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 논문에서는 천리안(Communication, Ocean and Meteorological Satellite; COMS)과 TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)을 통하여 관측한 위성영상자료를 이용한 극치강우(Extreme Rainfall) 추정 알고리즘을 개발하였으며, 2011년 7월 집중호우를 대상으로 그 적용성을 평가하였다. TRMM/PR(TRMM/Precipitation Radar)과 AWS (Automatic Weather System) 자료를 이용하여 고도에 따른 멱급수 회귀방정식으로 Z-R관계식을 추정한 결과 Z=303R0.72를 산출하였으며, 지상관측 자료와 비교한 결과 상관계수가 0.57로 분석되었다. 이 값과 TRMM/VIRS(TRMM/Visible Infrared Scanner)와의 관계를 이용하여 극치강우 알고리즘을 개발하였으며, 천리안 위성에 적용하여 10분 강우를 추정한 결과 강우강도가 큰 경우에는 과소 추정하는 경향이, 작은 경우에는 과대 추정하는 경향이 있는 것으로 분석되었으나, 전반적인 패턴은 관측과 유사한 경향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 이 알고리즘을 같은 센서를 이용하는 천리안 위성에 적용하여 AWS의 상관관계를 분석한 결과, 10분 강우량의 경우 상관계수는 0.517로 평균제곱근오차는 3.146으로 분석되었고, 공간상관행렬 오차의 평균은 -0.530～-0.228의 음의 상관을 보이는 것으로 분석되었다. 위성자료를 이용한 극치강우량 추정의 오차 발생 원인은 여러 가지 외부적인 요인으로 판단되며, 지속적인 알고리즘 개선 및 오차보정을 통한 정확도 개선이 필요한 것으로 사료된다. 본 연구의 결과는 추후 다양한 정지궤도 위성의 이용을 통한 다중 원격탐사 자료의 활용으로 보다 정확한 미계측 유역 수문자료 확충 및 실시간 홍수 예․경보 시스템 구축에 활용이 가능할 것으로 사료된다.

본 연구는 도로의 Low Impact Development(LID) 시설에서 노면유출수의 저류와 토양내의 중금속 축적을 모니터링하였다. 경기도 A시에 위치한 시설로 기존가로수 하향식재와 나무화분 여과상자의 가로수 형태가 있으며, 식생 저류조 형태의 식생플랜트와 식생체류장치로 총 4개의 시설에 대하여 모니터링을 실시하였다. 강우에 실시된 4회의 모니터링에서 시설로 유입된 누적 강우유출수는 0.07~0.77 m3의 범위로 나타났으며, 가로수 형태 시설의 강우 유출수에 대한 시설 유입율은 평균 14.9%였다. 식생 저류조 형태의 경우 평균 4.6%의 유입율로 강우 유출수에 대한 저류능력을 나타내었다. 토양 의 중금속은 표층으로부터 10 cm의 토사를 채취하여 농도변화를 계절(여름, 가을, 겨울)에 따라 모니터링하였다. 타이어의 마모에 의해 발생하는 카드뮴(Cd)의 경우 식생플랜트 시설의 초기 기저농도 0.0014 mg/kg에서 겨울에는 0.0304 mg/kg으로 증가하였다. 나무화분 여과상자에서는 납(Pb)이 0.0263 mg/kg에서 0.0606 mg/kg으로 축적된 것을 확인하였다. 이러한 LID시설의 유량 저류는 도심의 불투수층에서 발생하는 강우 유출수가 하천으로 유입되어 유발되는 홍수 및 수해에 대한 방재 효과와 시설 내 중금속 저감을 기대 할 수 있는 것으로 나타났다.