국내 대부분의 사면파괴는 6월~9월에 발생하며, 이러한 사면파괴는 사회적으로 큰 손실을 유발한다. 사면파괴의 주요 원인은 강우강도(Intensity, I)와 강우기간(Duration, D)이다. 본 연구에서는 강우강도-기간(I-D)을 고려한 사면파괴 유발 강우 한계선(rainfall threshold)을 제안하였다. 본 연구를 위해서 국립재난안전연구원과 다양한 보고서 및 매체 그리고 현장조사를 통해서 1999년부터 2012년까지 풍화토 지반에서 유발된 255개 재해이력 자료를 수집하였다. 그리고 기상청의 강우자료를 바탕으로 사면파괴가 발생한 시점의 전 후의 시간에 대한 강우량 데이터를 수집하였다. 수집된 재해이력과 강우량 데이터베이스를 바탕으로 사면파괴를 유형별(토석류, 얕은 사면파괴 등)로 분류하고, 통계적 기법인 분위수 회귀분석을 이용하여 강우강도 및 기간을 분석함으로써 강우 한계선을 제안하였다. 뿐만 아니라 2013년의 재해이력 자료를 통해 제안된 한계선의 검증을 수행하였다. 또한 국외의 한계선과 제안된 한계선을 비교 분석하였다. 본 연구에서 제안된 강우 한계선은 산사태 예 경보시스템을 구축할 때 기초자료로 사용될 수 있다고 판단된다.
국내 대부분의 사면파괴는 6월~9월에 발생하며, 이러한 사면파괴는 사회적으로 큰 손실을 유발한다. 사면파괴의 주요 원인은 강우강도(Intensity, I)와 강우기간(Duration, D)이다. 본 연구에서는 강우강도-기간(I-D)을 고려한 사면파괴 유발 강우 한계선(rainfall threshold)을 제안하였다. 본 연구를 위해서 국립재난안전연구원과 다양한 보고서 및 매체 그리고 현장조사를 통해서 1999년부터 2012년까지 풍화토 지반에서 유발된 255개 재해이력 자료를 수집하였다. 그리고 기상청의 강우자료를 바탕으로 사면파괴가 발생한 시점의 전 후의 시간에 대한 강우량 데이터를 수집하였다. 수집된 재해이력과 강우량 데이터베이스를 바탕으로 사면파괴를 유형별(토석류, 얕은 사면파괴 등)로 분류하고, 통계적 기법인 분위수 회귀분석을 이용하여 강우강도 및 기간을 분석함으로써 강우 한계선을 제안하였다. 뿐만 아니라 2013년의 재해이력 자료를 통해 제안된 한계선의 검증을 수행하였다. 또한 국외의 한계선과 제안된 한계선을 비교 분석하였다. 본 연구에서 제안된 강우 한계선은 산사태 예 경보시스템을 구축할 때 기초자료로 사용될 수 있다고 판단된다.
Most of slope failures have taken place between June and September in Korea, which cause a considerable damage to society. Rainfall intensity and duration are very significant triggering factors for landslide. In this paper, landslide-triggering rainfall threshold consisting of rainfall intensity-du...
Most of slope failures have taken place between June and September in Korea, which cause a considerable damage to society. Rainfall intensity and duration are very significant triggering factors for landslide. In this paper, landslide-triggering rainfall threshold consisting of rainfall intensity-duration (I-D) was proposed. For this study, total 255 landslides were collected in landslide inventory during 1999 to 2012 from NDMI (National Disaster Management Institute), various reports, newspapers and field survey. And most of the required rainfall data were collected from KMA (Korea Meteorological Administration). The collected landslides were classified into three categories: debris flow, shallow landslide and unconfirmed. A rainfall threshold was proposed based on landslide type using statistical method such as quantile-regression method. Its validation was carried out based on 2013 landslide database. The proposed rainfall threshold was also compared with previous rainfall thresholds. The proposed landslide-triggering rainfall thresholds could be used in landslide early warning system in Korea.
Most of slope failures have taken place between June and September in Korea, which cause a considerable damage to society. Rainfall intensity and duration are very significant triggering factors for landslide. In this paper, landslide-triggering rainfall threshold consisting of rainfall intensity-duration (I-D) was proposed. For this study, total 255 landslides were collected in landslide inventory during 1999 to 2012 from NDMI (National Disaster Management Institute), various reports, newspapers and field survey. And most of the required rainfall data were collected from KMA (Korea Meteorological Administration). The collected landslides were classified into three categories: debris flow, shallow landslide and unconfirmed. A rainfall threshold was proposed based on landslide type using statistical method such as quantile-regression method. Its validation was carried out based on 2013 landslide database. The proposed rainfall threshold was also compared with previous rainfall thresholds. The proposed landslide-triggering rainfall thresholds could be used in landslide early warning system in Korea.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 국내에서 발생한 실제 사면파괴 재해이력 자료를 바탕으로 예･경보시스템에 적용할 수 있는 강우 한계선을 제안하고자 하였다. 이를 위해 우선 1999년부터 2012년까지 발생한 사면파괴 재해이력 자료를 바탕으로 강우량 분석을 수행하였다.
본 연구는 강우강도와 기간을 이용하여 강우와 산사태 유형별(토석류, 얕은 사면파괴) 발생관계를 정의할 수 있는 강우 한계선을 제시하였다. 1999년부터 2012년까지 발생한 재해이력 총 255개 자료 중 강우 미발생 산사태를 제외한 198개의 자료를 이용하여 강우 한계선을 설정하였다.
제안 방법
(2) 객관적이고 합리적인 강우 한계선을 설정하기 위해 통계적 기법인 분위수 회귀분석을 이용하여 산사태 유형별(토석류, 얕은 사면파괴) 강우 한계선을 제안하였다.
본 연구에서 유발 강우량 분석을 위해 사면파괴 발생일로부터 총 11일 동안의 시우량(hourly rainfall) 강우자료를 사용하였다. 강우 한계선 설정을 위한 유발 강우량 분석은 Fig. 4와 같이 임계강도(critical intensity)와 임계기간(critical duration)을 이용하여 결정하였다. 임계기간에 대한 결정은 연구자별로 주관적인 판단이 반영되므로, Saito et al.
7은 1999년부터 2012년까지 총 198개의 사면파괴 재해이력데이터를 모두 반영한 강우강도-기간의 강우 한계선을 보여주고 있다. 강우 한계선은 산사태 유형별 강우 한계선과 동일하게 중앙값(median), 10% 분위수, 최소값(minimum)을 나타내는 재해유발강우를 이용하여 설정하였다. Table 3은 전체 사면파괴 강우 한계선 중앙값(median), 10% 분위수, 최소값(minimum)에 대응하는 경험식을 나타낸다.
즉 강우 한계선 설정 시 총 198개의 재해이력 자료만을 사용하였다. 그리고 산사태 발생 유형별 분류를 통해 전체 사면파괴, 토석류, 얕은 사면파괴에 대한 강우 한계선을 각각 설정하였다. 제안된 강우 한계선에 대한 검증은 2013년에 발생한 사면파괴 재해이력 자료를 이용하였고, 국외의 강우 한계선과 비교･분석하였다.
먼저 1999년부터 2012년까지 발생한 사면파괴 재해이력 자료를 구축하였다. 그리고 수집된 재해이력 자료에 대한 강우량 분석을 수행하였다. 총 255개의 데이터 중에서 오랜기간 동안 강우기록이 없음에도 불구하고 산사태가 발생한 57개 데이터는 분석에서 제외하였다.
Table 1은 본 연구에서 구축된 산사태 데이터베이스를 나타내고 있으며 산사태 발생 유형 및 발생 수, 사면파괴 발생 전 1일, 3일 그리고 5일 누적강우량을 각각 나타낸다. 또한 분류된 산사태 유형별 평균 임계강도와 임계기간을 조사하였다. 본 연구에서는 산사태 유형별로 토석류(67개)와 얕은 사면파괴(34개)로 분류하였다.
3과 같은 연구흐름도를 작성하였다. 먼저 1999년부터 2012년까지 발생한 사면파괴 재해이력 자료를 구축하였다. 그리고 수집된 재해이력 자료에 대한 강우량 분석을 수행하였다.
유형별로 분류된 토석류와 얕은 사면파괴에 대하여 유발 강우량 분석을 각각 수행하고 산사태 유형별 강우 한계선을 설정하였다. 먼저 산사태 발생 시강우량(mm/hr)의 자료를 이용하여 사면파괴가 발생하기 전 24시간(1일), 144시간(6일) 동안의 강우량 분포를 분석하였다. Fig.
본 연구에서 제시된 사면파괴 강우 한계선과 기존의 국외 연구사례를 비교･분석하였다. 일반적으로 강우강도-기간 한계선은 지역적 특성(지반 특성, 지질 특성, 지형 특성, 기후 특성 등)으로 인해 차이가 나타난다(Jakob and Weatherly, 2003).
또한 분류된 산사태 유형별 평균 임계강도와 임계기간을 조사하였다. 본 연구에서는 산사태 유형별로 토석류(67개)와 얕은 사면파괴(34개)로 분류하였다. 미분류(97개)된 자료는 산사태 발생 유형 구분이 되지 않았기 때문에 I-D 분석에서는 제외하였다.
유형별로 분류된 토석류와 얕은 사면파괴에 대하여 유발 강우량 분석을 각각 수행하고 산사태 유형별 강우 한계선을 설정하였다. 먼저 산사태 발생 시강우량(mm/hr)의 자료를 이용하여 사면파괴가 발생하기 전 24시간(1일), 144시간(6일) 동안의 강우량 분포를 분석하였다.
따라서 본 연구에서는 국내에서 발생한 실제 사면파괴 재해이력 자료를 바탕으로 예･경보시스템에 적용할 수 있는 강우 한계선을 제안하고자 하였다. 이를 위해 우선 1999년부터 2012년까지 발생한 사면파괴 재해이력 자료를 바탕으로 강우량 분석을 수행하였다. 그리고 사면파괴 유형(토석류, 얕은 사면파괴, 미분류)에 따라 자료를 분류하였고, 객관적이고 합리적인 강우 한계선을 설정하기 위해 통계적 기법인 분위수 회귀분석(quantile-regression)을 적용하여 강우 한계선을 설정하였다.
대상 데이터
본 연구는 강우강도와 기간을 이용하여 강우와 산사태 유형별(토석류, 얕은 사면파괴) 발생관계를 정의할 수 있는 강우 한계선을 제시하였다. 1999년부터 2012년까지 발생한 재해이력 총 255개 자료 중 강우 미발생 산사태를 제외한 198개의 자료를 이용하여 강우 한계선을 설정하였다.
본 연구에서는 국립재난안전연구원(NDMI), 다양한 보고서(NIDP, 2008; 2009), 뉴스 보도자료 그리고 현장답사를 통해 1999년부터 2012년까지 발생한 255개의 산사태 DB를 구축하였다. 또한 산사태가 발생된 가장 근접한 기상청(KMA)의 종관기상관측장비(ASOS)와 자동기상관측장비(AWS)에서 측정된 강우자료를 수집하였다. Fig.
사면파괴 재해이력사례에 대한 유발 강우량은 사면파괴에 영향을 미치는 일정시간에 내린 누적강우량을 나타내며, 강우강도-기간(I-D)를 결정하기 위해 강우강도는 누적강우량을 시간으로 나눈 평균값을 사용하게 된다. 본 연구에서 유발 강우량 분석을 위해 사면파괴 발생일로부터 총 11일 동안의 시우량(hourly rainfall) 강우자료를 사용하였다. 강우 한계선 설정을 위한 유발 강우량 분석은 Fig.
본 연구에서 제안된 강우 한계선을 검증하기 위해 2013년에 발생된 총 12개의 사면파괴 자료를 이용하였다. 지역별로 강원도 홍천(1), 춘천(1), 인제(2) 그리고 횡성(3)에서 발생한 7개의 재해이력자료와 경기도 이천(4)과 여주(1)에서 발생한 5개의 재해이력자료를 이용하였다.
본 연구에서는 국립재난안전연구원(NDMI), 다양한 보고서(NIDP, 2008; 2009), 뉴스 보도자료 그리고 현장답사를 통해 1999년부터 2012년까지 발생한 255개의 산사태 DB를 구축하였다. 또한 산사태가 발생된 가장 근접한 기상청(KMA)의 종관기상관측장비(ASOS)와 자동기상관측장비(AWS)에서 측정된 강우자료를 수집하였다.
그리고 산사태 발생 유형별 분류를 통해 전체 사면파괴, 토석류, 얕은 사면파괴에 대한 강우 한계선을 각각 설정하였다. 제안된 강우 한계선에 대한 검증은 2013년에 발생한 사면파괴 재해이력 자료를 이용하였고, 국외의 강우 한계선과 비교･분석하였다.
총 255개의 데이터 중에서 오랜기간 동안 강우기록이 없음에도 불구하고 산사태가 발생한 57개 데이터는 분석에서 제외하였다. 즉 강우 한계선 설정 시 총 198개의 재해이력 자료만을 사용하였다. 그리고 산사태 발생 유형별 분류를 통해 전체 사면파괴, 토석류, 얕은 사면파괴에 대한 강우 한계선을 각각 설정하였다.
본 연구에서 제안된 강우 한계선을 검증하기 위해 2013년에 발생된 총 12개의 사면파괴 자료를 이용하였다. 지역별로 강원도 홍천(1), 춘천(1), 인제(2) 그리고 횡성(3)에서 발생한 7개의 재해이력자료와 경기도 이천(4)과 여주(1)에서 발생한 5개의 재해이력자료를 이용하였다. 사면파괴 유형별로 분류하면 토석류 5개, 얕은 사면파괴 3개, 미분류 4개로 분류된다.
그리고 수집된 재해이력 자료에 대한 강우량 분석을 수행하였다. 총 255개의 데이터 중에서 오랜기간 동안 강우기록이 없음에도 불구하고 산사태가 발생한 57개 데이터는 분석에서 제외하였다. 즉 강우 한계선 설정 시 총 198개의 재해이력 자료만을 사용하였다.
데이터처리
또한 최소경계값 정의 시 동일한 자료를 이용하더라도 명확한 기준이 없다면 연구자들의 주관적인 판단에 따라 다른 결과 값을 준다. 그러므로 본 연구에서는 객관적이고 합리적인 강우 한계선을 설정하기 위해 통계적 기법인 분위수 회귀분석을 적용하였다. 그리고 Aleotti(2004)와 같이 10%의 자료를 반영할 수 있는 10% 분위수에 해당하는 10% 분위수 회귀선을 강우 한계선으로 설정하였다.
이를 위해 우선 1999년부터 2012년까지 발생한 사면파괴 재해이력 자료를 바탕으로 강우량 분석을 수행하였다. 그리고 사면파괴 유형(토석류, 얕은 사면파괴, 미분류)에 따라 자료를 분류하였고, 객관적이고 합리적인 강우 한계선을 설정하기 위해 통계적 기법인 분위수 회귀분석(quantile-regression)을 적용하여 강우 한계선을 설정하였다. 또한 제안된 강우 한계선을 평가하기 위해 2013년에 발생한 사면파괴 재해이력 자료를 이용하여 검증을 수행하고, 기존에 제안된 강우 한계선과 비교･분석을 수행하였다.
그리고 사면파괴 유형(토석류, 얕은 사면파괴, 미분류)에 따라 자료를 분류하였고, 객관적이고 합리적인 강우 한계선을 설정하기 위해 통계적 기법인 분위수 회귀분석(quantile-regression)을 적용하여 강우 한계선을 설정하였다. 또한 제안된 강우 한계선을 평가하기 위해 2013년에 발생한 사면파괴 재해이력 자료를 이용하여 검증을 수행하고, 기존에 제안된 강우 한계선과 비교･분석을 수행하였다.
본 연구에서는 산사태 유형에 따른 강우 한계선을 보다 객관적이고 합리적인 방법으로 설정하기 위해 통계적 기법인 분위수 회귀분석을 적용하였다. Koenker and Basset(1978)에 의해 소개된 분위수 회귀분석은 특이값에 강건한 성질을 가진다.
(3) 토석류와 얕은 사면파괴의 강우량 분석을 통해 토석류는 짧은 기간에 내리는 집중호우의 영향을 더 크게 받고, 얕은 사면파괴는 보다 긴 기간 동안 내리는 강우, 즉 장기 선행강우의 영향을 더 크게 받는다는 것을 알 수 있다. 또한 산사태 발생 10시간 전까지의 선행강우가 산사태 발생 유형에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
(5) 제안된 산사태 유형별 강우 한계선을 2013년에 발생한 총 12개의 전체 사면파괴를 대상으로 검증한 결과 대부분 강우 한계선 위에 존재한다는 것을 알 수 있다.
41mm/hr의 강우가 내리면 사면파괴가 발생할 수 있다는 것을 말해준다. 또는 제안된 강우 한계선보다 큰 강우강도와 강우기간이 계속되면 산사태가 발생될 가능성이 크다는 것을 의미한다.
이를 통해 토석류는 짧은 기간에 내리는 집중호우의 영향을 더 크게 받고, 얕은 사면파괴는 보다 긴 기간 동안 내리는 강우, 즉 장기선행강우의 영향을 더 크게 받는다는 것을 알 수 있다. 또한 산사태 발생 10시간 전까지의 선행강우가 산사태 발생 유형에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
5(a)는 산사태 유형별 재해발생 전 24시간 동안의 시강우량을 나타낸다. 산사태 발생 시점부터 약 10시간 전까지 토석류의 평균 시강우량이 크고, 평균 누적강우량은 토석류가 약 40mm 정도 크다. 그리고 발생 시점부터 10~24시간 전의 기간에서는 얕은 사면파괴의 평균 시강우량 더 큰 것을 알 수 있다.
사면파괴 선행 6일 동안의 평균 누적강우량의 차이는 약 19mm에 불과하다. 이를 통해 토석류는 짧은 기간에 내리는 집중호우의 영향을 더 크게 받고, 얕은 사면파괴는 보다 긴 기간 동안 내리는 강우, 즉 장기선행강우의 영향을 더 크게 받는다는 것을 알 수 있다. 또한 산사태 발생 10시간 전까지의 선행강우가 산사태 발생 유형에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
후속연구
이는 각각의 지역적 특성을 반영하여 산정하였기 때문이다. 본 연구에서 제안된 강우 한계선은 사면파괴 유형별 특성을 반영하여 산정되었으나, 추후 사면파괴 사례가 계속 축적된다면 국내 여러 지역적 특성을 반영한 강우 한계선으로 발전될 수 있다고 사료된다.
본 연구에서 제안된 강우 한계선은 사면파괴 유형별 특성을 반영하여 제안되었으며, 추후 사면파괴 사례가 계속 축적된다면 국내 여러 지역적 특성을 반영한 강우 한계선으로 발전될 수 있다고 사료된다.
얕은 사면파괴의 재해이력 사례의 갯수가 토석류에 비해 상대적으로 작아서 생긴 오차로 사료된다. 추후 얕은 사면파괴에 대한 자료가 축적되면 보다 정확한 강우 한계선이 제안될 수 있다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국내 대부분의 사면파괴는 언제 발생하는가?
국내 대부분의 사면파괴는 6월~9월에 발생하며, 이러한 사면파괴는 사회적으로 큰 손실을 유발한다. 사면파괴의 주요 원인은 강우강도(Intensity, I)와 강우기간(Duration, D)이다.
사면파괴의 주요 원인은?
국내 대부분의 사면파괴는 6월~9월에 발생하며, 이러한 사면파괴는 사회적으로 큰 손실을 유발한다. 사면파괴의 주요 원인은 강우강도(Intensity, I)와 강우기간(Duration, D)이다. 본 연구에서는 강우강도-기간(I-D)을 고려한 사면파괴 유발 강우 한계선(rainfall threshold)을 제안하였다.
강우 한계선에 관한 연구에서 최소제곱법의 단점은?
그러나 국내･외에서 제안된 강우 한계선에 관한 연구는 한계선 설정 시 주로 최소제곱법을 사용하였다. 최소제곱법은 특이값(outlier)이 존재하는 경우 특이값에 의존하는 단점이 있다. 또한 사면파괴 유형(토석류, 얕은 사면파괴 등)에 따른 강우 한계선 혹은 강우기준에 대한 연구가 미흡한 실정이다.
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