Journal of Korean Society of Disaster and Security ISSN:2466-1147(Print) 2508-285X(Online) 한국방재안전학회 논문집

본 연구의 목적은 급경사지 사면에서 토석류 재해가 발생했을 때, 토석류 저감 구조물의 효과를 조사한 실험연구이다. 제어 구조물로는 베플 형태를 취하였고, 베플의 설치 기수와 각 제원에 따라서 하류에서의 토석류에 의한 토사퇴적면적과 토사도달거리를 조사한 것이다. 수로의 경사가 급할수록 토사의 퇴적면적과 도달거리가 증가하였고, 토사체적농도가 감소할수록 토사퇴적면적과 토사의 도달거리가 증가하였다. 토사농도가 작은 경우(Cv = 0.5)는 토석류의 액성이 크기 때문에 수로 경사에 따른 차이가 나타났고, 전반적으로 토사체적농도가 클수록 토사퇴적면적과 토사의 도달거리 감소율이 크게 나타났다. 베플의 수를 증가할수록 토사퇴적면적과 도달거리를 약 5~10% 이상 감소하는 것으로 나타남으로서 베플의 토석류 제어능력이 있음을 보여주고 있다. 본 연구의 결과는 급경사지에서 토사재해가 발생할 때 감쇠 또는 제어 구조물을 설치할 때 중요한 정보를 제공할 것이다.

기후변화는 외수침수와 연관이 있는 하천제방 안전성에도 영향을 미친다. 제방의 안전성을 높이기 위해 비탈면 보강에 대한 연구가 활발히 수행되어왔다. 특히 최근에는 순환자원을 재활용하여 호안블록을 제작하는 기술 등이 개발되고 있다. 그러나 호안블록의 재료적인 측면의 연구와 더불어 블록 형상에 의해 제외지의 흐름특성에 미치는 영향을 분석하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 호안블록의 형상에 따라 호안면의 유속 등 수리학적 특성의 영향을 3차원 수치모의를 통해 수행하였다. 호안 블록 형상은 3가지 형상을 제안하였고, 이상적인 하천 수로에 블록을 설치하여 수치해석을 수행하였다. 3차원 수치해석은 FLOW-3D를 사용하였고, 호안블록의 형상에 따른 최대유속, 호안부의 바닥유속, 최대 전단응력의 변화를 분석하였다. 그 결과, 자연석형 식생블록인 블록 A가 요철의 크기와 규모가 불규칙하여 호안에 연결하여 설치할 경우 호안 블록 B, C보다 호안 설치구간의 유속변화가 가장 큰 것으로 분석되었다. 향후 하천의 지형적 특성을 고려한다면 현장적용성을 고려한 호안블록 설계를 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

미래 기후 시나리오에 따르면 우리나라 자연재해의 주요 요인인 태풍의 강도는 강해질 것으로 전망된다. 태풍 강도 증가는 내습 파고 상승으로 이어져 주거, 산업, 관광 등의 용도로 인구 및 건물 밀집도가 높은 연안 지역의 대규모 피해발생 가능성이 높은 상황이다. 따라서 본 연구에서는 동해 해양기상부이 관측자료를 분석하여 최대 유의파고가 나타난 태풍 마이삭(202009) 내습 기간에 대해 파랑추산 수치모형실험을 수행하였다. 파랑추산실험 경계조건은 JMA-MSM의 바람장과 SSP5-8.5 미래 기후 시나리오의 태풍 중심기압 감소율을 적용한 바람장을 사용하였다. 파랑추산실험 결과 SSP5-8.5 시나리오에서 속초항 방파제 전면에서의 파고는 4.06 m에서 4.68 m로 15.27% 증가하였다. 또한, 심해설계파 147-2 격자점 위치에서의 재현빈도는 최소 2배 이상 증가하는 것으로 산출되어, 현재 해안구조물 설계 시 관행적으로 적용하는 50년 재현빈도 심해설계파에 대한 제고가 필요하다.

장마와 같이 장기간에 내리는 강우나 단기간에 많은 양의 강우가 내리는 집중호우의 영향으로 산사태, 토석류와 같은 산지재해가 발생한다. 산사태와 토석류는 인적, 물적 피해를 야기하므로 이를 예방하기 위한 다양한 대책의 적용과 연구가 수행되고 있다. 토석류 재해 연구 중 토석류 수치모형은 비교적 간단하게 연구지역에 대한 위험도를 분석할 수 있다. 다만 경험에 의한 방정식이 적용되어 모형마다 다른 결과를 나타내고 입력변수도 모델마다 차이가 있어 수치모형의 검증은 필수적이다. 본 연구에서는 토석류 수치모형을 이용하여 토석류의 피해를 저감하기 위한 시설인 사방댐과 종단구조물인 계간수로를 반영하여 이에 따른 저감효과를 비교 ‧ 분석하였다.

세계적으로 온실가스 감축을 위해 주로 이산화탄소 발생에 초점을 맞춰왔지만, 최근에는 메탄 발생에 대한 관심이 커지고 있다. 습지, 저수지, 호소 등 수중 환경을 포함한 자연은 온실 가스 중요한 발원지이다. 호수와 저수지 바닥에 쌓인 퇴적된 유기 오염물질은 산소가 부족한 상태에서 미생물 분해를 통해 메탄과 같은 온실 가스를 생성할 수 있다. 메탄 배출은 비점오염원의 증가와 하천에 설치되는 횡단 구조물에 의한 흐름변화에 의해 증가하고 있는 실정이다. 또한, 기후 변화로 인한 수온의 상승 등은 메탄 배출을 가속화하는 원인이다. 메탄은 다양한 경로를 통해 대기로 배출될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 메탄발생의 주요인자가 미치는 영향을 정량화하기 위하여 BMP test을 수행하였다. 실험조건에 따라 메탄발생량을 직접 계측하였으며, 실험조건은 온도, 기질의 종류, 전단응력 및 퇴적물 특성으로 구분하였다. 또한, 바닥의 전단 응력은 실험적으로 측정하기가 어려워 수치모의를 수행하였다. 실험결과, 생화학적 요소는 메탄 생성에 영향을 미치지만, 전단 속도는 메탄 분리에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 퇴적물 특성은 메탄 생성 및 분리에 영향을 미칠 수 있다. 메탄 생성과 주요인자들 간의 관계를 경험식으로 제시하였으며, 향후 전단응력 및 유기물에 대한 실험조건을 구체화하고 실험규모를 확대한다면 메탄발생과 생지화학 및 수환경인자간의 관계를 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 2020년 9월 태풍 마이삭 ‧ 하이선으로 인한 침수가 일어난 삼척중학교 주변을 분석하였다. 삼척 오십천과 소하천인 등봉천 합류 지점의 침수특성을 분석하기 위해 2차원 수리 모형인 Iber를 적용하였다. 연구에서는 2020년 9월 3일과 9월 7일의 최대유량 및 80년, 100년 빈도 홍수량을 기반으로 침수 깊이와 침수 범위를 모의하였다. 모의 결과, 9월 7일에는 80, 100년 빈도 홍수량에서 미미한 차이를 나타냈으나, 9월 3일에서 9월 7일에 최대 유량 차이가 401 m³/s로 나타나 침수 깊이에서는 0.8 m, 침수 범위에서는 7.1 m²의 상당한 차이를 보였다 또한, DEM을 이용한 등고선만을 고려한 분석에서는 삼척중학교 운동장뿐만 아니라 건물까지 침수가 예측되어 고정밀 지형자료인 DSM의 적용이 필요함을 확인하였다.

본 연구에서는 산지 지역의 개발 예정지에 대하여 산사태의 발생 위험성을 분석 하였다. 개발 예정지의 위치를 고려하여 사면에서의 위험성과 계류에서의 위험성을 구분하여 현장조사를 수행하였고, 산사태의 발생 위험성 평가 기준은 산림청고시 제2023-10호 산사태 발생 우려지역 조사 및 취약지역 지정 ‧ 관리 지침의 평가표를 이용하였다. 사면13개소와 계류 11개소에 대하여 각각 위험도를 평가한 결과 사면 2개소, 계류 2개소에서 위험한 것으로 조사되었다. 위험한곳으로 조사된 지역에 대하여 토석류 피해가 발생할 것으로 예상되어 수치시뮬레이션을 이용하여 토석류 확산 범위를 분석하였다. 예상되는 토석류는 유역 하부에 위치한 도로 및 건물에 영향이 있을 것으로 시뮬레이션되어, 피해를 최소화 하기 위한 재해방지시설이 필요할 것으로 판단하였다. 이러한 정보는 산지 개발을 수행하기 전 사전 재해영향성 검토에 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

대다수의 개발도상국은 물수급 계획을 위한 수문 자료 부재로 장기유출량 산정이 불가능하며, 물 분배 의사결정을 진행하는데 합리적인 물수급 계획을 수립하기가 어려운 상황이다. 연구대상지역인 인도네시아 반둥지역은 급격한 도시화 및 인구집중으로 심각한 상수부족 상황이며 물수지 예측 방안이 구축되어 있지 않아 상수도 보급률이 약 20% 정도 수준이다. 이에 본 연구에서는 개발도상국에서의 물수지 예측 접근방안을 제시하기 위해 MODSIM(Modified SIMYLD) 네트워크 모형 활용한 이수안전도 및 용수공급 가능량을 분석하였다. MODSIM 모형의 적정성을 검토하기 위해 비유량법을 적용하여 Pataruman 관측소의 19개년(2002~2020년) 유출량 자료를 기준으로 장기유출량을 산정하고 물수지 분석을 수행하였다. 분석결과 기존 월별 최적운영곡선과 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 발전소의 발전용량을 분석한 결과 0.30~0.50% 정도 차이가 났으며, Pataruman 지점 이수안전도는 Q95% 유량 기준 1.64%, Q355 유량 기준 0.47% 높게 나타났다. 기존 저수지 최적운영곡선과 비교한 운영효율이 1% 내외로 유사하게 계측되어, 이를 통해 MODSIM 네트워크 모형을 이용한 용수공급 평가 가능성과 용수공급시설의 필요성을 확인할 수 있었다.

현대사회가 고도화되고, 후쿠시마 원전사고 역시 자연재난의 연쇄적인 영향으로 인해 발생함에 따라 복합재난을 고려한 방재계획의 중요성이 나날이 커지고 있다. 그러나 현재 국내의 방사능방재 분야에서 복합재난을 고려한 구체적인 방재계획은 제시되지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 복합재난의 유형을 분석하여 국내 환경에서 비교적 발생 가능성이 높은 유형을 선정하고, 자연재난 유형별 피해확산이 방사능방재에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 복합재난을 고려한 방사능방재 시나리오를 통해 방재계획 수립에 필요한 기준들을 제시하였고, 이러한 기준은 최악의 상황 대비에 활용한다. 이는 실효적인 주민보호조치를 결정하고 이행하는 데에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 전라남도 22개 시군의 재난관련 부서에 근무하는 공무원들의 재난안전관리업무에 대한 개인역량, 부서역량, 조직환경 및 재난교육에 대한 인식수준을 파악하기 위해 실시한 설문조사 결과를 토대로 실증적 분석을 실시하였다. 성별에 따른 개인역량, 조직환경에 대해서는 남자가 여자보다 더 긍정적인 인식을 가진 것으로 나타났으며, 재난교육에 대해서는 여자가 남자보다 더 긍정적인 인식을 가진 것으로 나타났다. 부서역량에 대해서는 남자와 여자의 긍정적인 인식이 같은 것으로 나타났다. 개인적 특성에 따른 개인역량, 조직환경, 부서역량 및 재난교육에 대한 응답자들이 대체로 긍정적인 인식을 가진 것으로 나타났다.

수제는 하천 내에서 다양한 생태환경을 제공할 수 있어 하천의 환경 기능을 향상시키는 데 활용될 수 있다. 그러나 수제로 인해 변화하는 흐름이 환경 기능을 향상시키는 것만은 아니며, 부정적인 영향을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 수리실험을 통해 수제의 설치로 인한 흐름변화를 분석하여, 어류서식처에 미치는 영향을 검토하였다. 어류의 서식환경의 주요 인자로는 유속, 난류운동에너지 및 재순환영역 등이 있으며, 그 중 난류운동에너지와 재순환영역을 중점적으로 검토하였다. 수제의 간격과 잠김정도를 실험조건으로 설정하여 총 8가지 케이스에서의 실험을 수행하였으며, 실험결과 수제의 간격이 짧고, 잠김정도가 낮을수록 난류운동에너지와 재순환영역의 크기가 증가하여 어류서식처에 미치는 영향이 크게 나타났다.

본 논문은 점검진단 보고서의 데이터에 기반한 교량의 내하율 추정 모델의 판별 정확도 분석 결과를 보여준다. 내하율 추정 모델은 2,161건의 점검진단 보고서 수집을 통해, 통계적 방법에 의해 도출하였다. 교량의 제원 및 유지관리 정보를 입력하면 해당 교량의 추정된 내하율을 확인할 수 있다. 추정 내하율 모델의 판별 정확도를 검증하기 위하여, 데이터 확보가 되어 있는 공용중 교량 164개소에 대해 추정 내하율과 점검진단 보고서 상의 내하율을 비교하였다. 교량 형식별로 차이가 있지만 추정 내하율 판별 정확도 80% 이상의 결과를 도출하였다.

높은 주탑을 가지는 해상특수교량은 특수한 구조적 특징으로 인해 육안점검이 어려운 점검사각지대가 존재하게 되며, 이를 해결하기 위해 드론을 활용한 안전점검 방법들이 연구되고 있다. 본 연구에서는 드론을 이용하여 해상특수교량 주탑의 영상 데이터를 취득하고, 인공지능 알고리즘을 개발하여 주탑부 표면 손상에 대한 탐지를 수행하였다. 인공지능 알고리즘은 서로 다른 구조를 지닌 딥러닝 네트워크를 활용하여 앙상블을 형성한 모델을 구축하고 결과를 취합하는 스태킹 앙상블 학습법을 적용하였다.

어린이보호구역 일명 스쿨존에서 어린이와 보행자 사망사고가 지속적으로 발생하고 있다. 2019부터 2021년까지 3년 동안 전국 스쿨존 내 어린이사망사고는 11건이나 발생했으며, 2022년 12월에도 서울특별시 강남구 초등학교 인근 스쿨존에서 초등학생 사망사고가 발생했고, 2023년 4월에도 대전광역시 서구 중학교 인근 스쿨존과 부산광역시 영도구 초등학교 인근 스쿨존에서 각각 초등학생이 사망하는 사고가 발생하는 등 최근까지도 어린이보호구역 내 보도에서 어린이 사망사고가 지속적으로 발생하고 있어, 스쿨존 내 설치된 안전시설 현황과 관련 규정에 대한 면밀한 검토가 필요한 시점이다. 국내 어린이보호구역 보도에 설치된 안전시설 현황과 관련 규정을 조사 ‧ 분석하고, 어린이보호구역 보도용 안전시설에 대한 제도개선 필요사항을 도출하였다.

케이블 교량의 거동은 동적 응답에 의해 지배적이며 상대적으로 복잡하므로 교량의 상태를 평가하기 위한 장단기 현장 계측이 요구되는 경우가 빈번하다. 영구적인 SHMS(Structural Health Monitoring System)가 설치되지 않은 경우 성능평가를 위해 이동식 모니터링 시스템이 필요하다. 이 경우 교량의 위치와 형태에 따라 전력, 통신 등의 제한된 여건으로 인해 이동식 모니터링 시스템 운영에 어려움이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 국내는 물론 동남아 지역 교량의 장 ‧ 단기 모니터링에 효과적으로 활용될 수 있는 포터블 기반의 스마트 구조응답 모니터링 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 현장에서 자체 전원 공급 시스템을 이용하여 장시간 운용이 가능한 다채널 휴대용 데이터 수집 및 분석 장비이며, 실시간 데이터를 이용하여 케이블 교량의 동적 특성을 자동으로 분석할 수 있는 알고리즘을 탑재하고 있다. 개발된 시스템의 현장 적용성을 평가하기 위해 한국과 베트남의 케이블 교량에서 현장 실증을 수행하였으며, 이를 통해 개발된 시스템의 현장 운영의 신뢰성과 효율성을 확인하였고, 추가적으로 케이블 교량 모니터링 분야에서의 해외 시장 적용 가능성을 확인하였다.

하굿둑은 내륙의 염분 침투를 방지하고 공급 용수를 확보하기 위해 설치되어 홍수기를 제외하고 닫힌 상태로 운용되고 있다. 그러나, 수문은 부영양화와 같은 수질 문제를 발생시켜 수질 개선과 용수 공급의 목적을 이루기 위해 수문 운영에 따른 염분 침투영향 파악이 필수적이다. 지하수는 지표하 조건과 느린 흐름 특성으로 인해 수치 모형을 통한 분석이 주로 수행된다. 본 연구에 이용된 OpenGeosys는 열-수리-역학-화학 현상을 모의할 수 있는 오픈소스 모형이다. 모의는 하굿둑이 없는 자연흐름 조건, 3~9월의 농번기를 고려하여 수문이 운영된 조건을 반영하여 수행되었다. 모형은 해석해와 검증하여 3.7%의 오차를 획득함으로써 염분 침투 가능성을 평가하였고, 모의 결과, 농번기를 고려한 수문 운영 조건의 염분침투 길이는 자연흐름 조건보다 46% 감소하여 약 74.36 m로 파악되었다. 본 모의의 결과는 지하수 관련 정책 수립 및 지하수 이용자의 지하수 이용 결정에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.