국내에 분포하는 산지는 급경사지의 풍화심도와 교란된 붕적층으로 인해 매년 대규모 산사태가 발생하고 있으며 특히, 토석류는 산지 계곡의 퇴적심도가 경사도에 따른 붕괴심도를 초과하면 전단강도의 감소로 인해 액상화로 발생하는 경향이 크다. 따라서 강우강도에 따른 지질특성별 산사태 붕괴심도 결정이 매우 중요하다. 이 연구에서는 산사태 발생지를 지질별로 분류하여 현장조사를 실시하였으며, 현장조사에서 시료를 채취하여 광물특성을 파악 후 ASTER 위성영상 분석 및 사면안정해석을 수행하였다. 지질별 사면안정해석결과 단일 강우강도에 대하여 누적강우량 및 사면 경사각이 증가할수록 안전율이 점차 감소함을 보였으며 붕괴심도는 점차 증가하였다. 편마암 풍화토와 이암 풍화토의 초기 붕괴심도는 1 m 를 전후하여 발생하는 것에 반하여, 화강암 풍화토는 상대적으로 얕은 0.3 m 를 전후하여 붕괴심도가 나타나는 것으로 나타났다. 붕괴심도 산정을 통한 지질별 사태물질 추정량은 사면경사 25°, 토층심도 3 m, 경사길이 100 m 로 가정 시 편마암 풍화토 351 ㎥, 이암 풍화토 333 ㎥, 화강암 풍화토 192 ㎥ 의 순서로 편마암 풍화토의 사태물질 발생량이 화강암 풍화토의 약 1.8 배 수준으로 나타났다. 사면경사 30°, 토층심도 5 m, 경사길이 100 m 로 가정 시 편마암 풍화토 1095 ㎥, 이암 풍화토 873 ㎥, 화강암 풍화토 359 ㎥ 의 순서로 편마암 풍화토가 화강암 풍화토에 비하여 발생량이 3배 이상이 됨을 확인하였다. 산출된 붕괴심도와 사태물질 체적 및 ASTER 위성영상 분석은 산사태 취약지역의 예방을 위한 모니터링 및 경보 우선순위를 제공하는데 도움이 될 것이다.

본 연구에서는 극한강우를 고려한 산사태 및 토석류 재해 실시간 예측 및 대응을 위하여 필요한 원천기술들 중, 토석류 전이규준 개발 및 이를 통한 발생부 토사량 추정 기법, 그리고 전이 이후 토석류 확산의 정량적 예측 분석에 결정적으로 중요한 인자들인 연행 증가율 및 유변학적 인자들에 대한 입력값을 결정하는 기법에 대하여 연구하였다. 또한 본 원천기술들을 실시간으로 연계 및 적용 가능하도록, GIS(Geographic Information System) 및 Web 기반의 산사태 및 토석류 관련 D/B 시스템을 경기도 용인지역에 시범 구축하였다. 이 시스템은 클라우드 환경에서 산사태 및 토석류 유발인자 관련 지리 공간적 컨텐츠를 저장하고 게시하여 Web 상에서 D/B를 공동으로 활용하고 분석할 수 있다. 토석류 전이규준에서 발생부 토사량 추정으로 이어지는 연구는 두 가지 접근법을 통해 이루어졌다. 이는 지형학적 인자들을 바탕으로 통계학적인 규준값을 설정하는 접근법, 그리고 국내의 전형적인 사면파괴 형태인 강우침투로 인한 침윤전선(wetting depth)의 하강과 같은 실제 메커니즘을 고려하는 물리적 기반의 접근법 등이다. 한 편, 국내 과거 토석류 발생 지역 데이터들을 바탕으로 다중 회귀분석을 실시하여 DAN3D 모델을 통한 토석류 확산 예측 분석에서의 연행 증가율에 대한 추정식을 개발하였다. 본 연구결과들은 궁극적으로 국내의 실시간 산사태 재해 예·경보 및 종합적 리스크 평가 시스템 구축을 위한 핵심 구성 원천기술들로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

토석류는 흙과 암편들이 물과 혼합되어 비탈면이나 계곡을 따라 흘러내리는 현상으로 액상화된 유동물질이 빠른 속도로 중력방향으로 낙하, 이동하는 현상을 일컫는다. 토석류는 갑작스럽게 그리고 빠른 속도로 발생되기 때문에 해당지역에서는 상당한 피해를 입게 된다. 토석류의 유동성은 유동화된 토질들의 이동거리 및 속도와 관련된다. 토석류의 최대 이동거리와 속도 등과 같은 토석류 거동특성은 토석류 발생 지점의 토질특성, 유동화에 영향을 미치는 내·외부인자 즉, 수리-역학적 특성 및 지형학적 특성에 의해 좌우된다. 이들 유동관련 특성들은 유변학에서 다루는 항복응력, 점성과 같은 유변물성을 통해 해석할 수 있으며, 이러한 유변학적 특성은 토석류 거동특성을 결정하는 주요 매개변수이다. 토석류 초기 발생은 집중호우에 의한 표층 상부 포화에 의한 전단강도 상실, 산 비탈면을 따라 흐르는 간극 유체 압력 및 균열 암반층에서 흘러나오는 상향 침투 압력 등의 작용에 의해 지반이 액상화 되어 발생한다. 이와 같은 다공성 재료인 흙과 간극 유체의 상호작용은 토석류의 동역학적 특성을 이해하는데 중요하다. 흙 시료내의 간극 유체압력은 유동물질의 전단강도를 감소시키는 중요한 요소이며, 이는 일반적인 토석류의 이동거리가 더 크게 나타내는 주요 요인이다. 본 연구에서는 이와 같은 특성을 고려한 토석류의 유변물성 특성을 파악하기 위해 물흐름 특성을 고려한 유변물성 창치를 개발하였고, 이를 모래 시료에 적용하여 수리-역학적 특성이 반영된 유변물성 특성을 파악하였다.

토석류(debris flow)와 진흙흐름(mudflow)은 대부분 집중호우에 의해서 유발되며, 사면을 따라서 진흙흐름이나 토석류가 유하할 때, 강우의 직접 유출수 또는 선행강우에 의한 유출수가 존재하는 경우가 많다. 이 경우 토석류의 유동특성을 현저히 변화시킬 수 있는 사면 바닥에서의 강우 유출수의 연행(entrainment) 현상을 토석류 및 진흙흐름 발달과정에서 고려해야만 합리적이고 정확한 수치 모델링이 가능하다. 이 연구에서는 경계면 포착(interface-tracking)기법을 이용한 계산유체동력학 기법을 이용하여 진흙흐름과 토석류 흐름을 재현하기 위환 수치 모델링을 수행한다. 토석류 경계면을 포착하고 위치를 정립하기 위해서 VOF (volume of fluid) 경계면 재구축(interface reconstruction) 기법을 이용한다. 지배방정식은 비압축성(incompressible) 질량보존방정식과 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식이며, 서로 다른 유체의 상(phase)애 대한 체적분할이송방정식을 이용한다. 이들 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법(finite volume method)을 이용하여 해석한다. USGS의 연구팀이 대형수로에서 수행한 실험을 통해서 확보한 토석류를 재현함으로서 모형의 적용성을 평가한다.

본 연구에서는 극한강우로 인한 산사태 발생 모니터링 기법을 개발하기 위하여 전년도 연구에서 개발된 모니터링 항목을 토대로 실험실 기반의 모니터링 시스템 구축 및 성능실험을 수행하였다. 모니터링의 기본개념은 강우로 인한 토층 내 수리적·역학적 특성 변화를 관측하고, 이를 산사태 조기경보를 위한 데이터로 적용하는 것이다. 또한, 지상의 모니터링 이외에 SAR 위성영상 자료를 이용한 입체모니터링을 수행하여 광역적인 산사태 감시를 수행하는 것이다. 실험실 기반의 모니터링 시스템은 두 단계로 구성하는데 1단계는 모형 토조 박스에 기 설정된 모니터링 항목별 센서를 설치하여 해당 항목의 데이터 관측이 가능한지를 검증하는 것이고, 2단계는 소형 산사태 모형실험장치에 센서를 설치하고 인공강우에 의한 산사태를 직접 발생시키며 산사태 발생 시 모니터링 시스템의 관측성능을 평가하는 것이다. 이러한 과정을 통해 실제 극한강우 조건에 따른 산사태 모니터링 기법의 효율성을 확인하고, 아울러 현장에 실제 설치하기 전 단계에서 여러 가지 상황에 대한 사전 대응체제를 수립하고자 한다. 한편, 본 연구에서는 실험실 평가 외에도 국내 남동부 지역을 대상으로 산사태 입체 모니터링 시스템을 당해년도 연구기간 동안 시범 구축하여 실험실 성능평가 결과와 비교를 통해 시스템의 완성도를 제고할 계획이다.

본 연구에서는 토석류 피해가 예상되는 지역의 건물에 대한 리스크 평가방법을 제시하였다. 리스크 평가는 2011년 토석류 피해가 발생한 경기도 용인시 지역을 대상으로 하였으며, 연구지역의 강우 재현빈도를 고려한 강우량 및 토석량 산정, 프로그램을 이용한 토석류 거동모사, 토석류의 높이와 속도를 고려한 충격압 및 취약도 계산, 취약도와 건물가격을 이용한 리스크 평가의 순서로 진행하였다. 그 결과 토석류 피해예상지역의 건물에 대한 정량적인 리스크 평가에 적용이 가능하였다. 또한 토석류 피해예상지역의 건물들의 리스크 순위가 취약도 순위와 같지 않기 때문에 토석류 예방 및 복구대책 등을 수립 시 경제적 손실을 고려한 정량적인 리스크 평가가 이루어진다면 보다 효율적인 대책수립이 가능할 것으로 판단되었다.

최근 10년간 발생한 자연재해 중 태풍, 강풍 및 홍수와 관련한 피해는 전체의 90%를 넘을 정도로 풍수해의 피해는 막대하며, 계속되는 산업화와 도시 집중화로 인해 피해 규모는 증가 추세에 있다. 이러한 피해의 경감을 위하여 최근 풍수해의 피해를 사전에 예측함으로써 예방 및 대비는 물론 재해 발생에 따른 응급 대응 및 복구의 효율성을 제고하고자 하는 과학적 방법론에 대한 연구가 진행되고 있다. 풍수해 피해의 예측은 위험요인(Hazard)의 추정, 피해 대상 자료의 구축 (Inventory) 및 피해대상의 취약도 (Fragility)의 세 가지 요소를 이용하여 수행되는 것이 일반적이다. 위험요인에 대해서는 자연재해의 특성인 강우, 풍속 등을 물리적으로 모델링함으로써 강도 및 빈도를 추정할 수 있으며, 피해 대상 자료는 공공 및 사유 시설물을 총 망라함으로써 피해의 사회, 경제적인 피해 규모 예측에 활용된다. 각각의 피해 대상이 위험요인에 따라 갖는 취약도는 최종 피해 및 손실 규모의 평가 자료로 이용된다. 이러한 위험도 또는 피해의 예측은 민간 보험사의 위험평가 절차나 미국의 HAZUS-MH에서 활용되는 대표적 과정이다. 본 연구에서는 최근 수행되고 있는 도시 지역의 강풍 피해 예측 시스템 개발 연구를 기반으로 한국의 자연재해 환경에 적합한 풍수해 위험성 평가 방법론을 제시하고 피해 예측 기술 개발 방향을 제시하고자 한다.

본 연구에서는 풍수해 피해 예측에 적용하기 위하여 주거·산업·상업용 건축물이 포함된 도시 시설물에 대한 강풍취약도를 평가하였다. 강풍취약도를 평가하기 위하여 시설물 취약요소에 작용하는 풍하중과 저항성능의 통계치로부터 시설물의 한계상태를 산정할 수 있는 몬테카를로 모사모형이 개발되었다. 도시 시설물의 특성 및 지형적 영향을 고려하여 강풍취약도를 평가하기 위하여 시설물의 높이·폭, 형태 등이 상이한 시설물의 한계상태가 세 가지 지표면조도구분(B, C, D)에서 평가되었다. 본 연구에서 평가된 도시 시설물에 대한 모든 강풍취약도는 로그정규분포의 형태로 곡선 맞춤된 후 최종적으로 데이터베이스화 되었다. 본 연구방법론을 통하여 구축된 강풍취약도의 데이터베이스는 풍수해 피해 예상 지역에 건설된 도시 시설물의 잠재적 피해정도를 평가하기 위하여 사용될 예정이다.

본 연구에서는 풍해 위험도 평가 IT 기반 시스템을 이용하여 풍수해저감종합계획에서 바람재해 위험요인 평가의 적용 방안에 대해 검토하였다. 바람재해 위험요인 평가의 경우 지역적 특성을 반영한 바람의 영향에 대해 정량적으로 평가하는 기술이 필요하다. 미국재난관리청(FEMA)에서는 HAZUS-MH를 개발하여, 재해 발생에 따른 피해액 산출 및 피해 예측을 통해 재해피해 경감 정책 개발, 사전대비 계획, 구호 및 복구 계획 수립의 근거를 위한 의사결정지원도구로 활용하고 있고, 대만의 경우 HAZUS-MH를 자국의 상황에 맞게 수정하여 사용하고 있다. 그러나 국외시스템 도입 시 국내 실정에 맞게 수정하기 위해서는 상당한 추가 개발 비용이 들어 도입하기에 어려움이 있다. 매년 반복적인 피해가 발생하고 있으나 과학적인 방법에 의한 위험도 산정 시스템의 부재로 인해 과학적인 재난대처의 한계가 있으며, 자연재해에 대한 선제적 대응 및 방재정책의 효율적인 확립을 위해 국내 실정에 맞는 위험도 평가 시스템 개발이 요구되고 있으며, 풍해 위험도 평가 IIT 기반 시스템은 강풍위험요인 평가 모형, 강풍 취약도 평가 모형, 풍해 위험도 평가 모형, 풍해 위험지표 평가 모형을 기반으로 공간정보 및 시설물 DB를 활용하여 도시 풍해 위험에 대해 정량적으로 평가하고, 피해 규모에 대한 예측 및 분석을 통해 과학적인 내풍저감대책 수립의 기틀을 마련하고 풍수해저감종합계획 수립의 의사결정지원 도구로서 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 다만, 현재단계는 시범도시인 여수시 및 강릉시에 대하여 구축되어 있는 실정으로 전국으로의 확대가 필요하다.

현재 도시시설물의 창호는 구형창호와 신형창호로 구분될 수 있다. 2006년 창호시방의 개정과 함께 기존의 알루미늄 샤시의 창호가 점차 PVC 시스템 창호로 변경되었다. 또한, 2006년을 기준으로 아파트 발코니 확장이 허용되면서 기존에 내풍설계 과정 없이 임의로 설치되던 발코니 창호가 건축물 풍하중 기준 및 창호설계 기준에 따라 설계과정을 거쳐 설치하게 되었다. 이에 따라 강풍에 의한 창호의 피해를 예측하기 위해서는 창호시스템에 대한 취약도의 평가가 필요하며 이를 위해 창호의 내풍저항 성능평가가 요구된다. 기존 창호시스템 내풍저항성능평가 연구에서는 창호타입별로 창호를 구성하는 세부저항요소를 구분하고 각각의 요소에 대한 구조실험 또는 기존문헌자료를 통해 내풍저항성능을 평가하였다. 세부저항요소별 저항성능 데이터를 바탕으로 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 창호타입별 내풍저항성능을 확률적으로 도출하였다. 본 연구에서는 기본연구결과 중 구형창호와 신형창호 각 1개 타입에 대한 창호의 실대형 Mock-up 실험을 실시하여 기존 평가 결과와 비교하여 실제로 조합된 창호시스템의 내풍저항 성능을 평가하였다.

현재 국내 산사태, 토석류 등의 토사재해 대책에 있어서는 사방댐 등의 구조물적인 대책과 산사태 취약지역 지정 등의 비구조물적인 대책으로 나뉠 수 있으나, 이는 산지 중심의 대책으로 토사재해 발생시, 직접적으로 피해를 받는 도심지에는 다양하고 적절한 대책이 미흡한 실정이다. 따라서, 본 연구는 도심지 토사재해 방지에 대한 다양한 방법을 모색하기 위해 국내외 도심지 토사재해 대책을 파악하였다. 국내의 경우, 산사태를 주도적으로 연구하고 대책을 수립하는 산림청의 산사태 방지 정책을 살펴보았다. 국외의 경우, 우리나라와 산지 피해 경향이 비슷한 일본과 도심지 토사재해 피해 저감을 목표를 두고 있는 홍콩을 중심으로 산사태, 토석류에 대한 대책을 조사해 보았다. 산림청의 「전국 산사태 예방 장기대책」은 5년마다 수립되며 산사태 재해 안전망 구축을 비전으로 산사태로 인한 인명 및 재산피해를 최소화 하는데 그 목표를 두고 있다. 이에 대한 실천 과제로 4대 분야 12개 과제를 추진하고 있다. 일본의 경우, 토사재해는 예전부터 발생된 자연재해 중의 하나로, 사방법(1897), 산사태 방지법 (1958), 급경사지법 (1969), 토사재해방지법 (2000)의 4대법을 이용하여 시설정비, 경계피난, 제한·규제가 서로 조화를 이루도록 대책을 수립하고 있다. 홍콩의 경우, 1970년대부터 시작된 급격한 도시화로 인해 사면에 근접한 개발을 하게 되었으며, 이로 인한 도심지 피해 가중으로 사면 전담기구인 GEO (Geotechnical Engineering Office)가 설립하게 되었다. GEO의 핵심전략은 3가지로, 새로운 개발에 대한 대처, 사면 안전성을 향상으로 인한 위험 감소, 초래되는 영향 저감을 두고 있다. 국내외 사례를 바탕으로 한 통합관리의 방향은 3D 애니매이션 결과를 이용한 토사재해 피해 영향권 정보를 획득한 다음, 도시 계획 담당자의 의사결정을 지원할 수 있는 정보를 제공하는 하는데 그 목표를 두고 있다.

흙-함수특성곡선(Soil-Water Characteristic Curve, SWCC)은 모관흡수력과 포화도 혹은 체적함수비 사이의 관계를 나타내어주는 불포화토 고유의 물성으로서 불포화토의 흐름특성을 이해하고 함수량에 따른 흙의 강도 및 응력 거동특성을 해석하는 데 필수적인 요소이다. 흙-함수특성곡선에 대한 선행 연구결과들의 경우, 건조 및 습윤과정에서의 간극수 유출입량을 측정하여 모관흡수력에 대한 체적함수비를 산출하여 왔다. 본 연구에서는, 압력판 추출 시험기(VPPE)에 전자기파의 시간영역반사법(Time Domain Reflectometry, TDR)을 도입하여 불포화토의 건조 및 습윤과정에 따른 유전상수 측정을 통해 체적함수비를 산정하고자 하였다. 압력판 추출 시험기는 압력셀, 압력조절장치, 뷰렛 시스템, TDR 프로브로 구성된다. 압력조절장치로 압력셀 내부에 공기압을 가하여 모관흡수력을 조절하였고, 가압범위는 0.1kPa-50kPa으로 설정하였다. 모관흡수력 변화에 따라 시료내 함수량이 변화하였으며, 뷰렛 시스템을 통하여 변화량을 측정하였다. 프로브의 경우 압력셀 내부에 설치하고, 프로브 양단에서 발생되는 전자기파의 반사 신호를 이용하여 유전율을 산정하였다. 실험결과, 전자기파의 시간영역반사법에 의해 산정된 체적함수비는 시료의 체적함수비와 높은 상관성을 나타내었다. 본 논문은 흙-함수특성곡선 연구에 시간영역반사법을 접목시켜 불포화토의 함수특성을 파악하고, 기존 방식과의 비교를 통해 함수특성곡선 결과에 대해 검증할 수 있다는 점에서 의미가 있다.

우리나라는 국토의 70 %가 산지로 구성되어 있고 토심이 얕은 지형이 많아 토사재해 발생 위험지역이 많이 분포되어 있다. 이에 급격한 강우가 발생하게 되면 토사재해 발생 확률은 급격하게 증가하게 된다. 특히, 인구 밀집도가 높은 도심지에 토사재해 발생을 대처하지 못해 인명피해와 재산피해가 증가하지만 토사재해를 관리하는 연구는 아직 미흡한 실정이다. 기존 토사재해 거동을 해석하는 수치모의 시뮬레이터는 주로 외국기술에 의존하여 국내지형에 적용하기에는 적합하지 못한 부분이 있다. 본 연구는 도심지 대상 토사재해 해석을 수행하기 위해 천수방정식을 활용한 동수역학 기반 방정식을 유도하여 흐름 해석을 수행하였다. 실제 토석류 흐름을 잘 반영하는 흐름조건을 찾기 위해 9개의 흐름저항관계식을 적용하여 모의를 수행하였다. 모의를 검증하기 위해 Ritter solution으로 해석한 정확해와 비교하여 이상유체 거동과 비슷한 경향을 보이는 것을 확인하였다. USGS에서 Iverson(1994-2012)이 수행한 토석류 수리모형 실험 결과 값과도 비교·검증하여 실제 토석류 흐름과 비슷하게 모의를 하는지 확인하였다. 또한 상용 프로그램과 개발된 시뮬레이션을 비교하기 위하여 토석류 해석을 하는데 가장 많이 이용되고 있는 FLO-2D 수치모의 프로그램과 USGS 토석류 실험과 비교·검증을 수행하였다. 차후 정수압 가정, Non-Newtonian 유변학 모형, 추가 유입 토사 등을 고려하여 개선할 예정에 있으며, 최종적으로 토석류의 이송, 퇴적 과정을 정확히 모의하여 도심지 내 토석류로 인한 토사재해의 거동과 규모를 예측하려고 한다.

본 연구에서는 지형 형상을 고려할 수 있는 토석류의 유동현상에 대한 지배방정식을 유도하였다. 지배방정식은 연속방정식과 힘평형 방정식에 대한 깊이적분을 수행하였으며, 토체의 두께와 흐름방향의 평균속도를 주변수로 채택하여 흐름이 없는 해석영역에 대한 수치적 안정성을 확보하였다. DG기법에 의한 가중행렬을 산정하고 유동방향을 고려한 불연속 시험함수를 이용하여 Petrov-Galerkin 수식화를 수행하였다. 시간적분과 Newton의 반복과정을 근사화를 통하여 해석결과의 수렴성과 안정성을 개선하였으며, 토석류의 유체 및 토립자의 특성을 동시에 고려할 수 있는 역학적 구성모델을 제시하였다. 또한 단일경사 사면에서 사면경사, 토사 유발량, 저면 마찰 저항이 토석류 흐름특성에 미치는 영향과 수치해석을 통한 사면 하부에 설치된 제방의 영향을 비교분석하였다. 개발된 해석프로그램을 활용하여 토석류 발생예상 지역의 다양한 위험인자에 대한 평가를 수행하고, 피해를 최소화하기 위한 시설물의 설계 및 시공방안에 대한 제안할 수 있을 것으로 판단된다.

현재 토사재해 방재시설은 법적으로「사방사업법」,「국토의 계획 및 이용에 관한 법률」에 의한 사방시설이 있으나 대부분 산지 대책 중심이고, 실제로 피해를 받는 도심지에는「시설물의 안전관리에 관한 특별법」에 의한 일부 2종시설물이 있으나 다양한 대책이 미흡하고 관리기관이 명확하지 않아 현실적으로 그마저도 제대로 관리가 되지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 도심지 토사재해 방재시설에 대한 효율적 관리 및 장기간 사용을 도모하기 위해 도심지 토사재해 방재시설에 대한 생애주기별 업무프로세스를 정의하고 시설물 현황, 관리 이력, 문제점 등을 정량적, 통계적으로 파악하고 관리할 수 있는 항목을 설정하였다. 우선 토사재해 방재시설 현황분석을 통해 본 연구의 토사재해를 정의하였으며, 과거 피해지역의 토지이용 특성 분석을 통해 구분한 토사재해 공간적 범위를 적용하여 본 연구의 도심지 토사재해 방재시설을 정의 및 분류하였다. 또한 일반적인 생애주기단계를 토사재해 방재시설 측면에 적용하여 생애주기별 업무를 분석하고 도심지 토사재해 방재시설을 통합적으로 관리할 수 있는 생애주기별 관리항목 설정 및 관리방향, 업무프로세스를 도출하였다.

본 연구는 강우, 지반 진동을 고려한 토사재해 발생위치 예측 모델 개발을 위한 기초 연구로 기존에 토사재해 위험도 예측에 사용되어진 결정론적 기법 모델(SINMAP, SHALSTAB, TRIGRS)을 실제 토사재해가 발생했던 현장에 적용하여 분석 과정 및 결과를 비교하여 각 모델별 특징을 분석하였다. 이를 위하여 검토지역을 경상남도 밀양시 상동면 신곡리 일대, 강원도 춘천시 신북읍 천전리 일대, 경기도 여주시 북내면 상교리 일대, 서울특별시 서초구 서초동 우면산 일대로 총 4곳을 선정하였으며, 토사재해 위험도 분석 결과, 각 모델 별로 정확도의 차이가 나타나는 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 3D 인벤토리에서 구축된 3D 지형 및 구조물, 방재 시설등의 Data를 활용하여 도심지 및 산악지역의 토사재해 시뮬레이션 결과를 가시화 하여, 토사재해에 대한 전반적인 예측과 분석 및 검토를 용이하게 할 수 있는 프로그램을 개발 하는 것을 목표로 한다. 국내에서는 산사태 예측 지역을 지도형식으로 단하나의 최종 결과 값만 표현하여 서비스 하는 곳이 있으나, 3D 상에서 토사재해 상황을 시간별로 시뮬레이션하여 검토하는 기술은 따로 없는 상황이다. 따라서 이번 연구를 통하여 대학 기관들에서 개발된 토사재해 예측 시뮬레이터 솔버들과 연계하여 그 결과를 3D상에 시간별로 표출하여, 재해 상황에 대한 분석 및 예측이 가능하도록 한다. 또한 본 3D시뮬레이터는 2개의 솔버가 연계되는 상황에서 모델링 결과 표현까지 하나의 프로그램으로 통합한 One Stop Solution을 제공하여 사용자의 편의를 도모하며, 기술자를 위한 여러 종류의 가공된 해석 값의 다양한 표현과 일반사용자를 위한 실사에 가까운 표현으로 누구나 결과를 쉽게 알 수 있도록 한다.

2011년 서울 우면산 산사태 이후 도시생활권의 토사재해 취약성을 재인식하고, 위험구역의 결정 및 관리수단 개발을 위한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 이 연구에서는 서울시 우면산 일원을 대상으로 지형 및 입지 특성에 근거한 기준점을 설정 방법을 검토하여 총 46개의 소유역을 결정하였고, 퇴적토사량과 토사의 도달거리 산정을 위해 각각 3가지의 모델을 적용하였다. 퇴적토사량은 현장상황과 비교할 때 총수량과 용적토사농도를 이용한 산정모델(c1)이 과대치가 산정된 반면, 지질별, 계류 차수별 원단위 기준 산정모델(b)에서 유효치가 확인되었다. 토사의 도달거리 산정은 경험식을 이용한 산정모델(d)과 유역면적과 확산각을 이용한 산정모델(e)을 채택할 수 있었다. 다만 지질별, 계류차수별 원단위기준 산정모델(b)이 일본의 데이터를 참조하고 있으므로 우리나라 실정에 맞는 현장 데이터를 확보하여야 하며, 유역면적과 확산각을 이용한 산정모델(e)에서의 확산각 설정근거의 마련이 필요하다. 그럼에도 이 방법은 위험구역의 생산 및 퇴적지역을 획정할 수 있어, 임의의 도심산지를 대상으로 한 현지조사와 관리를 위한 도면작성의 방법으로 도입할 수 있을 것으로 판단된다.

최근 지구 온난화에 의한 기후변화와 함께 집중호우, 극한강우 및 태풍에 의해 토사재해의 강도가 심화되고 있다. 2011년에는 서울시에 300mm가 넘는 폭우로 인해 우면산 산사태가 발생하여 16명이 사망하고 3명이 실종되는 등 도심지를 중심으로 토사재해에 의한 재산 및 인명피해의 규모가 점차 대형화되어 도시지역에서의 토사재해 방재환경 구현이 절실한 상황이다. 본 연구에서는 토사재해 위험구역 선정기법의 도시방재행정 적용방안을 개발하기 위하여 토사재해와 관련된 법·제도를 조사하여 문제점을 파악하였으며 2009년부터 2013년까지 집중호우로 인해 발생된 급경사지 붕괴 및 산사태로 피해가 발생한 76개 지역에 대해 피해현황 그리고 피해원인에 대해서 조사하여 토사재해 저감을 위해 관심을 가져야할 피해유형을 분류하였다. 연구 결과 각 행정기관간의 업무 영역이 일부 중복 또는 혼재되는 경향이 있으며 토사재해 발생지와 피해지가 토지관리 행정체계가 달라 제도적으로 관리하는데 어려움이 있어 토사재해는 관할 기관의 이해관계와 상관없이 대단히 복잡한 양상을 보이는 것으로 분석되었다. 피해유형은 크게 인공사면 붕괴, 자연사면 붕괴, 산지 붕괴로 크게 3가지로 분류되었고 인공사면 붕괴가 35곳으로 전체 피해의 46%를 차지하였고 자연사면 붕괴가 24곳으로 32%, 산지 붕괴가 17곳으로 22%인 것으로 조사되어 도심지내의 인공사면에 대에 방재행정이 집중되어야 도시지역의 토사재해를 저감할 수 있을 것으로 판단된다.

최근 이상기온 및 지구온난화에 따른 집중호우에 의해 발생하는 다양한 자연재해 중 산지가 많은 우리나라는 산사태 및 토석류와 같은 토사재해 발생 빈도가 점점 높아지고 있고, 지속적인 도시화·산업화로 인하여 주거지 및 산업단지가 급경사지에 인접하게 되어 토사재해에 의한 도심지 피해는 지속적으로 증가하고 있다. 하지만 현재 국내에는 급경사지 및 인공사면의 붕괴 위험을 사전에 파악하기 위한 조사점검 기준은 각 해당 부처별로 활용되고 있지만, 도심지 토사재해 위험구역에서 토사재해 발생을 사전에 예측하기 위한 조사점검 활용 기준은 없다. 따라서 본 연구에서는 도심지에서 활용되는 토사재해 위험구역 조사점검 기준 가이드(안) 제안을 위해 최근 국내의 토사재해 피해 사례를 조사 분석하여 주요 발생원인 및 중점조사 항목을 파악하고, 국내외 사면조사 평가항목 중 적용빈도가 높은 항목과 서울시 및 국내 각 해당부처별 조사점검 항목들을 분석하여 관리 주체 담당자가 도심지 토사재해 위험구역에서 육안조사 수준의 일상조사점검을 수행할 수 있는 조사점검 항목들을 도출하였다. 이러한 연구결과는 추후 전문가들에 의해 수행되는 보다 상세한 상위 수준의 정밀조사점검 기준 작성을 위해 활용되고 도심지에서 토사재해 위험구역의 조사점검 기준 가이드(안) 제안을 위한 기초자료로 활용코자 한다.