토석류는 집중호우시 산악지형에서 발생한 사면파괴 쇄설물 또는 계곡 내에 쌓여 있던 퇴적토가 많은 양의 물과 섞여 흐르는 현상으로서 이동경로나 퇴적지점에 있는 시설물, 가옥, 인명에 큰 피해를 유발한다. 본 연구에서는 해외에서 연구되었던 토석류 거동에 관련된 모형식을 국내 사례에 적용해 보았으며, 이를 위해 우리나라 강원도 인제군에서 발생한 산사태 및 토석류에 대해 항공사진과 GPS 현장 측량성과를 이용하여 발생부와 퇴적부 자료를 수집하였다. 분석한 결과 토석류 이동거리를 예측할 수 있는 L/H는 평균 4.93, 표준편차 0.97을 나타내었다. 토석류의 규모와 면적을 예측하는 경우 과대 산정되는 문제가 있으며 이는 우리나라의 토석류가 상부의 대규모 산사태로 유발되는 것이 아니고 다발적으로 발생한 소규모 산사태로 인한 것이기 때문인 것으로 보인다. 따라서 국내 산지 환경에 적합한 경험식에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.
토석류는 집중호우시 산악지형에서 발생한 사면파괴 쇄설물 또는 계곡 내에 쌓여 있던 퇴적토가 많은 양의 물과 섞여 흐르는 현상으로서 이동경로나 퇴적지점에 있는 시설물, 가옥, 인명에 큰 피해를 유발한다. 본 연구에서는 해외에서 연구되었던 토석류 거동에 관련된 모형식을 국내 사례에 적용해 보았으며, 이를 위해 우리나라 강원도 인제군에서 발생한 산사태 및 토석류에 대해 항공사진과 GPS 현장 측량성과를 이용하여 발생부와 퇴적부 자료를 수집하였다. 분석한 결과 토석류 이동거리를 예측할 수 있는 L/H는 평균 4.93, 표준편차 0.97을 나타내었다. 토석류의 규모와 면적을 예측하는 경우 과대 산정되는 문제가 있으며 이는 우리나라의 토석류가 상부의 대규모 산사태로 유발되는 것이 아니고 다발적으로 발생한 소규모 산사태로 인한 것이기 때문인 것으로 보인다. 따라서 국내 산지 환경에 적합한 경험식에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.
A debris flow is caused by torrential rain in mountainous regions and carries mixture of fragmental matter from slope failure, deposit soils from a valley floor and a large amount of water. It seriously damages facilities, houses, and human lives in its path. We tried to apply debris flow behavior e...
A debris flow is caused by torrential rain in mountainous regions and carries mixture of fragmental matter from slope failure, deposit soils from a valley floor and a large amount of water. It seriously damages facilities, houses, and human lives in its path. We tried to apply debris flow behavior estimation model developed in foreign country to domestic case. The study area is Inje-county, Gangwon-do and aerial photos and GPS surveying were used to collect information of starting and end point of the landslide and debris flow. The analysis showed that L/H for forecasting the travel distances of debris flows has the mean of 4.93 and standard deviation of 0.98. This model tended to overestimate the scale and extent of debris flows. In Inje-county's case, a debris flow is caused by multiple simultaneous small-scale landslide. This is quite different from the foreign cases in which a large-scale landslide cause a large-scale debris flow. Thus, an empirical model suitable for domestic conditions needs to be developed.
A debris flow is caused by torrential rain in mountainous regions and carries mixture of fragmental matter from slope failure, deposit soils from a valley floor and a large amount of water. It seriously damages facilities, houses, and human lives in its path. We tried to apply debris flow behavior estimation model developed in foreign country to domestic case. The study area is Inje-county, Gangwon-do and aerial photos and GPS surveying were used to collect information of starting and end point of the landslide and debris flow. The analysis showed that L/H for forecasting the travel distances of debris flows has the mean of 4.93 and standard deviation of 0.98. This model tended to overestimate the scale and extent of debris flows. In Inje-county's case, a debris flow is caused by multiple simultaneous small-scale landslide. This is quite different from the foreign cases in which a large-scale landslide cause a large-scale debris flow. Thus, an empirical model suitable for domestic conditions needs to be developed.
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문제 정의
자연재해에서 산사태 및 토석류의 이동거리 및 규모를 예측한다는 것은 자연재해가 영향을 미치는 범위를 산정하고 사회기반 시설물의 안전성을 평가하는데 있어서 매우 중요하다. 본 논문에서는 가장 대표적 관측자료인 토석류 발생부, 퇴적부의 고도차와 이동거리 정보를 수집하고 이를 GIS 상에서 DB로 구축하여 토석류 거동에 관한 모델식을 적용하고 분석하고자 하였다.
본 연구에서는 강원도 인제군 산사태 및 토석류 지역에 토석류 이동거리나 규모를 산정하기 위한 외국의 경험식들을 적용해 L/H, 토사체적 퇴적 면적을 산정하였다. 토석류의 영향범위를 예측할 수 있는 L/H의 경우 대부분의 경우가 하천으로 유입되기 때문에 최대 이동거리를 산정하는데 어려움이 있었다.
제안 방법
사진 상에서 발생 지점은 항공사진에서 붕괴된 토층을 통해 육안으로 구분하였다. 그리고 퇴적 지점은 지형적 특징을 고려하여 지정하였다.
토석류 영향범위 산정을 위해서는 발생부와 퇴적부의 고도차와 수평거리가 필요하다. 발생부와 퇴적부의 고도차와 수평거리 정보를 수집하기 위해 DEM과 발생지점에 대한 현장조사자료, 항공사진 판독자료를 GIS상에서 분석하여 고도차와 이동거리를 산정하였다. 항공사진 자료는 강원도 인제군지역에 토석류가 발생한 해와 같은 2006년 12월에 촬영된 것으로 40매 정도의 영상을 정사보정한 후 모자이크 처리하였으며 영상의 해상도는 약 20cm이다.
항공사진 자료는 강원도 인제군지역에 토석류가 발생한 해와 같은 2006년 12월에 촬영된 것으로 40매 정도의 영상을 정사보정한 후 모자이크 처리하였으며 영상의 해상도는 약 20cm이다. 사진 상에서 발생 지점은 항공사진에서 붕괴된 토층을 통해 육안으로 구분하였다. 그리고 퇴적 지점은 지형적 특징을 고려하여 지정하였다.
현장조사는 토석류를 발생부, 유하부, 퇴적부로 구분하여 발생부에서 조사항목은 GPS 좌표, 파괴형태, 길이, 경사, 경사 방향등을 조사하였다(황제선 등, 2011). 유하부의 경우 GPS 좌표, 전번호와의 거리는 측정시 굴곡이 없을 경우 대략적으로 20m 간격으로 측정하였고 경사 및 경사방향, 계곡의 폭, 계곡심도를 조사하였다. 퇴적부의 경우 GPS 좌표와 퇴적부의 길이, 경사, 경사방향 등을 조사하였다.
서용석 등(2005)은 산사태 현장조사 및 토질 실내시험자료를 토대로 인공신경망을 적용하여 이동거리 산정기법을 제안하였는데, 인공신경망에 이용된 자료는 조사지역 중 산사태 범위를 측정할 수 있었던 총 26개 지점 중 현장 자료 및 실내시험 분석 자료가 모두 획득된 24개 산사태 자료를 대상으로 하였다. 인공신경망 분석을 위한 입력 자료는 개개 사면의 경사변화율, 원지반 투수계수, 건조밀도, 간극율, 사태 물질의 체적, 측정한 확산거리 등 6개 항목을 분석하여 토석류 산사태에 의한 사태물질의 이동거리를 산정 하였다. 신승봉 등(2010)은 토석류로 인하여 피해가 발생하는 확산 범위 및 흐름속도를 실내 모형 시험을 통해 분석하여, 향후 토석류를 효과적으로 제어할 수 있는 제어시설 연구의 기초로 활용이 될 수 있도록 하는 연구를 수행하였다.
유하부의 경우 GPS 좌표, 전번호와의 거리는 측정시 굴곡이 없을 경우 대략적으로 20m 간격으로 측정하였고 경사 및 경사방향, 계곡의 폭, 계곡심도를 조사하였다. 퇴적부의 경우 GPS 좌표와 퇴적부의 길이, 경사, 경사방향 등을 조사하였다. 현장 조사를 하지 못한 지역은 산사태 발생 직후 촬영된 항공사진을 이용하여 자료를 구축하였다.
연구대상지는 강원도 인제군을 대상으로 2006년 7월 12∼16일에 발생한 토석류 피해에 대해 2008년부터 2009년에 걸쳐 GPS를 이용하여 현장조사를 수행하였다. 현장조사는 토석류를 발생부, 유하부, 퇴적부로 구분하여 발생부에서 조사항목은 GPS 좌표, 파괴형태, 길이, 경사, 경사 방향등을 조사하였다(황제선 등, 2011). 유하부의 경우 GPS 좌표, 전번호와의 거리는 측정시 굴곡이 없을 경우 대략적으로 20m 간격으로 측정하였고 경사 및 경사방향, 계곡의 폭, 계곡심도를 조사하였다.
대상 데이터
연구대상지는 강원도 인제군을 대상으로 2006년 7월 12∼16일에 발생한 토석류 피해에 대해 2008년부터 2009년에 걸쳐 GPS를 이용하여 현장조사를 수행하였다.
Miller 등(2008)은 Oregon의 Coast Range를 대상으로 하도의 토석류 확률모형을 이용하였다. 입력 자료로는 다양하게 이용 가능한 DEM을 이용하였으며, 위성이미지에서 제공하는 토지피복데이터를 이용하였다.
Berti 등(2007)은 화산으로 발생된 협곡에서의 토석류에 대한 연구를 수행하였다. 토석류 선상지의 면적을 계산하기위해서 유역면적 측정과 과거 유역의 사진을 이용하였으며, 과거 27개의 토석류 사상을 이용하였다. Miller 등(2008)은 Oregon의 Coast Range를 대상으로 하도의 토석류 확률모형을 이용하였다.
발생부와 퇴적부의 고도차와 수평거리 정보를 수집하기 위해 DEM과 발생지점에 대한 현장조사자료, 항공사진 판독자료를 GIS상에서 분석하여 고도차와 이동거리를 산정하였다. 항공사진 자료는 강원도 인제군지역에 토석류가 발생한 해와 같은 2006년 12월에 촬영된 것으로 40매 정도의 영상을 정사보정한 후 모자이크 처리하였으며 영상의 해상도는 약 20cm이다. 사진 상에서 발생 지점은 항공사진에서 붕괴된 토층을 통해 육안으로 구분하였다.
퇴적부의 경우 GPS 좌표와 퇴적부의 길이, 경사, 경사방향 등을 조사하였다. 현장 조사를 하지 못한 지역은 산사태 발생 직후 촬영된 항공사진을 이용하여 자료를 구축하였다. 토석류 영향범위 산정을 위해서는 발생부와 퇴적부의 고도차와 수평거리가 필요하다.
이론/모형
표 2에서 보이는 10개 자료의 경우는 하천까지 유입되지 않고 산지에서 멈춘 경우로 전체 자료 중 대부분이 하천까지 이동하였으며 산지에서 멈춘 경우는 얼마되지 않았다. 토석류의 체적은 Corominad가 제시한 경험식을 적용하여 그림 9와 같이 나타났다. 실제 토석류에 의해 발생한 토사의 체적보다 외국의 경험식을 통해 구해진 값은 과대 산정되는 것으로 판단된다.
성능/효과
5에서 5 사이에 값을 가진다. 특히 인제군의 경우 모든 경우에서 L/H는 2.5 이상의 값을 보였기 때문에 산사태로 유발된 토사의 흐름이 최소한 고도차의 2.5배 이상은 이동하며 최대로는 고도차의 8배까지 이동할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
후속연구
적용된 모형식 중 토석류 체적을 산정하는 식은 단순하여 비교적 적용이 용이하나 외국의 사례에 의해 개발된 경험식이기 때문에 한국의 특성에 맞지 않아 과대산정되는 문제점이 있는 것으로 판단된다. 향후 항공 라이다 자료나 지상 정밀 측량성과 등을 이용하여 토석류 발생 체적에 대한 데이터들이 수집된다면 우리나라 특성에 맞는 경험식이나 예측모형식을 개발할 수 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
토석류란 어떤 현상인가?
토석류는 집중호우시 산악지형에서 발생한 사면파괴 쇄설물 또는 계곡 내에 쌓여 있던 퇴적토가 많은 양의 물과 섞여 흐르는 현상으로서 이동경로나 퇴적지점에 있는 시설물, 가옥, 인명에 큰 피해를 유발한다. 본 연구에서는 해외에서 연구되었던 토석류 거동에 관련된 모형식을 국내 사례에 적용해 보았으며, 이를 위해 우리나라 강원도 인제군에서 발생한 산사태 및 토석류에 대해 항공사진과 GPS 현장 측량성과를 이용하여 발생부와 퇴적부 자료를 수집하였다.
토석류의 이동거리 조사 시 항공사진이 없는 부분은 어떤 과정을 수행하였는가?
그림 7은 토석류의 이동거리를 조사하기 위하여 GIS상에서 토석류의 흐름을 발생부에서 퇴적부까지 디지타이징하여 벡터자료로 구축한 것이다. 항공사진이 없는 부분은 DEM자료와 위성영상을 참고하여 이동거리와 경로를 디지타이징하였다.
라하르 모델은 무엇에 근거하고 있는가?
경험적이며 통계적인 라하르 모델을 이용하여 이동거리와 라하르에 의해 영향을 받는 영역을 예측할 수 있으며 이는 핵심적인 계수들에 대한 모형분석과 9개 화산지역에서의 27개 라하르 자료를 이용한 통계분석에 근거하고 있다. Iverson(1998)은 제한된 수의 비화산성 토석류에 대한 자료를 이용하였다.
참고문헌 (18)
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