국토 대부분인 산지로 구성된 국내의 특성상 대형 산불 사례가 지속적으로 보고되고 있으며, 동해안에서 다발적으로 발생하 는 과거 대비 최근 서해안의 산림원이 확대됨에 따라 점차 전국화되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 산불 발생 주기의 증가로 인한 산지에 설치되어 있는 사방댐의 산불에 의한 영향성 평가를 수행하였다. 대상 구조물은 선행 연구에서 사용된 강재, GFRP 및 CFRP를 사용한 투과형 사방댐으로 선정하였으며, 각 재료별 구조재를 사용한 투과형 사방댐의 안전성 평가를 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 활용하였다. 해석 결과, 600℃ 수준에서 파괴가 발생한 강재 구조재에 반해 FRP 구조재는 800℃ 이상에도 파 괴되지 않음을 확인하였다. 또한, FRP 구조재는 강재 대비 10.30%∼11.20% 가량 낮은 응력 수준을 보였으며, 최대 변위는 약 73.1배, 17.9배 증가하는 것으로 측정되었다. 콘크리트로 구성된 댐체의 경우, 구조재의 설치부에 응력이 집중됨을 알 수 있으며, 압축 측은 모 든 구조재에서 안전한 것으로 나타났지만, 인장 측은 600℃ 이상에서 모든 구조재의 댐체 콘크리트가 파괴됨을 확인하였다. 따라서, 사 방댐 설계 시 이러한 강도 감소를 충분히 고려할 필요가 있을 것으로 사료된다. 댐체와 구조재가 연결되는 고정부의 경우, GFRP 및 CFRP 구조재가 강재 구조재 대비 약 82.43%, 67.63% 감소된 반력을 보이는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 FRP 구조재의 높은 변위가 하중을 소산하여 고정부에 적은 영향을 미치는 것으로 생각된다. 결론적으로, FRP 구조재를 사용하는 것은 기존 강재 구조재 대비 고온 저항성 측면에서 다양한 이점을 얻을 수 있으나, 수치해석적 접근법으로 평가된 결과이므로 향후 지속적인 연구로 신뢰성을 검증할 필요가 있다.

본 연구는 기존 (불)투과형 사방댐의 부식 및 시공성 등의 문제를 보완하고자 GFRP와 CFRP를 사용하여 내부식성 투과형 사방댐을 설계한 선행연구의 후속 연구로써 FRP로 제작된 격자형 사방 구조물(Grid)을 설계하여 탈부착이 가능한 투과 형 사방댐을 개발하기 위한 기초 연구이다. 이를 위해 탄소산업진흥원(K-Carbon)의 상용 Grid 제원을 인용하였으며, Grid를 구성 하는 띠(Strip)는 41×21개로 총 4000×2000×1.5 mm의 크기로 설계하였다. Grid의 개발을 위한 기초 연구라는 특성상 Grid의 지지 부(Slot)와 충진재는 파괴되지 않는다고 가정하였으며, FRP의 파괴 이론인 Hashin Damage Criteria에 따라 Grid의 설계하중 작용 시의 안전성을 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS로 평가하였다. 그 결과, 0.01~0.03sec 내에서 GFRP와 CFRP Grid가 파괴 되었으며, 이는 Grid의 성능이 충분하지 못함을 의미한다. 이에 따라 Grid의 성능 향상을 위해서 GFRP 및 CFRP(면재)와 Balsa Wood(심재)로 구성된 Sandwich Grid를 개발하였으며, 동일 조건에서 해석을 수행한 결과, Grid 대비 Sandwich Grid가 약 126~140 배 뛰어난 성능을 보였다. 결론적으로 Sandwich Grid를 이용한 탈착형 사방댐은 내구성 및 경제성 측면에서 이점이 분명하다 판 단되지만, 이는 일부 가정 사항과 수치 해석을 기반으로 하는 결과이므로 향후 추가 연구가 수행되어야 할 필요가 있다.

일반적인 불투과형 사방댐은 제체 대부분이 콘크리트로 구성되어 분리 및 해체가 어려워 조속한 보강이 난해하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위한 투과형 강재 스크린 사방댐이 제작되어 사용 중에 있지만, 강재가 부식되는 등 여러 문제를 보이는 실정이다. 이에 따라, 선행 연구에서는 강재 스크린 구조물을 내부식성이 뛰어난 GFRP로 대체하여 성능 및 안전 성을 검증하였지만, 동수압만 고려되는 등 다양한 조건이 고려되지 않은 것으로 확인되었다. 그렇기에 본 연구에서는 선행 연구 에서 수행된 GFRP 스크린 구조물뿐만 아니라, CFRP도 고려하였으며, 보다 다양한 표면 유속 별 하중 조건 및 유목, 토석류 등 과 같은 다양한 조건에서의 성능 비교 및 안전성 평가를 수행하였다. 해석 결과, GFRP와 CFRP는 강재 대비 제체에 작용하는 응력이 29.79∼91.73%가량 감소된 성능을 보이며, 이 외에도 충분한 안전성과 경제성을 겸비함을 확인하였다. 결론적으로 GFRP 및 CFPR 스크린 구조물은 강재 투과형 사방댐을 대체하여 사용하기에 충분하다고 판단되지만, 이는 수치 해석을 통한 결과이 므로 향후 실제 실험이 진행될 필요가 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 강원도 원주시에 설치된 사방댐을 대상으로 장마 전·후의 자료를 비교·분석하여 사방댐에 의한 저서성 대형무척추 동물의 군집 변화를 파악하고자 하였다. 조사시기는 2019년 3월부터 9월까지 총 4회 조사를 실시하였으며, 조사지점은 불투과형 사방댐(전석), 투과형 사방댐(버트리스), 대조지역을 선정하여 사방댐을 기준으로 상류 2지점, 하류 2지점을 조사하 였다. 유속은 불투과형, 투과형, 대조지역의 지점에서 대부분 증가하였으며, 불투과형은 St. 3에서 장마 이후 감소하는 것으로 나타났다. 저서성 대형무척추동물의 종수 및 개체수는 장마 이후 대부분 감소하는 것으로 나타났으며, 투과형과 대조지역의 개체수 감소율은 전석에 비해 비교적 유사한 것으로 나타났다. EPT 그룹의 종수 및 개체수는 장마 이후 대부분 감소하는 것으로 나타났다. 유사도 분석 결과, 장마 이전에는 불투과형 및 투과형이 대조지역과 38.4%로 구분되었으나, 장마 이후에는 투과형과 대조지역이 불투과형과 51.3%로 구분되었다. PCA 분석 결과, Axis 1을 기준으로 불투과형은 장마 전․후로 양의 값을 나타내었으며, 투과형과 대조지역은 장마 전․후 음의 값을 나타내어 불투과형 보다는 투과형이 대조지역과 상관성이 높은 것으로 분석되었다. EPT 그룹은 불투과형에서 하루살이목, 투과형과 대조지역에서 날도래목이 분포하는 것으로 분석되었다. 본 연구결과, 사방댐 설치는 저서성 대형무척추동물 군집에 변화를 초래할 수 있으며, 불투과형 보다는 상대적으로 투과형이 대조지역과 장마 이후 군집 차이가 적은 것으로 분석되었다.

본 연구는 산지계류에 시설되는 사방댐의 투과정도를 파악하고, 이를 바탕으로 재해예방과 생물종 다양성에 대한 적절한 보호 및 관리를 위하여 개방형에 따른 사방댐의 생태적 기능을 분석한 결과를 요약 하면 다음과 같다. 투과율이 15% 미만인 불투과형 중력식 댐은 투과형 댐으로 구조개량 하거나 전환할 경우 투과율이 0.72%에서 55.8%로 약 77배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 저사 및 저수 등 특별한 목적을 두고 시공하는 불투과형 중력식 사방댐을 제외하고는 하류지역으로 토사의 이동, 어류 및 양서류의 상 ·하류에의 생태통로 등 다양한 기능을 비교적 양호하게 할 수 있는 투과형으로 개선하여 시공 할 필요성이 있다. 사방댐 차단높이에 따른 개방은 유효고, 기초부의 높이 및 하부기초 부분의 매몰정도에 따라 다르므로 현장여건 및 시공목적에 따라 설계할 필요성이 있다. 횡단면의 개방형태에 따른 사방댐의 생태적 기능은 어류소통형, 홍수조절형, 저수형(산불방지취수형), 토석막이형(저사형), 토석막 이형(토석형) 및 입도분석형으로 제시하였다.

본 연구는 경남지역 야계사방사업지의 적지적소를 판정하기 위해 사방댐 총 526개소와 계류보전시설 총 230개소의 기시공지 및 시공예정지를 대상으로 입지 및 임상, 수문조건을 분석하였다. 사방댐 시공 지과 계류보전시설은 입지환경인자 중 퇴적암, 표고 201∼400m, 경사 21∼30°, 산사태위험등급 2등급 인 곳에 가장 많이 시공되었고, 임상환경인자인 임상, 경급, 영급, 밀도 중 소경급, Ⅲ영급 임분에서만 시공빈도가 유사하였다. 또한 사방댐의 크기 및 개소수를 결정하는 수문환경인자 중 유역면적의 경우 50ha 이하, 수계밀도 2.1∼4.0km/km2, 종장형 수계, 1시간당 최대강수량 61∼90mm, 1일 최대강수량 201∼300mm인 곳에서 가장 많이 시공되었다. 따라서 사방댐 시공지와 계류보전시설지 간의 입지 및 수문조건이 다소 유사한 것으로 추후 야계사방사업을 실시할 경우 산각붕괴 및 침식 발생위험이 높은 지역에 한해서는 사방댐과 계류보전시설의 병행이 가능한 것으로 판단된다.

이 논문은 산지계류를 횡단하여 개설된 작업로가 계류환경의 물리적 변화에 미치는 영향을 파악하고, 이를 조절하기 위하여 시공된 버트리스식 사방댐의 영향에 대하여 검토하였다. 그 결과, 작업로 개설 이후에는 열악한 수문조건, 즉 적은 강우량, 약한 강우강도와 소류력에도 불구하고 작업로 개설 이전에 비하여 극심한 계상변동 및 계상재료의 입경변화가 나타났다. 이는 작업로가 계류를 횡단하여 개설됨에 따라 계상의 저사공간이 파괴됨으로써 자갈이나 호박돌 등의 조립질층과 이들 사이에 분포하던 세립질 토사가 선택적으로 이동 및 재분포하였기 때문인 것으로 사료된다. 이와 같은 계상변동 및 계상재료의 변화는 버트리스식 사방댐의 존재여부와 이에 포착된 계상재료의 성분별 포착순서에 크게 영향을 받을 것으로 판단된다. 따라서 임산물 반출의 편의성을 중심으로 한 작업로 개설의 문제점 해결과 재해에 강한 작업로 개설을 위한 지침을 마련하여야 할 것이다.

본 연구는 1986년부터 1999년 사이에 건설되어진 262개소의 사방댐내에 퇴적된 퇴사량을 조사하여 기상 및 하천형태학적 인자가 산림유역의 토양침식량에 미치는 영향을 분석하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 퇴사량은 기상 및 하천형태인자와 상관분석한 결과 20mm/일, 80mm/일 이상 강우횟수, 유역면적, 강우도달시간, 주 하천길이, 총 하천수, 총 하천길이, 유역길이, 하천차수, 1차하천수, 본류굴곡율, 사면경사와는 정의 상관관계를 보였으며, 연평균강수량과는 부의 상관관계를 나타내었다. 단계별 회귀분석한 결과 총하천수, 사면경사, 20mm/일 이상 강우횟수, 주 하천길이 순으로 산림유역의 토양침식량에 영향을 미치는 것으로 나타났으며 Y = - 2152.1352 + 65.5620 총하천수 + 69.2640 사면경사 + 3.6423 20mm/일 이상 강우횟수 + 0.1990 주 하천길이로서 설명력은 62%로 나타났다. 산림지역에 있어서 토사유출 현상은 각종 환경인자의 상호 복합적인 현상에 의하여 발생하고 있으므로 산사태 발생지역이나 위험지역의 산림유역은 토사유출에 따른 피해를 방지할 수 있도록 사방댐, 골막이, 기슭막이 및 옹벽 등 토사재해 방지를 위하여 적절한 산림유역 관리대책이 필요할 것으로 판단된다.

The purpose of this study is to evaluate the structural safety of anchor bolts used for connecting between H-beam and reinforced concrete, which are considered to be the most vulnerable parts to external loads.

본 연구는 산지 내에서 발생하는 토사재해의 저감을 위해 설치하고 있는 사방댐의 설치유역에 대한 특성을 강원도 지역을 중심으로 GIS기법을 이용하여 분석하였다. 최근 산사태 및 토석류 재해에 대한 위험정보를 나타내기 위해 다양한 기법을 활용한 재해지도(Hazard Map)가 제작되고 있다. 또한 초기 콘크리트 중력식 사방댐설치를 시작으로 최근에는 사방댐에 추가적인 기능을 접목하여 다양한 효과를 기대할 수 있는 다기능 사방댐의 설치를 위한 연구도 진행되고 있다. 뿐만아니라 사방댐의 형태와 규모, 안정성 및 설치효과에 이르기 까지 다양하게 진행되었다. 하지만 지금까지 설치된 수 많은 사방댐이 설치된 지역에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 강원도 사유지에 설치된 사방댐현황을 바탕으로 사방댐 유역의 특징을 GIS기법을 이용하여 분석하고 통계적 방법으로 그 특성을 분석하였다. 유역특성 분석은 유역면적과 경사 및 경사향 등이며, 토양특성과 유출특성에 대한 분석도 추가적으로 수행하였다. 본 연구결과는 기 설치된 사방댐유역의 특성을 분석하여 향후 최적의 사방댐 설치위치를 결정하기 위한 기초자료로 활용할 수 있다.

토석류 피해를 저감하기 위한 가장 적극적인 방법으로 사방댐이 적용되고 있다. 기존에는 불투과형 형식의 댐으로서 전석댐이나 콘크리트댐이 대부분 적용되었으나, 최근들어 물과 토사는 흘러 보내고 암석 및 유목만 차단하는 기능을 갖는 투과형 사방댐이 토석류를 차단하는데는 더 효과적이라는 분석도 나오고 있어, 상류 및 중류의 계곡에는 슬릿형식 및 버트레스형식의 투과형 사방댐의 보급이 확대되고 있다. 그러나 투과형 사방댐의 암석충돌에 대한 설계기준이 명확하지 않고 더불어 암석과 충돌할 때에 발생하는 거동에 대한 분석도 이루어지고 있지 않다. 본 연구는 대변형 충돌해석을 수행하여 투과형 사방댐이 외부 충격을 받을 때 어떠한 거동을 보이는지 분석하였다. 실제 암석을 원형 구체로 이상화하여 모델링 하였으며, 우리나라에서 발생한 토석류의 평균유속으로 충돌조건을 산정하였다. 범용 충돌해석 프로그램을 활용하여 대변형 충돌해석을 수행하였으며, 해석결과 스크린 부재가 가장 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 대변형 충돌해석을 통한 사방댐의 거동분석은 투과형 사방댐 설계시 최적의 단면형상을 도출하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

집중호우에 의해 발생된 토석류는 매우 빠른 속도로 유역을 따라 흐르고, 하류로 가면서 유역바닥과 양 측면에 있는 토사를 연행하면서 규모와 세기가 점진적으로 커진다. 막대한 재산 및 인명 피해 등의 사회적, 경제적 피해를 발생시킬 수 있는 토석류 재해를 적극적으로 방어하기 위해 토석류 발생 예측 유역에 사방댐의 건설이 최근 급격히 증가하고 있다. 다양한 사방댐의 형태 중, 슬릿트형 사방댐은 기존의 폐쇄형 사방댐에 비해 환경훼손을 최소화하는 투과형 사방댐으로 유하되는 토석류의 속도를 줄이거나 토사를 가둠으로써 하류부에서 발생되는 피해를 최소화하는 기능을 한다. 국내외에 슬릿트형 사방댐이 많이 설치되고 있지만, 사방댐의 설치위치, 슬릿트 사이의 간격, 각도 등 배치형태가 토석류 흐름에 미치는 영향에 대한 충분한 이해가 부족한 상황이다. 본 연구에서는 GIS기반의 산사태 발생 예측 프로그램인 TRIGRS와 DAN3D를 이용하여 사방댐의 설치 위치에 의한 토석류 흐름에 대한 영향을 분석하였다. 또한, 실내 모형실험과 수치해석을 통해 슬릿트 배치형태에 따른 토석류 속도 감소율을 분석하여 슬리트형 사방댐의 최적배치를 도출하였다. 연구를 통해 도출된 결과는 현장적용을 위한 근본적인 자료로 사용될 것이다.