우리나라의 토석류에 관한 연구들을 살펴보면 강우강도 및 강우지속시간, 선행강우 등의 토석류를 유발하는 강우의 특성과 토석류 발생 등에 대한 다양한 연구가 수행되고 있으며, 현재 산사태 및 토석류 예보는 산림청에서 제시한 산사태 경보 및 주의보 기준(Korea forest service, 2012)을 사용하고 있다. 그러나 산림청의 예보기준만으로 볼 때, 대부분의 피해는 주의보 기준 이상의 강우에서 발생한 것으로 나타났고, 또한 최대시강우량의 경우 주의보 이하의 강우에서도 많은 피해가 발생하였다(Hwang et al., 2013). 따라서 본 연구에서는 산림청에서 제시한 산사태 경보기준 보다 더욱 세밀한 예 경보 기준을 산정하기 위해 토석류 발생원인 인자인 강우량, 강우강도 및 누적강우량을 이용하여 강우경보지수(rainfall triggeringindex, 이하 RTI)를 산정하였으며, 이를 등급화 하여 관심, 주의, 경계, 대피로 구분하여 토석류 피해가 발생했던 서울시 우면산, 청주시, 인제군 피해사례를 적용하여 평가하였다. 또한 기존에 산림청에서 제시한 산사태 경보 및 주의보 기준과 비교하여 적용성을 검토하였다.
우리나라의 토석류에 관한 연구들을 살펴보면 강우강도 및 강우지속시간, 선행강우 등의 토석류를 유발하는 강우의 특성과 토석류 발생 등에 대한 다양한 연구가 수행되고 있으며, 현재 산사태 및 토석류 예보는 산림청에서 제시한 산사태 경보 및 주의보 기준(Korea forest service, 2012)을 사용하고 있다. 그러나 산림청의 예보기준만으로 볼 때, 대부분의 피해는 주의보 기준 이상의 강우에서 발생한 것으로 나타났고, 또한 최대시강우량의 경우 주의보 이하의 강우에서도 많은 피해가 발생하였다(Hwang et al., 2013). 따라서 본 연구에서는 산림청에서 제시한 산사태 경보기준 보다 더욱 세밀한 예 경보 기준을 산정하기 위해 토석류 발생원인 인자인 강우량, 강우강도 및 누적강우량을 이용하여 강우경보지수(rainfall triggering index, 이하 RTI)를 산정하였으며, 이를 등급화 하여 관심, 주의, 경계, 대피로 구분하여 토석류 피해가 발생했던 서울시 우면산, 청주시, 인제군 피해사례를 적용하여 평가하였다. 또한 기존에 산림청에서 제시한 산사태 경보 및 주의보 기준과 비교하여 적용성을 검토하였다.
At present, there has been a wide range of studies on debris flow in Korea, more specifically, on rainfall characteristics that trigger debris flow including rainfall intensity, rainfall duration, and preceding rainfall. the prediction of landslide / debris flow relies on the criteria for landslide ...
At present, there has been a wide range of studies on debris flow in Korea, more specifically, on rainfall characteristics that trigger debris flow including rainfall intensity, rainfall duration, and preceding rainfall. the prediction of landslide / debris flow relies on the criteria for landslide watch and warning by the Korea Forest Service (KFS, 2012). Despite this, it has been found that most incidents of debris flow were caused by rainfall above the level of landslide watch, maximum hourly rainfall, extensive damage was caused even under the watch level. Under these circumstances, we calculated a rainfall triggering index (RTI) using the main factors that trigger debris flow-rainfall, rainfall intensity, and cumulative rainfall-to design a more sophisticated watch / warning criteria than those by the KFS. The RTI was classified into attention, caution, alert, and evacuation, and was assessed through the application of two debris flow incidents that occurred in Umyeon Mountain, Seoul, and Cheongju, Inje, causing serious damage and casualties. Moreover, we reviewed the feasibility of the RTI by comparing it with the KFS's landslide watch / warning criteria (KFS, 2012).
At present, there has been a wide range of studies on debris flow in Korea, more specifically, on rainfall characteristics that trigger debris flow including rainfall intensity, rainfall duration, and preceding rainfall. the prediction of landslide / debris flow relies on the criteria for landslide watch and warning by the Korea Forest Service (KFS, 2012). Despite this, it has been found that most incidents of debris flow were caused by rainfall above the level of landslide watch, maximum hourly rainfall, extensive damage was caused even under the watch level. Under these circumstances, we calculated a rainfall triggering index (RTI) using the main factors that trigger debris flow-rainfall, rainfall intensity, and cumulative rainfall-to design a more sophisticated watch / warning criteria than those by the KFS. The RTI was classified into attention, caution, alert, and evacuation, and was assessed through the application of two debris flow incidents that occurred in Umyeon Mountain, Seoul, and Cheongju, Inje, causing serious damage and casualties. Moreover, we reviewed the feasibility of the RTI by comparing it with the KFS's landslide watch / warning criteria (KFS, 2012).
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 Jan C. D. and Lee M. H. (2006)가 개발한 RTI 산정방법을 이용하여 강우로 인해 발생 가능한 토석류를 예 ‧ 경보하기 위하여 과거 2012년~2013년까지 발생했던 산사태 및 토석류 피해지역 42개소의 강우자료를 사용하여 선행강우(24시간)를 고려한 강우강도 및 누적강우량을 이용하여 rainfall triggering index (RTI)를 산정하였다. 또한 산정된 RTI를 등급화 하여 구간별로 10~30%일 때 관심등급, 30~50%일 때 주의등급, 50~70%일 때 경계등급, 70~90% 이상일 때 대피등급으로 총 4단계로 정의하였으며, 토석류 피해가 발생했던 서울시 우면산, 청주시, 인제군 피해사례를 적용하여 토석류 발생 직전의 3시간, 6시간, 12시간 전에 대한 피해 등급 산정을 통해 대응 가능한 시간을 산정하였으며, 산림청에서 제시한 산사태 경보 및 주의보 기준을 이용하여 적용성을 검토하였다.
가설 설정
2. Concept of research considering antecedent rainfall.
제안 방법
2012년~2013년까지 산사태 및 토석류 피해를 발생시킨 강원도의 37개소 강우사상을 이용하여 선행강우를 고려한 강우강도 및 누적강우량을 산정하였으며, 각 개소마다의 RTI를 산정하였다. 그 결과 강우 지속시간이 짧은 단일호우일 때 강우강도의 증가로 인해 RTI는 크게 증가하며, 강우의 지속시간이 길고 총 누적강우량이 비교적 클 경우 또한 RTI가 증가하는 경향을 볼 수 있다.
따라서 본 연구에서는 산림청에서 제시한 예보기준보다 더 세밀한 예 ‧ 경보 기준을 제시하기 위하여 Fig. 1의 연구흐름도를 바탕으로 2012년~2013년까지 강원도에서 발생했던 산사태 및 토석류 피해지역 42개소의 강우자료를 수집하여, Fig. 2에 제시한 연구개념도에 따라 토석류가 발생하기 직전 최대 7일 동안의 시간단위 강우량을 사용하여 24시간 동안지속되는 연속강우일 경우 선행강우로 고려하나 24시간 동안 연속되지 않는 강우일 경우에는 제외하여 강우강도와 누적강우량을 이용하여 RTI를 산정하였다.
또한 산림청의 예보기준과 비교 및 분석을 위해 과거 토석류가 발생했던 2011년 서울시 우면산, 2017년 충북 청주시, 2006년 인제군 피해사례를 적용하였으며, 토석류가 발생하기 직전의 3시간, 6시간, 12시간 전에 대한 피해 등급을 통해 대응이 가능한 시간을 산정하였다.
(2006)가 개발한 RTI 산정방법을 이용하여 강우로 인해 발생 가능한 토석류를 예 ‧ 경보하기 위하여 과거 2012년~2013년까지 발생했던 산사태 및 토석류 피해지역 42개소의 강우자료를 사용하여 선행강우(24시간)를 고려한 강우강도 및 누적강우량을 이용하여 rainfall triggering index (RTI)를 산정하였다. 또한 산정된 RTI를 등급화 하여 구간별로 10~30%일 때 관심등급, 30~50%일 때 주의등급, 50~70%일 때 경계등급, 70~90% 이상일 때 대피등급으로 총 4단계로 정의하였으며, 토석류 피해가 발생했던 서울시 우면산, 청주시, 인제군 피해사례를 적용하여 토석류 발생 직전의 3시간, 6시간, 12시간 전에 대한 피해 등급 산정을 통해 대응 가능한 시간을 산정하였으며, 산림청에서 제시한 산사태 경보 및 주의보 기준을 이용하여 적용성을 검토하였다.
산정된 RTI들은 산림청에서 제시한 산사태 예보기준과 비교하기 위하여 구간별로 등급화 하였으며 토석류가 발생할 확률이 10~30%일 때 관심등급, 30~50%일 때 주의등급, 50~70%일 때 경계등급, 70~90% 이상일 때 대피등급으로 4단계 등급을 설정하였다. 또한 적용성 검토를 위해 2011년 서울시 우면산, 2017년 충북 청주시, 2006년 강원 인제군 피해사례를 적용하였으며 토석류가 발생하기 직전의 3시간, 6시간, 12시간 전의 피해 등급을 산정하여 대응 가능한 시간을 산정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
본 논문에서는 2012년 ~ 2013년까지 발생한 토석류 피해지역 42개소의 강우자료를 수집하였으며, 토석류가 발생하기 직전 최대 7일 동안의 강우량을 사용하여 24시간동안 연속되는 강우는 선행강우로 고려하였으나, 24시간 동안 지속되지 않는 강우일 경우 선행강우로 고려하지 않고 제외한 강우강도와 누적강우량을 이용하여 RTI를 산정하였다. 산정된 RTI들은 산림청에서 제시한 산사태 예보기준과 비교하기 위하여 구간별로 등급화 하였으며 토석류가 발생할 확률이 10~30%일 때 관심등급, 30~50%일 때 주의등급, 50~70%일 때 경계등급, 70~90% 이상일 때 대피등급으로 4단계 등급을 설정하였다.
본 논문에서는 2012년 ~ 2013년까지 발생한 토석류 피해지역 42개소의 강우자료를 수집하였으며, 토석류가 발생하기 직전 최대 7일 동안의 강우량을 사용하여 24시간동안 연속되는 강우는 선행강우로 고려하였으나, 24시간 동안 지속되지 않는 강우일 경우 선행강우로 고려하지 않고 제외한 강우강도와 누적강우량을 이용하여 RTI를 산정하였다. 산정된 RTI들은 산림청에서 제시한 산사태 예보기준과 비교하기 위하여 구간별로 등급화 하였으며 토석류가 발생할 확률이 10~30%일 때 관심등급, 30~50%일 때 주의등급, 50~70%일 때 경계등급, 70~90% 이상일 때 대피등급으로 4단계 등급을 설정하였다. 또한 적용성 검토를 위해 2011년 서울시 우면산, 2017년 충북 청주시, 2006년 강원 인제군 피해사례를 적용하였으며 토석류가 발생하기 직전의 3시간, 6시간, 12시간 전의 피해 등급을 산정하여 대응 가능한 시간을 산정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
앞서 산정한 RTI의 적용성을 평가하기 위하여 2011년 토석류가 발생했던 서울시 우면산, 2017년 충북 청주시, 2006년 강원 인제군 피해사례를 적용하여 산림청의 산사태 예보기준과 비교하기 위해 구간별 등급을 설정하였으며, 토석류가 발생하기 직전의 3시간, 6시간, 12시간 전의 피해 등급을 통해 대응 가능한 시간을 산정하였다. 산정결과 서울시 우면산은 50시간동안의 지속적인 강우로 인해 RTI가 1897로 산정되어 90% 이상으로 대피등급으로 나타났으며, 토석류 발생 직전 3시간 전의 경우 30 ~ 50%로 주의등급, 6시간 전 10 ~ 30% 관심등급, 12시간 전 10% 이하로 나타났으며, 대응 가능했던 시간은 3시간 전이였다고 판단된다(Fig.
토석류 발생 예 ‧ 경보를 위해서는 먼저 경보의 기준을 설정하여야 한다. 앞서 산정한 산사태 및 토석류가 발생했던 42개소의 RTI를 활용하여 토석류가 발생할 확률 10%일 때, 30%일 때, 50%일 때, 70%일 때, 90% 이상일 때의 구간별 RTI를 산정하였다. 산정결과 토석류가 발생할 확률이 10%일 때 RTI는 384, 30%일 때 1038, 50%일 때 1488, 70%일 때 1938, 90% 이상일 때 2584로 산정되었으며, 42개소의 RTI를 구간별로 나타냈을 때 대부분의 토석류가 70% 이하에서 발생하는 것으로 나타났다(Fig.
여기서 I는 1시간 강우강도(mm/hr), Rt는 토석류 발생 직전까지의 누적강우량(mm), 또한 Rt는 최대 7일 동안의 강우사상 중 토석류에 직접적인 영향을 주는 24시간 동안 연속되는 강우는 선행강우(Yu, 2015)로 고려하나, 24시간 연속되지 않는 강우는 선행강우로 고려하지 않고 제외하여 산정하였다.
성능/효과
2012년~2013년까지 산사태 및 토석류 피해를 발생시킨 강원도의 37개소 강우사상을 이용하여 선행강우를 고려한 강우강도 및 누적강우량을 산정하였으며, 각 개소마다의 RTI를 산정하였다. 그 결과 강우 지속시간이 짧은 단일호우일 때 강우강도의 증가로 인해 RTI는 크게 증가하며, 강우의 지속시간이 길고 총 누적강우량이 비교적 클 경우 또한 RTI가 증가하는 경향을 볼 수 있다. Fig.
또한 강원 인제군의 경우 비교적 짧은 지속시간 동안의 강우가 내렸음에도 불구하고 RTI가 1855로 90% 이상으로 대피등급으로 산정되었으며, 토석류 발생 직전 3시간 전의 경우 10% 이하, 6시간 전과 12시간 전 또한 동일하게 10% 이하로 관심등급으로 산정되었다(Fig. 11). 청주시의 결과와 마찬가지로 짧은 시간동안에 강도 높은 강우로 인해 발생한 것으로 판단된다.
또한 토석류 발생 직전 대응 가능한 시간을 산정하기 위해 발생 직전 3시간, 6시간, 12시간 전의 RTI를 산정한 결과, 서울시 우면산의 경우 3시간 전 30~50%로 경계등급, 6시간 전 10~30% 관심등급, 12시간 전 10% 이하로 나타났으며 토석류 발생 직전 대응 가능했던 시간은 3시간 전부터였다고 판단된다. 충북 청주시의 경우 3시간 전 10% 이하, 6시간 전 10% 이하, 12시간 전 10% 이하로 나타났으며, 이는 5시간 동안의 짧은 시간에 강도 높은 강우로 인해 발생한 토석류 피해라 판단되며, 강원 인제군의 경우 3시간 전 10% 이하, 6시간 전 10% 이하, 12시간 전 10% 이하로 나타났으며, 이는 청주시의 결과와 마찬가지로 짧은 지속시간 동안 강한 강우강도에 의해 발생한 것으로 판단되며, 본 논문에서 제시한 예·경보 기준보다 더욱 세밀한 예보기준이 제시되어야 한다고 판단된다.
분석결과 서울시 우면산은 90% 이상으로 대피등급으로 나타났으며, 산사태 예보기준은 경보수준으로 나타났다. 충북 청주시 및 강원 인제의 경우 우면산 사례와 같이 90% 이상으로 대피등급으로 나타났으며, 산사태 예보기준으로 볼 때 청주시는 경보수준, 인제군은 주의보로 나타났다.
청주시의 결과와 마찬가지로 짧은 시간동안에 강도 높은 강우로 인해 발생한 것으로 판단된다. 산림청 예보기준으로 봤을 때 일강우량 및 강우강도는 주의보 기준에도 미치지 않았으며, 누적강우의 경우 토석류 발생 약 1시간 전에 주의보가 발생한 것으로 나타났다(Fig. 12). Table 5는 강원 인제군의 RTI 예보 및 산림청 예보기준으로 예보한 결과를 나타냈다.
앞서 산정한 RTI의 적용성을 평가하기 위하여 2011년 토석류가 발생했던 서울시 우면산, 2017년 충북 청주시, 2006년 강원 인제군 피해사례를 적용하여 산림청의 산사태 예보기준과 비교하기 위해 구간별 등급을 설정하였으며, 토석류가 발생하기 직전의 3시간, 6시간, 12시간 전의 피해 등급을 통해 대응 가능한 시간을 산정하였다. 산정결과 서울시 우면산은 50시간동안의 지속적인 강우로 인해 RTI가 1897로 산정되어 90% 이상으로 대피등급으로 나타났으며, 토석류 발생 직전 3시간 전의 경우 30 ~ 50%로 주의등급, 6시간 전 10 ~ 30% 관심등급, 12시간 전 10% 이하로 나타났으며, 대응 가능했던 시간은 3시간 전이였다고 판단된다(Fig. 7). 산림청의 예보기준으로 봤을 때 일강우의 경우 36시 ~ 43시까지 주의보구간이였으며, 44시 이후부터는 경보구간으로 나타났다.
앞서 산정한 산사태 및 토석류가 발생했던 42개소의 RTI를 활용하여 토석류가 발생할 확률 10%일 때, 30%일 때, 50%일 때, 70%일 때, 90% 이상일 때의 구간별 RTI를 산정하였다. 산정결과 토석류가 발생할 확률이 10%일 때 RTI는 384, 30%일 때 1038, 50%일 때 1488, 70%일 때 1938, 90% 이상일 때 2584로 산정되었으며, 42개소의 RTI를 구간별로 나타냈을 때 대부분의 토석류가 70% 이하에서 발생하는 것으로 나타났다(Fig. 5).
산정된 42개소의 RTI를 이용하여 확률밀도함수를 통해 정규화하여, 본 연구에서 제시한 4단계 발생등급을 적용하여 토석류가 발생할 확률, 즉 발생 가능성이 10~30%일 때 관심등급, 30~50%일 때 주의등급, 50~70%일 때 경계등급, 70~ 90% 이상일 때 대피등급으로 각 구간별로 등급화 하였으며, 90% 이상 RTI는 확정적으로 발생한다고 판단되어 산정하지 않았다.
또한 토석류 발생 직전 대응 가능한 시간을 산정하기 위해 발생 직전 3시간, 6시간, 12시간 전의 RTI를 산정한 결과, 서울시 우면산의 경우 3시간 전 30~50%로 경계등급, 6시간 전 10~30% 관심등급, 12시간 전 10% 이하로 나타났으며 토석류 발생 직전 대응 가능했던 시간은 3시간 전부터였다고 판단된다. 충북 청주시의 경우 3시간 전 10% 이하, 6시간 전 10% 이하, 12시간 전 10% 이하로 나타났으며, 이는 5시간 동안의 짧은 시간에 강도 높은 강우로 인해 발생한 토석류 피해라 판단되며, 강원 인제군의 경우 3시간 전 10% 이하, 6시간 전 10% 이하, 12시간 전 10% 이하로 나타났으며, 이는 청주시의 결과와 마찬가지로 짧은 지속시간 동안 강한 강우강도에 의해 발생한 것으로 판단되며, 본 논문에서 제시한 예·경보 기준보다 더욱 세밀한 예보기준이 제시되어야 한다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
토석류를 유발시키는 강우특성의 해석이 중요한 이유는?
이와 같이 토석류를 유발시키는 강우특성의 해석은 강우시 토석류 피해에 대한 조기경보체계 수립이나 토석류 피해 예방을 위한 재해방지시설설계 및 유지관리를 위해 매우 중요한 부분이며, 현재까지 강우를 이용한 토석류 예·경보에 관한 연구는 미비한 실정이다(Yune et al., 2010).
토석류란?
토석류(Debris flow)는 토석의 흐름으로 뜻하며, 구체적으로는 토석 및 부유물 등이 중력에 의해 경사면을 따라 흐르면서 형태와 규모가 바뀌는 동적인 현상이다.
지구온난화로 인한 이상기후의 발현에 대한 국내의 사례는?
최근 지구온난화로 인한 이상기후는 전 세계적으로 큰 화제가 되고 있다. 국내의 경우 최근 100년 동안 기온의 상승 및 강수량 증가, 호우일수 증가 등의 이상기후가 발생하였다(Korea the meteorological administration, 2016). 이로 인해 폭우, 풍랑, 가뭄, 대설 등으로 인한 자연재해 발생이 증가하고 있으며, 특히 여름철인 6~9월에 발생하는 태풍 및 집중호우로 인한 2차 피해인 토석류 피해 또한 증가하고 있는 추세이다(Nam et al., 2016).
참고문헌 (11)
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Jan, C.D., Lee, M.H., 2006, A rainfall-based debris flow warning analysis and its application, Doctor of philosophy in National Cheng Kung University(in chinese).
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Korea Forest Service., 2012, Landslide forecast criteria, Retrieved from http://sansatai.forest.go.kr.
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Stiny, J., 1910, Die Muren. Verlag der Wagner'schen Univeritats-Buchhandlung, Innsbruck. Debris flow(English translation by M. jakob and N. Skermer, 1977) EBA Engineering, 106.
Yu, B.I., 2015, Study on flash floods and debris flow guidance of gangwon-do, Department of urban & environmental disaster prevention school of fire & disaster prevention, Kangwon national university.
Yune, C.Y., Jun, K.J., Kim, K.S., Kim, G.H., Lee, S.W., 2010, Analysis of slope hazard-triggering rainfall characteristics in gangwon province by database construction, Korea geotechnical society, 26(10), 27-38.
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