초록 ▼

○ 본 연구에서는 도로 접도사면의 붕괴사례분석을 통해 붕괴메카니즘 분석을 하고 사면 붕괴인자를 추출 한 다음 이를 GIS분석을 통해 사면붕괴위험도를 추출하는 것을 연구단계로 하고 있다. 특히, 2차년도 연구사업에서는 기존 사면구조물의 안정성을 조사, 평가하는 기술을 개발하고 기존의 절취사면 붕괴사례 수집과 지질조사자료와 설계 자료의 통합된 DB시스템을 구축하고자 한다. 아울러 기존의 붕괴사례 분석을 통한 붕괴인자 추출이 가장 중요하므로 이러한 인자들의 상관관계 분석을 통해 통계 및 회귀분석을 적용하여 가중치를 결정함으로서 사면재해

○ 본 연구에서는 도로 접도사면의 붕괴사례분석을 통해 붕괴메카니즘 분석을 하고 사면 붕괴인자를 추출 한 다음 이를 GIS분석을 통해 사면붕괴위험도를 추출하는 것을 연구단계로 하고 있다. 특히, 2차년도 연구사업에서는 기존 사면구조물의 안정성을 조사, 평가하는 기술을 개발하고 기존의 절취사면 붕괴사례 수집과 지질조사자료와 설계 자료의 통합된 DB시스템을 구축하고자 한다. 아울러 기존의 붕괴사례 분석을 통한 붕괴인자 추출이 가장 중요하므로 이러한 인자들의 상관관계 분석을 통해 통계 및 회귀분석을 적용하여 가중치를 결정함으로서 사면재해 위험도 등급 분류를 하였으며 최종적으로 Web GIS를 이용하여 사용자에게 정보제공 및 의사결정을 목표로 하였다.
○ 사면붕괴로 인한 재해피해가 증가하고 있으며 전 세계적으로 사면을 효율적인 관리하기 위한 계획이나 프로그램들이 수행중이거나 연구 중에 있다. 우리나라 경우도 산지를 절취한 도로개설이 대부분이며 이로 인한 절취사면은 계속적으로 증가할 것이라고 예상되어진다. 또한 기후특성상 강우량이 여름에만 집중되고 있어 사면붕괴로 인한 재해가 매년 발생하고 있는 실정이나 이에 따른 사면재해위험 등급도 마련으로 인한 관리는 이루어지지 않고 있는 실정으로 도로 접도구역과 관련하여 붕괴 발생을 미연에 방지하고 도로 피해를 최소화하는 기술을 개발할 필요성이 증대되고 있다.
따라서 본 연구에서는 현재의 열악한 재정상황 중 공공사업비가 저감되고 건설투자의 타당성이 의문시 되는 현시점에서 위험도가 높다고 판단되어 지는 사면에 있어서 전체의 방재대책을 시행하는 것은 현실적으로 어렵기 때문에 몇 가지 지표를 이용하여 방재대책 우선순위를 정하고 우선순위가 높은 사면부터 순차방재대책을 시행할 필요가 있다고 판단하였다. 이러한 중요도에서부터 도로재해를 동반하여 발생하는 위험도에 주안점을 두고 붕괴 확률·점수에 따라 방재대책 및 예측을 판정하는 방법을 개발하고자 한다.
○ 접도사면 관리 요구사항 분석
○ 국도 접도사면 재해위험도 작성 기법 개발
○ GIS기술을 이용한 국도 재해사면 웹기반 시스템 구축 및 적용
○ 본 연구에서는 사면붕괴 발생의 취약정도를 판단할 수 있는 지형DB(경사, 경사방향, 지형굴곡 등), 토양DB(종류, 모재, 배수, 유효토심 등), 도로피해이력 DB를 중심으로 위험평가를 분석하였다. 평가기준은 암반사면과 토사사면으로 대분류하여 해석이론을 달리함으로써 붕괴메카니즘을 결정하였다. 붕괴메카니즘에 따라 영향력이 크게 작용하는 사면붕괴인자 추출을 위해서 사면전문가들의 설문조사를 통해 그들만의 경험치와 붕괴메카니즘 이론을 바탕으로 붕괴인자추출에 따른 중요도 순위를 결정하였으며, 이 조사결과를 반영하여 GIS기술의 분석 및 반영의 연구방향을 결정하였다.
○ 2차년도 연구 사업은 Web GIS 기반의 도로사면 관리시스템 구축이다. 1차년도 연구사업 성과를 기반으로 Web 전용의 GIS엔진 중 빠른 질의처리 및 검색이 장점인 국내기술로 개발되어진 PC CyberMap Web GIS Engine 을 이용하여 도로접도사면 재해위험도 정보시스템을 구축하는 연구이다. 시스템 설계와 구현 부문을 강화하기 위하여 GIS시스템 분야를 Web을 통한 공간분석이 가능하도록 연구 개발 하였다. 강우, 풍화 등 절토사면붕괴를 직접적으로 유발시키는 요인이 발생하였을 때 그 지역이 얼마나 사면붕괴 발생에 취약한가를 판단할 수 있는 지형DB(경사, 경사방향, 지형곡률 등), 토양DB(종류, 모재, 배수, 유효토심 등), 도로피해이력 DB를 종합평가하였다.
○ 연구대상지역 범위는 국도 24호선 중 진영사무소에서 관리하고 있는 청도~밀양 구간의 21.4km ~ 23.2km(우측)구간으로 총 1.8km구간의 사면 11개소를 대상지역 하였으며 사면의 정확한 시·종점 위치 및 X, Y, Z의 3차원 좌표획득을 위해 GPS 및 Total Station 측량을 실시하였고 대상 사면의 특성파악을 위해 Face Mapping을 실시하였다.
○ 본 연구에서는 현재의 열악한 재정상황 중 공공사업비가 저감되고 건설투자의 타당성이 의문시 되는 현시점에서 위험도가 높다고 판단되어 지는 사면에 대하여 전체 재해대책을 시행하는 것은 현실적으로 어렵기 때문에 몇 가지 지표를 이용하여 방재대책 우선순위를 선정하여 우선순위가 높은 사면부터 순차적으로 재해대책을 시행할 필요가 있다고 판단하였다.
○ 기존의 붕괴사례와 자문 등의 방법을 이용하여 지형학적 요소에서의 접도사면 재해위험지도를 제작하였으며 결과를 기초로 하여 11개 대상사면 선정 후 현황 조사를 하였다.
○ 사면의 정확한 형상 및 위치파악을 위해 정밀 GPS 측량으로 기준점을 신속하게 결정하였고 토탈스테이션(TS) 측량으로 노선측량을 실시함으로써 수치지도 갱신의 불일치문제를 개선하였다.
○ 사면재해위험도제작을 위해 사면의 형상에 대하여 3차원 좌표를 획득하였으며 사면특성 파악을 위해 Face Mapping을 한 자료를 기초로 하여 GIS데이터로 제작하였으며 붕괴확률에 따른 재해위험도 제작을 위해 Logistic 회귀분석을 통한 붕괴확률방정식을 적용하였다.
○ 사면대장 DB를 구축, 활용할 수 있도록 3차원 자료를 생성, 구축함으로써 피해영역을 예측하고 개인 단말기에서 확인 할 수 있는 방안으로 업무 이해도를 향상, 개선하였다. 특히, 플랫폼에 구애 받지 않으며 특정한 3차원 그래픽 소프트웨어 없이 웹상에서 사면정보를 시각화할 수 있도록 사면의 입체적 활용을 적용하여 사면 유지관리, 보수 시공사에 필요한 물량을 정확하게 계산함으로써 예산 절감, 감리 효과를 극대화 할 수 있도록 하였다.
○ 붕괴인자별 기준에 따른 재해위험도의 등급을 개선함으로써 이용자 누구나 입력, 수정, 편집 할 수 있도록 시스템의 기반을 마련하였다. Web GIS 기반의 시스템으로 DB연동에 따른 연속적인 신속한 대응처리와 이에 따른 시스템 Viewer 효과를 최대화하기 위하여 Java Applet을 사용하여 웹에서 3차원 영상을 시각화하여 보여주므로 사용자는 복잡한 정보를 명확하고 쉽게 이해할 수 있을 뿐만 아니라 축적된 자료들을 손쉽게 확인하여 변화의 추이를 예측할 수 있도록 각 사면에 따른 위험도 Event를 적용 하였다. 또한, 평가 점수와 색상의 범례를 구분하여 제공함으로써 이용자의 업무 효율화를 도모하였다.
○ Web 기반의 도로접도사면 관리시스템을 개발하여 사면재해위험도(Hazard Map)를 작성할 수 있도록 하였다. 또한 기존의 도로사면 관리 시스템이 일관된 사면 속성 관리와 위치 표시에 중심을 두고 있다면 새로이 개발된 시스템은 이러한 기본적인 속성 외에도 도로사면의 3차원 디스플레이와 붕괴 예측, 우회도로 제시 등의 GIS 분석기능들을 포함하여 사면안정해석에 필요한 입력 데이터를 데이터 저장소(data storage)로부터 호출하여 대상사면의 모델분석이 가능하도록 설계, 개발 하였다. 도로접도사면을 관리하는 이용자들이 본 시스템에서 사면재해위험도를 출력하여 사용할 수 있도록 이용자가 필요로 하는 출력 크기를 지원하는 웹기반 출력을 포함함으로써 실무적으로 다양하게 사용하도록 하였다.
건설교통부에서는 사면유지관리 연구센터를 한국건설기술연구원, 한국시설안전기술공단을 중심으로 상황실을 운영 중에 있으므로 추가연구는 계속되어야 하기 때문에 prototype 모델을 적용하여 컴포넌트 형식으로 제시하였다.
○ 웹기반 관리시스템
○ 현재 HMS시스템은 도로관리대장(text data)활용부분(MIS)이 강조되어 있어 GIS기능을 보완. Event를 적용하여 반응차이값에 따른 다양한 사면형태의 결과를 예측 할 수 있는 기준 확립.
○ 위험요소에 따른 사면등급 위험도(degree) 분류
○ 사면조사 차트를 근거로 한 점수 배점에 따른 종합평가
○ 인터넷 기반의 사면위험도 MAP 작성(위험가능지역 예측도)
○ GIS 기능표현
○ 기본적인 2D 환경에서 사용자에게 익숙한 CAD 3D 기반의 3차원 디스플레이 제공 및 사면의 횡단면도 제공. 사면의 시설물에 대한 Layer 관리 기능 등을 제공.
○ 사면의 경사도 및 경사 방향 등의 3차원 분석 기능 제공으로 사면 재해위험등급의 판단에 있어 3차원 분석 기능을 충분히 활용할 수 있는 환경제공.
○ 도면 출력 기능 강화로 기본적인 지도의 출력 외에도 사용자가 현장에서 사용할 수 있는 수준의 발전된 형태의 도면 출력 기능을 제공.

Abstract ▼

Korea is topographically and meteorologically prone to natural disasters. In addition to extraordinary weather, localized heavy rain is a irregular occurrence. Highway in Korea are frequently damaged by rain, wind, flood, temperature, etc. Recently, slope failures are disastrous when they occur in m

Korea is topographically and meteorologically prone to natural disasters. In addition to extraordinary weather, localized heavy rain is a irregular occurrence. Highway in Korea are frequently damaged by rain, wind, flood, temperature, etc. Recently, slope failures are disastrous when they occur in mountainous area adjoining highways. The accidents associated with slope failures have increased due to rapid urbanization of mountainous area. Therefore, the inspection of slope is conducted to maintain highway safety as well as road function. The Ministry of Construction & Transportation is also trying to study and develop a prediction model for failure mechanism.
In this study, after a understanding of failure mechanisms, we extracted the failure factor from the standard for risk management. Accordingly, the National highway 24th presents a study site from the Miryang-Sannae Myon to Ulju-Sangbuk Myon. Slope failures frequently occur due to its local geological and topographic features and climatic conditions in the nearby mountainous area. After being extracted by examining contours using a digital map on a scale of 1:5,000, a 3D model is established from a DEM with primary topographic attributes, such as mean elevation. It makes a selection as a failure model in Intensive occurrence sites. This study site is composed of granite, weathered rock and plutonic/hypabyssal rock. This rock slope is growing crust caused by progress of stratification and lamination which is the main characteristic of the surface of a slope.
We suggest more detail than present analysis on a highway slopes. In order to devise a better method, we divided a whole slope into 3 parts caused by discontinuity and features. A management system is loaded to an information file (*.shp *.dbf) which is a slope stability analysis, critical highway condition and road damage evaluation. It progresses to decision-making using a GIS function based on the internet.
Regarding disaster prevention inspection of highway slopes, we attempted to evaluate what Is the most dangerous slope. This study can be summarized as fallows:
First, we extract hazardous slope information from external measurements referring to the evaluation criteria of external slope stability. Second, we suggest not only the database but also the method of road risk evaluation based on internet GIS. Finally, we developed basic function and risk management of a partial shape on highway slopes based on the internet. It is important for quantitative risk evaluation of highway slopes. The Management System will be developed to allow for more accurate decision-making using GIS function based on the internet.

목차 Contents

• 제출문...1
• 요약문...2
• SUMMARY...8
• 목차...9
• 표 목차...14
• 그림 목차...19
• 제1장 서론...25
• 1.1 연구 배경 및 필요성...25
• 1.2 연구목표...27
• 1.3 연구개발 내용 및 범위...29
• 2.3 국내의 국도관리 문제점...78
• 2.3.1 국내도로관리 현황...78
• 2.3.2 국도 관리 문제점...84
• 제3장 사면 재해위험도 작성기법 개발...87
• 3.1 자연재해시 국도접도사면 피해분석...87
• 3.1.1 기존붕괴 사례분석...87
• 3.1.2 전국 낙석발생 현황조사...88
• 3.1.3 접도사면 피해분석...110
• 3.3.3 사면붕괴 인자별 회귀분석 모델...155
• 3.3.5 붕괴인자별 위험기준...196
• 3.4 소결...206
• 제4장 등급별 사면 재해위험도 작성...207
• 4.1 재해위험도 개요...207
• 4.2 GIS를 이용한 위험도분석...209
• 4.3 등급별 사면 재해위험도 작성...214
• 4.3.1 기초자료수집...214
• 4.3.2 GIS DB구축...230
• 4.3.3 Logistic 통계분석 확률이론 적용...232
• 4.3.4 사면재해위험도...237
• 4.4 소결...247
• 제5장 웹기반 시스템 개발 및 유지관리...249
• 5.1 시스템 개발 방향...249
• 5.1.1 웹 기반 시스템 전체 구성도...249
• 5.1.2 요구사항 설문조사...249
• 5.1.3 업무정의서...278
• 5.2 데이터베이스 표준화 설계...284
• 5.2.1 설계 개요...284
• 5.2.2 데이터 베이스(Database) 설계...288
• 5.2.3 프로그램 상세 설계...302
• 5.2.4 데이터베이스 활용...313
• 5.3 시스템 구축을 위한 시범지역 선정...317
• 5.3.1 시범지구 사면선정...317
• 5.3.2 NGIS 체계의 사면위치결정...319
• 5.4 위험 등급별 사면재해위험도 시스템 구축...338
• 5.4.1 시스템개발 이론...338
• 5.4.2 사면재해위험 시스템 구현...369
• 5.5 시스템 유지관리...421
• 5.5.1 유지보수 지원 방안...421
• 5.5.2 유지보수 전략...422
• 5.5.3 기술 이전 방안...424
• 5.5.4 교육훈련 방안...427
• 5.6 소결...429
• 제6장 연구결과와 활용계획...430
• 6.1 결론...430
• 6.2 활용계획...432
• 6.2.1 GIS를 이용한 재해위험도 활용...432
• 6.2.2 관측장비를 이용한 붕괴요소의 객관적 지표...434
• 제7장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...437
• 7.1 토사사면 상태 평가...437
• 제8장 참고문헌...439
• 부록...443