GIS를 이용한 산사태발생 예측도 작성과 석조문화재의 재해위험도 비교 : 경주남산 일대를 중심으로

이하나 경북대학교 대학원 2010 국내석사

경주 남산일대를 GIS를 이용하여 산사태 발생 예측도를 작성한 결과 산사태 발생확률이 0∼30%인 지역은 총 연구지역 37.17km2 중 31.08km2 (83.6%)를 차지하며, 30∼50%인 지역은 총 연구지역 중 2.83km2 (7.6%)를, 50∼70%인 지역은 1.88km2 (5.1%)를, 70∼90%인 지역은 1.30km2 (3.5%)를, 그리고 90∼100%인 지역은 0.09km2 (0.2%)를 차지하였다. 이 중 산사태 발생확률이 70% 이상인 곳은 위험하다고 판단되며 이러한 지역은 연구지역 중 1.39km2 (3.7%)를 차지하고 있다. 또한 연구지역 일대에 위치하는 13개의 석조문화재를 Checklist에 적용하여 본 결과 재해위험등급에 따른 해당 석조문화재 수는 매우 양호하다고 판단되는 A등급은 1개 있었으며, 양호하다고 판단되는 B등급은 4개, 5년 주기 정기점검이 필요하다고 판단되는 C등급은 8개로 가장 많이 나타났으며 반면에 매년 정기점검이 필요하다고 판단되는 D등급이나 긴급조치 후 정밀안전진단이 요구되는 E등급은 나타나지 않았다. 산사태 발생예측도 상에 위치한 석조문화재의 위치를 확인해 본 결과 산사태 발생확률이 0∼30%인 곳에 석조문화재가 3개 위치하고 있었고, 30∼50%인 곳에는 0개, 50∼70%인 곳에는 5개, 70∼90%인 곳에는 5개, 그리고 90∼100%인 곳에는 0개로 나타났다. 이것은 아래의 표 7.3에서 볼 수 있다. 체크리스트를 통한 분석에서 매년 정기점검이 필요하거나(D등급) 긴급조치 후 정밀안전진단이 필요한(E등급) 문화재는 나타나지 않았지만, 일 강우가 250mm가 온다는 전제 하에서 산사태 발생확률이 70%이상인 곳에 위치하는 문화재는 총 5개(삼릉계곡 선각육존불, 삼릉계곡 선각여래좌상, 삼릉계곡 석조여래좌상, 열암곡 석불좌상, 보리사 마애석불)로 나타났다. 따라서 이들 석조문화재가 위치한 곳은 일 강우가 250mm가 왔을 때 다른 지역보다 산사태가 발생할 확률이 상대적으로 더 높다고 할 수 있다. 또한 앞에서도 이야기 하였듯이 산사태 발생 예측도에서 가령 산사태 발생확률이 70∼90%라고 해서, 일 강우량이 250mm올 때 산사태가 70∼90%일어난다는 의미가 아니라 확률론적으로 산사태 발생확률이 0∼30%, 30∼50% 또는 50∼70% 인 곳보다 산사태가 발생할 확률이 상대적으로 더 높다는 것을 의미한다.

GIS를 이용한 한국형 산사태 원인 분석

최은영 공주대학교 대학원 2010 국내석사

우리나라는 매년 6월∼9월 중에 태풍 및 집중호우로 인하여 산사태가 많이 발생하고 있다. 국토의 70%이상이 산지로 구성되어 있어 강우 발생 시 산사태의 대부분이 토석류(Debris Flow)형태로 나타나는 특징을 가지고 있다. 이 연구에서는 우리나라 산사태 발생 특성을 내적요인인 지질학적 특징 및 식생의 분포와 영급 등 내적요인과 외적요인인 강우의 형태와 지역별 특성을 분석하였다. 분석 결과를 연구의 표본지역인 전라북도 김제시 금산면 지역의 내적, 외적 요인을 비교하여 이를 지리정보 시스템으로 이용하여 원인별, 형태별로 구분하여 표본 지역의 산사태 발생특성 규명하였다. 전 세계적으로 산사태 발생 시키는 원인에는 여러 가지 요인들이 있지만 우리나라는 내적요인인 지질특성, 지형의 형태, 식생의 분포와 영급 그리고 외적요인인 강우의 복합적인 작용으로 인하여 사태가 발생하는 것으로 이번 연구에서 밝혀졌다. 연구대상 지역은 전라북도 김제시 금산면 지역이며 2005년 8월 집중호우로 인하여 국지적인 산사태가 발생한 지역이다. 통계적 연구방법이 동원된 이번 연구에서 우리나라 전체 분석 결과를 특정한 일정지역에만 국한시켜 연구를 시도한 것은 신뢰도에 문제가 있는 것으로 사료되었으나, 이 연구에서 제시하는 방법이 차후 다른 지역은 물론이고 우리나라 전 지역을 대상으로 하는 연구에도 적용 할 수 있는 가능성을 찾아보는데 의의를 두고 본 연구를 수행 하였다. 현장조사로 산사태 발생지역을 답사하고, 1:25,000 수치지형도, 지질도, 토양도, 임상도를 이용하여 데이터베이스를 구축하였다. 1:25,000 수치지형도에선 경사, 사면향을 추출하고, 지질도에선 암상을 추출하였다. 토양도에선 토양종류, 토지피복도는 Lansat 7-ETM을 활용하여 추출하였다. 임상도에서는 임상, 영급, 경급을 추출하여 Arc GIS 9.2를 이용하여 산사태 내적요인과 발생특성을 분석하였다. 분석결과 화강암이 많이 분포하고 소나무림이 많이 분포한 산림에서 주로 발생하며 소경목, Ⅲ영급을 가지는 임상에서 많이 발생한다. 또한 서쪽방향의 15∼30°의 경사가 있는 지역에서 사양질 내지 식양질으로 구성된 지역에서 산사태가 발생하였다. 본 연구에서는 산사태의 발생 원인을 분석하고 이를 근거로 산사태 발생 위험이 있는 지역을 조사하여 이를 바탕으로 산사태 피해 예방을 위해 방재사업, 국토개발 계획 등에 기초자료로 활용할 수 있도록 하였다. A lot of landslides occur due to typhoons and local heavy rains from June to September every year in Korea. Korea is occuppied by more than 70% of mountains. Most landslides are composed mainly by debris flows. This study categorized factors of landslide according to internal and external factors. Internal factors include geological features, vegetation distribution, and age-class, and external one is rainfall type. By the results of the analysis, comparison was made among internal and external factors in the region of Geumsan-myeon, Gimje-si, Jeollabuk-do, which was the sample area of this study. The results of the comparison were categorized in terms of causes and types by using a geographic information system. And characteristics of landslides at the sample region were studied. Landslides originate from a combination of internal factors, such as geological features, topographical shape, vegetation shape distribution, and age-class, and external ones, such as rainfalls, among many factors in Korea. This study showed that landslides occur due to combined factors. Geumsan-myeon, Gimje-si, Jeollabuk-do is the study area. In this region local landslides occurred due to localized torrential downfalls in August, 2005. The results of this study are based on statistical processing. It is problematic in terms of reliability to try to make a research restricted to a certain region with the results of the analysis on the entire country. The method in this study can be applied to other regions. It may be applied to researches on the entire country as well. A field investigation was conducted in regions where landslides occurred. Database was constructed using 1:25,000 topography map, a geological map, a soil map, and a vegetation shape map. Slope and aspect were derived from the 1:25,000 topography map, and rock type was derived from the geological map. Soil type was derived from the soil map, along with land cover using Lansat 7-ETM. From the vegetation shape map, vegetation shape, age-class, and diameter-class were derived, using Arc GIS 9.2 to analyze internal factors of landslides and characteristics of landslide occurrence. The results show that they mainly occur in forests with high distribution of granite and pines and in vegetation shape with small-diameter trees and age-class Ⅲ. They also occurred in those areas with slope of 15~30° westward and composed of coarse loamy to fine loamy. This study analyzed causes of landslide occurrence. On this ground, the results could be used as basic data for disaster measures and land development programs to present damage caused by landslides.

확률론적 해석기법과 지리정보시스템 (GIS)을 이용한 산사태 취약성 분석

이헌우 세종대학교 대학원 2011 국내석사

우리나라는 여름철 태풍을 동반한 집중호우나 국지 성 호우에 의해 매년 산사태가 반복적으로 발생하고 있으며 산사태로 인해 많은 인명 피해와 재산손실이 발생하는 악순환이 이어지고 있다. 산사태 발생 위험에 관한 연구는 이미 국내외적으로 다양한 접근방식을 이용한 연구가 진행되어 왔으나 이전의 연구들은 지질공학적인 요소들에 대한 고려가 미비한 실정이다. 지질공학적 접근 방식의 경우 무한사면 이론과 같은 물리적인 산사태모델을 가정하고 전단강도와 같은 공학적인 요소를 고려하여 산사태의 취약성을 분석하는 연구를 수행해 왔다. 그러나 연구 지역과 같은 광범위한 지역에서 산사태가 발생한 경우 지질공학적인 요소들의 특징을 정확하게 파악하기가 어려운 실정이며 이로 인해 불확실성이 개입된다. 따라서 이러한 불확실성을 효과적으로 다루기 인한 방법 중 하나로 확률론적 해석기법이 활용되고 있으며 본 연구에서는 확률론적 해석기법 중 하나인 Monte Carlo simulation기법을 사용하여 산사태의 취약성을 분석하였다. 산사태 취약성 분석을 위해 2006년 태풍 에위니아 로 인해 산사태가 집중적으로 발생한 강원도 평창군 진부면 일대를 연구지역으로 선정하였으며 분석을 위해 1:5,000 축척의 지형도를 사용하여 사면의 기하학적 특성을 추출하였고, 1:25,000 축척의 정밀 토양 도를 사용하여 마찰 각, 점착 력, 유효 토심, 단위중량 등과 같은 흙의 공학적 특성을 가지는 인자들을 추출하고 또한 연구결과를 검증하기 위하여 연구지역에 실제 발생한 산사태 발생위치를 파악하여 공간 데이터베이스로 구축하였다. 확률론적 해석을 위해 구축된 공간 데이터베이스들 중 점착 력 과 마찰 각을 확률변수로 결정하고 확률변수의 확률특성에 맞는 무작위 값을 생성하여 안전율을 계산하고 안전율의 확률 분포를 파악하고 계산된 안전율 값 중 1이하인 값의 개수를 파악하여 각 격자의 파괴확률로서 나타내었다. 지하수의 수위가 사면의 안정성에 미치는 영향을 파악하기 위해 지하수의 수위를 사면 두께의 0%, 50%, 75%, 100%로 변화시켜가며 비교 분석을 수행하였다. 그 결과 지하수위가 높아질수록 산사태 취약지역의 비율이 상승하는 결과를 나타내고 있으며 지하수의 수위의 상승은 사면의 안정성에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 또한 자료의 불확실성이 결과에 미치는 영향을 파악하기 위해 COV(변동계수)값을 10%. 20%, 30%로 변화를 주면서 분석을 수행하고 결정론적인 해석결과와 비교 해보았으며 그 결과 강도정수에는 많은 불확실성이 개입되어 있으며 확률론적 해석 시 강도정수의 변동성을 고려함으로써 예측의 정확성을 향상시킬 수 있었다. 본 연구를 통해 지하수의 수위가 사면의 안정성에 미치는 영향을 파악할 수 있었으며 확률론적 해석기법은 강도정수에 포함되어 있는 불확실성을 줄일 수 있다는 결과를 보여주고 있다. 이러한 평가는 산사태 피해를 예방하기 위한 방재사업, 건설계획 등에 기초자료로 사용될 수 있을 것이다. Since the landslide is one of the repeated geological hazards and causes a terrible loss of life and properties in Korea, many different researches have been carried out to evaluate the hazard and the susceptibility of landslide. However, the previous studies were mainly focused on the statistical relationship between several causative factors and landslide occurrence. In addition, the physical landslide model has been suggested to evaluate the factor of safety in previous studies but the deterministic approach has been utilized. However, applying the deterministic model in regional study area can be difficult or impossible because of the difficulties in obtaining and processing of large spatial data sets. With limited site investigation data, uncertainties were inevitably involved with. Therefore, the probabilistic analysis method such as Monte Carlo simulation has been utilized in this study. The GIS based infinite slope stability model has been used to evaluate the probability of failure. The proposed approach has been applied to practical example. the study area in Pyeongchang-gun, Gangwon-do has been selected since the area has been experienced tremendous amount of landslide occurrence. The geometric characteristics of the slope and the mechanical properties of soils like to friction angle and cohesion were extracted from 1:5000 topographic maps and 1:25,000 soil map. The Monte carlo simulation has been used to evaluate the probability of failure in the simulation procedure. In addition, in order to evaluate the effect of the grounwater, the ground water level has been changed. Furthermore, coefficient of variation (COV) values in the uncertain parameters were varied from 10% to 30% in order to evaluate the effect of the uncertainty. The analysis results showed that the probabilistic analysis method can reduce the effect of uncertainty involved in input parameters.

GIS와 공간통계모델을 이용한 산사태 발생확률 예측

한기봉 부산대학교 2013 국내박사

豪雨 被害地 山沙汰 發生의 特性 및 復舊에 關한 硏究 - 洪川地域을 中心으로

任午彬 강원대학교 2009 국내석사

본 논문은 강원도 홍천군에서 2006년 7월 발생한 산사태 피해 발생 원인, 특성, 복구공사 현황에 대하여 자료조사와 현장조사 결과를 바탕으로 분석한 결과이다. 본 연구결과로써 산사태 발생의 직접적인 원인은 2006년 7월 10일경에 소멸된 태풍 에위니아와 7월 13일의 선행 강우로 지반의 포화도가 증가된 상태에서 7월 15일 집중호우로 확인되었다. 산사태 유형은 얕은 심도의 풍화잔류토층과 기반암의 경계면에서 활동이 진행되는 전이형 사면활동으로 확인되었다. 산사태 발생 76개소에 대한 자료를 분석한 결과, 산사태 폭은 최소 5m에서 최대 70m로 분포하는데 10~20m 가 84.6%로 가장 많이 분포하며, 산사태 길이는 10~450m 범위의 넓은 폭으로 분포하나 10~80m 길이가 전체의 87.2%이다. 대부분의 발생사면은 20m 이내의 제한된 폭과 100m 이내의 사면 길이로 폭이 좁고 긴 길이 형상의 일반적인 국내 산사태 양상을 나타내었고 산사태 면적은 1000m2 의 비교적 소규모의 산사태로 구성되었다. 산사태 발생사면의 경사각은 10~60°의 범위로 분포하는데 20~25° 경사각 분포가 24.4%의 가장 높은 발생빈도를 나타내었다. 산사태발생 사면의 방위는 동쪽에 위치한 사면이 특히 발생빈도가 높은 것을 제외하고 모든 방향에서 고르게 분포함을 확인하였다. This thesis is research results of investigating causes, characteristics and restoration works of landslides occurred around Hongcheon area in Gangwondo during July in 2006 through analyses of data and site visits. As results of this research, the main cause of landslides in this area was found to be the heavy rainfall during July 15 meanwhile the ground was getting saturated by previous precipitation by typhoon Ewynia, diminished during July 10, and rainfall during July 13. The pattern of landslide was translational failure, occurred at the boundary between the weathered residual soil with a relatively shallow depth and the mother rock. From results of analyzing data about 76 landslide sites, widths of landslide area are 5m to the minimum and 70m at the maximum and are in the range of 10 ~ 20 m, whose frequency is 84.6% of landslide sites. Lengths of landslide area are in the wide range of 10 ~ 450m while frequency ranged of 10 ~ 80 m is 87.2%. Most of area are within 20 m of width and 100m in length so that their shape are long and narrow, observed often in Korea, and their area are relatively small size of around 1000m2 . Slope angles of landslide sites are in the range of 10~60° while the most probable range of slope angle is 20~25°whose frequency is 24.4%. Slope directions of landslide site are distributed evenly in all direction except the highest probable frequency in the east slope direction.

局地性 集中豪雨로 인한 麟蹄郡 山沙汰 特性 및 原因 分析

변인호 江原大學校 産業大學院 2010 국내석사

This thesis is results of analyzing causes of damage and rainfall characteristics to investigate characteristics of landslide occurrence and its causes at Inje area in Gangwondo around July in 2006 through collection of related data, literature review and field reconnaissance. Considering the locality of heavy rainfall, each data about rainfall, when landslide occurred, corresponding to local area was collected and classified into rainfall conditions of landslide being occurred in terms of accumulated rainfall and intensity of rainfall. Co-relation between costs of damage and frequency of landslide occurrence was analyzed statistically. The dominant rainfall factors of triggering landslide such as accumulated rainfall, daily rainfall at time of landslide having occurred and the maximum intensity of rainfall in an hour were different according to the studied area as well as the cost of damage in those area. For the area where many landslides occurred, accumulated rainfall of antecedent precipitation and the maximum intensity of rainfall in an hour were quite different from those at the area where few landslides occurred. In addition, although antecedent precipitation was enough to initiate landslide, landslides did not happen if the maximum intensity of rainfall in an hour was not greater than the amount for landslide having occurred. Therefore, the maximum intensity of rainfall in an hour is an important factor of controlling landslide than antecedent precipitation. From results of analyzing the geometrical characteristics of landslide slope, the slope width of showing the most probable frequency were in the range of 10 - 50m and the most frequent slope angle was in the range of 30° - 40°. The most probable elevation of slope was 200m - 300m. For the slope direction of landslides, the most frequent directions were NW and SE. 본 논문에서는 강원도 인제군에서 2006년 7월 발생한 산사태 발생 특성 및 원인을 분석하기 위해 관련자료 수집, 문헌조사, 현장조사를 통해 지역별 피해원인 및 강우특성을 분석하였다. 국지성 집중호우를 고려하여 재해발생 당시 강우자료를 인제군 관내의 지역별로 강우자료를 수집하여 산사태를 유발시키는 강우조건은 누적강우량과 강우강도로 구분하고 지역별 발생한 피해액과 산사태의 발생 빈도수 등으로 구분하여 이들의 상관관계를 통계적으로 분석하였다. 산사태 발생을 결정하는 강우 요소 중 누적강우량, 발생당시 일일강우량, 최대시강우량 등이 조사지역별로 다른 양상을 보였으며 이에 따라 읍·면별로 피해가 차이를 보였다. 산사태 발생이 많은 지역의 경우 누적강우량과 사건발생 당시의 최대시강우량은 산사태가 거의 발생하지 않은 지역과 큰 차이를 보였다. 또한, 선행강우는 산사태 발생 가능 강우량에 만족을 했더라도 사건 당시 강우강도에 영향을 미치지 못하는 경우 산사태 발생 가능성이 낮아서, 선행강우량보다 발생 당시 강우강도가 산사태 발생에 더 큰 영향을 미친 것으로 판단된다. 한편, 산사태의 기하학적 특성분석결과, 산사태의 발생폭은 10m∼50m범위가 가장 빈도수가 많았으며 사면 경사각은 30°∼40° 범위에서 가장 많은 산사태가 발생하였다. 고도는 200m∼300m에서 가장 높은 빈도수를 보였으며 북서와 남동방향의 경사방향 사면에서 산사태 발생이 많은 것으로 분석되었다.

항공 LiDAR 자료와 고해상도 Digital 영상을 이용한 산사태 재해위험지역 예측분석

박건 강원대학교 2016 국내박사

In recent years, South Korea has been facing sudden and torrential rainfall and typhoons in rainy season leading to frequent landslides with large debris flow in slopy regions. These disaster events has lead to loss in life and massive damage of properties annually. Debris flow occurred by short and torrent rainfall in fragile geology and steep slopes. The accumulated rainfall forms the wave of flow downward eroding away soil gravel and vegetation on its way leading to debris flow. These debris flow drainage could also occur in cases with river flooding and saturated flat lands near roadways and river networks and could displace up to large distance such as residential areas. Debris flow are triggered by internal and external factors. Internal factors are the geological structure and soil terrain conditions. Similarly, the external factors include torrential rainfall and earthquake naturally whereas human factors such as unplanned land use practice and construction activities. These cause of these debris flow are complex. Thus require more detail study and analysis for the reliable prediction of slope failures which could help in slope management. The current management of landslide and debris flow requires monitoring and prediction system. The history and location with details airborne and terrestial photos can be used as basis for future prediction based on the assumption that landslide can occur in similar geology and soil terrain conditions. The prediction can help in preventive management and also in emergency recovery. "Landslide Hazard Rating Map", provided by Korea Forest Service is based on the use of artificial weighting for factors to calculate the probability of landslide occurrence. Further, there is a limit for application to reflect the regional physical mechanism of landslides. Therefore, the method to extract the factor for the prediction of high-precision landslide hazard areas taking into account for the regional area to ensure the use of latest technology and data such as high-quality and precision Airborne LiDAR data and high-resolution airborne photographs for the preparation of spatial database. In this study, the landslide hazard map provided by the Korea Forest Service has been evaluated and improved for better probability of landslide occurrence. In addition, the study utilizes high-quality and precision DEM (Digital Elevation Model) generated from Airborne LiDAR in GIS (Geospatial Information System) environment to predict the possible methods of analysis and of landslides and debris flow. The results has been simulated for the detection of topographic change due to landslides and debris flows before and after the disaster event. The simulation can help in validate the result and further improve the results. With increase in deforestation due to urbanization of the area, the increase in population density, use of forest areas for the increasing leisure activities has increase the ecomomic value of damage in case of occurrence of disaster. In such case, through the forecast and damage prediction, overall landslides and the possibility of designation of additional disaster danger zone for such areas can be minimized. In this study, landslide hazard assessment for the valley area of chuncheon for debris flow management has been presented. 최근 우리나라는 기상이변으로 인한 여름 한 철의 돌발강우, 집중호우 그리고 태풍 등의 영향으로 인해 토석류(debris flow)를 동반한 산사태가 많이 발생하여 재산과 인명에 대하여 많은 피해가 발생하면서 토석류를 동반한 대형 산사태 발생에 대한 관심이 증가하고 있다. 산지나 급경사지에서 짧은 시간동안에 강우가 집중되어 발생하는 토석류는 높은 수위의 홍수파를 형성하며 나무, 자갈, 흙 등이 함께 유동되어 하류지역에 배수시설 역류, 하천범람, 주택침수 및 도로유실 등의 피해를 발생시켜 인명과 재산의 피해를 발생시키는 경우가 많다. 토석류의 발생 원인으로는 내적인 요인과 외적인 요인으로 나눌 수 있으며 내적인 요인으로는 지질구조 및 토질 지형적 조건 등이 있으며 외적인 요인으로는 지진, 강우 등의 자연적인 요인, 제반 공사에 의한 절토사면 및 벌목 등의 인위적인 요인 등이 있다. 이들 원인들이 다양하게 복합적으로 작용하므로 산사태 및 토석류에 대한 신뢰성 높은 예측과 분석, 사면관리 등에 어려움이 있다. 산사태 및 토석류에 대한 위험 가능성 예측과 사면에 대한 지속적인 관리, 모니터링이 필요하지만 기존의 토석류나 산사태와 관련된 자료는 대부분 발생이력 및 발생주소에 대한 현장사진과 현황조사도 등의 형태로만 관리되어 산사태 발생 후의 피해복구를 위한 기초자료로만 사용되어 오고 있다. 특히 산림청에서 제공한 산사태 위험등급도가 있으나 산사태 발생 현장자료를 바탕으로 인위적으로 가중치를 적용하여야 하며 산사태 발생의 물리적 메커니즘을 반영하는데 어려움이 있어서 지역적인 적용에는 한계가 있다. 그러므로 지역적 특성을 고려한 정밀한 산사태발생 위험지역 예측을 수행하기 위한 인자 추출 방법과 평가 모델을 확보하기 위해서는 최신기술과 함께 고품질, 고정밀의 항공 LiDAR 자료와 고해상도의 디지털 항공사진 등의 공간정보에 대한 활용 가능성과 함께 활용방안에 대한 분석이 필요하였다. 본 연구에서는 기존 산림청에서 제공받은 산사태 등급도를 활용하여 실제 산사태 발생지역에 대한 적합성을 분석하고 항공 LiDAR 등의 고품질, 고정밀의 공간정보를 활용하여 DEM(Digital Elevation Model) 등의 공간정보를 생성하고, GIS(Geospatial Information System) 분석 방법과 함께 산사태 및 토석류의 발생 가능성 예측을 통하여 산사태 및 토석류에 대한 분석 및 관리를 수행하였으며, 산사태와 토석류에 대한 지형 변화탐지를 수행하여 재해 발생 전후의 변화 양상을 분석하고 토석류의 분석을 통한 시뮬레이션 결과 등을 활용하여 기존 산사태 위험 등급도의 개선 수정 그리고 갱신방안을 도출하였다. 또한 지역의 도시화로 인한 산림훼손과 인구밀도의 증가 그리고 산업과 경제발전을 통한 여가활동의 증가가 확산되는 추세이므로 산사태 피해가 예상되는 지역을 사전에 분석하고 선정하여 피해 예측과 예보를 통하여 종합적인 산사태와 토석류 관리를 위한 방안을 마련하여 산사태 위험등급도 지역에서 제외되어진 계곡부 하류 지역에 대한 추가적인 재해위험지역 지정 가능성을 제시하였다.

산사태 위험도 예측 평가에 관한 연구

이준 강원대학교 2016 국내박사

우리나라는 온대몬순기후 지역으로 매년 여름철 집중호우 및 태풍으로 대부분의 산사태가 발생한다. 또한 무분별한 산지개발로 산사태의 피해가 급증하고 있다. 이러한 산사태 피해를 저감하기 위해서는 산사태 발생 예상지역을 선정하여 미리 관리하는 것이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 2006년 7월 태풍 ‘에위니아’에 의해 발생한 강원도 평창군 진부면의 산사태 발생지를 대상으로 산사태 발생 요인별 특성을 분석하고, 지리정보시스템(GIS)을 이용하여 주요 영향 인자를 추출하고, 산사태 발생가능성을 확률에 근거한 로지스틱 회귀분석으로 산사태 위험도 예측 평가를 실시하였다. 연구자료는 산림청의 임상도(1:5,000), 산림입지토양도(1:25,000), 수치지형도(1:5,000)와 강원도청에서 제공받은 산사태 발생지역 경계도를 이용하여, Arcgis 프로그램으로 산사태 발생요인의 인자를 추출하였다. 산사태 발생 요인의 인자는 총 11개로 지형인자 5개(발생부경사, 발생부길이, 발생부폭, 경사방향, 해발고), 지질인자 3개(모암, 토성, 배수등급), 임상인자 3개(임상, 영급, 경급)로 선정하였다. 산사태 발생특성은 강우인자, 지형인자, 지질인자, 임상인자로 구분하여 인자별 발생빈도를 파악하였으며, 산사태발생 형태 유형을 직사각형, 사다리꼴, 역사다리꼴로 구분하여 형상특성을 분석하였다. 또한 확률론적 통계기법인 로지스틱 회귀분석을 이용한 산사태 위험도 예측 평가를 실시하였고, 산사태복구지에 대한 모니터링을 실시하였다. 산사태 발생에 영향을 미치는 지형인자는 발생지 경사 20~30°, 발생부 길이 20~40m, 발생부 폭 10~20m, 경사방향 남사면, 해발고 500~600m이고, 지질인자는 화성암, 사양토 등이며, 임상인자는 침엽수림, Ⅲ~Ⅳ영급, 중경목에서 가장 많이 발생하였다. 산사태 발생 형상은 직사각형, 사다리꼴, 역사리꼴 순으로 발생하였으며, 모든 인자에서 직사각형이 다른 유형보다 많이 발생하였다. 로지스틱 회귀모델을 이용한 산사태 위험도 판별 적중률은 73.2%로서 현장적용성이 가능한 것으로 나타났다. 산사태복구지 모니터링에서 참싸리(Lespedeza cyrtobotrya Miq.), 안고초(Arundinella hirta (Thunb.) Koidz) 등의 재래 초본류 등이 나타났고, 일부 지역은 오차드글라스(Dactylis glomerata L.)와 톨훼스큐(F. arundinacea Schr.) 등의 외래 초본류가 식재되었다. 목본류는 오리나무(Alnus japonica (Thunb) Steud), 아까시나무(Robinia pseudoacacia L.) 등 사방수종으로 식생활착이 매우 양호하였으며, 사면안정 구조물은 게비온옹벽, 전석쌓기 등으로 오랜 기간이 경과되었음에도 시공 상태가 양호하였다. 본 연구에 제시된 로지스틱회귀모델을 이용한 산사태 위험도 예측 평가 는 산사태의 체계적인 관리를 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료되며, 추후 연구 대상지역을 확대하여 로지스틱 회귀모델을 보완할 경우, 보다 정확한 산사태 예측이 가능할 것으로 판단된다. Landslides caused by heavy rainfall and storms have been frequently reported during summer monsoon period in Korea. As urban life and infrastructures have increasingly expanded into mountainous areas, losses for human and property from landslides have become common occurrences. Predicting and mapping landslide-prone area is most important to reduce such damages. Massive shallow landslides in Jinbu, Gangwon-do occurred by heavy rain in July 2006. 1,357 landslides over Jinbu area, Korea that totaled 127 km2 were identified from aerial photographs and field survey. In this study, I examined characteristics of rainfall-induced shallow landslides and casual factors affecting landslide distribution with respect to topographic features (slope gradient and aspect, length, width, altitute), forest settings (stand type, age, diameter class) and geological features (bedrock, soil texture, drainage class). I also examined 5 major factors (slope gradient and aspect, stand age and type, soil texture) related to landslide occurrences using GIS. A landslide hazard assessment model was developed by applying logistic regression to topographic and geological features and forest settings of Jinbu area. Error matrix for both landslides area (934 landslides) and non-landslides area (1,999 non-landslides) were made and the developed model showed the classification accuracy of 73.2%. The results suggested that considering factors closely related to landslides occurrence by constructing more landslides DB is critical to improve the accuracy of the prediction model.

원격탐사, 지리정보시스템(GIS) 및 인공신경망을 이용한 강릉지역 산사태 취약성 분석 및 검증

이명진 연세대학교 대학원 2003 국내석사

본 연구에서는 산사태의 발생원인을 분석하고 이를 근거로 산사태 발생 가능 지역에 대한 산사태 발생원인에 대한 가중치를 구하고, 이를 인접한 연구지역에 교차 적용하여 위험성을 평가한 후 광역적인 취약성도를 작성였다. 이와 같은 결과는 산사태 피해 예방을 위한 방재사업, 국토개발계획 및 건설계획을 위한 기초 자료로 적용 및 활용될 수 있다. 연구대상 지역은 여름철 집중호우시 산사태가 많이 발생하는 지역으로, 행정구상 강원도 강릉시 사천면 사기막리 와 주문진읍 삼교리에 해당한다. 지리좌표는 사기막리 지역의 경우 동경 128° 45′ 00″ ∼ 128° 50′ 00″ , 북위 37° 45′ 00″ ∼ 37° 50′’ 00″ 이고, 삼교리 지역의 경우는 동경 128° 45′ 00″ ∼ 128° 47′ 50″ 북위 37° 52′ 50″ ∼ 37° 52′ 80″ 에 해당하는 지역이다. 산사태 취약성 분석을 위해 현장조사에 앞서 아리랑1호 위성 영상을 이용하여 변화탐지를 실시하였고, 실제 산사태 발생 위치를 현장조사에서는 강원도에서 조사한 태풍 루사 피해 지적도 및, 현장에서 GPS를 이용하여 발생 위치를 기록하였다. 1:5,000 지형도, 1:25,000 정밀토양도, 1:25,000 임상도, 1:50,000 지질도, Landsat TM 및 아리랑1호 영상 등으로부터 산사태가 발생할 수 있는 세부 요소를 추출하여 데이터베이스를 구축하였으며, 그 내용은 다음과 같다. 지형도로부터는 경사, 경사방향, 곡률, 수계추출을, 정밀토양도로부터 토질, 모재, 배수, 유효토심, 지형을, 임상도로부터는 임상, 경급, 영급, 밀도를, 지질도로부터는 암상을, Landsat TM 영상으로부터 토지이용도를 추출하여 격자화 하였으며, 아리랑1호 영상으로부터 선 구조를 추출하여 100m 간격으로 버퍼링 한 후 격자화 하였다. 이렇게 구축된 산사태 발생위치 및 발생요인 데이터베이스를 이용, Frequency ratio를 이용하여 각 요소간의 분류를 통해 산사태와의 상관관계를 알아보고 이를 바탕으로 취약성도를 구하였다. 인공신경망을 이용하여 산사태 발생원인에 대한 상대적인 가중치를 구하였다, 훈련지역을 다양하게 선정하여 각각의 Case별로 분류를 하였고 어떤 분석 결과에서도 경사도가 약 1.5 ∼ 2.5배 정도 상대적인 가중치가 높은 것으로 나타났다. 이를 두 연구지역에 교차적용 하여 산사태 취약성도를 각각 맞게 만들었다. 또한 계산된 산사태 취약성 지수의 기존 산사태 발생을 설명하는 능력을 정량적으로 표현하기 위하여 추정능력(success rate)을 계산하였고, 그래프로 표현하여 해당 그래프의 면적을 구하여 정량적인 비교를 쉽게 하였다. 각각의 case에 해당하는 검증 결과 연구지역 중에서 삼교리 지역에서 GPS를 이용하여 산사태 발생 위치와 경사도가 0°인 지역을 인공신경망의 훈련지역으로 선정하여 구한 가중치를 삼교리 지역에 적용한 case가 추정능력 면적 비율에서 가장 높은 값을 나타냈으며, 반대로 삼교리 지역에서 frequency ratio를 사기막리 지역에 적용한 case가 추정능력 면적 비율에서 가장 낮은 값을 나타냈다. 이러한 평가는 산사태 피해 예방을 위한 방재사업, 국토개발계획, 건설계획 등에 기초 자료로서 적용 및 활용될 수 있다. The objective of this study is to evaluate the spatial relationships between landslide and geospatial data sets, to map the landslide susceptibility using this relationships, and to verify the landslide susceptibility using the landslide occurrence data in Kangneung area in 2002. Landslide locations were detected from field survey and change detection method using Kompsat satellite image, Topography, soil, forest, geology and land use data sets were constructed as a spatial database. Slope, aspect, curvature, type of topography, texture, material, drainage, effective thickness of soil, type, age, diameter, density of wood, lithology, lineament of geology, land use, and drainage lineament were used as the landslide occurrence factors. Frequency ratio method was applied to extract the relationships between landslides and geospatial database, and weight of each factors were calculated by neural network The result showed that slope factor than other factor was higher by 1.5 ∼ 2.5 times, were overlaid and cross overlaid for landslide susceptibility mapping in each study area. The landslide susceptibility index was calculated by frequency ratio or weights of neural network, and the landslide susceptibility maps were generated using this index. For example, in Case7 98.47, and case8 98.32 is showed the best result among the best cases. As a result, it is understood that the quantitation analysis of spatial relationships between landslides and geospatial database is helpful to explain the characteristics of landslide, the landslide susceptibility map can be used to reduce associated hazards, and to plan land use and construction.

강우 특성을 고려한 산사태 위험등급 개선에 대한 연구

김동영 서울시립대학교 과학기술대학원 2022 국내석사

우리나라는 국토 면적의 약 70%가 산지이며 매년 6-9월 사이 태풍 및 집중호우, 장마 등의 원인으로 크고 작은 산사태가 발생하고 있다. 2016년 이후 산사태 피해가 점진적으로 증가하는 추세로 이로 인한 인명 및 재산 피해를 저감시키기 위해서는 산사태의 정확한 예측이 절대적이라 할 수 있다. 산사태 위험지도에서 산사태 위험등급은 1-5등급으로 구분되며, 1등급 지역에서 산사태 발생 가능성이 가장 높다. 이러한 산사태 위험등급 산정 방법을 위해 산지관리법 제9조, 산지관리법 시행규칙 제5조 및 [별표 1의2]에서 정한 7개 인자 중에서 사면의 경사길이, 모암, 임상, 토심(cm), 경사도(°) 5개 인자와 추가로 경급(나무지름크기), 사면 방위, 사면곡률, 지형습윤지수(TWI) 4개 인자를 고려하고 있다. 2020년 한 해 전국 평균 1,591.2mm의 강우와 함께 1973년 이후 최장 장마 기간을 기록하면서, 1,343ha의 대규모 산사태 피해가 발생하였다. 그러나 산사태 위험등급 상 3-5등급 지역에서 산사태가 다수 발생하며 산사태 위험지도의 실효성에 대한 의문이 제기되고 있다. 본 논문에서는 2020년 8월 2-8일간 산사태로 인명피해가 발생한 지역인 전라북도 장수군, 전라남도 곡성군, 경기도 안성시, 가평군 4곳에 대해서 산사태 위험등급을 확인하고, 해당 지역의 지형도, 인근 시추 자료를 통해 경사, 지층 단면, 지하수위 등의 정보를 수집하여 SLOPE/W, SEEP/W 프로그램으로 침투해석 및 사면안정해석을 수행하였다. 이들 지역에 대해서 건기 시와, 지역별 강우특성을 고려한 2시간, 6시간, 12시간, 24시간 강우 시 안전율을 비교·검토하였다. 이를 통해 기존 산사태 위험등급 산정을 위한 주요 인자에 강우 특성 추가 필요성을 확인하였다. 산사태 발생지 4곳의 사면안정 해석 결과, 예상되는 사면 활동면 내 지하수위가 위치하거나 사면이 완전히 포화된 상태에서 안전율이 최소값을 보여주었으며 모두 우기 시 설계기준인 1.3 이하로 나타났다. 또한 4곳 중 2곳은 6시간 강우 강도에서 안전율이 최소값으로 나타났으며, 이들의 공통점은 토층 심도가 약 2m로 얕은 토심을 가지고 있다는 점을 확인하였다. 조사지역에서 산사태 발생 당일과 전날 강우량을 확인한 결과 285mm-321.6mm의 강우량이 내렸으며, 해당 지역의 강우강도 50년 조건으로 24시간 후 강우량 측정 결과 273.7mm-348.7mm로 24시간 동안 약 300mm 이상의 강우량이 발생한다면 대규모 산사태 발생 가능성이 높다고 판단할 수 있을 것이다. 해석 결과를 토대로 토층과 강우 특성에 대해 경험적, 수치해석적 방법을 통한 관계 규명을 단순화할 수 있고 강우량 300mm 이상 측정 지역을 고려할 수 있다면 향후 산사태 위험지도 상 산사태 위험등급을 재조정 시 기초자료로 활용이 가능할 것이다. 70% of the Korean territory is occupied by mountainous areas, and landslides occur every year in rainy season between June and September due to typhoons and torrential rains, and landslides have gradually increased since 2016 which results to much lives and property damage. landslide risk map, provided by the Korea Forest service, provides landslide hazard grade by 10m*10m grid based on logistic regression analysis. landslide hazard grade is graded from 1 to 5 where grade 1 has the highest percentage of landslide outbreak. the grade is graded based on five factors of slope length, mother rock, clinical, soil depth(cm), and slope(°), from seven factors decided at the mountainous district control act, plus four additional factors of light(wood diameter), slope orientation, slope curvature, and topographic wetting index (TWI) are considered. However, in 2020, 1,591.2mm of heavy rain occurred and 1,007mm of it occurred within 1st of June to 15th of August which was the longest rainy season after 1973(the nation's third record), and 1,343ha of massive landslide damage occurred. Within 2nd to 8th of August, damages of lives occurred in nine places due to landslides, but eight places were high(no risk) graded area so questions are being raised about the effectiveness. the biggest cause of landslides is the effect on rainfall. A shallow depth section of slope is unsaturated ground, and in heavy rain, the ground water level rises and changes the unsaturated ground to saturated ground, so the shear strength decreases, unit weight increases, and shearing stress increases which results to less stable slope. However, the amount of rainfall, is to be calculated as an external factor to consider in the future. As a problem with this, approval of development projects, such as detached housing complexes, city development projects, and industrial complexes, etc., are easily done at the low ranked areas because the safety status is judged based on the landslide hazard map. We would like to check the landslide risk ratings for four areas where casualties occurred due to landslides from August 2 to 8, and conduct slope stabilization analysis through SLOPE/W and SEEP/W programs using factors such as slope, strata, and groundwater level. With the data from the program, we would like to compare the safety rates of landslides in consideration of dry and rainy seasons, and review whether rainfall should be considered when calculating the landslide risk rating. As a result of analysis, all four landslide damaged areas were stable under dry weather conditions because the safety rate was 1.5 or higher, but according to the analysis conducted under 24-hour rainfall conditions considering the regional rainfall intensity, the safety rate was less than or equal to 1.3 which means unstable. In the future, this study will be able to be used as basic data when readjusting the landslide risk rating on the landslide risk map. In addition, when the study is done considering Nine Major Factors Determining Landslide Risk Ratings, and rainfall characteristics of preceding rainfall, hourly rainfall, etc., it is believed that the reliability of the risk rating can be increased.