기후변화로 인한 기상이변으로집중호우가 빈번히 발생함에 따라서 대규모 사면 재해의 발생 빈도 및 피해규모가 급증하고 있는 추세이다. 이러한 사면 재해 중, 토석류는 이동속도가 빠르고, 이동거리가 길어 피해 범위가 넓은 특징을 지니고 있어 인구와 재산이 밀집된 도심지에서 토석류가 발생시 대규모의 인명 및 재산피해를 예상하게된다. 이러한 토석류 재해로부터 시민의 생명을 보호하기 위해서는 토석류로 인한 하류부 피해 예상범위를 사전에 파악하는 일이 무엇보다 중요하다. 본 연구는 2차원 토석류 모의 수치모형인 Flo-2D와 RAMMS를 이용하여 토석류 흐름에 의한 대모산 하류부 피해 예상지역을 예측하였다. 수치모형의 검보정을 위하여 2011년에 발생한 우면산 산사태 자료를 이용하여 점성, 항복응력, 유사체적 농도 값을 보정한 후, 대모산에 100년 빈도 강우가 발생했을 때에 하류부 피해 영향 범위를 예측한 후 두 모형의 차이를 비교 분석하였다. 본 연구를 통하여 작성된 토석류 재해지도는 추후 토석류 예경보 및 주민대피계획 수립 등에 활용될 수 있을 것이다.

지구환경의 변화로 국내의 강우패턴이 변화하고 사회의 발달로 인한 여가시간을 증가로 산지 및 산지인근 지역에 대한 활용도가 높아짐에 따라 산지재해에 대한 관심도가 증가하고 있다. 산지재해 중 최근 이슈가 되고 있는 토석류재해는 산지에서 발생하여 피해가 하류지역까지 영향을 미치는 재해다. 토석류재해를 저감하기위한 목적으로 다양한 방법들이 동원되고 있지만 사방댐의 건설이 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 본 연구에서는 산지환경 및 산지계류의 생태계에 영향을 미치는 사방댐의 건설에서 벗어나 환경 친화적이고 발생원에서의 재해위험을 저감할 수 있는 수목을 이용한 토석류 재해저감 효과를 확인하기 위해 수목 뿌리 모사모형을 제작하였다. 또한 수목 뿌리모사모형을 이용한 토석류 유출량 변화실험을 수행하여 수목 뿌리의 형태에 따른 저감효과를 분석하였다. 연구결과 다양한 수목뿌리 형태에 따른 토석류 저감효과를 제시하였다.

산사태 및 토석류 등 산지토사재해는 발생 시기, 장소, 규모 등의 3가지 요소를 정확히 예측해야만 피해를 최소화 할 수 있다. 본 연구에서는 산지토사재해의 예측 정확도 향상을 위해 발생 시기, 장소, 규모 등 예측기술의 종합적 개선을 시도하였다. 우선 산사태의 발생 시기 예측에 있어 선행강우의 영향을 고려한 Tank모델을 적용하여 지역별 새로운 산사태 기준을 제시하였다. 산사태 위험장소 예측향상을 위해 항공영상 촬영으로 획득한 최근의 산사태 발생장소 1,900여개소를 이용하여 로지스틱 회귀분석을 통한 산사태 위험지 판정식을 개발하였다. 또한 상대적으로 연구가 미흡하였던 산사태 발생으로 인해 하류에 큰 피해를 미치는 토석류의 피해규모 예측을 위해 RWM(Random Walk Model)을 개발하였으며 모델적용을 위한 유역단위별 최적 매개변수 추정방법을 개발하여 토석류의 피해범위를 예측할 수 있는 기술을 개발하였다. 특히 본 기법들은 어느 특정 유역 및 사면만을 대상으로 하는 것이 아니라 우리나라 전국 규모의 예측에 활용될 수 있다는 점에서 의의가 크다고 할 수 있다. 따라서 소유역 단위의 물리모델에 의한 결과 보다 정확도가 떨어질 수 있다는 지적도 있지만, 대면적을 대상으로 비교적 단순한 모델에 의해 정확도를 확보할 수 있다는 점에서 활용성이 매우 높을 것으로 기대된다.

The natural hazard occurrences such as landslides, debris flows and natural/artificial slope failures were mainly caused by typhoons and extremely heavy rainfall. In order to reduce these natural hazards the efficient countermeasure methods were need to reduce the landslide and debris flow caused by variations of precipitation patterns. The positively countermeasure coping with the debris flow hazards should have to estimate mainly progress to construction of barrier facilities based on the predicted results of potential hazard types and its scales as well as establish and enforce actively maintenance of the barrier facilities. In addition we also emphasized the necessary to the types of barrier facilities and institution improvement in order to positively hazard reduction of debris flow.

The relationship between debris flow and topographical factors is essential for the reliable estimation of soil loss. The objective of this paper is to estimate stability index and soil loss for assessing landsliding risk caused by debris flow. SIMAP and RUSLE are used to estimate stability index and soil loss, respectively. The landsliding risk area estimated by using SIMAP is found to be different from the large land area estimated by RUSLE. It is found that the spatial distribution of soil cover significantly influences landsliding risk area. Results also indicate that stability index and soil loss, estimated by soil cover factor, improve the assessment of landsliding risk.

토석류 충격력의 패턴을 분석하기 위하여, 개별요소법(DEM, discrete element method)에 기초를 둔 프로그램인 PFC(Particle Flow Code)를 이용하여 사면모형을 수치해석적으로 모델링하였다. 본 연구에서는 입자의 총 중량, 사면경사, 입자의 월류가 발생하는 경우의 충격력 특성을 분석하였다. 본 수치해석을 통해 1. 입자 총 중량 3kg의 경우 사면경사가 증가할수록 토석류의 충격력은 증가한다. 2. 입자 총 중량 7kg의 경우 사면경사가 증가할수록 토석류의 충격력이 증가한다. 사면경사 45°의 경우에는 입자의 월류가 발생하여 최종충격력이 적게 산정되었다. 하지만 월류가 발생하는 시점의 충격력은 가장 큰 것을 볼 수 있다. 3. 개별요소법을 적용한 PFC 2D를 이용하여 토석류 충격력을 분석하여 보았다. 모든 수치해석 결과에서 초반 충격력이 크게 튀는 현상을 보였는데, 이는 마찰이 없는 비현실적인 가정으로 인하여 해석 초기에 수개의 입자가 흘러내리면서 발생한 것으로 판단된다. 향후 입자의 물성에 관한 연구가 더 이루어져야 할 것으로 판단된다.

토석류 재해는 발생의 시기를 예측하기 어렵고 발생 시 많은 피해가 순식간에 일어나기 때문에 피해를 예측하고 이를 사전에 예방할 수 있는 저감시설의 도입이 필요한 자연재해이다. 2006년 강원도에 발생한 대규모 산사태 및 토석류 재해와 올해 7월 서울 서초구 우면산 일원 및 춘천시 천전리 일원의 토석류 재해 발생은 이러한 점을 잘 나타내는 사건이라 할 수 있다. 본 연구에서는 실제 토석류 발생위험지역에 대해 조사하고 시설물(사방댐)을 이용한 토석류 발생량을 예측하여 토석류 저감시설의 설치조건에 따른 저감효과를 분석해보기 위해 수치해석모형을 이용하여 모의하고 결과를 분석하였다. 하류 모니터링지점의 통과 토사량을 발생량으로 가정하고 토석류 저감시설물의 설치위치와 규모를 다양하게 변화하여 모의한 결과 토석류유출량을 최소화 할 수 있는 시설물의 설치조건을 선정할 수 있었다. 이러한 연구방법과 연구결과는 토석류 저감시설물의 설치계획을 효율적으로 세우기 위해 활용성이 높을 것으로 사료된다.

토석류는 토사나 돌, 자갈이 물과 혼합하여 하류로 흐르는 현상으로 최근 발생한 우면산 토석류 재해와 춘천시 펜션의 토석류 재해로 이에 대한 국민적 관심이 높아졌다. 토석류 재해에 대한 피해를 줄이기 위한 저감 공법으로 현재 가장 많이 계획 및 시공되고 있는 것이 사방댐 이다. 하지만, 사방댐은 토석류 발생 위치와 규모를 예상하기 어려워 도입 결정이 힘들고 산림에서의 사방댐건설로 인해 자연환경의 훼손 및 생태의 단절이 뒤따를 수 있다는 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 국내·외 토석류 저감공법 관련 문헌을 조사하여 사방댐 건설의 문제점을 보완할 수 있는 식생 및 수목을 활용한 토석류 저감공법의 연구사례와 국내 도입 및 활용방법을 제시하였다. 본 연구를 통해 수목식재에 의한 토석류 재해 저감공법의 국내 도입이 보다 활발히 진행될 수 있기를 기대한다.

국내 대부분의 사면파괴는 여름철에 주로 나타나는 태풍 및 집중호우로 인해 발생한다. 또한 최근 이상기후로 인해 1996년 이 후부터 매년 여름철 강수량이 증가하여 800mm를 초과하고 있다. 사면파괴는 대부분 토석류의 형태로 나타나며 이는 경제적 손실 뿐 아니라 많은 인명피해를 일으킨다. 토석류의 여러 특성 중에서도 퇴적범위나 퇴적두께와 같은 퇴적 특성이 경제적인 손실과 인명피해에 큰 영향을 준다. 이러한 토석류의 퇴적 특성에 대한 기본적인 연구를 위해 토석류 해석 프로그램 ‘FLO-2D’를 사용하였다. 유동학적 인자인 항복응력과 점성 중 토석류의 흐름 발생과 정지에 영향을 미치는 항복응력에 변화를 주어 퇴적 특성을 분석하였다. 프로그램을 수행한 결과, 항복응력이 증가할수록 이동거리가 감소하고, 유동심이 증가하는 것을 알 수 있다. 특히 퇴적부에서 유동심이 급격히 증가한다. 퇴적부에서의 충격력은 항복응력이 증가할수록 증가하였다. 따라서 토석류의 퇴적 특성이 항복응력에 의존함을 알 수 있다.

국내에서 집중호우에 의한 산지재해의 발생이 늘어나고 있는 추세이다. 2011년 7월 서울 서초구 우면산 일원 및 춘천시 천전리 일원의 산지재해는 모두 집중호우로 인한 산사태 및 토석류 재해이며 이러한 현상은 재해의 새로운 국면을 시사하고 있다. 본 연구에서는 국내에서 부족한 토석류 실험을 수행하고 이를 통해 토석류의 유출농도특성을 분석하였다. 또한 공급유량과 토사의 입경조건을 변화시켜 국내 토석류 유동 평균경사에 근접한 18도 경사에서의 유출특성을 비교하였다. 실험결과 유출토사의 체적농도가 0.38～0.42로 나타났다. 추후 경사의 변화와 퇴적형태의 변화 등 추가적인 연구가 수행된다면 국내에서의 토석류 해석을 위한 기초자료로 활용성이 높을 것으로 판단한다.

우리나라에서 발생하는 토석류는 주로 장마철과 태풍이 지나가는 여름철에 집중적으로 발생한다. 특히 최근 이상기후로 인한 국지성 집중호우는 계절과 무관하게 강우지역에서 사면재해를 더욱 증가시키고 있다. 이러한 피해는 산악지형이 발달한 강원도지역에서 극심하게 나타나는데, 강원도의 경우, 타시·도에 비해 산악지형이 매우 발달하여 지형성 강우의 가능성이 상존하고 긴 해안선에 접해 있어 호우의 원인이 되는 수분공급원이 근접해 있으며 대부분의 하천이나 계곡이 유로가 짧고 경사가 급한 자연환경조건으로 인하여, 단시간의 집중호우가 빈발함과 동시에 그로 인한 피해 또한 심각한 상황에 이르기 때문이다. 여기에 지역적 특성을 고려한 대책공법의 부족과 한정된 지방재정여건으로 인한 지역 수방인프라의 구축 미흡 등의 문제가 더하여져 집중호우에 의한 수해의 우려가 더욱 커지고 있는 실정이다. 이러한 강원지역의 산사태 재해 중 대부분을 차지하는 토석류는 산지하천도로에 피해를 주는 가장 중요한 원인중의 하나이지만 그 원인 및 발생 거동을 이해하고 이에 대한 대책을 세우기 위한 연구는 현재 매우 부족한 실정이다. 본 연구는 토석류 대책 구조물 설계에 필요한 충격력을 실험을 통하여 규명하고 토석류 대책 구조물 설계기준 개선 방안을 제시하는데 있다.