토석류 방재구조물 모의에 대한 Sink Module의 이론적 접근

Theoretical Approach of Sink Module for Simulation of Disaster Prevention Structure

이상기후로 인한 집중호우의 증가로 토석류에 대한 피해가 급증하고 있다. 토석류의 발생은 사면을 따라 흐르며 다량의 토석과 유목을 발생시키고, 시설물 및 농경지 등을 황폐화 시키는 주요 원인이 된다. 그러나 이와 관련된 국내의 구조적대에 대한 설계 기준 또는 지침은 토석류 발생원인 조사나 토석류의 발생형태별 피해억제를 위한 대책공법 선정 방안에 대해 규정하고 있는 실정이며, 설계를 위한 가이드라인 등의 제시는 부족한 상황이다. 결국 토석류 방재 구조물에 대한 연구는 수치해석을 이용할 수밖에 없는 실정이지만, 이마저도 사방댐 모의에 집중되어 있을 뿐, 맨홀 형태의 구조물에 대한 모의는 2차원 모형으로 재현할 수 없는 상황이다. 이에 본 연구에서는 구조물에 대한 정확한 토석류 해석이 가능한 UDS(Urban Debris Simulator)에 맨홀형 방재구조물을 간접적으로 재현할 수 있는 Sink 모듈을 개발하였다. 경사면에 대한 맨홀 유입량을 이론적으로 제시하였으며, 이를 UDS에 탑재하고, 이를 3차원 유동해석 프로그램 결과와 비교하여 정확도를 검증하였고 적용성을 높이는 방안도 제안하였다.

Intensified torrential heavy rain caused by the abnormal climate change has increased to occur catastrophic debris flows. When debris flows along the mountainous slope, a large amount of entrainment composed of soil and debris occurs, which becomes the main cause of devastation of facilities and agricultural lands. However, most domestic design criteria or guidelines about structural countermeasures are relatively insufficient to use as the reference in practical designs. Also, due to the deficiency of such related studies on the disaster prevention structures, it is inevitable to utilized the numerical methods instead. However, most of them are hard to reproduce the complex effect of countermeasure, especially sink types, with the two-dimensional models. In this study, we developed the sink module that can indirectly reproduce the reduction of amount of debris flows by sink type countermeasure in the Urban Debris Simulator (UDS). First, the amount of sink inflow along the hilly slope was theoretically presented. And numerical results were compared with the results from the trustworthy three-dimensional model to verify the accuracy and to advance practical application for debris flow analysis.