[논문]도시생활권의 토석류 피해 저감을 위한 복합형 사방댐의 안정성 및 기능성 평가

김기대; 김동엽; 서준표; 이창우; 우충식; 강민정; 정상섬; 이동균

doi:10.14578/jkfs.2018.107.1.59

[국내논문] 도시생활권의 토석류 피해 저감을 위한 복합형 사방댐의 안정성 및 기능성 평가
Evaluating Stability and Functionality of Hybrid Erosion Control Dam for Reducing Debris Flow Damage in Forested Catchment Nearby Urban Area 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.107 no.1, 2018년, pp.59 - 70

김기대 (국립산림과학원 산림방재연구과) , 김동엽 (국립산림과학원 산림방재연구과) , 서준표 (국립산림과학원 산림방재연구과) , 이창우 (국립산림과학원 산림방재연구과) , 우충식 (국립산림과학원 산림방재연구과) , 강민정 (국립산림과학원 산림방재연구과) , 정상섬 (연세대학교 토목환경공학과) , 이동균 (산림기술사사무소 강림)

초록
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본 연구는 도시생활권의 특성을 고려한 재해예방용 사방댐을 개발하고, 현장에서의 활용성을 검토하기 위하여 안정성 및 기능성을 평가하는 것을 목적으로 하고 있다. 필러와 바닥스크린을 활용한 토석류 방재댐과 수제를 활용한 토석류 제어댐 등 복합형 사방댐 2종을 개발하였고, 각 구조물의 정적(활동, 전도, 지지) 및 동적(부재력) 안정성을 검토하였다. 그 결과, 각 검토항목별로 충격력에 대한 안정성에 미달하는 경우도 일부 나타났으나, 대부분 항목에서 기준 안전율을 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 개발된 사방댐을 토대로 축소모형을 제작하여 수로실험을 실시한 결과, 사방댐을 설치하지 않은 대조구에 비교하여 유하물의 퇴적범위와 퇴적속도를 감소시켰고, 포착율은 평균적으로 3.5배 증가하는 것으로 나타났다. 추후 수행될 다양한 조건에서의 수로실험 결과를 바탕으로 개발된 도시생활권형 사방댐의 기능을 보다 정량적으로 구체화 할 수 있다면, 이를 도시생활권에 활용하여 산지토사재해 피해를 효과적으로 저감할 수 있을 것으로 기대되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this study was to develop erosion control dam for preventing disaster in consideration of characteristics of forested catchment near urban area, and to assess its stability and functionality to see its practicability in the field. Two types of hybrid erosion control dams were developed including debris flow prevention dam by using pillar and float board screen type and debris flow control dam by using groyne. Also, review about their static (sliding, overturning, bearing capacity) and dynamic (member force) stability was carried out. According to the result, most of the assessed items met standard safety level although there were some cases where assessed items were short of stability criteria against impact. Also, after miniature flume experiments based on the developed erosion control dam to prove structure function (material catch, deposit), it turned out the dam decreased flow sediment amount and velocity while increasing sediment-capturing capacity by 3.5 times on average compared to the one controlled without erosion control dam. When function of erosion control dam for forested catchment near urban area is quantified based on future flume experiments in a variety of conditions, the dams can be practically used in the urban area, contribution to effectively reducing debris flow damage.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 도시생활권 인근 산지에서 발생하는 토석류 저지 및 피해 저감을 목적으로 도시생활권 재해예방용 복합형 사방댐인 토석류 방재댐과 토석류 제어댐을 개발하였고, Figure 1의 표준제작도와 같다.
본 연구에서는 도시생활권에 적합한 복합구조의 사방댐인 토석류 방재댐과 토석류 제어댐을 개발하였고, 이에 대한 구조적 안정성 검토 및 수로실험을 통한 기능성검토를 수행하였다.
이 연구에서는 도시생활권의 특성을 고려하여 재해예방 목적의 사방댐 개발을 목표로, 필러와 바닥 스크린이 결합된 토석류 방재댐, 연속적 수제형으로 구성된 토석류 제어댐 등 2종의 복합형 사방댐을 개발하였다. 또한, 개발된 사방댐이 현장에 즉시 활용될 수 있도록, 이론적인 안정성 검토와 함께 축소모형을 활용한 수로실험을 통하여 그 기능성을 평가하였다.
본 사방댐의 부댐은 일반적인 사방댐과는 달리 방수로와 물빼기 구멍이 없고, 하단부에 단일 배수로만이 존재한다. 이는 토석류로 발생된 유송물질의 유출을 원천적으로 저지고하자 하는데 목적이 있다. 부댐의 제원은 전고가 7.
토석류 방재댐(Debris flow prevention dam)은 토석류발생시 유송물질이 많고 도심지 및 주택가, 사회기반시설 등 산지토사재해에 대한 피해가 완전히 방지되어야 하는 계류에 설치를 목적으로 하였다. 본 사방댐은 필러와 바닥스크린을 결합한 형태로서, 필러를 통해 거석 및유목을 저지하고 바닥스크린을 통과하면서 토사포착을 유도하게 된다.
토석류 제어댐(Debris flow control dam)의 경우 상시유수의 흐름이 있고, 상류의 계상에 잠재적으로 이동가능 한 유송물질이 있는 계류에 설치를 목적으로 하였다. 연속적으로 배치된 수제군으로 형성된 곡선형 유로에서토석류의 에너지를 감소시켜 토사를 가두고 유수를 배출하는 방식으로 도시 배수로 및 하천으로 배출 시 유속을 저감하게 된다.

제안 방법

수로는 국내에서 발생하는 산지토사재해를 모의하기 위한 목적으로 제작된 산지토사재해 종합시뮬레이터를 이용하였다. 각 사방댐의 모형은 종합시뮬레이터의 최하단부인 유출부에서 유출토사가 양안으로 이탈하는 것을 방지하고자 유출부의 폭과 유사하게 제작하였다. 표준설계도의 사방댐 하단부 길이를 기준으로 1:11.
, 2013; Major, 1997; Zou andChen, 2015)을 하는 경우는 있다. 그러나 상대적으로 작은 규모의 실험과 유사한 조건의 반복성을 가지는 방식으로 토석류의 흐름 특성을 연구하는 방식은 수로를 이용한 실험이 거의 유일한 것으로 알려져 있기 때문에(Iverson, 2015; Eu, 2016) 본 연구에서는 도시생활권 인근산림의 특성인 급경사, 그리고 도시생활권과의 짧은 이격거리를 고려하여 수로실험을 실시하였다.
도시생활권형 사방댐의 안정성 평가를 위해 사방시설관련 기준인 사방기술교본(Korea Forest Service, 2014), 하천설계기준(Ministry of Land, Infrastructure and Transport,2009)과 추가적으로 댐 설계기준(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2005) 및 구조물기초 설계기준(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2008)의 옹벽부분을 검토하였다. 그 결과, 모든 기준에서 구조물이 안정하기 위해서는 활동, 전도, 지반지지에 대한 조건을 만족해야하는 것으로 기술되어 있으나, 구조물 설계기준을 제외한 나머지 기준에는 구체적인 설계기준과 정량적인 안전율을 제시하고 있지 않았다.
0 kN으로 나타나 부재의 허용강도를 초과하여 불안정한 것으로 나타났다. 따라서 100 kN/m²의 충격력에 안정하기 위해서는 단면과 철근량 조정이 필요한 것으로 판단되어 수제의 철근량을 15.9 mm(D16)의 150.0 mm 간격으로 증가시키고, 두께를 600.0 mm로 증가시켜 부재력을 재 산정하였다. 그 결과, 휨모멘트는 168.
, 2009)도 있지만, 국내에서는 Chun(2015)이 불투과형사방댐에 작용하는 토석류 충격력을 최대 100 kN 이상으로 구분하여 안전율을 산정하는 것이 가능하다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서는 토석류로 인해 발생하는 충격력을 100 kN/m²로 적용하였으며, 토석류 방재댐은 필러 기둥에만 작용한 경우(단면적 12.0 m²)와 모든 면(단면적 24.0 m²)에 작용하는 것을 전제하였다. 토석류 제어댐의 경우에도 토석류에 의한 초기 충격력을 첫 번째와 두 번째 부벽에서 부담하므로 각각의 부벽에 토석류 방재댐과 동일한 충격력이작용하는 것을 전제하였다.
이 연구에서는 도시생활권의 특성을 고려하여 재해예방 목적의 사방댐 개발을 목표로, 필러와 바닥 스크린이 결합된 토석류 방재댐, 연속적 수제형으로 구성된 토석류 제어댐 등 2종의 복합형 사방댐을 개발하였다. 또한, 개발된 사방댐이 현장에 즉시 활용될 수 있도록, 이론적인 안정성 검토와 함께 축소모형을 활용한 수로실험을 통하여 그 기능성을 평가하였다.
따라서 구조물의 체적 등의 기초자료는 Figure 1의 표준 설계도를 이용하여 산정하였다. 또한, 부댐의 경우 콘크리트 중력식 댐으로 콘크리트 물성(23 kN/m³)을 적용하였고, 측벽과 본댐은 철근 콘크리트 물성(25 kN/m³)을 적용하였다. 마찰계수는 구조물 설계기준에 따라 f = tanφ 식으로 산정하여 0.
8의 비율로 축소 제작하였고, 이를 유출부에 고정하였다(Figure 3). 또한, 시료의 퇴적범위와 사방댐의 시료 포착률을 측정하기 위해 모형의 부댐을 제거한 후 실험을 진행하였고, 사방댐이 없는 대조구 실험을 병행하였다. 부댐을 제거한 것은 각 사방댐의 본댐(필러+바닥스크린, 연속적 수제)의 정량적 효과를 분석하기 위함이며, 일반적인 사방댐과 비교하지 않은 것은 개발된 사방댐의 경우 저사와 배수를 동시에 하는 것으로 기능적 측면에서 상이하기 때문이다.
지반의 경우 응력 및 변위영향을 받지 않는 영역까지 확장하여 경계조건을 설정하였다. 또한, 앞선 구조물의 정적 안정성 검토와 동일하게 토석류 발생 시 충격력(100.0 kN/m²)이 가해지는 부위를 본댐과 측벽으로 전제하여 검토하였으며, 콘크리트물성은 정적 안정성 검토와 동일한 값을 적용하였다.
사방댐은 원칙적으로 암반 위에 한해서 설치하게 되어있으나 부득이 한 경우 퇴적 토사층에 설치할 수밖에 없으므로(Ryu et al., 1999; Kang et al., 2016), 본 연구에서는 지반이 토사 및 암반인 경우로 전제하여 안정성 평가를 하였다. 따라서 지반이 토사인 경우 허용지지력은 Terzaghi(1943)의 극한지지력을 적용하였고, 지반이 암반인 경우 캐나다 기초공학 매뉴얼(Canada Geotechnical Society, 1992) 공식에 따라 극한지지력을 산정하였다.
시료 및 경사조건은 모두 동일한 조건으로 표준사 100 kg,입경별 5종 자갈 150.0 kg(5, 8, 15, 20, 25 mm 각각 30.0kg), 그리고 물 0.12m3을 충분히 교반해 이용하였고, 종합시뮬레이터의 시료적재부 40°, 유하부 30°, 유출부 10°의경사로 고정하였다.
촬영된 사진에 퇴적된 시료의 경계를 표시하여 시간별로 시료의 퇴적범위를 작성하였고, 이를 이용하여 유출속도를 산정하였다. 아울러 사방댐의 시료 포착평가는 실험실시 후 사방댐후방에 퇴적된 시료를 수집ﾷ건조하여 입자별로 중량을 측정하였다.
지반재료에 따른 물성은 일반적인 국내의 풍화암 그리고 연암의 물성(Table 1)을 적용하였으며, 지반이 토사인 경우 기초 형상계수는 직사각형 기초를 적용하였다. 또한, 지지력계수는 풍화암 물성의 내부마찰각에 따라 Terzaghi(1943)의 지지력계수를 적용하였다.
수로적재부의 수문이 개폐됨과 동시에 고속연사를 시작하여 퇴적이 완전히 종료될 때까지 촬영하였다. 촬영된 사진에 퇴적된 시료의 경계를 표시하여 시간별로 시료의 퇴적범위를 작성하였고, 이를 이용하여 유출속도를 산정하였다. 아울러 사방댐의 시료 포착평가는 실험실시 후 사방댐후방에 퇴적된 시료를 수집ﾷ건조하여 입자별로 중량을 측정하였다.
0 m²)에 작용하는 것을 전제하였다. 토석류 제어댐의 경우에도 토석류에 의한 초기 충격력을 첫 번째와 두 번째 부벽에서 부담하므로 각각의 부벽에 토석류 방재댐과 동일한 충격력이작용하는 것을 전제하였다.
각 사방댐의 모형은 종합시뮬레이터의 최하단부인 유출부에서 유출토사가 양안으로 이탈하는 것을 방지하고자 유출부의 폭과 유사하게 제작하였다. 표준설계도의 사방댐 하단부 길이를 기준으로 1:11.8의 비율로 축소 제작하였고, 이를 유출부에 고정하였다(Figure 3). 또한, 시료의 퇴적범위와 사방댐의 시료 포착률을 측정하기 위해 모형의 부댐을 제거한 후 실험을 진행하였고, 사방댐이 없는 대조구 실험을 병행하였다.

대상 데이터

사방댐의 퇴적제어 효과 평가를 위해서 10 m 높이의 초당 5장의 촬영이 가능한 카메라를 설치하였다. 수로적재부의 수문이 개폐됨과 동시에 고속연사를 시작하여 퇴적이 완전히 종료될 때까지 촬영하였다.
수로는 국내에서 발생하는 산지토사재해를 모의하기 위한 목적으로 제작된 산지토사재해 종합시뮬레이터를 이용하였다. 각 사방댐의 모형은 종합시뮬레이터의 최하단부인 유출부에서 유출토사가 양안으로 이탈하는 것을 방지하고자 유출부의 폭과 유사하게 제작하였다.
0 m²의 단일 배수로가 위치한다. 측벽 높이 4.8 m, 퇴사구역의 길이는 10.1 m이고, 부댐 후방으로부터 2.4 m 간격으로 상하부가 각각 2.0, 3.0 m, 높이4.8 m, 두께 0.3 m의 수제 3개가 위치한다.
토석류 방재댐의 본댐에는 직경 15.9 cm(D16)인 이형철근을 250.0 mm 간격으로 배치한 것을 전제로 하였다.
토석류 제어댐의 수제에는 직경 12.7 mm(D13)인 이형철근을 250.0 mm 간격으로 배치한 것을 전제로 하였다.그 결과(Table 5, Figure 4), 수제 단면의 설계휨강도 및 설계전단력은 각각 27.

이론/모형

그 결과, 모든 기준에서 구조물이 안정하기 위해서는 활동, 전도, 지반지지에 대한 조건을 만족해야하는 것으로 기술되어 있으나, 구조물 설계기준을 제외한 나머지 기준에는 구체적인 설계기준과 정량적인 안전율을 제시하고 있지 않았다. 따라서 본 연구에서는 사방구조물이라는 측면에서 구조물기초 설계기준(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2008)의안전율(활동: 1.5, 전도: 2.0, 지지력: 3.0)을 적용하였다.
, 2016), 본 연구에서는 지반이 토사 및 암반인 경우로 전제하여 안정성 평가를 하였다. 따라서 지반이 토사인 경우 허용지지력은 Terzaghi(1943)의 극한지지력을 적용하였고, 지반이 암반인 경우 캐나다 기초공학 매뉴얼(Canada Geotechnical Society, 1992) 공식에 따라 극한지지력을 산정하였다. 지반이 토사인 경우 Terzaghi(1943)가 제시한 기초의지지력공식 5는 3개항으로 구성되며, 첫 번째 항은 지반의 점착력c, 두 번째 항의 기초폭 B에 의한 파괴체 크기, 세 번째 항은 푸팅근입깊이 D_f에 따른 상재하중의 영향을 나타낸다.
지반재료에 따른 물성은 일반적인 국내의 풍화암 그리고 연암의 물성(Table 1)을 적용하였으며, 지반이 토사인 경우 기초 형상계수는 직사각형 기초를 적용하였다. 또한, 지지력계수는 풍화암 물성의 내부마찰각에 따라 Terzaghi(1943)의 지지력계수를 적용하였다. 지반이 암반인 경우 경험적 계수(K_sp)는 비교적 좁은 약한 암반의 물성을 적용하여 0.
토석류의 충격력으로 유발된 인장력은 과다한 인장변형에 의해 구조물의 파괴를 유발할 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트 구조설계기준에 따라 부재가 받을 수 있는 휨강도 및 전단력을 콘크리트 구조설계기준(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2007)에 따라 산정하였다. 특히, 하중에 의해 발생하는 휨강도는 설계휨강도보다 작아야하며, 그 식은 9와 같다.
본 연구에서는 토석류에 의해 사방댐에 발생하는 휨모멘트와 전단력을 산정하기 위하여 빔 요소와 솔리드 요소를 이용하여 구조물을 모델링하였으며, 지반재료를 포함한 단일재료 및 복합재료의 역학적 거동을 예측하기 위한범용 유한요소 프로그램 ABAQUS 6.13(Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc., 2013)을 사용하였다.
또한, 지지력계수는 풍화암 물성의 내부마찰각에 따라 Terzaghi(1943)의 지지력계수를 적용하였다. 지반이 암반인 경우 경험적 계수(K_sp)는 비교적 좁은 약한 암반의 물성을 적용하여 0.3을 적용하였고, 코어의 평균 일축압축 강도는 건설표준품셈(Ministry of Land, Infrastructure and Transport,2006)의 기준을 적용하였다.

성능/효과

5%로 가장 높은 포착률로 나타났다. 개발된 사방댐을 설치할 경우의 포착률은 대조구에 비해 약 3.5배 이상 높은 값을 나타내었고, 일반 사방댐과 수제형 사방댐의 토사포착 특성을 연구한 Park and Ahn(2013)의 연구결과와 유사하여 개발된 두 종류의 사방댐의 토사포착 효과가 뛰어난 것으로 검증되었다(Table 7, Figure 4).
0 kN/m으로 나타났다. 구조물의 자중에 의해 지반으로 전단되는 지반반력은 토석류 방재댐과 토석류 제어댐이 각각 1,017.0, 719.2kN/m으로 나타나 두 가지 구조물 모두 지반조건에 따른 지지력을 만족하는 것으로 나타났다.
구조물의 전도에 대한 안정성 검토 결과(Table 3), 토석류 방재댐의 저항모멘트는 42,090.6 kN/m으로 산정되었고, 토석류의 충격력이 필러 기둥에 작용할 경우 작용모멘트는 4,560.0 kN/m으로 나타났다. 따라서 토석류 방재댐의 전도에 대한 안전율이 9.
구조물의 활동에 대한 안정성 검토 결과(Table 2), 토석류 방재댐의 활동저항력이 4,555.5 kN으로 산정되었다. 토석류의 충격력이 필러 기둥에만 작용할 경우 총 활동력은 1,200.
0 mm 간격으로 배치한 것을 전제로 하였다.그 결과(Table 5, Figure 4), 수제 단면의 설계휨강도 및 설계전단력은 각각 27.9 kN/m, 134.7 kN으로 나타났다. 또한, 토석류 충격력으로 각 수제 내에 발생하는 휨모멘트는 각각 138.
도시생활권형 사방댐의 안정성 평가를 위해 사방시설관련 기준인 사방기술교본(Korea Forest Service, 2014), 하천설계기준(Ministry of Land, Infrastructure and Transport,2009)과 추가적으로 댐 설계기준(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2005) 및 구조물기초 설계기준(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2008)의 옹벽부분을 검토하였다. 그 결과, 모든 기준에서 구조물이 안정하기 위해서는 활동, 전도, 지반지지에 대한 조건을 만족해야하는 것으로 기술되어 있으나, 구조물 설계기준을 제외한 나머지 기준에는 구체적인 설계기준과 정량적인 안전율을 제시하고 있지 않았다. 따라서 본 연구에서는 사방구조물이라는 측면에서 구조물기초 설계기준(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2008)의안전율(활동: 1.
0 mm로 증가시켜 부재력을 재 산정하였다. 그 결과, 휨모멘트는 168.1 kN/m로 나타나 안정한 것으로 나타났으며, 설계전단력이 318.4 kN으로 전단철근 배치가 필요한 것으로 나타났다. 따라서 전단철근을 배치할 경우 부벽이 부담하는 설계전단력이 628.
4 kN으로 전단철근 배치가 필요한 것으로 나타났다. 따라서 전단철근을 배치할 경우 부벽이 부담하는 설계전단력이 628.2kN, 토석류 충격력으로 발생하는 전단력이 497.0 kN으로 산정되어 안정한 것으로 나타났다. 아울러 측벽의 경우 설계휨강도와 설계전단력은 70.
0 kN/m으로 나타났다. 따라서 토석류 방재댐의 전도에 대한 안전율이 9.2로 제시된 안전율 2.0보다 높은 값으로 나타났다. 토석류 제어댐의 경우, 저항모멘트가 21,332.
안정성 검토 결과, 두 종류의 사방댐 모두 활동, 전도및 지지력뿐만 아니라 토석류의 충격력을 가정한 외력에 대한 부재력에 대해서도 기준 안전율 값을 만족하였다. 또한, 축소모형을 이용하여 수로실험을 실시한 결과, 사방댐이 없는 대조구에 비교하여 퇴적길이와 유출속도를 적절하게 감소시켰고, 3.5배 정도 토사포착 효과를 증진시켰다. 다만 퇴적폭 및 자갈/표준사 포착비율 등에서는 특정한 경향을 찾을 수는 없었는데, 이는 실험에 이용된 시료의 입자구성 비율이나 수로의 경사, 사방댐 내필러, 바닥스크린 등의 포착공종 및 규모에 따른 차이로 생각된다.
7 kN으로 나타났다. 또한, 토석류 충격력으로 각 수제 내에 발생하는 휨모멘트는 각각 138.8, 145.8 kN/m로 나타났으며, 전단력이497.0 kN으로 나타나 부재의 허용강도를 초과하여 불안정한 것으로 나타났다. 따라서 100 kN/m²의 충격력에 안정하기 위해서는 단면과 철근량 조정이 필요한 것으로 판단되어 수제의 철근량을 15.
4m/s이었다. 반면, 토석류 방재댐을 설치한 경우 퇴적길이, 퇴적폭이 각각 3.3, 1.7 m, 토석류 제어댐의 경우에는 퇴적길이, 퇴적폭이 각각 2.7, 2.3 m이었고, 두 경우 모두 시료의 유출속도는 2.2 m/s이었다. 따라서 대조구에 비해 사방댐이 있는 경우 퇴적길이와 시료의 유출속도가 현저히 감소한 것으로 나타났다(Figure 5).
사방댐이 없는 대조구에서 포착량은 54.4 kg으로 전체시료의 21.8%가 퇴적되었다. 토석류 방재댐의 경우 포착량이 192.
한편, 전단력 검토에서는 토석류 충격력으로 발생한 전단력이 설계전단력보다 크게 나타났지만 최소전단철근을 배치해야 안정성에 더욱 부합하는 것으로 나타났다. 아울러 측벽의 경우 설계휨강도와 및 설계전단력은103,840,517.3 kN/m, 205.0 kN으로 나타났으며, 토압에의한 휨모멘트 및 전단력이 각각 19.7 kN/m, 10.9 kN으로 철근량 및 부벽 두께를 조정하지 않고도 안정성에 부합하는 것으로 나타났다.
0 kN으로 산정되어 안정한 것으로 나타났다. 아울러 측벽의 경우 설계휨강도와 설계전단력은 70.1 kN/m, 137.2 kN으로 나타났으며, 토압에 의한 휨강도 및 전단력이 각각 20.0 kN/m,10.9 kN으로 안정성에 부합하는 것으로 나타났다.
안정성 검토 결과, 두 종류의 사방댐 모두 활동, 전도및 지지력뿐만 아니라 토석류의 충격력을 가정한 외력에 대한 부재력에 대해서도 기준 안전율 값을 만족하였다. 또한, 축소모형을 이용하여 수로실험을 실시한 결과, 사방댐이 없는 대조구에 비교하여 퇴적길이와 유출속도를 적절하게 감소시켰고, 3.
지지력에 대한 안정성 검토 결과(Table 4), 토석류 방재댐과 토석류 제어댐의 지반조건이 풍화암 및 연암일 경우 허용지지력은 각각 1,795.2, 7,000.0 kN/m으로 나타났다. 구조물의 자중에 의해 지반으로 전단되는 지반반력은 토석류 방재댐과 토석류 제어댐이 각각 1,017.
8%가 퇴적되었다. 토석류 방재댐의 경우 포착량이 192.5 kg으로 전체 시료의 76.6%를 포착하였으며, 토석류 제어댐의 경우에는 포착량이 213.8 kg으로 시료총량의 85.5%로 가장 높은 포착률로 나타났다. 개발된 사방댐을 설치할 경우의 포착률은 대조구에 비해 약 3.
0 kN으로 나타났다. 토석류 충격력으로 발생하는 휨모멘트 및 전단력은 각각 92.0kN/m, 596.0 kN으로 나타나 부재에 안정한 것으로 나타났다. 한편, 전단력 검토에서는 토석류 충격력으로 발생한 전단력이 설계전단력보다 크게 나타났지만 최소전단철근을 배치해야 안정성에 더욱 부합하는 것으로 나타났다.
5 kN으로 산정되었다. 토석류의 충격력이 필러 기둥에만 작용할 경우 총 활동력은 1,200.0 kN으로 나타났고, 모든 면에 작용할 경우2,400.0 kN으로 각각의 경우 모두 활동에 대한 안전율이3.8, 1.9로 제시된 안전율 1.5보다 높은 값으로 나타났다. 토석류 제어댐의 경우 활동저항력이 2,724.
포착된 시료의 자갈/표준사 비율에서 토석류 제어댐이1.4로 토석류 방재댐 1.1보다 높게 나타나 본 시험의 조건에서는 토석류 제어댐이 보다 큰 입경의 시료를 포착하는데 유리한 것으로 나타났다. 그러나 Mun and Ahn(2014)과 Kim et al.
0 kN으로 나타나 부재에 안정한 것으로 나타났다. 한편, 전단력 검토에서는 토석류 충격력으로 발생한 전단력이 설계전단력보다 크게 나타났지만 최소전단철근을 배치해야 안정성에 더욱 부합하는 것으로 나타났다. 아울러 측벽의 경우 설계휨강도와 및 설계전단력은103,840,517.

후속연구

(2016)이 공급재료의 평균입경과 동일한 간격의 순간격으로 설치하였을 때, 상대적으로 많은양의 공급재료가 퇴적되지 않고 외부로 유출된다는 지적과 유사한 결과로 추정된다. 따라서 수제 및 바닥스크린간격이 계상재료의 최대입경 혹은 그 이상일 때에 더 많은 양의 유송물질을 포착할 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 현장에서의 적용성을 증진시키기 위해서는 다양한 조건에서의 추가적인 실험을 통하여 개발된 사방댐기능을 보다 정량적으로 제시하는 것이 필요하며, 이로 인해 기준 안전율의 차이가 있을 것으로 당초 설계에 있어서 유동적인 안정성 검토가 필요할 것이다. 또한, 본 연구에 활용된 수로실험이 산지계류에서의 유출토사 및 지형적 특성을 완벽하게 반영하지는 못 할뿐만 아니라 사방댐 상류의 퇴사선의 변화, 퇴사패턴 및 퇴사공간에 대한 부분은 고려되지 못하였지만, 개발한 사방구조물에 대한 정량적인 효과를 검증한 것에 대한 의의가 있으며, 해당 사방댐을 설치하고자하는 계류의 하도특성과 상류의 계상재료, 규모 등에 대한 기초자료가 파악된다면 보다 합리적으로 현장에 적용할 수 있을 것이다.
따라서 현장에서의 적용성을 증진시키기 위해서는 다양한 조건에서의 추가적인 실험을 통하여 개발된 사방댐기능을 보다 정량적으로 제시하는 것이 필요하며, 이로 인해 기준 안전율의 차이가 있을 것으로 당초 설계에 있어서 유동적인 안정성 검토가 필요할 것이다. 또한, 본 연구에 활용된 수로실험이 산지계류에서의 유출토사 및 지형적 특성을 완벽하게 반영하지는 못 할뿐만 아니라 사방댐 상류의 퇴사선의 변화, 퇴사패턴 및 퇴사공간에 대한 부분은 고려되지 못하였지만, 개발한 사방구조물에 대한 정량적인 효과를 검증한 것에 대한 의의가 있으며, 해당 사방댐을 설치하고자하는 계류의 하도특성과 상류의 계상재료, 규모 등에 대한 기초자료가 파악된다면 보다 합리적으로 현장에 적용할 수 있을 것이다.
그러나 퇴적폭의 경우 토석류 제어댐이 대조구보다 오히려 증가하였는데, 이는 토석류 제어댐의 구조가 유송물질의 흐름방향을 좌우로 변화시키는 형태로 시료의 횡방향 이동에너지가 증가한 것으로 추정된다. 선행연구(Yeo et al., 2006)에서 수제의 각도, 길이와 간격, 투과율에 따라 세굴의 차이가 나타난 바 있으며, 차후 수제설계에 따른 퇴적범위 제어효과에 대한 연구가 필요할 것으로 보여 해당 사방댐이 현지에 설치될 경우 계류 내에서 횡방향의 계안침식을 방지할 수 있는 구조물이 함께 설치되어야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	토석류 방재댐의 목적은?	토석류 방재댐(Debris flow prevention dam)은 토석류발생시 유송물질이 많고 도심지 및 주택가, 사회기반시설 등 산지토사재해에 대한 피해가 완전히 방지되어야하는 계류에 설치를 목적으로 하였다. 본 사방댐은 필러와 바닥스크린을 결합한 형태로서, 필러를 통해 거석 및유목을 저지하고 바닥스크린을 통과하면서 토사포착을 유도하게 된다.
	우리나라의 산지토사재해의 특징 중에는 어떤 것이 있나?	2000년대 이후 우리나라에서 발생한 산지토사재해의주요한 특징 중 하나는 도시생활권에서의 산지토사재해피해 증가이다. 우리나라는 인구밀도가 높아 국토를 집약적으로 활용하는 특성으로 인해 도시생활권이 점차 산지지역으로 확대되고 있으며, 이에 따라 산지토사재해 발생지역과 피해가능지역의 거리가 매우 근접하게 되어 그 위험이 가중되고 있다.
	산지토사재해 발생지역과 피해가능지역의 거리가 근접해짐에 따른 피해사례는?	우리나라는 인구밀도가 높아 국토를 집약적으로 활용하는 특성으로 인해 도시생활권이 점차 산지지역으로 확대되고 있으며, 이에 따라 산지토사재해 발생지역과 피해가능지역의 거리가 매우 근접하게 되어 그 위험이 가중되고 있다. 그 일례로 2011년 7월 26일과 27일에 걸친 집중호우로 인해 우면산 일대에서 발생한 토석류는 사망 18명과 부상 21명의 인명피해, 2,487가구 등의 재산피해를 발생시킴으로써 사회적 파장을 일으켰다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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