정준상관 기반의 수량화분석에 의한 산사태 취약성 평가기법 제안

채병곤,서용석,Chae, Byung-Gon,Seo, Yong-Seok 대한자원환경지질학회 2010 자원환경지질 Vol.43 No.4

최근 다양하게 제시되고 있는 확률론적 방법에 의한 산사태 예측기법의 경우 전문적 지식을 기반으로 조사 및 분석이 이루어질 경우에만 분석결과의 신뢰성을 확보할 수 있다. 그러나 재해 발생상황에서는 통계분석을 통한 산사태 예측의 전문가뿐만 아니라 공무원, 지질공학자 등 통계적 전문지식을 갖지 않은 재해분야 담당자도 신뢰성 있고 간편한 방법으로 산사태 취약성을 해석할 수 있어야 한다. 따라서 본 논문은 전문가는 물론 비전문가도 쉽게 의미를 이해하고 활용할 수 있으면서도 정확한 분석을 통한 통계적 접근으로 신뢰성 높은 산사태 취약성 평가표를 개발하여 제안하고자 하였다. 이를 위해 기존에 국내에서 산사태가 집중적으로 발생한 지역의 지질, 지형, 토질자료를 토대로 산사태 정준상관분석을 통한 수량화 기법을 이용하여 산사태 취약성 평가표를 개발하였다. 산사태의 현장자료와 실내시험자료를 바탕으로 통계분석을 실시하고, 그 결과를 토대로 영향인자 선정 및 인자별 급간 값을 설정한 것이다. 수량화 분석결과 산사태를 발생시키는 여러 인자 중 사면경사가 가장 큰 중요도를 가지며, 고도, 투수계수, 간극율, 암질, 건조밀도의 순서로 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 각 평가항목별로 결정된 점수를 기준으로 평가항목 각각의 세부등급에 대한 점수를 할당하여 산사태재해 취약성 평가표를 개발하였다. 산사태재해 취약성 평가표를 이용하여 평가자는 평가대상 지점에 대해 각 평가항목별 해당 속성, 즉 세부등급을 선택하고, 선택된 각 속성별 평가점수를 더하면 산사태 취약성을 점수로 신속하게 파악할 수 있다. 또한, 이 결과를 토대로 GIS 기법을 이용한 산사태 예측지도 또는 취약성지도 등을 작성하여 활용할 수 있다. Probabilistic prediction methods of landslides which have been developed in recent can be reliable with premise of detailed survey and analysis based on deep and special knowledge. However, landslide susceptibility should also be analyzed with some reliable and simple methods by various people such as government officials and engineering geologists who do not have deep statistical knowledge at the moment of hazards. Therefore, this study suggests an evaluation chart of landslide susceptibility with high reliability drawn by accurate statistical approaches, which the chart can be understood easily and utilized for both specialists and non-specialists. The evaluation chart was developed by a quantification method based on canonical correlation analysis using the data of geology, topography, and soil property of landslides in Korea. This study analyzed field data and laboratory test results and determined influential factors and rating values of each factor. The quantification analysis result shows that slope angle has the highest significance among the factors and elevation, permeability coefficient, porosity, lithology, and dry density are important in descending order. Based on the score assigned to each evaluation factor, an evaluation chart of landslide susceptibility was developed with rating values in each class of a factor. It is possible for an analyst to identify susceptibility degree of a landslide by checking each property of an evaluation factor and calculating sum of the rating values. This result can also be used to draw landslide susceptibility maps based on GIS techniques.

A Case Study on Analysis of Landslide Potential and Triggering Time at Inje Area using a RTI Warning Model

채병곤,조용찬,Chae, Byung-Gon,Liu, Ko-Fei,Cho, Yang-Chan The Korean Society of Engineering Geology 2008 지질공학 Vol.18 No.2

이 연구는 집중호우시 산사태의 발생가능성과 발생시간을 사전에 예측하기 위한 노력의 일환으로 기존에 개발된 RTI 경보모델을 우리나라에 적용 분석한 사례이다. RTI(Rainfall Triggering Index)는 강우강도(I) 유효 누적강우량($R_t$)의 곱으로 정의되는 것으로서, 강우기간 동안 특정 시간(t)에서 산사태가 발생할 가능성을 평가하는데 사용된다. RTI의 상부임계값($RTI_{UC}$)과 하부임계값($RTI_{LC}$) 과거 산사태 발생시 강우자료 분석을 통해 각 지역별로 설정할 수 있으며, 강우강도가 상부임계값을 초과할 때 실제 산사태가 발생하는 것으로 이해할 수 있다. 이러한 분석은 궁극적으로 향후 집중호우가 내릴 경우 특정지역의 산사태 발생가능성은 물론 산사태 발생시기를 예상할 수 있으며, 이를 토대로 사전에 산사태 발생경보를 발령하는데 중요한 근거로 활용될 수 있다. 이와 같은 이론을 우리나라에 적용하기 위해 2006년 7월 13일부터 7월 19일까지 강원도 인제군 일대에 내린 강우자료와 산사태 발생과의 관계를 분석한 결과, 실제 산사태가 발생한 7월16일 오전 11시경을 기준으로 23시간, 11시간, 9시간 전에 강우강도가 RTI의 상부임계값을 초과하였다. 이를 토대로 이와 같은 세 차례에 걸친 산사태 경보의 발령이 필요하였음을 알 수 있었다. This study is a case study for application of the RTI warning model to Korea which was previously developed to predict landslide potential and occurrence time during a rainfall event. The rainfall triggering index (RTI) is defined as the product of the rainfall intensity I (mm/hr) and the effective accumulated rainfall $R_t$ (mm). This index is used to evaluate the landslide and debris-flow occurrence potential at time t during a rainfall event. The upper critical value ($RTI_{UC}$) of RTI and the lower critical value ($RTI_{LC}$) of RTI can be determined by historical rainfall data of a certain area. When the rainfall intensity exceeds the upper critical value, there are high potential to occur land-slides. The analysis result can predict landslide occurrence time of an area during a rainfall event as well as land-slide potential. The result can also be used as an important data to issue early-warning of landslides. In order to apply the RTI warning model to Korea this study analyzed rainfall data and landslides data in Inje county, Gangwon province, Korea from July 13 to July 19, 2006. According to the analysis result, the rainfall intensity exceeded the upper critical value 23 hours ago, 11 hours ago, and 9 hours ago from 11:00 in the morning, July 16. Therefore, landslide warnings would be issued three times for people evacuation for avoiding or reducing hurts and dam-ages from landslides in mountainous areas of Inje.

제3기 퇴적암 및 화산암 분포지의 산사태 예측모델

채병곤 ( Byung Gon Chae ),김원영 ( Won Young Kim ),나종화 ( Jong Hwa Na ),조용찬 ( Yong Chan Cho ),김경수 ( Kyeong Su Kim ),이춘오 ( Choon Oh Lee ) 대한지질공학회 2004 지질공학 Vol.14 No.4

이 연구는 제3기 퇴적암과 화산암이 분포하는 지역의 자연사면에서 발생하는 토석류 산사태를 예측하고자 로지스틱 회귀분석(logistic regression analysis)을 이용하여 예측모델을 개발한 것이다. 통계적 방법을 이용한 산사태 예측모델 개발을 위해 산사태 자료는 경북 포항지역에서 1998년 발생한 산사태를 대상으로 수집하였다. 로지스틱 회귀분석의 기본 특성을 고려하여 현장조사 및 실내토질시험은 산사태 발생지점 전체와 임의로 선택한 미발생 지점을 대상으로 실시하였다. 산사태 발생에 영향을 미치는 인자는 로지스틱 회귀분석을 실시하여 최종적으로 6개 영향인자를 선정하였다. 이들 6개 인자는 지형요소 2개와 지질요소 4개로 구성되어 있다. 개발된 모델은 신뢰성 검증을 수행한 결과 90% 이상의 예측률을 확보한 것으로 나타났다. 이 모델을 바탕으로 기존에 제시된 변성암 및 화강암 분포지에서의 산사태 예측모델과 함께 지질특성을 고려한 산사태 발생의 가능성을 확률적·정량적으로 예측할 수 있게 되었다. This study developed a prediction model of debris flow to predict a landslide probability on natural terrain composed of the Tertiary sedimentary and volcanic rocks using a logistic regression analysis. The landslides data were collected around Pohang, Gyeongbuk province where more than 100 landslides were occurred in 1998. Considered with basic characteristics of the logistic regression analysis, field survey and laboratory soil tests were performed for both slided points and not-slided points. The final influential factors on landslides were selected as six factors by the logistic regression analysis. The six factors are composed of two topographic factors and four geologic factors. The developed landslide prediction model has more than 90% of prediction accuracy. Therefore, it is possible to make probabilistic and quantitative prediction of landslide occurrence using the developed model in this study area as well as the previously developed model for metamorphic and granitic rocks.

AHP 분석기법을 이용한 급경사지재해 취약성 평가표 개발

채병곤 ( Byung Gon Chae ),조용찬 ( Yong Chan Cho ),송영석 ( Young Suk Song ),서용석 ( Yong Seok Seo ) 대한지질공학회 2009 지질공학 Vol.19 No.1

기존의 급경사지재해 평가방법은 현장조사를 기반으로 하여 일정 과정의 실내분석이 실시된 후 그 결과를 도출하기 때문에, 현장에서 즉각적인 평가결과를 도출하기 어려운 점이 있었다. 이러한 문제점과 기존의 주관적 평가방법에서 발생하는 평가결과의 오차를 줄이기 위해 본 연구에서는 현장에서 직접 관련요소를 조사하고 이를 토대로 급경사지재해 취약성을 객관적으로 평가할 수 있는 방법을 개발하고자 노력하였다. 이를 위해 응용통계기법의 하나인 AHP 분석을 이용하여 급경사지재해 취약성 평가표를 개발하였는데, 이는 전문가 설문을 통한 AHP 분석 방법의 결과를 이용해 수행한 것으로서, 각 평가항목과 평가항목별 세부등급에 대한 가중치를 각각 설정하였다. 평가항목들의 가중치를 100점으로 환산하여 점수화한 결과 사면경사가 가장 높은 중요도를 보이고, 투수계수, 함수비, 공극율, 암질, 그리고 고도의 순서로 결정되었다. 이렇게 결정된 평가항목별 점수를 기준으로 평가항목 각각의 세부등급에 대한 점수를 할당하여 급경사지재해 취약성 평가표를 개발하였다. 급경사지재해 취약성 평가표를 이용하여 평가자는 평가대상 지점에 대해 각 평가항목별 해당속성, 즉 세부등급을 선택하고, 선택된 각 속성별 평가점수를 더하면 급경사지재해 취약성을 점수로 파악할 수 있다. Since the preexisting evaluation methods of landslide susceptibility take somehow long time to determine the slope stability based on the field survey and laboratory analysis, there are several problems to acquire immediate evaluation results in the field. In order to overcome the previously mentioned problems and incorrect evaluation results induced by some subjective evaluation criteria and methods, this study tried to develop a method of landslide susceptibility by a quantitative and objective evaluation approach based on the field survey. Therefore, this study developed an evaluation chart for landslide susceptibility on natural terrain using the AHP analysis method to predict landslide hazards on the field sites. The AHP analysis was performed by a questionnaire to several specialists who understands mechanism and influential factors of landslide. Based on the questionnaire, weighting values of criteria and alternatives to influence landslide triggering were determined by the AHP analysis. According to the scoring results of the analysed weighting values, slope angle is the most significant factor. Permeability, water contents, porosity, lithology, and elevation have the significance to the landslide susceptibility in a descending order. Based on the assigned scores of each criterion and alternatives of the criteria, an evaluation chart for landslide susceptibility was suggested. The evaluation chart makes it possible for a geologist to evaluate landslide susceptibility with a total score summed up each alternative score.

암반사면을 대상으로 다변량 수량화 기법을 응용한 RMR 인자의 수정 가중치 제안

채병곤 ( Byung Gon Chae ),김광식 ( Kwang Sik Kim ),조용찬 ( Yong Chan Cho ),서용석 ( Yong Seok Seo ) 대한지질공학회 2006 지질공학 Vol.16 No.1

본 연구는 지질특성에 따라 해당 지역의 지질조건과 특성을 최대한 반영한 RMR 항목별 가중치를 결정하는 방법을 제안하기 위하여 수행되었다. 이를 위해 본 연구에서는 우선 울산지역에 분포하는 백악기 퇴적암을 대상으로 RMR 분류의 인자별 배점체계를 검토하였다. 이 과정에서 기존 연구들이 수행한 경험적 연구방법을 탈피하여 다중회귀분석을 이용한 객관적·과학적 방법으로 인자별 배점을 설정하였다. 이를 통해 인자별 배점설정의 객관적 근거를 확보한 수정된 RMR 분류체계를 제안하고, 그 결과를 지질학적 관점에서 평가하였다. 다중회귀분석을 위해 RMR 항목과 사면경사를 각각 독립변수와 종속변수로 설정하였다. 다중회귀분석을 통한 수정된 RMR 항목별 가중치는 무결암의 강도가 30, RQD가 18, 불연속면 간격이 8, 불연속면 조건이 32, 그리고 지하수 12로 나타났다. This study was conducted to suggest a method to determine weighting values of each parameter of the RMR system considered with geologic characteristics of a study area. This study reviewed the weighting values of the RMR system for the Cretaceous sedimentary rocks distributed in Ulsan area. Based on the data of field survey at the study area, a multiple regression analysis was used to set up an optimal weighting values of the RMR parameters. For the multiple regression analysis, each parameter of the RMR and the slope gradient were regarded as the independent variable and the dependent variable, respectively. The analysis result suggested a modified weighting values of the RMR parameters as follows; 30 for the intact strength of rock; 18 for RQD; 8 for spacing of discontinuities; 32 for the condition of discontinuities; and 12 for ground water.

콘포컬 레이저 현미경을 이용한 불연속면의 거칠기 측정 연구

채병곤 ( Byung Gon Chae ),송재용 ( Jae Yong Song ),정교철 ( Gyo Cheol Jeong ) 대한지질공학회 2002 지질공학 Vol.12 No.4

사용후핵연료 지층처분을 위한 국내 지질특성 평가

채병곤(Byung-Gon Chae),최정해(Junghae Choi),김용제(Yongje Kim),김유홍(Yoo-Hong Kihm),김주용(Joo Yong Kim),석희준(Hee Jun Seok),박의섭(Eui-Sub Park) 대한지질학회 2015 대한지질학회 학술대회 Vol.2015 No.10

불포화토 내 강우침투에 따른 포화깊이비를 고려한 사면안정해석

채병곤 ( Byung Gon Chae ),박규보 ( Kyu Bo Park ),박혁진 ( Hyuck Jin Park ),최정해 ( Jung Hae Choi ),김만일 ( Man Ii Kim ) 대한지질공학회 2012 지질공학 Vol.22 No.3

DEBRIS-2D를 이용한 인제지역 토석류 산사태 거동모사 사례 연구

채병곤 ( Byung-gon Chae ),( Ko-fei Liu ),김만일 ( Man-il Kim ) 대한지질공학회 2010 지질공학 Vol.20 No.3

이 연구는 Liu and Huang (2006)이 개발한 DEBRIS-2D 프로그램을 이용하여 한국의 자연사면을 대상으로 토석류거동모사의 적용성을 평가하기 위하여 수행하였다. 세립질 및 조립질 물질이 혼재한 대규모 토석류를 모사하기 위해 DEBRIS-2D는 Julien and Lan (1991)이 제안한 구성식을 이용하여 개발되었다. DEBRIS-2D의 이론을 바탕으로 이 연구는 2006년 7월 16일 강원도 인제군 덕산리에서 대규모 토석류 산사태가 발생한 계곡을 모사대상지역으로 선택하였다. 거동모사 결과, 토사 물질은 산사태 발생 10분 후에 이미 계곡으로 모두 유입되었다. 10분 후 토석류는 계곡부의 첫 번째 변곡점 지점인 개활지에 이르렀으며, 이로 인해 토석류의 속도가 감소하고 흐름 방향이 변하였다. 그 후 토석류는 다시 가속도가 붙어 약 40분 후에 계곡 하류의 마을인근에 이르렀다. 토석류의 최대 속도는 1 m/sec에서 2 m/sec 정도로 비교적 느리고, 토석류의 깊이변화는 계곡의 형태에 많은 영향을 받음을 알 수 있다. 거동모사 결과는 산사태 발생당시 현장의 상황과 매우 유사하게 나타났다. 이는 DEBRIS-2D 프로그램이 알고리즘을 크게 수정하지 않고도 한국의 지질 및 지형조건에 어느 정도 적용 가능함을 의미한다. 그러나, 더욱 신뢰도 높은 토석류 거동모사를 위해서는 국내 지질 및 지형에 대한 최적의 속성값을 결정할 필요가 있다. In order to assess applicability of debris flow simulation on natural terrain in Korea, this study introduced the DEBRIS-2D program which had been developed by Liu and Huang (2006). For simulation of large debris flows composed of fine and coarse materials, DEBRIS-2D was developed using the constitutive relation proposed by Julien and Lan (1991). Based on the theory of DEBRIS-2D, this study selected a valley where a large debris flow was occurred on July 16th, 2006 at Deoksanri, Inje county, Korea. The simulation results show that all mass were already flowed into the stream at 10 minutes after starting. In 10minutes, the debris flow reached the first geological turn and an open area, resulting in slow velocity and changing its flow direction. After that, debris flow started accelerating again and it reached the village after 40 minutes. The maximum velocity is rather low between 1 m/sec and 2 m/sec. This is the reason why debris flow took 50 minutes to reach the village. The depth change of debris flow shows enormous effect of the valley shape. The simulated result is very similar to what happened in the field. It means that DEBRIS-2D program can be applied to the geologic and topographic conditions in Korea without large modification of analysis algorithm. However, it is necessary to determine optimal reference values of Korean geologic and topographic properties for more reliable simulation of debris flows.

지질특성 관측용 센서를 이용한 산사태 모니터링 기법 현황

채병곤 ( Byung Gon Chae ),송영석 ( Young Suk Song ),최정해 ( Junghae Choi ),김경수 ( Kyeong Su Kim ) 한국센서학회 2015 센서학회지 Vol.24 No.5

There are many landslides occurred by typhoons and intense rainfall during the summer seasons in Korea. To predict a landslide triggering it is important to understand mechanisms and potential areas of landslides by the geological approaches. However, recent climate changes make difficult to predict landslide based on only conventional prediction methods. Therefore, the importance of a real-time monitoring of landslide using various sensors is emphasized in recent. Many researchers have studied monitoring techniques of landslides and suggested several monitoring systems which can be applicable to the natural terrain. Most sensors of landslide monitoring measure slope displacement, hydrogeologic properties of soils and rocks, changes of stress in soil and rock fractures, and rainfall amount and intensity. The measured values of each sensor are transmitted to a monitoring server in real-time. The ultimate goal of landslide monitoring is to warn landslide occurrence in advance and to reduce damages induced by landslides. This study introduces the current situation of landslide monitoring techniques in each country.