천곡동굴의 수질환경 장기 모니터링

전병희(Byonghee Jun) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.9

천곡동굴은 동해시에 자리잡고 있는 석회암동굴로서 많은 돌리네를 가지고 있어 관광적 가치와 교육적 가치가 매우 높다. 하지만 천곡동굴은 시가지에 위치하고 있어 접근이 용이한 반면 하수의 유입 등에 의해 환경적 영향을 받을 가능성이 매우 크다. 본 연구에서는 천곡동굴의 수질환경을 장기 모니터링하여 생태계의 영향을 조사하고, 향후 장기 모니터링을 위한 인자를 선정하였다. 그 결과 천곡동굴 내 지하수의 수온은 14℃, 용존 산소량은 10mg/L 이상, pH는 7-8의 범위에서 안정되게 유지되고 있어, 수생태계에 부정적 영향을 주는 수질적 요소는 없는 것으로 판단되었다. 관람객의 안전을 확보하기 위한 강우기준으로서 일강우로서 60mm/d가 적절하며 향후 장기 모니터링을 위해서 전기전도도를 주된 인자로 이용하고 pH와 탁도를 보조적으로 활용하는 것이 적절하며, 계절적 변화 등을 ORP를 이용하여 모니터링하는 것이 적절하다고 판단되었다. The Chongok karst cave which is located in Donghae-city, has high tourist and educational value due to existence of many doline(sink hole). Whereas this cave is easy to approach for the tourists, because this cave is located near the downtown, a high environmental riskiness such as sewage flowing has been also involved. In study, we observed the variation of water quality with long-term monitoring and investigated the possibility of existence of impact factor to water eco-system and determined the proper long-term monitoring factor among many monitoring criteria. The groundwater quality was maintained in the range of about 14℃ in temperature, over 10mg/l in dissolved oxygen and 7-8 in pH, so the impact factor in water eco-system was not observed. The guide line to make sure of tourist safety was determined to 60mm/d as daily rainfall. The conductivity was suggested to main factor for long-term monitoring main factor and pH/turbidity was suitable for the supplementary factor. For the seasonal variation monitoring, ORP was recommended.

수리학적 인자를 고려한 투과형 사방댐의 위치결정

전병희(Jun, Byonghee),전계원(Jun, Kyewon) 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.5

수치모델을 이용하여 투과형 사방댐의 적정 설치위치를 결정하기 위한 연구를 진행하였다. 수치실험을 통해 이동상에서 토석류 흐름에 의한 유량, 토사농도, 수면경사, 침식/퇴적 속도계수 등과 같은 수리인자의 변화를 검토하였다. 포화된 토석류 흐름을 보이는 영역에서는 활발한 침식작용과 유량의 증가로 인해 특징적인 피크유량을 나타내고 있었다. 토사농도의 변화를 통해 활발한 토석류 흐름과 소류를 안정적이고 특징적으로 구분하는 것이 가능하다고 판단되었다. 이런 수치실험의 결과를 강원도의 토석류 발생계류에 적용하여 사방댐의 적정 설치위치에 대한 검토를 하였다. 그 결과 계류에서의 유량과 토사농도의 수리적 인자를 이용하여 사방댐의 적정 설치범위를 결정하는 것이 가능하다고 판단되었다. In this study, the method for determining the position of open-type debris flow check dam was investigated using numerical models. Numerical experiments were carried out on a moving bed to investigate changes in hydraulic parameters such as flow rate, sediment concentration, water slope, and erosion / deposition velocity coefficient in the bed. It was found that the occurrence of flow peak in debris flow is a characteristic phenomenon, resulting in active erosion due to a rise in debris flow rate. The variation of sediment concentration can be a key factor in distinguishing between active debris flow and traction. A field-based numerical simulation was performed to investigate the proper placement of the check dam. The results of this numerical experiment were applied to the debris flow occurring in the valley in Gangwon-do to assess the appropriate positioning of the check dam. It is considered the hydraulic factors such as flow rate and sediment concentration is an effective method to determine the location of open-type check dams.

지상 LiDAR를 이용한 토석류 발생량 산정에 관한 기초연구

전계원(Jun Kyewon),전병희(Jun Byonghee),안광국(Ahn Kwangkuk),장창덕(Jang Changdeok),김남균(Kim Namgyun) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.3

본 연구에서는 지상 LiDAR(Light Detection And Ranging) 스캔자료를 이용하여 토석류 재해 발생지역에 대한 토석류 발생량을 산정하고자 하였다. 충북 제천시를 연구대상지역으로 선정하여, 1:5000 수치지도를 이용한 DEM(수치표고모형)자료와 LiDAR 측량자료를 이용한 수치표고모형자료를 비교분석 하고 토석류 발생량을 산정하였다. 연구결과 침식량은 24,150m3, 퇴적량은 14,296㎥로 산정되었고, 수로형 토석류와 사면형 토석류의 형태, 만곡부에서의 퇴적 등이 적절히 표현되었다. 토석류 발생량의 산정연구는 토석류 재해저감이나 대책수립 및 수치모의에 유용한 기초자료로 활용 될 것이다. The purpose of this paper is estimating of the amount of debris flow in hazard area using terrestrial LiDAR surveying data. Jecheon area was selected for this study. Then, the surveyed LiDAR information of DEM and 1:5000 digital map of DEM have been compared with each other and the amount of debris flow has been estimated. The result of this study was shown that the amount of erosion was 24,150 m3 and deposition was 14,296 ㎥. Well shape of channelized debris flow, hillslope debris and deposition at the bending reach of a channel can be found in the area. This study on estimation of the amount of debris flow was expected to provide more informations for debris flow of disaster mitigation and simulation work.

지형정보의 해상도와 해석격자 차이에 의한 토석류 해석 비교 결과 분석

김남균(Namgyun Kim),전병희(Byonghee Jun) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.2

본 연구에서는 2020년 8월 전라남도 곡성군 오산면 선세리에서 발생한 토석류에 대하여 지형의 해상도와 격자크기에 따른 수치해석의 결과 차이를 비교 분석하였다. 연구지역에서의 사진측량을 통해 0.03 m 간격의 고해상도 지형정보를 구축하였고, 이에 대한 비교군으로 1:5000 수치지형도의 등고선으로부터 상대적으로 저해상도의 지형정보를 이용하였다. 지형정보는 각각 1 m, 5 m, 10 m 해상도를 갖는 격자로써 지형정보를 구축하였고, 생성된 지형정보에 대하여 토석류 시뮬레이션을 위한 해석 격자의 크기를 지형정보와 동일하게 1 m, 5 m, 10 m로 설정하여 분석하였다. 지형정보 구축을 위한 격자의 해상도 차이에 따른 수치모델의 결과는 큰 차이는 없었지만 드론 사진측량을 통해 구축한 고해상도 지형정보를 사용하였을 경우 실제 토석류의 상황과 유사하게 해석되었다. 또한, 시뮬레이션을 위한 해석격자의 크기가 10 m일 때, 실제와 가장 유사하게 모의가 되었다. 토석류 수치모델을 이용하여 위험지역을 예상하고자 할 때, 지형, 지질, 강우와 같은 실제 정보를 반영하는 것이 매우 중요하지만, 기술적인 변수인 격자의 크기도 중요하며, 유역의 크기나 연구지역의 상황에 따라 최적의 격자크기를 결정할 필요가 있다. In this study, a comparative analysis was conducted for the debris flow that occurred in Gokseong-gun, Jeollanam-do, in August 2020, using the difference between the resolution of topographic information and grid size. High-resolution topographic information (0.03 m) was established through photogrammetry. For comparison, the low-resolution topographic information was obtained from the contour lines of the 1:5000 digital map. The topographic information was depicted as a grid, with resolutions of 1, 5, and 10 m, and analyzed by setting the simulation grid size to 1, 5, and 10 m. According to the topographic resolution, no significant difference was obtained in the numerical simulation results, when high-resolution topographic information from UAV photogrammetry was used, and the analysis was similar to the actual debris flow. Additionally, when the size of the analysis grid for the simulation was 10 m, the simulation was very similar to the actual debris-flow situation. For predicting a risk area using a debris-flow model, it is very important to reflect actual information, such as topography, geology, and rainfall; technical parameters, such as the grid size, are also important. Moreover, determining the optimal grid size by considering the conditions of the study area, such as the basin area, is necessary.

토석류 수치해석에서 지형자료와 유출량 적용에 관한 연구

김남균(Namgyun Kim),전병희(Byonghee Jun) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.6

This study used an unmanned aerial vehicle (UAV) for aerial photogrammetry at the Seonseri debris flow site in Gokseong-gun, triggered by heavy rainfall in August 2020. Survey data facilitated the generation of orthographic images and high-resolution digital surface mode (DSM). Finite difference method (FDM) numerical analysis simulated debris flow, exploring the impact of discharge rate and topographic data among input variables. Applying the rational formula for determining debris flow discharge rate emphasized the significance of maximum rainfall intensity just before the event, with high estimated values for runoff coefficient and soil concentration. The study highlighted significant variations in debris flow simulation results based on topographical data accuracy, emphasizing the crucial role of precise site-specific topographical data. 본 연구에서는 2020년 8월 집중호우로 인하여 곡성군 선세리 일대에서 발생한 토석류 현장을 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)를 이용하여 항공사진측량을 실시하였다. 측량자료를 이용하여 정사영상과 고해상도 DSM (Digital Surface Mode)을 생성하였다. 현장조사를 통하여 토석류로 인한 침식과 퇴적상황을 확인하고, 토석류 범람범위를 정확하게 실측하였다. 토석류 시뮬레이션을 위해 유한차분 수치해석을 실시하였으며, 입력자료 중 토석류 유량과 지형자료의 영향을 검토하였다. 토석류 발생유량 결정에 합리식 적용시 토석류 발생직전 최대 강우강도가 중요하며, 적용되는 유출계수, 토사농도도 높은 값으로 추정되었다. 지형자료에 따라 토석류 시뮬레이션 결과가 크게 달라지는 것을 보였으며, 정확한 현장의 지형자료를 이용하는 것이 매우 중요함을 보였다.

LS-RAPID를 이용한 토석류 위험도 예측에 관한 연구

김남균(Namgyun Kim),최재희(Jaehee Choi),전병희(Byonghee Jun) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.1

본 연구에서는 LS-RAPID 프로그램을 적용하여 토석류 발생지역의 현장지형자료를 이용한 토석류 퇴적범위 예측의 성능을 평가하였다. 2020년 곡성군 오산면 선세리 일대에서 발생한 토석류 현장을 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)를 이용하여 항공사진측량을 실시하였다. 사진측량자료에서 생성된 정사영상과 고해상도 수치표고모델(Digital Surface Mode, DSM)을 통하여 토석류로 인한 침식과 퇴적상황을 확인하고, 토석류 범람범위를 정확하게 실측하였다. 토석류 시뮬레이션을 위하여 쿨롱의 마찰모델을 기초로 하여 겉보기 마찰각도를 중요한 인자로 하는 LS-RAPID 프로그램을 적용하였다. 시뮬레이션 결과는 지형자료에 따라서 크게 영향을 받았는 것을 알 수 있었다. 피해가 집중되는 퇴적부는 보다 정확한 시뮬레이션을 위해 DSM자료를 적용할 필요가 있었다. 시뮬레이션의 성능 평가를 위해 퇴적범위를 인자로 한 LSSI지수를 적용한 결과 65%로 나타나 매우 우수한 예측성능을 보였다. 결론적으로 LS-RAPID 시뮬레이션을 이용하여 토석류 피해에 대한 예측이 가능하며 신뢰도 높은 재해지도 작성을 위해서는 퇴적부에 대한 DSM자료가 필요하다는 것을 알 수 있었다. In this study, the LS-RAPID program was applied to evaluate the debris flow deposition area using the field surveyed topographical data in the areas of debris flow occurrence. In 2020, aerial photogrammetry was performed using an unmanned aerial vehicle in Seonseri, Osan-myeon, and Gokseong-gun. The erosion and deposition areas owing to debris flow were estimated using the orthographic images generated from photogrammetry and high-resolution Digital Surface Mode (DSM), and the extent of debris flow was accurately estimated. For debris flow simulation, the LS-RAPID program, with the apparent friction angle of the Coulomb's friction model as an important factor, was applied. The simulation results were significantly affected by the quality of the topographical data. It is essential to apply DSM data for obtaining a highly accurate simulation of the deposition area where damage generally occurs. To evaluate the performance of the simulation, the LSSI index with the deposition area as a factor was applied; it was found to be 65%, showing a superior predictive performance. In conclusion, it is possible to predict the debris-flow damage using LS-RAPID simulation, and the DSM data on deposition areas are required to generate a reliable disaster map.

무인 항공 사진측량을 이용한 절토사면의 땅밀림 시계열 분석

김남균 ( Namgyun Kim ),최봉진 ( Bongjin Choi ),최재희 ( Jaehee Choi ),전병희 ( Byonghee Jun ) 대한지질공학회 2020 지질공학 Vol.30 No.4

연구지역인 강원도 삼척시 도계읍의 사면은 지형변화가 발생하는 지역으로 2009년 사면 절취공사를 수행하여 사면경사완화공법이 적용되었다. 하지만 사면의 상부에 위치한 폐석적치장의 영향으로 2개월뒤 절취사면의 상부를 확장하여 안정성을 도모하였다. 최근 사면 하부에 위치한 옹벽의 배부름 현상이 발견되고 절취사면의 균열이 나타나 지형변화가 다시 발생하고 있는 것으로 보이고 있다. 이러한 문제를 파악하기 위하여 본 연구에서는 UAV를 이용하여 사진측량을 수행해 지형변화가 발생하는지 확인하고자 하였다. 2019년 4월과 10월 각각 정사영상을 추출하고 Digital Surface Model(DSM)를 추출하여 고해상도의 지형변화를 비교 분석하였다. 10월의 지형은 4월의 지형형상을 그대로 유지한채 앞으로 밀려 나간 모습을 보여 이러한 지형변화는 땅밀림인 것으로 분석하였다. The study area is a slope in Dogye-eup, Samcheok-si, Gangwon-do. The cutting method was applied to this slope for stabilization in 2009 due to the influence of the waste-rock dump located at the top of slope. Recently, soil cracks and creep have occurred on this slope, and the drainage channel was damaged. Therefore, it was analyzed the topography change through photogrammetry using a UAV. Orthophotos were taken in April and October 2019 respectively. From the Orthophots, Digital Surface Model (DSM) was extracted. Time series analysis was performed by comparing each DSM. The topography of October was pushed forward while maintaining the topography of April. Through these features, it is judged that the soil creep is occurring in this study area.