Journal of the Korean Geo-Environmental Society ISSN:1598-0820(Print) 2714-1233(Online) 한국지반환경공학회 논문집

비탈면 재해를 예방하기 위해 ‘산사태 위험지 평가표’ 및 ‘재해위험도 평가표’와 같은 정성적 평가 도구들이 개발되어 급경사지의 위험성 평가에 활용되고 있다. 이러한 평가표의 개발과 개선을 위해 다양한 방법론이 제안되고 있으며, 특히 전문가 그룹을 대상으로 한 계층분석기법(AHP)을 이용한 연구가 다수 수행되어 왔다. 본 연구에서는 비탈면 붕괴 발생 여부에 대한 정량적 예측을 목적으로 비탈면 붕괴 발생 및 미발생 사례에 대한 데이터베이스를 구축하고, 이를 기반으로 다양한 기계학습 기법을 적용하여 분류 예측 성능을 비교·평가하였다. 주요 분석 기법으로는 로지스틱 회귀, 랜덤 포레스트, 극단적 무작위 트리, XGBoost 등을 사용하였으며, 국내 급경사지의 재해위험도 평가 결과를 바탕으로 각 모델의 성능을 시험하였다. 그 결과, XGBoost 모형이 시험용 데이터에서 정확도 98.60%, 민감도 76.47%, F1 score 76.47%, MCC 75.75%를 기록하며, 가장 우수한 분류 성능을 나타냈다. 본 연구는 정성적 평가의 비중이 큰 기존의 위험성 평가 방식에 정량적 예측 기법을 도입함으로써, 급경사지 재해 예방을 위한 과학적 의사결정 기반을 수립하기 위한 기초적인 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

강우로 인한 비탈면 변위는 산사태 등을 유발시키므로 모니터링이 매우 중요하다. 그러나 현재까지 연구는 비탈면 변위에 대한 모니터링 장치나 센서를 이용해서 평가하는 연구가 대부분이다. 따라서 본 연구에서는 분단위로 수집된 비탈면 변위 데이터를 기반으로 Prophet 모델을 적용하여 변위 예측을 분석하였다. 예측 결과 단기간에는 상대적으로 높은 정확도를 가질 수 있으며, 중장기 예측에서는 불확실성이 증가하겠지만 잠재적인 위험을 식별하고 예방 조치를 취하는 데에 여전히 유용할 수 있다. 향후 연구에서는 다변량 데이터를 통합한 예측 모델을 개발할 필요가 있으며, 예측 모델의 성능을 향상시키기 위해서는 비탈면의 변위 시나리오에 대한 검증과 이를 통해 예측값의 불확실성을 줄이는 것이 필요하다.

간척지는 형성 시 반복적인 성토와 매립으로 압밀이 장기화되어 장기적으로 침하가 누적되므로, 광역 지역에 대한 지속적인 관측이 필요하다. 이러한 이유로 광역 지역에 대해 지속적으로 모니터링이 가능한 계측 기법인 InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구는 이러한 필요성에 대응하여 새만금 산업연구용지를 대상으로 C-band에 속하는 Sentinel-1 자료를 사용하여 영구 산란자 기반 PS-InSAR 기법을 적용하고, 영구 산란자 선택에 있어 핵심 매개변수인 진폭 분산 지수 임계값(_A)이 결과에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위하여 _A를 0.4부터 0.6까지 0.1 단위로 변경하고, PS 포인트 수와 시계열 변위의 변동성, 해석 전 영역에 대한 지반 변형 속도의 표준편차를 지표로 삼아 정량적으로 비교하였다. 해석 결과, _A가 증가할수록 PS 포인트가 유의미하게 증가하는 반면, 동시에 시계열 변위 데이터의 변동성이 증가하여 안정성이 낮아지는 상충 관계를 확인할 수 있었다. 또한 전체 PS 포인트에 대한 지반 변형 속도의 표준편차가 증가하였다. 따라서 _A의 입력값에 따라 해석 결과의 밀도와 결과의 신뢰성 사이의 상충 관계로 인한 대상 지역별 입력값을 선정하는 것이 권장된다. 본 연구에서는 _A의 변화에 따른 해석 결과의 밀도 변화 및 시계열 변위 데이터의 변동성을 시각적으로 나타내고, 각 조건 별 표준편차를 정량적으로 평가함으로 추후 간척지의 PS-InSAR 해석상의 매개변수 선택에 참고 기준으로 활용될 수 있다.

우리나라는 국토의 약 70%가 산악지형으로 이루어진 급경사 지역으로 구성되어 있어, 강우 발생 시 지표유출이 우세하게 나타나며, 단시간 내 다량의 토양침식이 발생하는 특성을 가진다. 특히 기후변화로 인해 극한 강우의 발생 빈도가 증가하는 추세에 따라 유출량 및 유사유출량 또한 지속적으로 증가할 것으로 전망된다. 이러한 홍수 및 토사유출 피해 저감을 위해서는 환경적·생태적 측면을 고려한 유역 단위의 자연성 기반 해법(Nature-based Solutions, NbS)에 기초한 토사관리 방안의 도입이 필요하다. 이에 본 연구에서는 용담댐 상류에 위치한 천천 유역을 대상으로, NbS 기법 중 토지피복전환에 따른 유출량 및 유사유출량 저감 효과를 분석하였다. 연구 결과, 첨두 유출량은 최소 3.34%에서 최대 13.62%까지 저감되었으며, 총 유출량 또한 3.39%에서 9.03% 범위로 감소하여 홍수 피해 예방에 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 유사유출량의 경우 첨두치는 3.35%에서 26.22%, 총량은 6.74%에서 19.50%까지 저감되어 토사유출 저감에 있어 토지피복전환이 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 본 연구는 NbS 기법 중 토지피복전환 적용에 따른 유출량 및 유사유출량 저감 효과를 정량적으로 제시하였으며, 향후 유역 단위 NbS 기반 토사관리 전략 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.