국립공원은 주로 산악 지형 내 조성되어 있으므로 산사태에 의한 피해 가능성을 항상 내포하고 있다. 본 연구는 산사태 연구의 일환으로 국립공원 탐방로 내 위험 급경사지를 체계적으로 유지관리하기 위한 방안을 마련하는데 목적이 있다. 국립공원에 특화된 자체 체크리스트를 제작하였으며, 전국 19개 국립공원 183개소 급경사지에 대한 실태조사가 이루어졌다. 실태조사의 최종 목적은 위험 급경사지에 대한 안정화 대책을 마련하는 것으로 현장조사와 안정해석의 과정을 거친다. 일부 급경사지에서 는 위험성 판단을 위해 지상라이다 등 특수 장비를 이용한 조사를 시도하였다. 중장기 정비계획을 위한 투자우선순위 공식을 개발하였으며, 현장자료를 이용한 순위 및 위험등급을 산출하였다. 최종적으로 위험 급경사지의 향후 체계적인 관리를 위해 "국립공원 급경사지 유지관리시스템"을 개발하였으며, 모든 현장자료들은 시스템 내 DB화 되었다.
국립공원은 주로 산악 지형 내 조성되어 있으므로 산사태에 의한 피해 가능성을 항상 내포하고 있다. 본 연구는 산사태 연구의 일환으로 국립공원 탐방로 내 위험 급경사지를 체계적으로 유지관리하기 위한 방안을 마련하는데 목적이 있다. 국립공원에 특화된 자체 체크리스트를 제작하였으며, 전국 19개 국립공원 183개소 급경사지에 대한 실태조사가 이루어졌다. 실태조사의 최종 목적은 위험 급경사지에 대한 안정화 대책을 마련하는 것으로 현장조사와 안정해석의 과정을 거친다. 일부 급경사지에서 는 위험성 판단을 위해 지상라이다 등 특수 장비를 이용한 조사를 시도하였다. 중장기 정비계획을 위한 투자우선순위 공식을 개발하였으며, 현장자료를 이용한 순위 및 위험등급을 산출하였다. 최종적으로 위험 급경사지의 향후 체계적인 관리를 위해 "국립공원 급경사지 유지관리시스템"을 개발하였으며, 모든 현장자료들은 시스템 내 DB화 되었다.
National parks, which are located mainly in mountainous areas, are always at risk of damage by landslides. The goal of this study is to establish a method for systematically maintaining hazardous steep slopes along trails in national parks. We produced a checklist suitable for each of the 19 nationa...
National parks, which are located mainly in mountainous areas, are always at risk of damage by landslides. The goal of this study is to establish a method for systematically maintaining hazardous steep slopes along trails in national parks. We produced a checklist suitable for each of the 19 national parks nationwide and investigated 183 slopes. The aim of these investigations is to recommend appropriate slope-stability countermeasures, including field investigations and stability analysis. We made preliminary investigations at specific sites, evaluating the slope hazard using specialized equipment such as terrestrial LiDAR. An investment priority formula was developed, and ranking and hazardous grades were calculated as part of a long-term maintenance plan. Finally, to systematically manage dangerous slopes and to house all the field data within one system, we developed the "Slope Maintenance System in National Parks" based on web server that can show various information for slopes.
National parks, which are located mainly in mountainous areas, are always at risk of damage by landslides. The goal of this study is to establish a method for systematically maintaining hazardous steep slopes along trails in national parks. We produced a checklist suitable for each of the 19 national parks nationwide and investigated 183 slopes. The aim of these investigations is to recommend appropriate slope-stability countermeasures, including field investigations and stability analysis. We made preliminary investigations at specific sites, evaluating the slope hazard using specialized equipment such as terrestrial LiDAR. An investment priority formula was developed, and ranking and hazardous grades were calculated as part of a long-term maintenance plan. Finally, to systematically manage dangerous slopes and to house all the field data within one system, we developed the "Slope Maintenance System in National Parks" based on web server that can show various information for slopes.
『국립공원 급경사지 유지관리시스템』은 관리자로 하여금 급경사지에 대한 정보를 효율적으로 조회 및 입력할 수 있도록 하여, 체계적인 관리가 이루어질 수 있도록 하기 위해 개발되었다. 본 시스템은 현재 운용 중에 있는 국립공원 방재시스템의 통합 로그인(SSO : Single Sign On) 서비스와 연동함으로서 업무 호환성과 편의성을 극대화 시켰으며, 향후 추가 조사 현장에 대한 정보가 쉽게 반영될 수 있도록 확장성을 고려하였다.
본 연구에서는 국립공원 탐방로 내 위험 급경사지에 대한 현장 실태조사 방법, 안정해석 및 대책공법 적용, 중장기 정비계획 수립, 관리시스템 개발 등에 대한 내용을 소개하여 궁극적으로 탐방로 급경사지에 최적화된 유지관리 방안을 고찰해 보고자 한다. 또한 국립공원에 특화된 현장조사 방법, 낙석 방호 대책 등 향후 추가로 연구되어야 할 사항들에 대해 논의해 보고자 한다.
1과 같으며, 설악산국립공원에서 가장 많은 조사가 이루어졌다. 본 연구는 시범 조사를 통해 탐방로 내 낙석 위험 급경사지를 체계적으로 유지 관리할 수 있는 방안을 마련하는 것으로 조사 대상 위험 급경사지의 선정은 각 국립공원 지방사무소가 제공하는 자료를 바탕으로 하였다.
본 연구에서는 국립공원 탐방로 내 위험 급경사지에 대한 현장 실태조사 방법, 안정해석 및 대책공법 적용, 중장기 정비계획 수립, 관리시스템 개발 등에 대한 내용을 소개하여 궁극적으로 탐방로 급경사지에 최적화된 유지관리 방안을 고찰해 보고자 한다. 또한 국립공원에 특화된 현장조사 방법, 낙석 방호 대책 등 향후 추가로 연구되어야 할 사항들에 대해 논의해 보고자 한다.
가설 설정
따라서 본 연구에서는 이 값들을 100점 만점으로 환산하여 위험지수를 산출하고 등급 및 범위를 설정하였다. 환산 방법은 위험지수가 최고인 현장의 점수를 100점으로 가정하고 각 현장에 대한 위험지수를 비례식을 이용하여 계산하였다. 각 등급이 지시하는 상태는 절토사면 2종시설물의 상태평가 및 종합평가 등급 내용을 참조하여 Table 6와 같이 규정하였으며(KICT, 2010), 총 183개소 급경사지에 대한 위험지수 및 위험등급 분포는 Fig.
제안 방법
본 연구에서는 기초조사의 일환으로 우선 전국의 국립공원 분포 현황과 관리 체계에 대한 확인이 이루어졌다. 그리고 음영기복도를 통해 해당 국립공원에 대한 기본적인 지형 분석을 수행하였으며, 전국 지질도 및 해당 지역의 지질도폭을 이용하여 주요 분포 암종 및 지질구조를 파악하였다. 또한, 해당 국립공원 지역사무소의 자문 및 사전답사를 통해 주요 위험구간, 붕괴이력 구간, 탐방객 방문 빈도가 높은 구간 등을 파악하여 현장 실태조사를 위한 사전준비 자료로 활용하였다.
정비는 모든 현장을 대상으로 동시에 진행할 수 없으므로 단계적이며 중장기적인 계획 수립이 필요하다. 따라서 시급한 현장을 우선적으로 정비하고 예산을 효율적으로 사용하기 위한 투자우선순위를 결정하였으며, 각 현장에 대한 위험등급을 결정하여 담당자로 하여금 체계적이고 단계적인 급경사지 관리가 가능토록 하였다.
그리고 음영기복도를 통해 해당 국립공원에 대한 기본적인 지형 분석을 수행하였으며, 전국 지질도 및 해당 지역의 지질도폭을 이용하여 주요 분포 암종 및 지질구조를 파악하였다. 또한, 해당 국립공원 지역사무소의 자문 및 사전답사를 통해 주요 위험구간, 붕괴이력 구간, 탐방객 방문 빈도가 높은 구간 등을 파악하여 현장 실태조사를 위한 사전준비 자료로 활용하였다.
, 2013). 본 연구에서는 기존에 연구되었던 방법을 기초로 하여 국립공원에 적합한 투자우선순위 결정 항목을 선정하였다. 사용될 항목은 현장 실태조사 항목들 중 실효성 있는 인자를 선별하였으며, 정보 유형에 따라 크게 5가지(A~E)로 분류하였다.
국립공원 탐방로 내 낙석 위험 급경사지에 대한 체계적 유지관리 방안을 마련하기 위해서는 정밀한 현장 실태조사가 수행되어야 하며, 이에 앞서 사전준비 단계에 해당하는 기초조사가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 기초조사의 일환으로 우선 전국의 국립공원 분포 현황과 관리 체계에 대한 확인이 이루어졌다. 그리고 음영기복도를 통해 해당 국립공원에 대한 기본적인 지형 분석을 수행하였으며, 전국 지질도 및 해당 지역의 지질도폭을 이용하여 주요 분포 암종 및 지질구조를 파악하였다.
특히, 평면파괴 발생이 우려되는 급경사지는 키블록(key block)의 거동 양상을 정밀하게 모니터링 할 필요가 있다. 본 연구에서는 붕괴 위험 급경사지에 대한 3D 정밀측량을 통해 거동 양상을 모니터링 하는 방안으로 지상라이다 시스템을 시범적으로 활용해 보았다. 시범지역은 평면파괴 붕괴 가능성이 매우 높은 곳으로 조사된 설악산국립공원 주전바위 급경사지(설악 07-06-01)로 정하였다.
실태조사는 기초조사 자료를 활용한 기본 계획 수립 후, 탐방로 현장에서 직접적으로 이루어진다. 실태조사는 낙석 및 붕괴 위험 급경사지에 대한 현재 상황과 향후의 위험성 등을 파악하고, 실제 위험도 및 피해도를 예상하여 적절한 대책(안)을 마련하는 과정을 포괄하며, 크게 현장조사, 안정해석, 대책(안) 결정 과정으로 분류하였다.
또한 수직에 가까운 고경사를 보이고 있으므로 급경사지 상부에 분포하는 위험 요소들을 관찰하는데 한계성이 존재한다. 이러한 한계점들을 극복하고자 본 연구에서는 헬리캠을 이용한 급경사지 상부 조사를 수행하였다.
결정된 대책공법은 정비가 시급한 현장을 우선으로 시공하는 것이 바람직하다. 이를 위해 국립공원에 적합한 투자우선순위 산출 방식을 개발하여 정비의 우선순위를 결정하였고, 급경사지 별 위험등급을 산출하여 담당자의 효율적 관리가 가능토록 하였다. 급경사지의 현장 자료, 정비현황, 점검현황, 통계분석 자료 등을 효율적으로 관리하고 향후 중장기적 관리 대책을 마련하기 위한 초석으로『국립공원 급경사지 유지관리시스템』을 개발하였으며, 이를 통해 탐방로 낙석 위험 급경사지에 대한 체계적이고 과학적인 관리가 가능할 것으로 판단된다.
국립공원 탐방로 내 위험 급경사지 유지관리는 국립공원의 특수성을 반영한 체크리스트 제작과 정밀 현장조사로부터 시작된다. 현장조사를 통해 급경사지의 기본 제원, 붕괴현황, 불연속면 상태, 붕괴 위험구간, 수리적 특성 등을 파악하고, 경우에 따라서는 지상라이다나 헬리캠 등의 특수 장비를 이용하여 위험성을 모니터링하고 확인한다. 그리고 안전성을 확보하기 위한 대책공법의 초안을 마련한다.
현장조사에 앞서 기존에 사용되고 있던 급경사지 체크리스트(국토교통부, (전)소방방재청 등)를 참고하여 국립공원 자연 급경사지에 최적화된 새로운 체크리스트를 개발하였으며(Fig. 2), 통신강도, 일조량, 탐방로 단면 지형, 낙석 발생형태, 사회/미관적 영향 등의 항목을 추가하여 기존의 것과 차별성을 기하였다.
대상 데이터
3). 또한, 안정해석을 위한 기초 자료를 획득하기 위해 주요 불연속면의 방향성 및 특성, 암반 강도, 낙석 위험블록의 기하학적 특성 자료를 수집하였다. 현장조사를 위한 장비는 급경사지 조사에 필요한 기본 장비인 클리노콤파스, 지질햄머, 반발경도계, 프로파일게이지, GPS, 거리측정기 등이 사용되었다.
헬리캠은 무선 비행 장치에 카메라를 장착하여 상공에서 정밀한 사진자료 및 동영상 자료 획득이 가능하다. 본 연구에서는 설악산국립공원 내 귀면암, 오련폭포, 백담사 진입로 등 총 3곳의 급경사지에서 시범적으로 헬리캠을 운용하였으며(Fig. 12), 육안 관찰이 어려운 상부의 위험 이완암블록, 낙석 발생 이력, 낙석의 예상 이동 경로 등을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 전국 19개 국립공원(산악 국립공원 15개, 비산악 국립공원 4개)을 대상으로 탐방로 내 낙석 위험 급경사지에 대한 현장조사가 시범적으로 이루어졌으며, 총 조사 현장 개소수는 183개소이다. 각 국립공원 별 현장 개수 및 분포는 Fig.
데이터처리
국립공원 급경사지에 대한 안정해석은 우선 현장조사에서 수집된 불연속면의 방향, 급경사지의 방향, 절리면의 내부마찰각을 이용한 평사투영해석을 실시하여 붕괴 형태 및 가능성을 1차적으로 평가하고, 1차 해석 결과에 따라 파괴 가능성을 가진 급경사지에 대해 한계평형해석 프로그램(Swedge, RocPlane 등)을 이용하여 안전율을 계산하였다. 여기서 암반의 점착력(c)과 내부마찰각(ϕ)은 각각 Bieniawski and Orr (1976)와 Truman (1988)이 제안한 경험식을 사용하였다.
여기서 암반의 점착력(c)과 내부마찰각(ϕ)은 각각 Bieniawski and Orr (1976)와 Truman (1988)이 제안한 경험식을 사용하였다. 또한 수치모형 해석을 통한 급경사지 형태와 낙석의 상관성을 분석하는 통계처리 해석(RocFall)을 수행하였다(Fig. 8).
이론/모형
국립공원 급경사지에 대한 안정해석은 우선 현장조사에서 수집된 불연속면의 방향, 급경사지의 방향, 절리면의 내부마찰각을 이용한 평사투영해석을 실시하여 붕괴 형태 및 가능성을 1차적으로 평가하고, 1차 해석 결과에 따라 파괴 가능성을 가진 급경사지에 대해 한계평형해석 프로그램(Swedge, RocPlane 등)을 이용하여 안전율을 계산하였다. 여기서 암반의 점착력(c)과 내부마찰각(ϕ)은 각각 Bieniawski and Orr (1976)와 Truman (1988)이 제안한 경험식을 사용하였다. 또한 수치모형 해석을 통한 급경사지 형태와 낙석의 상관성을 분석하는 통계처리 해석(RocFall)을 수행하였다(Fig.
육안 현장조사 시 낙석 발생 가능성이 높을 것으로 판단되는 이완암블록의 경우, Rocscience사의 RocFall 프로그램을 이용하여 낙석 시뮬레이션을 수행하였다. 총 35개 현장을 대상으로 해석을 수행한 결과, 낙석 발생 시 대부분의 급경사지에서 인접 탐방로로의 낙석 유입 가능성이 높은 것으로 나타났다(Table 3).
성능/효과
5). 183개소의 급경사지를 구성하는 지반구성물은 암반(122개소)이 가장 많은 것으로 조사되었으며, 경사는 70~90o의 고경사를 이루는 현장이 대다수를 차지하는 것으로 나타났다. 불연속면의 형태는 급경사지 경사방향(일치)으로 형성된 현장이 93개소에 달하는 것으로 조사되어, 고경사를 보이는 현장이 많은 것과 더불어 낙석 위험 요소로 작용할 가능성이 매우 높은 것으로 판단되었다.
유지관리시스템을 가동하기 위해서는 우선 현장조사 자료의 DB구축이 필요하다. 본 연구에서는 급경사지의 체크리스트, RMR 값, 안정해석 결과, 대책공법 및 조사자 종합의 견 등의 자료를 정해진 고유 코드에 따라 코드화 시키는 작업이 우선 수행되었으며, 최종적으로 시스템 입력 방식과 같은 형식인 Excel 파일의 DB를 구축하였다. 또한 현장에서 작성된 현황도(face map)는 이미지화 프로그램을 사용하여 디지털 자료 형태로 변환하였다.
13에 나타내었다. 위험등급은 대체로 정규분포를 보이고 있으나 우측으로 약간 치우친 형태를 보이고 있어, 국립공원 급경사지는 위험지수가 높은 현장이 상대적으로 많이 분포하는 것으로 나타난다.
총 183개소 급경사지 중 불연속면 자료가 취득된 162개소를 대상으로 Dips 6.0 프로그램을 이용한 평사투영해석 결과, 파괴 발생 가능성이 인지되는 급경사지는 총 102개소로 나타났다. 파괴 유형별로는 쐐기파괴가 66개소로 가장 우세하였으며, 평면파괴가 45개소로 그 뒤를 이었다(Table 1).
그러나 Table 4에 제시된 공법들도 실제 현장에 적용할 수 있는 종류는 매우 제한적이었으며, 우회, 이완블록 제거, 낙석방지망, 낙석방지울타리 등이 주요 대책공법으로 선정되었다. 총 183개소 조사 급경사지를 대상으로 선정된 대책공법을 분석한 결과, 보행자 보호(인공데크 이격 및 상승 설치, 낙석방지망, 낙석방지울타리 등)와 탐방로 우회 공법이 대부분을 차지하는 것으로 나타났으며, 탐방로 초입부 도로 급경사지 경우에는 일부 보강공법이 선정되었다(Fig. 10).
총 183개소에 대한 현장조사 결과, 국립공원 급경사지의 대표적인 붕괴 형태는 암반 급경사지의 경우 낙석 및 블록파괴(평면, 쐐기, 전도)로 관찰되었으며, 토사 및 혼합 급경사지의 경우 낙석 및 표층유실 등의 현상이 우세하게 나타났다. 급경사지 별 위험성의 차이는 있으나, 국립공원의 특성상 거의 모든 자연 급경사지에서 낙석 발생이 진행되고 있거나, 향후 낙석에 의한 피해 가능성이 높은 것으로 조사되었다.
육안 현장조사 시 낙석 발생 가능성이 높을 것으로 판단되는 이완암블록의 경우, Rocscience사의 RocFall 프로그램을 이용하여 낙석 시뮬레이션을 수행하였다. 총 35개 현장을 대상으로 해석을 수행한 결과, 낙석 발생 시 대부분의 급경사지에서 인접 탐방로로의 낙석 유입 가능성이 높은 것으로 나타났다(Table 3). 낙석의 예상 수평 이동거리 및 운동에너지의 수치는 차후 대책공법 수립 시 참고자료로서 활용 가능하다.
평사투영해석에서 평면파괴 및 쐐기파괴 가능성이 인지되는 총 81개의 현장을 대상으로 한계평형해석을 수행한 결과, 최종 산출 안전율이 안정한 것으로 해석된 현장이 25개소, 불안정하게 해석된 현장은 56개소로 확인되었다. 안정과 불안정의 구분은 건기 시 허용 안전율 1.
후속연구
시범 지역은 현재 고정점 설치를 완료하고 1차 측량이 수행된 상태이며(Fig. 11), 향후 일정 기간 간격의 측량을 통해 반사강도 값 및 변위의 변화 양상에 대한 시계열 분석을 진행할 예정이다.
이를 위해 국립공원에 적합한 투자우선순위 산출 방식을 개발하여 정비의 우선순위를 결정하였고, 급경사지 별 위험등급을 산출하여 담당자의 효율적 관리가 가능토록 하였다. 급경사지의 현장 자료, 정비현황, 점검현황, 통계분석 자료 등을 효율적으로 관리하고 향후 중장기적 관리 대책을 마련하기 위한 초석으로『국립공원 급경사지 유지관리시스템』을 개발하였으며, 이를 통해 탐방로 낙석 위험 급경사지에 대한 체계적이고 과학적인 관리가 가능할 것으로 판단된다.
총 35개 현장을 대상으로 해석을 수행한 결과, 낙석 발생 시 대부분의 급경사지에서 인접 탐방로로의 낙석 유입 가능성이 높은 것으로 나타났다(Table 3). 낙석의 예상 수평 이동거리 및 운동에너지의 수치는 차후 대책공법 수립 시 참고자료로서 활용 가능하다.
그러나 국립공원은 자연 경관이 보존되어야 하며, 시공을 위한 장비의 진입이 어려운 것이 현실이므로 적절한 대책공법을 선정하기 매우 어려운 것이 사실이다. 따라서 목재, 탄소 섬유, 기타 신소재 등을 이용한 국립공원에 특화된 공법 개발이 필요하며, 이를 위한 연구 개발이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다. 또한, 붕괴 위험성이 매우 높은 현장임에도 여러 가지 여건상 정비사업이 어려운 구간에 대해서는 정밀 계측시스템을 설치하여 위험성을 모니터링하고, 경우에 따라서는 탐방로를 우회 및 차단할 수 있는 방안을 마련하는 것이 바람직 할 것으로 사료된다.
따라서 목재, 탄소 섬유, 기타 신소재 등을 이용한 국립공원에 특화된 공법 개발이 필요하며, 이를 위한 연구 개발이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다. 또한, 붕괴 위험성이 매우 높은 현장임에도 여러 가지 여건상 정비사업이 어려운 구간에 대해서는 정밀 계측시스템을 설치하여 위험성을 모니터링하고, 경우에 따라서는 탐방로를 우회 및 차단할 수 있는 방안을 마련하는 것이 바람직 할 것으로 사료된다. 이와 같은 추가 연구 및 유지관리 기술의 고도화가 지속적으로 이루어진다면, 국립공원 탐방로의 안전성은 한층 더 높아질 것으로 기대된다.
또한, 붕괴 위험성이 매우 높은 현장임에도 여러 가지 여건상 정비사업이 어려운 구간에 대해서는 정밀 계측시스템을 설치하여 위험성을 모니터링하고, 경우에 따라서는 탐방로를 우회 및 차단할 수 있는 방안을 마련하는 것이 바람직 할 것으로 사료된다. 이와 같은 추가 연구 및 유지관리 기술의 고도화가 지속적으로 이루어진다면, 국립공원 탐방로의 안전성은 한층 더 높아질 것으로 기대된다.
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