집약적인 상·공업의 발달로 도시화는 기존 생활권을 벗어나 산지 인근으로까지 심화되었다. 산지 인근의 개발사업에 따른 공사 진동의 영향으로 흙입자의 결속이 느슨해지고 지지력이 약해진 산지는 최근 발생이 잦은 국지성 집중호우 등에 의해 쉽게 붕괴되어 산사태 및 토석류 등과 같은 토사재해를 야기하였다. 본 연구는 이와 같은 도심지 내 토사재해 발생 저감을 위한 토사 제어-관리기술을 선정하고, 도심지 토지이용용도별 토사 제어-관리기술별 적용성 평가 및 제어-관리기술별 토사유출제어 능력을 평가하여 도심지 토사제어기술의 적용 우선순위를 도출하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과물은 토사재해 뿐만 아니라 기타 호우재해도 예방할 수 있으며, 이를 통해 도심지 주거환경에 대한 재해피해를 최소화할 수 있을 것으로 판단된다.

최근 기후변화 및 극한강우사상의 증가로 인해 토사재해로 인한 피해는 증가하는 추세이며 도심지 기후변화 취약성평가에 있어 토사재해 위험도는 중요한 요인으로 평가받고 있다. 도심지에서의 재해 취약성은 행정구역별로 취약성 평가가 이루어지고 있으며, 토사재해에 대한 평가는 과거 발생했던 지역을 면적개념으로 설정하여 평가하는 수준으로 토사재해 종류 및 단계별, 관리기준별, 목적별 상이한 기준 및 적용 방법으로 정밀평가에 한계가 있다. 본 연구는 서초구 일원의 산사태 발생위험지역을 분석하고, 토사재해 위험범위를 FLO-2D모형을 이용하여 정량적으로 분석하였으며, 토사재해 영향을 받는 건물단위까지 평가가 가능한 정밀위험도 평가방안을 제시하였다.

우리나라에서는 매년 호우, 태풍, 대설 등 자연재해로 인하여 많은 피해가 발생하고 있으며, 2013년도에서는 총 1,721억 원의 재산피해가 발생하였다. 또한 재해로 인한 피해액과 그에 따른 복구액이 점점 증가하고 있는 추세를 보이고 있으며, 특히나 2011년 서울시 우면산 산사태, 2014년 부산·경남 지방에서 폭우 등으로 인하여 많은 재산 피해와 인명 피해가 발생하였다. 우면산 산사태의 경우 인구밀도가 높은 도시지역에 발생하여 치명적인 피해를 야기시켰으며, 이에 사회적으로 많은 관심을 불러일으키게 되었다. 토사재해와 같은 자연재해가 도시지역에 발생하게 되면 인구가 밀집되어 있기 때문에 그 피해가 자연스럽게 커지게 되며, 이를 극복하기 위해서는 적절한 대응책 마련이 반드시 필요하다. 이를 위해서는 토사재해 발생지역에서의 피해정도를 다양한 관점에서 정량적으로 평가할 수 있어야 한다. 본 연구는 사회경제적 관점에서의 토사재해 취약성평가를 위하여 서울특별시, 부산광역시 집계구를 시범지구로 설정하여 토사재해로 발생하는 사회경제적 피해를 지표기반모델을 이용하여 정량화 하고자 하였다. 모델구조가 결정되면 모델의 세부지표 및 대리변수를 선정하고 각각의 가중치를 산정하는 연구가 수행되어져야 한다. 대리변수 선정 및 가중치 산정을 위한 방법은 1) 참고문헌의 인용, 2) 델파이 방법, 3) 엔트로피 방법, 4) 계층분석법 등이 있다. 본 연구에서는 Thomas L. satty가 개발한 계층분석법(Analytic Hierarchy Process, AHP)을 적용하여 취약성 평가 모델의 세부지표, 대리변수의 선정 및 가중치를 산정 하고자 하였다. AHP는 복잡한 문제를 계층화하고, 계층구조를 구성하고 있는 요소간의 쌍대비교를 통해 중요도를 도출하는 특징을 가진다. 또한 상대적 중요도를 정량화 할 수 있는 장점을 가지기 때문에 사회경제적 관점에서 토사재해 취약성 평가를 위한 세부지표, 대리변수 선정 및 가중치 산정에 적합하다고 판단하였다. AHP의 계층구조는 크게 3 계층로 구분 지었으며, 제 1계층은 사회경제적 토사재해 취약성 지수, 제 2계층은 세부지표, 제 3계층은 대리변수로 구성하였다. 취약성 지수(제 1계층)는 세부지표(제 2계층)로 구성되며 다시 세부지표는 대리변수(제 3계층)로 구성되는 구조를 가지게 된다. 가중치를 산정하기 위해서는 대리변수 또는 세부지표 별 쌍대비교를 실시하게 된다. 여러 개의 대리변수를 짝을 이루어 세부지표에 대한 중요도 또는 선호도에 대해서 상대평가를 실시하고 이를 비교행렬로 작성한다. 구해진 비교행렬로부터 세부지표에 대한 대리변수별 가중치를 산정할 수 있다. 세부지표 역시 마찬가지로 쌍대비교를 통하여 사회경제적 토사재해 취약성 지수에 대한 상대적 가중치를 산정할 수 있다. 대리변수 및 세부지표 별로 가중치가 결정되면, 대리변수의 정량화를 통해 최종적으로 사회경제적 관점에서의 토사재해 취약성 지수를 산정할 수 있다. 이를 통해 도심지에 토사재해가 발생하였을 경우 해당지역의 사회경제적 피해를 정량화 할 수 있으며, 또한 토사재해 취약성 개선을 위한 사업 추진 시 사업운선순위를 선정하는데 있어 기초자료로 활용될 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.

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.

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.

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.

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.

본 연구에서는 주요 사회기반시설물 중 하나인 매설가스배관의 지진 취약도 모델을 개발하였다. 취약도 모델 개발을 위해서는 대상시설물의 지진해석이 선행되어야 하며, 지진해석은 동적해석법인 시간이력해석과 실무에서 지중구조물의 지진해석에 많이 이용되는 방법인 응답변위법을 이용하였다. 동적해석법인 시간이력해석에서는 지반과 구조물의 상호작용을 고려할 수 있는 Winkler Foundation모델을 이용하여 모델링하였고, 동정평형방정식의 해를 구하는 수치해석기법은 Hilber-Hughes-Taylor방법을 이용하였다. 가스관의 지진 해석 결과는 확률론적인 해석방법인 최우도추정법을 이용하여 지반별 지진취약도 곡선을 작성 및 분석하였다.

In order to verify the healing effect in the variety of effects according to fountain type, anion which is the representatives factor of healing, as the center of case studies which in Gwanghwamun(Ground fountain), Cheonggyecheon(Waterfall) and Myeongdong(Formative fountain). According to fountain type, the anion distribution as follow, figures typically 15,721 ± 419 ea/cm³, Formative fountain 40,190 ± 788 ea/cm³, Waterfall 4,480 ± 290 ea/cm³ and ground fountain 2,492 ± 180 ea/cm³. It is usually exceed to the distribution in natural green, which is 1070∼2100 ea/cm³. The interrelation between air temperature, relative humidity, wind speed and relative humidity, and wind speed is that, the relative humidity is directly proportional to wind speed and inversely proportional to temperature. As the temperature goes up, the distribution of anion goes down. And as the wind speed and relative humidity goes up, the distribution of anion decrease sharply. The result of interrelation between fountain type and the anion distribution is that, the distance of water falling is directly proportional to the anion distribution in the formative fountain and inversely proportional in the ground fountain. And the distribution of anion is largest in formative fountain. The distribution of anion in ground fountain is lower than in formative fountain, but it is far more than in natural greenery. And as the distance from fountain increase, the distribution of anion goes down.

본 연구는 탄현 에이스 11차 아파트에 위치한 14m 높이의 L형 옹벽의 장기 경사 계측치에 대한 System Identification연구로써, 옹벽구조물이 운용 중에 어떤 하중상태에서 어떻게 거동하는지를 이해하고, 이를 바탕으로 최적 모델을 규명하고, 최종적으로 옹벽의 이상상태를 판단할 수 있는 기준치를 제시하고자 하였다. 본 옹벽은 도심에 위치한 옹벽으로써는 보기 드물게 높고(14m), 인접한 건물과의 거리가 짧아서 붕괴 발생 시 큰 피해 가능성이 있다. 3개의 경사계로와 9개의 대기, 표면, 내부온도계로 구성된 경사 모니터링 시스템이 2004년 10월에 설치되어 2007년 7월까지 운용되었다. 모든 12 채널의 센서가 정상적으로 계측된 5개월 간의 연속된 데이터를 사용하여 두 가지 모델 1) 선형모델과 2) 상태방정식모델에 대하여 system identification을 수행하였다. 가용한 입력온도는 총 9이고, 이로부터 조합 가능한 총 511개의 입력온도 경우의 수에 대하여 규명데이터를 사용하여 시스템규명을 수행하고, 검증데이터에 대한 Fitness를 사용하여 최적모델을 선정하였다. 선형모델은 모델구조가 간단하지만 thermal dynamics를 표현하지 못하고, 약 68%의 Fitness를 얻을 수 있었고, 상태방정식 모델은 모델구조가 상대적으로 복잡하지만 thermal dynamics를 표현할 수 있고, 약 90%의 Fitness를 얻었다.

This paper presents a study of system identification on the tilt response of the L-type retaining wall located at Tanhyun 11th ACE Apartment, Ilsan in order to understand mechanism how the structure behaves in operational conditions and to provide a reference tilt values for assessing structural abnormality. The retaining wall was extraordinarily tall (14m) in urban area so the long-term monitoring system had been installed with 3 tilts-meters and 9 temperature sensors operational from Oct 2004 upto Nov 2007. By using 5-months continuous data in which all the 12 channels were up and running, the state-space equation (SSE) model has been identified by finding the best fitness model among all possible 511 combinations of input temperatures out of the 9 temperatures. The SSE model achieved the validation fitness of 90% which was quite accurate considering various unexpected noises often found in field measurements.

최근 도시화에 의한 건축물 및 구조물의 대형화와 고층화에 따른 도시에서의 일반풍이 받는 영향이 복잡해졌다. 특히 건축물 및 구조물이 밀집한 시가지의 도로상에서는 도로의 방향에 따라서 풍향이 바뀌므로 풍향은 매우 복잡해진다. 풍향뿐만 아니라 건축물 및 구조물에 의해 국지적으로 풍속의 증가는 주변 건축물의 간판, 조명, 창문 등의 피해와 구조물의 형태 변형 등의 1차적인 피해가 나타난다. 또한 1차적인 물적 피해뿐만 아니라, 2차적으로 간판, 구조물 등의 추락으로 인하여 인명피해가 발생하고 있다. 이러한 피해가 발생하는 건물 및 구조물은 대부분 도로를 주변으로 형성되고 집중되어진다. 이에 본 연구에서는 도로의 형태 중 직선형태보다 바람의 집중과 분산으로 국지적인 풍속 증가가 나타날 것으로 예상되는 교차로를 중심으로 강풍 특성을 파악하고자 하였다. 본 연구를 통해 도심지 교차로 형태 중 갈래를 중심으로 나눠진 세갈래 T형, 세갈래 Y형, 네갈래 직각형, 기형(5갈래)에 대한 8개 풍향별 분석을 도심지 미기상 기후모델로 사용되고 있는 Envi-met 모델을 사용하여 도심지 교차로 형태에 따른 강풍 특성을 분석하였다.

철근콘크리트의 내구성을 저하시키는 주요 원인중의 하나는 콘크리트 탄산화로 인하여 철근이 부식되는 것이다. 탄산화속도는 구조물이 위치한 환경의 이산화탄소 농도, 콘크리트 품질, 구조물의 형상 등에 의해 영향을 받게 되는데 특히, 도심지 콘크리트 구조물의 탄산화에 대한 문제가 증가되고 있다. 본 논문에서는 국내에서 광범위하게 시공된 교량구조물에 대한 실태조사를 이용하여 탄산화가 교량구조물에 미치는 영향을 파악하였다. 또한 계측결과들을 바탕으로 탄산화에 의한 구조물의 내구적 파괴확률을 신뢰성 이론을 기반으로 하여 분석하였다. 도심지 환경에 따른 탄산화의 분석결과 콘크리트 강도가 증가함에 따라 탄산화 속도가 감소하고, 교량의 사용년수가 증가함에 따라 탄산화깊이는 증가함을 보였다. 또한 신뢰성이론을 기반으로 도심지 교량의 내구적 파괴확률을 분석한 결과, 대부분의 경우 내구적 파괴확률이 10%이상으로 분석되었고, 목표내구수명을 만족하기 위해 최소 피복두께가 70-80mm이상 확보되어야 할 것으로 분석되었다.

Aerosol physical properties have been measured at Pusan National University by using the 16-channel LPC(Laser Particle Counter), and particle characteristics have been examined for the period from Aug. 4 2007 to Dec. 30, 2008. Annual total average, seasonal average, and other averages of the meteorologically classified four categories such as Asian dust, precipitation, foggy, and clear days are respectively described here. Both annually and seasonally averaged number concentration show three peaks at the particle diameter of 0.3, 1.3, and 4㎛, respectively. However, the first peak for summer season tends to be shifted toward smaller size than other seasons, implying the strong fine particle generation. Meteorological condition shows strong contrast in aerosol concentrations. In Asian dust case, relatively lower number concentrations of fine particles(i.e., smaller than 0.5㎛) were predominant, while higher concentrations of coarse particles were found particularly for the size bigger than 0.5㎛. In precipitation day, number concentrations were decreased by approximately 30% due to the removal process of precipitation. Foggy day shows significantly higher concentrations for fine particles, implying the importance of the aerosol condensation process of micro-fine-particle growing to fine-particle. Finally the regressed particle size distribution function was fitted optimally with two log-normal distribution, and discussed the similarities and differences among four categorized cases of the Asian dust, precipitation, foggy, and clear days.

In order to monitor the impact of high temperature which is seen frequently with climate change, we investigated the monthly change in globe temperature, air temperature, mean radiant temperature and effective radiant heat flow, because the four well reflect thermal radiation from bio-meteorological aspect. Both globe temperature and air temperature showed an increasing trend every month. Compared to air temperature, globe temperature had a wider range of temperature change and was more influenced by meteorological element such as precipitation. Diurnal trends of air temperature, globe temperature and the difference between their temperature had the lowest value before the sunrise and the highest around 1300～1500 LST, showing the typical diurnal trends. Globe temperature and the difference between their temperature had a sharp increase around 1000～1100 LST, maintained high value until 1700 LST and then reclined, though varied by month. The difference between globe temperature and air temperature was highly dependent on the amount of precipitation and clouds. The duration in which globe temperature was higher than air temperature was the lowest in July. Therefore the amount of precipitation was the most affecting, followed by the amount of clouds and wind. In order to find out the diurnal trends of temperature in city center and city outskirts, we assumed the roof of a concrete building as a city center, and the grass-covered observatory of the Gimhae International Airport as city outskirts. The diurnal trends of temperature in the two sites showed a strong correlation. The highest and lowest temperature also had the same trend.

대도시의 콘크리트 구조물은 주로 탄산화에 노출되고 이에따라 매립된 철근은 시간이 경과함에 따라 부식이 발생한다. 콘크리트 구조물의 조사 및 진단에서, 건전부의 탄산화 깊이가 주로 평가되며, 이를 근거로 내구수명이 평가된다. 그러나 일반적으로 교각과 같은 매스 콘크리트 구조물에서는 적절한 타설을 위하여 조인트를 설치하게 되며, 초기재령에서 균열이 쉽게 발생한다. 본 연구에서는 20년 경과된 국내 대도시의 교각 구조물을 대상으로 탄산화 깊이를 평가하였으며, 건전부, 균열부, 시공이음부와 같은 국부적인 환경을 고려하여 탄산화 거동을 분석하였다. 균열부 및 시공이음부의 탄산화 깊이는 건전부에 비하여 크게 증가하였으며, 피복두께가 작은 구조물에 대해서는 이러한 영향을 고려하는 것이 바람직하게 평가되었다. 또한 균열폭의 함수로 균열부 탄산화 깊이를 예측할 수 있는 기법을 제시하였으며, 기존의 실태조사 결과와 비교하여 그 적용성을 검증하였다.