이 논문은 상류로부터 유입되는 토석을 도시생활권의 목표공간까지 유도하기 위한 유도둑의 도류 각 변화에 따른 토석류 퇴적형태 및 최대 충격파고의 변화를 파악할 목적으로 실시한 실내 모형실험 결과를 정리한 것이다. 실험결과, 유도둑이 상류에서 발생한 토석류를 목표로 하는 방향으로 유도하는 데 매우 효과적인 것으로 파악되었다. 또한 유도둑의 도류각이 30° 이상일 경우 토석류의 유심이 유도둑과 충돌하여 에너지가 손실됨으로써 토석의 퇴적이 발생하였다. 특히, 유도둑의 도류각이 0° 에서 30°까지 증가할수록 퇴적토석의 폭이 점차 좁아지고 두꺼워지는 것으로 나타났으나, 유도둑의 도류각이 45°인 경우에는 지나친 통수단면의 감소를 초래하여 상류구간에서 토석퇴적의 집중도가 높아 토석류가 유도둑을 월류하여 범람할 가능성이 높은 것으로 판단되었다. 한편, 유도둑의 도류각이 30° 이하일 경우 토석류의 최대 충격파고는 유심선과 유도둑이 만나는 지점에서 형성되고, 이 지점을 기준으로 실험 중에 상류구간에서 최대의 토석퇴적이 형성되며, 실험 종료 후 하류구간에서 토석 퇴적의 피크가 낮게 형성되었다. 다만, 유도둑의 도류각이 45°인 경우에는 최대 충격파고가 실험 중 최대 토석퇴적이 발생한 지점에서 매우 높게 형성되는 것으로 나타나 토석이 집중적으로 퇴적되어 후속류 등에 의한 토석의 유도에 효과적이지 못할 것으로 판단된다. 비록 이번 연구를 통하여 유도 둑이 토석류 처리에 유효하다는 점은 확인되었지만, 토석류의 충격파고에 따른 유도둑의 적정 유효고 설정에 관한 수리학적 연구가 추후 필요하며, 나아가 이러한 설계기준을 근거로 현지적용에 대한 시공기준을 정립하여야 할 것이다.

근래에 3D 프린터를 활용한 3D모형물의 정밀한 공정이 가능하게 되어 활용도가 높아지고 널리 보급되었다. 이에 따라 3D프린터가 각종 의학, 공업 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 3D프린터는 레이어를 한 장씩 쌓는 방식으로 모형물을 제작하기 때문에 정밀하고 세밀한 공정이 가능하여 실물과 흡사한 모형물을 제작할 수 있다. 이 모형을 이용한 실험결과는 토석류 저감 시설 개발에 이용할 수 있을 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 이러한 3D프린터의 특성을 활용하여 토석류 유출 저감 시설 모형을 제작하고 그것을 활용한 토석류실험을 진행하기 위한 기초연구를 진행하였다. 먼저 3D CAD를 이용하여 실험에 사용될 토석류 유출저감 시설의 실제 단면을 설계하고 실험수로에 적합한 축척으로 단면을 조정하여 최종 설계 단면을 완성하였다. 이를 토대로 3D 프린터를 활용하여 모형을 제작하였다. 모형 제작시 유출저감 시설의 형태와 제작 난이도에 따라 분류하여 부분적 혹은 전체를 제작하여 완성하는 형태로 모형 제작을 진행하였다.

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.

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.