 생성하여 실시하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 산사태 취약성 지역의 추출을 위해 중첩분석 및 합산평가 매트릭스분석 기법을 적용하였으며, 분석기법 간의 변화 양상은 Table 5와 같다.
- 먼저 산사태발생에 영향을 미치는 인자 설정을 위하여 관련된 선행연구와 문헌들을 조사 . 분석하였으며(최경, 2001; 이진덕 등, 2002; 이천용 등, 2002; 김경태 등, 2005; Dai and Lee, 2002; Perotto-Baldiviezo et al., 2004), 각각의 인자는 Arc/Info 8.0.2(ESRI Inc., 1999)를 이용하여 생성하였다.
성능/효과
- V, VI등급 지역의 경우 중첩분석 결과 V등급이었던 지역의 9.41knf(62%)가 IV등급으로 하락하는 등 일부 면적이 감소하였으나, VI등급 지역은 오히려 증가하는 양상을 보였다.
- 16%를 차지하는 것으로 나타났다. VI등급 지 역은 도봉산 구역의 도봉계곡과 도봉 계곡 일대를 비롯해 우이동 계곡 북서쪽 및 정릉계곡, 그리고 내원사 북부지 역에 주로 분포하는 것으로 분석되었다. 특히 우이동 계곡 일대는 지난 1998년 8월 산사태로 인한 인명피해 및 재산피해가 발생한 바 있는지 역 으로 분석 되 었다(국립 방재 연구소, 1998).
- 95M로 분석되었다. 공간적 분포패턴을 살펴보면, 도봉산구역의 도봉서원을 기점으로 도봉계곡을 따라 거북골 및 용어천계곡으로 이어지는 등산로 주변지역 및 산장능선 남서쪽에 위치한 효자리계곡 등산로의 생태적 위험도가 높은 것으로 분석되었다. 또한 수유동에서 출발하여 대동문으로 향하는 3개의 등산로 및 정릉계곡, 평창계곡 주변의 등산로 모두에서 생태적 위험도가 높은 것으로 분석되었다.
- 구체적으로 살펴보면, 구천계곡 상류지역과 대동문 남동쪽사면을 비롯하여 우이동계곡의 북동쪽 사면과 도봉산구역의 용어천계곡 및 도봉계곡에 집중적으로 분포하는 것으로 분석되었다.
- 6ktf)로써 가장 넓게 분포하는 것으로 나타났다. 다음으로 15〜30%의 경사지가 전체면적의 20.7%를 차지하는 한편 60% 이상의 급경사지도 북한산 지역의 만경대, 백운대를 비롯한 도봉산 지역의 자운봉 지역에 걸쳐 전체면적의 11.2%(8.9ktf)나 분포하는 것으로 나타나 북한산 국립공원의 전반적인 지형이 험준한 산악지형으로 분석되었다.
- 24krf)로서 중첩분석에 비해 약 6배가량 넓은 면적 비를 차지하는 것으로 나타났다. 또 HI, IV등급에 해당하는 지역은 전체면적의 약 79%정도로서 중첩분석이나 매트릭스 분석 결과 모두에서 유사한 면적 비율을 보이지만 각 등급별 면적 비율을 살펴보면(Table 5), 중첩분석에서는 IV등급의 면적이 이등급보다 넓게 분포하는 것에 반해, 매트릭스 분석에서는 중첩결과 IV등급 지역의 약 70%에 해당하는 면적이 m등급 지역으로 변화하는 양상을 보이고 있다. 이러한 결과는 중첩분석의 경우, 경사도가 매우 낮고 평탄한 지역이라 할지라도 경사길이나 토지이용에서 높은 평가등급을 받으면 산사태 취약성 등급도 높게 나타난 반면, 합산평가 매트릭스분석의 경우에는 경사도가 매우 낮거나 평탄한 지역 그리고 도시지역이나 수역 등은 경사길이나 토양 배수, 토지이용에 관계없이 산사태 발생에 있어 매우 안정적인 지역으로 판단하여 가장 낮은 등급인 I 등급을 유지하도록 평가하였기 때문이다(김경태 등, 2005).
- 공간적 분포패턴을 살펴보면, 도봉산구역의 도봉서원을 기점으로 도봉계곡을 따라 거북골 및 용어천계곡으로 이어지는 등산로 주변지역 및 산장능선 남서쪽에 위치한 효자리계곡 등산로의 생태적 위험도가 높은 것으로 분석되었다. 또한 수유동에서 출발하여 대동문으로 향하는 3개의 등산로 및 정릉계곡, 평창계곡 주변의 등산로 모두에서 생태적 위험도가 높은 것으로 분석되었다. 특히 북한산 국립공원과 같이 지형 및 지세가 험준하고 경사가 급한 지역에서 발생된 산사태가 계곡으로 까지 확대되어 토석류로 발전하면 대규모의 산사태로 이어지는 경우가 많으므로 산지 상류유역의 구간은 토석류재해에 대한 피해방지 시설이 필요할 것으로 생각된다(마호섭과 정원옥, 2007).
- 67M로 나타났으나, 매트릭스분석에서는 이들 지역을 비롯한 시설지구들이 더 많이 포함되는 것으로 분석되었다. 면적비를 비교해 보았을 때도 전체면적의 약 13%(10.24krf)로서 중첩분석에 비해 약 6배가량 넓은 면적 비를 차지하는 것으로 나타났다. 또 HI, IV등급에 해당하는 지역은 전체면적의 약 79%정도로서 중첩분석이나 매트릭스 분석 결과 모두에서 유사한 면적 비율을 보이지만 각 등급별 면적 비율을 살펴보면(Table 5), 중첩분석에서는 IV등급의 면적이 이등급보다 넓게 분포하는 것에 반해, 매트릭스 분석에서는 중첩결과 IV등급 지역의 약 70%에 해당하는 면적이 m등급 지역으로 변화하는 양상을 보이고 있다.
- 24 W)를 점하고 있었으며, 원당리 밀집마을 지구를 비롯한 송추골 집단시설지구, 밤나무골 집단시설지구 등 주로 마을지구나 시설지구로 지정된 곳에 위치하는 것으로 분석되었다. 북한산 국립공원 전역에 걸쳐 고르게 분포하고 있는 in, W등급지역은 63.85W로써 전체면적의 약 79.90%를 차지하는 것으로 나타났다.
- 북한산 국립공원의 평균 경사는 38%로 분석되었으며, 30~ 60%이상의 경사지가 전체면적의 약 53.7%(42.6ktf)로써 가장 넓게 분포하는 것으로 나타났다. 다음으로 15〜30%의 경사지가 전체면적의 20.
- 분석결과를 등급별로 살펴보면, 산사태 발생가능성이 상대적으로 매우 낮은 I, n등급 지역은 전체면적의 약 2% 에 해당하는 1.67W로써 북한산 국립공원 외곽지역에 위치한 자연마을지구, 밀집마을지구, 집단시설지구에 주로 분포하는 것으로 나타났다. 중간지역이라 할 수 있는 m, iv등급 지역은 78.
- 분석결과를 살펴보면, 생태적 위험도가 높은 지역은 북한산 국립공원 전체면적의 1.2%에 해당하는 0.95M로 분석되었다. 공간적 분포패턴을 살펴보면, 도봉산구역의 도봉서원을 기점으로 도봉계곡을 따라 거북골 및 용어천계곡으로 이어지는 등산로 주변지역 및 산장능선 남서쪽에 위치한 효자리계곡 등산로의 생태적 위험도가 높은 것으로 분석되었다.
- 산사태 평가 인자 추출결과, 북한산 구역의 만경대, 백운대를 비롯한 도봉산 구역의 자운봉 지역의 경사도가 60% 이상인 반면, 시설지구 및 취락지구를 중심으로 평탄지가 전체면적의 약 8.6% 분포하고 있는 것으로 분석되 었다. 경사길이의 경우 50m이하인 지역이 전체면적의 53.
- 재분류하였다. 시설지구 및 취락지구를 중심으로 평탄지가 전체면적의 약 8.6% 분포하고 있었으며, 산사태에 상대적으로 취약한 동향, 동남향, 남향이 약 28.7W로써 전체면적의 약 36.1%를 차지하는 것으로 분석되었다. 한편, 사면에 집수될 수 있는 최상지점까지의 거리를 나타내는 경사길이의 경우 50m이하인 지역이 전체면적의 53.
- 8knf로써 Figure 3(f)에서 보는 바와 같이 북한산 국립공원의 진입부에 위치한 시설지구 및 취락지구가 여기에 포함되는 것으로 나타났다. 일부 농경지로 분류된 지역을 제외한 북산한 국립공원 전체에 고르게 분포하고 있는 산림 및 초지지역은 74.7M로써 전체면적의 94%를 차지하는 것으로 분석되었다.
- 67W로써 북한산 국립공원 외곽지역에 위치한 자연마을지구, 밀집마을지구, 집단시설지구에 주로 분포하는 것으로 나타났다. 중간지역이라 할 수 있는 m, iv등급 지역은 78.81krf로써 전체면적의 62.98%를 차지하는 것으로 분석되었으며, 북한산 국립공원 전 지역에 걸쳐 고르게 분포하고 있었다. 한편 산사태 발생가능성이 상대적으로 높은 V등급 지역은 전체면적의 18.
- 중첩분석에서 I, n등급으로 평가된 지역은 전체면적의 약 2%인 1.67M로 나타났으나, 매트릭스분석에서는 이들 지역을 비롯한 시설지구들이 더 많이 포함되는 것으로 분석되었다. 면적비를 비교해 보았을 때도 전체면적의 약 13%(10.
- 2%가 암반노출지로 나타났다. 평균 식생 활력도는 0.55, 최대 식생활력도는 0.79이며, 북한산 국립공원 전체면적의 94%인 74.7knf가 산림 및 초지지역으로 분석되었다.
- 98%를 차지하는 것으로 분석되었으며, 북한산 국립공원 전 지역에 걸쳐 고르게 분포하고 있었다. 한편 산사태 발생가능성이 상대적으로 높은 V등급 지역은 전체면적의 18.90%(15.1ktf)로 대상지의 동쪽 사면에 주로 분포하는 것으로 분석되었으며, 산사태에 가장 취약한: VI등급 지역은 0.2W로써 전체면적의 0.16%를 차지하는 것으로 나타났다. VI등급 지 역은 도봉산 구역의 도봉계곡과 도봉 계곡 일대를 비롯해 우이동 계곡 북서쪽 및 정릉계곡, 그리고 내원사 북부지 역에 주로 분포하는 것으로 분석되었다.
- 한편, 사면에 집수될 수 있는 최상지점까지의 거리를 나타내는 경사길이의 경우 50m이하인 지역이 전체면적의 53.5%인 42.6W로 가장 많은 면적을 차지하고 있는 것으로 나타났으며, 200m이상인 지역도 15.4%나 분포하는 것으로 분석되었다(Figure 3
- 합산평가 매트릭스 분석결과, 산사태 발생에 있어 가장 안정적인 I, n등급의 지역은 전체면적의 약 13%(10.24 W)를 점하고 있었으며, 원당리 밀집마을 지구를 비롯한 송추골 집단시설지구, 밤나무골 집단시설지구 등 주로 마을지구나 시설지구로 지정된 곳에 위치하는 것으로 분석되었다. 북한산 국립공원 전역에 걸쳐 고르게 분포하고 있는 in, W등급지역은 63.
후속연구
- 특히 북한산 국립공원과 같이 지형 및 지세가 험준하고 경사가 급한 지역에서 발생된 산사태가 계곡으로 까지 확대되어 토석류로 발전하면 대규모의 산사태로 이어지는 경우가 많으므로 산지 상류유역의 구간은 토석류재해에 대한 피해방지 시설이 필요할 것으로 생각된다(마호섭과 정원옥, 2007). 뿐만 아니라 향후 이들 지역의 지속적인 모니터링을 통한 관리방안이 필요할 것으로 판단된다.
- 산사태 취약 지역의 도출을 위한 중첩분석 결과, 지난 1998년 8월 산사태로 인한 인명피해 및 재산피해가 발생한바 있는 우이동 계곡을 비롯한 도봉 계곡 일대, 정릉계곡 및 내원사 북부지 역이 산사태 발생 잠재력이 높은 VI 등급 지 역으로 분석되 었으며, 합산평가 매트릭스 분석 결과에서는 구천계곡 상류지역과 대동문 남동쪽 사면을 비롯하여 우이동계곡의 북동쪽 사면과 도봉산구역의 용어천계곡 및 도봉계곡에 V, VI등급 지역이 집중적으로 분포하는 것으로 분석되어 향후 이들 지역의 관리계획 수립 시 산사태 위험에 대한 영향도 고려되어져야 할 것으로 판단된다.
- 한편 등산로와의 버퍼링 분석을 통한 생태적 위험 지역추출 결과에서는 도봉산구역의 도봉계곡 및 용어천계곡 주변 지역과 수유동에서 출발하여 대동문으로 향하는 3개의 등산로 및 정릉계곡, 평창계곡 주변의 등산로 모두에서 생태적 위험도가 높은 것으로 분석되어 향후 이들 지역의 토석류 재해 방지시설 및 지속적인 모니터링을 통한 관리방안이 필요할 것으로 판단된다.
- 향후 좀 더 정밀한 분석을 위해서는 산사태 발생지역에 대한 구체적이고 체계적인 데이터베이스를 구축하여야 할 것이며, 평가인자 및 등급설정을 위한 전문가 설문조사 및 현장 조사를 바탕으로 한 적절한 보정작업이 필요할 것으로 판단된다.
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