우리나라와 같이 강우에 의해 산사태가 주로 발생하는 경우 산사태의 탐지 또는 조기경보는 실시간 산사태 모니터링을 수행하는 것이 가장 효율적인 방법이다. 그러나, 국내에서는 인공사면 계측을 제외하고 자연사면 산사태를 대상으로 연구된 사례가 상당히 드물고, 비교적 최근에 관련 연구가 시작되었다. 자연사면 산사태와 인공사면 붕괴는 메커니즘이 서로 상이하므로, 모니터링의 개념과 기법도 서로 다르게 접근하여야 한다. 따라서 국내 산사태의 90%이상을 차지하는 자연사면 산사태에 대한 실시간 모니터링 기술이 적극적으로 연구되고 관련기술이 개발되어야 한다. 특히 최근의 극한강우에 의한 산사태는 전통적 개념의 개별 모니터링 센서를 이용한 방법으로는 측정의 정확성이나 신속성에 한계가 있기 때문에 재해탐지의 효율성을 높이기 위해 복수의 모니터링 항목을 결합하여 다각도의 모니터링 및 발생시점 예측이 반드시 필요하다. 현재 국내에서 사용 중인 산사태 모니터링 관련 센서는 80% 이상이 해외에서 개발된 제품을 그대로 수입하여 사용하고 있어 고가의 비용을 지속적으로 지출하고 있을 뿐만 아니라, 해당 기술에 대한 원천성을 확보하지 못한 상태이다. 따라서, 국내의 산사태재해 증가추세와 기후변화 등을 고려할 때, 산사태 모니터링 센서의 수요가 더욱 증가할 것이 확실시 되며, 이를 대비하여 다학제적 연구과 기술개발을 통해 기술 및 장치의 국산화가 이루어져야 하고, 이를 기반으로 실질적인 재해방지 노력이 필요하다.
우리나라와 같이 강우에 의해 산사태가 주로 발생하는 경우 산사태의 탐지 또는 조기경보는 실시간 산사태 모니터링을 수행하는 것이 가장 효율적인 방법이다. 그러나, 국내에서는 인공사면 계측을 제외하고 자연사면 산사태를 대상으로 연구된 사례가 상당히 드물고, 비교적 최근에 관련 연구가 시작되었다. 자연사면 산사태와 인공사면 붕괴는 메커니즘이 서로 상이하므로, 모니터링의 개념과 기법도 서로 다르게 접근하여야 한다. 따라서 국내 산사태의 90%이상을 차지하는 자연사면 산사태에 대한 실시간 모니터링 기술이 적극적으로 연구되고 관련기술이 개발되어야 한다. 특히 최근의 극한강우에 의한 산사태는 전통적 개념의 개별 모니터링 센서를 이용한 방법으로는 측정의 정확성이나 신속성에 한계가 있기 때문에 재해탐지의 효율성을 높이기 위해 복수의 모니터링 항목을 결합하여 다각도의 모니터링 및 발생시점 예측이 반드시 필요하다. 현재 국내에서 사용 중인 산사태 모니터링 관련 센서는 80% 이상이 해외에서 개발된 제품을 그대로 수입하여 사용하고 있어 고가의 비용을 지속적으로 지출하고 있을 뿐만 아니라, 해당 기술에 대한 원천성을 확보하지 못한 상태이다. 따라서, 국내의 산사태재해 증가추세와 기후변화 등을 고려할 때, 산사태 모니터링 센서의 수요가 더욱 증가할 것이 확실시 되며, 이를 대비하여 다학제적 연구과 기술개발을 통해 기술 및 장치의 국산화가 이루어져야 하고, 이를 기반으로 실질적인 재해방지 노력이 필요하다.
There are many landslides occurred by typhoons and intense rainfall during the summer seasons in Korea. To predict a landslide triggering it is important to understand mechanisms and potential areas of landslides by the geological approaches. However, recent climate changes make difficult to predict...
There are many landslides occurred by typhoons and intense rainfall during the summer seasons in Korea. To predict a landslide triggering it is important to understand mechanisms and potential areas of landslides by the geological approaches. However, recent climate changes make difficult to predict landslide based on only conventional prediction methods. Therefore, the importance of a real-time monitoring of landslide using various sensors is emphasized in recent. Many researchers have studied monitoring techniques of landslides and suggested several monitoring systems which can be applicable to the natural terrain. Most sensors of landslide monitoring measure slope displacement, hydrogeologic properties of soils and rocks, changes of stress in soil and rock fractures, and rainfall amount and intensity. The measured values of each sensor are transmitted to a monitoring server in real-time. The ultimate goal of landslide monitoring is to warn landslide occurrence in advance and to reduce damages induced by landslides. This study introduces the current situation of landslide monitoring techniques in each country.
There are many landslides occurred by typhoons and intense rainfall during the summer seasons in Korea. To predict a landslide triggering it is important to understand mechanisms and potential areas of landslides by the geological approaches. However, recent climate changes make difficult to predict landslide based on only conventional prediction methods. Therefore, the importance of a real-time monitoring of landslide using various sensors is emphasized in recent. Many researchers have studied monitoring techniques of landslides and suggested several monitoring systems which can be applicable to the natural terrain. Most sensors of landslide monitoring measure slope displacement, hydrogeologic properties of soils and rocks, changes of stress in soil and rock fractures, and rainfall amount and intensity. The measured values of each sensor are transmitted to a monitoring server in real-time. The ultimate goal of landslide monitoring is to warn landslide occurrence in advance and to reduce damages induced by landslides. This study introduces the current situation of landslide monitoring techniques in each country.
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문제 정의
모니터링 방법을 요약하면, 산사태 신속감지 기술, 산사태 발생 및 산사태 규모에 대한 정보 특성화, 사면지형 변화감지 및 변화지점에 대한 반자동적 이미지 프로세싱을 통한 신속 지도제작, 시계열적 분석방법을 이용한 사면변형 모니터링, 발생형태의 지속적 자료 수집을 통한 장기적 모니터링 수행 등이다. 이 논문에서는 다양한 센서와 계측장치를 이용한 산사태 모니터링 기술의 현황을 설명하고, 센서를 이용한 산사태재해 저감을 위한 향후의 발전방안을 모색하는 기반을 구축하고자 한다.
제안 방법
사면변위센서는 사면의 움직임을 미세하게 감지하기 위한 것이고, 와이어 센서는 계곡 종방향을 따라 상부, 중부, 하부에 복수로 설치하여 산사태로 인한 토석류 발생시 이를 신속히 감지할 수 있도록 하였다. 강우량계는 모니터링 시스템 설치지역의 실제 강우를 관측함으로써 강우와 지질인자의 반응에 대한 정확한 해석이 가능하도록 하였다. 데이터 로거에 일차적으로 저장된 센서별 측정 데이터는 CDMA 통신방식을 통해 원격지 모니터링 서버에 무선으로 실시간 전송되어 분석된다[5].
4와 같다. 그림에서 보는 바와 같이 중앙부에는 앵커로 고정한 후 도르래, 눈금판 및 전위차계를 설치함으로써 지중변위를 측정하고자 하였다. 산사태 모니터링에 대한 주요 개선사항은 지중변위계로부터 변위의 측정이다.
스위스의 산사태 모니터링 시스템은 유럽에서 사용되는 모니터링 시스템을 동일하게 적용된다. 다만 알프스 지역의 환경으로 인해 암석사태가 광범위하게 발생하기 때문에 GPS, TLS, 레이더 간섭계(산사태 거동측정 및 위해도 작성 InSAR, 변위모니터링 IPTA) 등을 이용한 산사태 모니터링 시스템과 광섬유센서를 이용한 암반사면의 변형계측 모니터링 등을 사용한다. 이러한 방법들은 높은 정밀도와 광범위하게 적용 가능한 방법이다.
사면변위센서는 사면의 움직임을 미세하게 감지하기 위한 것이고, 와이어 센서는 계곡 종방향을 따라 상부, 중부, 하부에 복수로 설치하여 산사태로 인한 토석류 발생시 이를 신속히 감지할 수 있도록 하였다.
이를 위해 ‘spider unit’이라 불리는 활화산 지역에서 사용되던 원격 모니터링 장비를 설치하였으며, 본 장비는 고해상도의 GPS를 탑재하고 있어 사면의 작은 변위도 측정이 가능하다.
2008∼2009년에 걸쳐 2년간 산사태 이동성과 관련된 이미지를 취득하기 위하여 프랑스 남부 산사태 발생현장에 위치한 안정지대에 고해상도 광학카메라를 설치하였다. 이를 통해 보정방법을 거쳐 시간과 공간의 함수로써 산사태 이방성 변위장을 이차원으로 계산하였다. 이때 GPS을 통한 관측은 참고용으로 사용되었다.
대상 데이터
2008∼2009년에 걸쳐 2년간 산사태 이동성과 관련된 이미지를 취득하기 위하여 프랑스 남부 산사태 발생현장에 위치한 안정지대에 고해상도 광학카메라를 설치하였다.
이를 위해 ‘spider unit’이라 불리는 활화산 지역에서 사용되던 원격 모니터링 장비를 설치하였으며, 본 장비는 고해상도의 GPS를 탑재하고 있어 사면의 작은 변위도 측정이 가능하다. 본 장비에서 측정되는 원격탐사 자료는 무선신호을 기반으로 미국지질조사소로 전송되며, 산사태의 모니터링 자료는 지질학자, 지질공학자, 미국산림청, 국립공원관리처, 캘리포니아 주에 인터넷을 통해 실시간으로 전송된다(Fig. 5).
성능/효과
따라서, 설치된 센서는 체적함수비/온도/전기전도도 센서, 흡입응력센서, 사면변위 센서, 토석류 감지용 와이어 센서, 강우량계, 데이터 로거 등이며, 이를 통해 강우침투에 따른 토층 내부의 수리적·물리적·역학적 상태 변화를 관찰할 수 있다.
또한, 동일한 SAR 자료를 이용하여 이탈리아의 산간 지역의 변위 분석을 PSInSAR와 SqueeSAR 기법을 적용하여 수행한 결과에서와 같이, SqueeSAR는 기존의 PSInSAR보다 관측점의 밀도가 비약적으로 증가함에 따라 국지적으로 발생하는 변위에 대한 정밀 분석이 가능하게 되었다.
후속연구
데이터 로거에 일차적으로 저장된 센서별 측정 데이터는 CDMA 통신방식을 통해 원격지 모니터링 서버에 무선으로 실시간 전송되어 분석된다[5]. 국내의 산사태 모니터링 시스템은 장기적으로 운영되어 산사태 발생 기준 설정에 활용되며, 궁극적으로 산사태 조기경보 기준 개발의 자료로 활용될 예정이다.
현재 국내에서 사용 중인 산사태 모니터링 관련 센서는 80% 이상이 해외에서 개발된 제품을 그대로 수입하여 사용하고 있어 고가의 비용을 지속적으로 지출하고 있을 뿐만 아니라, 해당 기술에 대한 원천성을 확보하지 못한 상태이다. 따라서, 국내의 산사태재해 증가추세와 기후변화 등을 고려할 때, 산사태 모니터링 센서의 수요가 더욱 증가할 것이 확실시되며, 이를 대비하여 다학제적 연구과 기술개발을 통해 기술 및 장치의 국산화가 이루어져야 하고, 이를 기반으로 실질적인 재해방지 노력이 필요하다.
또한 카메라의 미세한 움직임과 DEM의 사용은 변위장 보정문제에 영향을 미칠 수 있다. 하지만 이러한 방법이 일반화되고 자동화 기능이 추가된다면, 조기경보시스템에 있어 응용분야에 활용될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
유럽에서는 산사태 모니터링을 위한 기술을 어떻게 분류하고 있는가?
1). 유럽의 경우, 이러한 산사태 모니터링을 위한 기술과 계측장비들은 원격탐사, 위성기술, 사진측량기술, 측지학적 관측기술, 지반공학적 또는 물리적 탐사기술 등으로 분류된다. 정밀한 모니터링 시스템 개발과 계측 장비와 계측에 사용되는 방법의 선택은 사면안정성 평가에 영향을 미치는 변형의 형태에 따라 달리 적용한다.
우리나라와 같이 강우에 의해 산사태가 주로 발생하는 경우 산사태의 탐지, 조기경보를 위한 가장 효율적인 방법은?
우리나라와 같이 강우에 의해 산사태가 주로 발생하는 경우 산사태의 탐지 또는 조기경보는 실시간 산사태 모니터링을 수행하는 것이 가장 효율적인 방법이다. 기후변화에 영향을 받는 대부분의 국가에서는 국가별 기술력 정도에 관계없이 사회기반 시설과 주민들이 산사태, 토석류 및 낙석 등과 같은 지질재해에 항상 노출되어 있으며, 해마다 반복적으로 발생하는 산사태 피해를 저감하고자 하는 노력의 일환으로 산사태 모니터링 기술의 개발이 이루어지고 있다.
산사태 동력학 모니터링 시 사용되는 기기들은 무엇인가?
산사태 동력학 모니터링은 시공간적 해상도를 속도의 함수로써 표현하는 기술이다. 일반적으로 태키오미트리(Tacheometry), 지상 레이저스캐너(Terrestrial Laser Scanning), 지상 합성개구레이더(GB-SAR), GPS를 사용한다. 또한 지하수위계, 간극수압계, 경사계, 인장계 등을 사용하여 사면의 활동면 거동을 관찰하기도 한다. 모니터링 방법을 요약하면, 산사태 신속감지 기술, 산사태 발생 및 산사태 규모에 대한 정보 특성화, 사면지형 변화감지 및 변화지점에 대한 반자동적 이미지 프로세싱을 통한 신속 지도제작, 시계열적 분석방법을 이용한 사면변형 모니터링, 발생형태의 지속적 자료 수집을 통한 장기적 모니터링 수행 등이다.
참고문헌 (5)
A. Ferretti, A. Fumagalli, F. Novali, C. Prati, F. Rocca, and A. Rucci, "A new algorithm for processing interferometric data-stacks: SqueeSAR", IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, Vol. 49, No. 9, pp. 3460-3470, 2011.
J. R. Moore, V. Gischig, E. Button, and S. Loew, "Rockslide deformation monitoring with fiber optic strain sensors", Nat. Hazards Earth Syst. Sci., Vol. 10, pp. 191-201, 2010.
J. Corominas, J. Moya, A. Ledesma, A. Lloret, and J. A. Gili, "Prediction of ground displacments and velocities form groundwater level changes at the Vallcebre landslide", Landslides, Vol. 2, pp. 83-96, 2005.
J. Travelletti, C. Delacourt, P. Allemand, J.-P. Malet, J. Schmittbuhl, R. Toussaint, and M. Bastard, "Correlation of multi-temporal ground-based optical images for landslide monitoring: Application, potential and limitations", ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 70, pp. 39-55, 2012.
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