J Korean Soc Hazard Mitig 2017; 17(4): 131-141  https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2017.17.4.131
A Study on Method of Setting Management Area of the Debris-Flow Hazard Area
Ji-Hyeob Ryu*, Sang-Hoon Seo**, Sehee Han***, and Suck-Rae Sim****
* Member, Professor, Department of Constructional Disaster Prevention Engineering, Hanlyo University,
*** Member, Researcher, Institute of Slope Disaster Mitigation, Association of Slope Disaster Mitigation,
**** Member, CEO, Dong-A Special Engineering & Construction Corporation
Correspondence to: Member, Manager, Dong-A Special Engineering & Construction Corporation (Tel: +82-2-2107-7100, Fax: +82-2-2107-7105, E-mail: mccrux@naver.com)
Received: June 8, 2017; Revised: June 12, 2017; Accepted: June 20, 2017; Published online: August 30, 2017.
© The Korean Society of Hazard Mitigation. All rights reserved.

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract

In comprehensive plan for storm and flood damage reduction is a comprehensive disaster prevention plan formulated by local governments. In the plan, debris flow is included in slope disaster and sediment disaster. However, as a result of analyzing the comprehensive plan for storm and flood damage reduction by the completed 10 local governments, only the 3 local governments examined the possibility of debris flow during slope disaster and sediment disaster dangerous area selection process. In addition, in the case of debris flow the area designated as a dangerous area up to the area where the damage is concerned was only one local government. Therefore, in this study, we studied the method of setting the management area of the debris flow hazard zone reflecting the debris flow risk judgment table (Korea Forest Service) and characteristics of domestic debris flow. Then, we analyzed the applicability of actual debris flow damage cases and debris flow management areas.

Keywords: Debris Flow, Debris Flow Hazard Area, Setting of Management Area, Comprehensive Disaster Management Plan
1. 서론

풍수해의 예방 및 저감을 위해 재정된 자연재해대책법 16조에서는 5년마다 풍수해저감종합계획을 수립하도록 하고 있으며, 이를 위한 상세 기준인 「시·군 등 풍수해저감종합계획 세부수립기준」에 따라 위험후보지 선정과 현장조사, 분석 등을 통해 위험지구를 설정하도록 하고 있다. 특히 산사태나 토석류 발생이 우려되는 위험지구는 7가지의 풍수해 유형 중 사면재해, 토사재해 위험지구 선정을 통해 선정 될 수 있다.

그러나 기 완료된 10개 시·군의 풍수해저감종합계획에 대한 분석 결과 토석류 피해 영향범위를 고려하여 위험지구를 설정한 사례는 극히 일부인 것으로 확인되었다. 이와 같은 이유는 현재 「시·군 등 풍수해저감종합계획 세부수립기준」에서 토석류 위험지구 후보지 선정과 현장조사를 통한 분석, 피해영향 범위의 예측, 위험지구의 설정에 관한 기준이 명확하게 나와 있지 않은 한편, 7가지 풍수해 유형에 대한 방재 계획을 마련해야 하는 사업에서 토석류 위험지구 선정만을 위해 토석류 분석 전문 프로그램 구입하여 분석을 수행하기에는 비용적, 시간적 한계가 있기 때문이다.

한편 풍수해저감종합계획 수립시 기초자료의 제공과 산사태 및 토석류 위험지역 현황에 대한 대국민 서비스를 위해 국민안전처와 산림청에서 지반재해위험지도와 생활안전지도, 산사태정보시스템 등을 마련하여 운영 중에 있지만 GIS 분석을 통해 위험도와 영향범위를 예측한 것이기 때문에 기초자료로서만 활용 할 것을 권고하고 있으며, 따라서 그 자체를 위험지구 관리구역으로 설정하기에는 무리가 있다.

따라서 본 연구에서는 토석류 위험지구 후보지에 대한 현장조사를 통해 평가된 토석류 위험등급에 따라 위험지구 관리구역을 설정하는 토석류 위험지구 설정방안(안)을 마련하고자 한다.

2. 토석류 위험지구의 지정 실태 및 개선방안

2.1 풍수해저감종합계획 내 토석류 위험지구 지정 실태

본 연구에서는 풍수해저감종합계획 내 토석류 위험지구 지정 실태를 조사·분석하기 위하여 기 완료된 33개 지자체의 풍수해저감종합계획 보고서를 입수하였으나 우선적으로 권역별 2개 지자체를 무작위로 선정하여, 총 10개 지자체(강릉시, 고성군, 고흥군, 공주시, 김제시, 김천시, 여주군, 용인시, 창녕군, 춘천시)에 대한 풍수해저감종합계획 내 사면재해 및 토사재해의 위험지구 선정 절차와 방법을 조사·분석하였다.

2.1.1 10개 시·군의 풍수해저감종합계획 내 토석류 위험지구 후보지 선정 과정

풍수해저감종합계획 수립 시 위험후보지 선정과 위험지 선정에 필요한 절차 및 기준은 ‘시·군 등 풍수해저감종합계획 세부수립기준(2016.12.19)’ 제3장에서 명기되어 있으며, 토사재해 위험지구 후보지 선정기준에 관한 내용은 다음과 같다.

3-1-5 토사재해 위험지구 후보지 선정기준

2) 토사재해는 유역의 산간지에서 발생하는 토사재해와 소규모 개발지 혹은 나대지 등에서 발생하는 토사재해로 구분한다.

3) 유역의 산간지에서 발생하는 토사재해에 대해서는 GIS 기법을 활용한 산지토사유실 분석결과로부터 과다한 토사유실이 예상되는 지구를 선정한다.

< 해설: 토사재해 위험지구 후보지 선정기준 및 절차 >

③ 계곡부 산지하천 주변 토석류 유출이 우려되어 퇴적하상이 많이 나타나는 지역

④ 준설계획이 수립되지 않았거나 주기적인 유지관리가 미흡한 사방댐의 하류지역

10개 시·군의 풍수해저감종합계획 내 토석류 위험지구 선정 과정에 대한 확인 결과 10개 시·군 모두 토사유출량 산정공식(RUSLE)을 이용한 전지구 단위 분석을 통해 침식량, 비토사량을 산정하여 후보지를 선정하는데 활용하였으며, <해설> ④항의 선정기준에 대한 이행은 2개 시·군의 경우 일부 미흡하지만 10개 시·군 모두 수행하였다. 그러나 <해설> ③항의 선정 기준의 경우 일부 수행한 2개 시·군을 포함하여 모두 8개 시·군에서 수행하였는데 이는 선정기준이 객관적으로 제시되어 있지 않기 때문인 것으로 판단된다.

2.1.2 10개 시·군의 풍수해저감종합계획 내 토석류 위험지구 후보지에 대한 위험요인 분석 및 평가

선정된 위험지구 후보지는 ‘시·군 등 풍수해저감종합계획 세부수립기준(2016.12.19)’ 3-3 풍수해위험지구 후보지 위험요인 분석에 따라 위험요인에 대한 분석 및 평가를 수행하여 위험지구로 선정하게 된다. 토사재해의 경우 GIS를 이용한 토사유출량을 정량적으로 분석하여 제시하도록 하고 있으며, 후보지에 대한 현장조사를 수행하도록 하고 있다. 토사재해 위험지구 후보지의 현장조사에는 ‘풍수해위험요인(토사재해)’를 참조하여 ‘풍수해 유형별 현장조사표’를 작성하도록 하고 있다.

10개 시·군의 풍수해저감종합계획 내 토석류 위험지구 선정 과정에 대한 확인 결과 10개 시·군 모두 위험지구 후보지 선정을 위해 토사유출량 산정공식(RUSLE)을 이용한 전지구 단위 분석을 수행하여 위험지구 후보지를 선정하였으며, 현장조사를 수행하여 풍수해 유형별 현장조사표를 작성하였다.

한편, ‘시·군 등 풍수해저감종합계획 세부수립기준(2016.12.19)’ 3-3-2-3 사면재해 위험요인 분석 4)항에서는 다음과 같이 GIS 사면안정해석에 의해 위험지구로 분석되는 경우와 산사태 위험등급이 높은 지구의 경우 토석류 발생을 검토하도록 하고 있다. 이와 같은 내용은 2011년 우면산 일대에서 발생한 토석류와 춘천에서 발생한 토석류, 2013년 이천·여주·홍천 등에서 발생한 토석류 사례와 같이 국내에서 발생한 토석류의 경우 산지 자연비탈면에서 발생한 산사태의 유실토석이 계류로 유입되어 토석류로 전이/확대되며 발생하는 경우가 많기 때문에 매우 중요한 사항이다(National Disaster Management Research Institute, 2013).

3-3-2-3 사면재해 위험요인 분석

4) GIS 사면안정해석에 의해 위험지구로 분석되는 경우와 산사태 위험등급이 높은 지구는 토석류 발생 가능성을 검토하고, 토석류 발생에 의한 사면 하부의 피해범위를 예측하여 저감대책 수립과 향후 도시계획에 반영해야할 사항을 도출한다.

위와 같은 세부수립기준에 따라 10개 시·군의 풍수해저감종합계획에서는 GIS 사면안정해석 결과를 활용하여 산사태 위험등급이 높은 지역을 사면재해 위험지구 후보지로 선정하였으며, 현장조사시 재해위험도 평가표를 작성하여 위험등급을 산정하고 위험지구를 선정하였다. 그러나 사면재해 위험지구 지정시 GIS 사면안정해석에 의해 위험지구로 분석된 지역과 산사태 위험등급이 높은 지구를 대상으로 토석류 발생 가능성을 검토한 풍수해저감종합계획은 10개 시·군 중 3개 시·군(강릉, 창녕, 춘천)에 불과하였으며, 별도의 분석과정 없이 현장조사 만으로 토석류 발생 가능성을 검토하였다. 특히 SINMAP 등의 별도 분석 프로그램을 활용하여 사면재해 위험지구에 대한 토석류 발생 가능성을 검토한 지자체는 1개 시·군(창녕군)에 불과하였다. 나머지 7개 시·군은 토사재해 위험지구 후보지 선정시 토사유출량 산정공식(RUSLE)을 이용한 전지구 단위 분석으로 토석류 발생 가능성 검토를 병행한 것으로 판단된다.

2.1.3 10개 시·군의 풍수해저감종합계획 내 토석류 위험지구 선정 결과

‘시·군 등 풍수해저감종합계획 세부수립기준(2016.12.19)’ 3-3-3 풍수해 위험요인 분석결과의 작성 부분에 따르면, 다음과 같이 사면재해의 경우 급경사지와 산사태 위험 사면의 위치 및 사면붕괴로 인한 토석류의 예상 유출경로를 표현해야 한다고 명기하고 있으며, 토사재해의 경우 토사유출량의 공간적 분포와 유출경로가 표현되어야 한다고 명기하고 있다.

3-3-3 풍수해 위험요인 분석결과의 작성

③ 재해발생 경향의 시각화 지도는 풍수해 유형별로 다음의 정보를 포함하여야 한다.

나) 사면재해는 급경사지 재해예방에 관한 법률 제2조 규정에 의한 급경사지와 산사태 위험사면의 위치 및 사면붕괴로 인한 토석류의 예상 유출경로를 표현한다. 필요할 경우 지형도 대신 해당 지역의 실시간 토지이용정보를 제공하는 위성사진을 활용하여 토석류의 유출로 인한 피해예상지역을 파악할 수 있도록 한다. 산사태 위험사면의 위치와 토석류의 유출경로를 위성사진에 표현할 경우 하천(소하천 포함)의 유역계를 표시하여 위험사면의 방향성을 쉽게 파악할 수 있도록 한다.

다) 토사재해는 침식된 토사가 유출되는 과정에서 특정 지역의 퇴적되어 2차 피해를 유발하는 특성이 있으므로 토사유출량의 공간적 분포와 유출경로가 표현되어야 한다.

그러나 기 완료된 10개 지자체의 풍수해저감종합계획 중 사면재해 위험지구를 면단위로서 경계범위를 명확하게 표현한 경우는 5개 시·군(고흥, 공주, 김천, 여주, 용인)에 불과하였으며, 특히 사면재해 위험지구 하부로 위험영향 범위를 표기한 경우는 2개 시·군(김천, 용인)에 불과하였다(Ryu et al., 2015). 토사재해 위험지구 표기 및 위험영향지역 표기에 대한 현황을 조사한 결과 Table 1과 같이 위험지구를 하천단위로 지정한 한 곳이 6개 시·군, 유역단위로 지정한 곳이 4개 시·군이었으며, 위험영향 범위를 표기한 시·군은 김천시 1개 시·군에 불과한 것으로 조사되었다.

Table 1

The Setting of Debris Flow Hazard Area (Case Study of 10 Local Government)

ItemConceptLocal Government
Setting of Debris-Flow Hazard AreaRiver6
River Basin4
Analysis of the Influence RangeYes1
No9

2.2 풍수해저감종합계획 내 토석류 위험지구 선정에 관한 개선 방안

2.2.1 풍수해저감종합계획 내 토석류 위험지구 선정에 관한 문제점

기 완료된 10개 시·군의 토석류 위험지구 선정에 관한 현황을 조사한 결과 풍수해저감종합계획 내 토석류 위험지 선정에 관한 문제점을 확인 할 수 있었으며, 그 내용은 다음과 같다.

  • (1) 토석류 위험지 선정은 후보지 선정과정에서 토사재해에 해당되지만 사면재해 위험요인 분석 과정에서 GIS 사면안정해석에 의해 위험지구로 분석되는 지역, 산사태 위험등급이 높은 지역에 대해 토석류 발생 가능성을 검토하도록 하고 있음. 그러나 실제 사면재해 위험지구 후보지 선정과 위험요인 분석과정, 위험지구 선정 시 토석류 발생 가능성 검토를 수행한 경우는 일부로 확인됨.

  • (2) 토석류 위험지에 대한 위험성 평가는 사면재해 위험지구 후보지의 경우 ‘급경사지 재해위험도 평가표’를 활용하며, 토사재해 위험지구 후보지의 경우 ‘풍수해 유형별 현장조사표’를 활용함. 그러나 급경사지 재해위험도 평가표의 경우 토석류 위험도 평가에 대한 항목이 부족하여 위험도를 분석하기 어려우며, 풍수해 유형별 현장 조사표의 경우 위험등급을 산정할 수 없으므로 객관적인 위험도를 평가 할 수 없음.

  • (3) 사면재해 및 토사재해 위험지구는 사면붕괴, 토사의 유출 등에 의한 2차 피해가 발생하므로 유실된 토석의 공간적 분포와 유출경로를 표현하도록 하고 있음. 그러나 ‘시·군 등 풍수해저감종합계획 세부수립기준(2016. 12.19)’에서 피해 예상 범위 검토 방법을 제시하고 있지 않으며, 실제 이에 대한 검토를 수행하는 지자체는 10개 시·군 중 1~2개 시·군에 불과함.

2.2.2 토석류 위험지구 선정 방안 개선을 위한 풍수해저감종합계획 세부수립기준 개선 방안

위와 같은 풍수해저감종합계획 내 토석류 위험지 선정에 관한 문제점을 바탕으로 본 연구에서는 다음과 같이 풍수해저감종합계획 내 토석류 위험지 선정에 관한 개선 방안을 제시하고자 한다.

  • (1) 2.1.1절에서 서술한 바와 같이 산지 자연비탈면에서 발생한 산사태가 토석류로 전이/확대되는 경우가 많으므로 사면재해 위험지구 후보지에 대한 현장조사시 급경사지 재해위험도가 C~D등급으로 분석된 지구를 토사재해 위험지구 후보지로 지정하는 것이 바람직 할 것으로 판단됨. 이를 통해 사면재해 위험지구에 대한 토석류 발생 가능성 검토뿐만 아니라 유실된 토석의 유출 경로 분석, 피해 영향 범위 분석을 수행 할 수 있음.

  • (2) 사면재해 위험지구 후보지 및 위험지구, 토사재해 위험지구 후보지에 대한 토석류 위험도 평가를 위해 ‘토석류 재해위험도 평가표’가 별도로 지정되어야 함. 그러나 현재 국민안전처, 국토교통부 등 여러기관에서 ‘토석류 재해위험도 평가표’에 관한 연구를 수행하고 있으며, 산림청에 ‘토석류 발생 우려지역 판정표’가 마련되어 있으므로 본 연구에서는 ‘시·군 등 풍수해저감종합계획 세부수립기준’에 현장조사 시 타기관의 토석류 위험도 평가표를 활용하여 토석류 위험지의 위험도 평가를 수행하도록 하는 것을 제안함.

  • (3) 사면재해 위험지구에 대한 관리구역 설정방안은 Ryu and Seo(2015)에 의해 제시된 바 있으므로 본 연구에서는 토석류 위험지구에 대한 관리구역 설정방법에 대해 제시하고자 함.

3. 국내외 토석류 위험지구 및 관리구역 설정 방법

3.1 일본의 토석류 위험지구 및 관리구역 지정

일본은 사면·토사재해 위험지역 설정을 위해 중앙인 건설성에서 토사재해방지 대책법을 제정하고 토사재해로부터 국민의 생명과 신체를 보호하는 것을 목적으로 토사재해경계구역(土砂災害警戒区域)과 토사재해특별경계구역(土砂災害特別警戒区域)을 지정하여 경계피난체제의 정비, 특정 개발 행위에 대한 제한 및 규제를 수행하도록 하고 있다. ‘토사재해 경계 구역 등에 있어서 토사재해 방지 대책의 추진에 관한 법률 시행령’에 따르면 토석류 위험지역은 5km2 이하의 계류면적에서 발생한 토석류로 인해 피해가 예상되는 지반경사 2도 이상의 구역으로 정의하고 있으며, 위 지역을 토사재해경계구역[土砂災害警戒区域, Yellow Zone]으로 지정하고 있다(土砂災害警戒区域等における土砂災害防止対策の推進に関する法律施行令, 2001). 위 과정으로 설정된 토사재해경계구역 중 건축물에 파손이 생겨 주민 등의 생명 또는 신체에 중대한 위해가 발생할 우려가 있다고 인정되는 구역은 토사재해특별경계구역(土砂災害特別警戒区域, Red Zone)으로 설정한다.

3.2 대만의 토석류 위험지구 및 관리구역 지정

대만은 사면·토사재해에 관한 수토보전법(水土保持法) 제16조에 따라 수토보전을 위한 유지관리 지역인 수토보전지구(水土保持區)를 설정하도록 명기하고 있으며, 이에 사면재해 및 토사재해 위험지구가 포함시키고 있다. 특히 사면·토사재해 위험지역에 대한 평가 및 설정에 대한 사항을 명기하고 있는 ‘토석류 예상계류 구획방법(土石流潛勢溪流劃設作業手冊)’에서는 Fig. 2와 같이 자연 조건, 영향범위 내 위험요인을 분석한 결과를 토대로 토석류로 인한 재해가 발생할 수 있는 계류를 ‘토석류잠재계류(土石流潛勢溪流)’로 지정하고 초기영향범위 설정, 현장조사를 통한 영향범위 수정, 영향범위 설정을 통해 토석류 발생시 피해가 발생할 수 있는 영향범위를 설정하고 있다.

Fig. 1.

Cases of Setting the Influence Area of the Debris Flow Hazard


Fig. 2.

Setting of the Debris Flow Hazard Zone(Taiwan)


(1) 초기 영향범위 설정

영향 범위 설정을 위한 영향 반경은 다음의 Eq. (1)에 따르며, 영향 범위 설정을 위한 기준점은 계류 상부로 부터 계류 경사가 10° 이하로 낮아지는 변곡지점으로 설정한다. 이때 영향 반경의 105° 범위를 초기영향범위(Black Line)으로 설정하게 된다.

log(L)=0.42·log(V·tanθd)+0.935

(2) 현장조사를 통한 영향범위 수정

현장조사를 통해 지형적으로 급격히 경사가 완화되는 계곡출구를 확인하여 기준점을 변경하고 초기영향범위를 재설정하며, 영향을 주지 못하는 범위를 제외한다. 또한 계상 고도에서 10~12 m까지를 토석류 영향범위로 설정하며, 시설물을 고려하여 영향 반경을 연장하기도 한다.

(3) 영향범위의 설정

초기 영향범위 설정결과를 바탕으로 집수지형에 위치한 영향범위(Red Line)을 설정하며, 현장조사 결과를 바탕으로 영향범위(Blue Line)을 설정하게 된다.

3.3 위험지구 설정에 관한 국내 연구 및 시스템

3.3.1 산사태 및 토석류에 관한 국내 시스템

산림청에서는 산사태정보시스템을 통해 산사태를 예측하여 예경보를 발령하고 있으며, Fig. 3(a)와 같이 산사태위험지도를 공개하고 있다. 산사태위험지도는 전국을 대상으로 임상, 경급, 사면경사 등 9개 인자를 활용하여 제작되었으며, 산사태 위험도를 5등급으로 분류하여 표기하고 있다. 특히 토석류가 발생할 수 있는 계곡부(물골)가 분석되어 있으며, 시공된 사방댐의 위치를 확인할 수 있다.

Fig. 3.

Landslide Hazard Map in the Korea


국민안전처에서는 산사태 및 토석류 위험지에 대한 현황파악 및 관련 정책 및 풍수해저감종합계획 등에 활용하기 위하여 ‘급경사지 재해예방에 관한 법률’ 제20조에 의거하여 Fig. 3(b)와 같이 지반재해위험지도를 제작하였다. 그러나 서울시 외 15개 시·군의 지반재해위험지도만이 제작되었으며, 전국적 확대 및 개선사업이 이루어지지 않아 국민안전처에서 운영하는 생활안전지도(http://www.safemap.go.kr)에서 조차 산림청의 산사태위험지도를 활용하고 있는 실정이다.

산림청의 산사태위험지도와 국민안전처의 지반재해위험지도는 GIS분석을 통해 위험지역을 예측한 지도이다. 그러나 GIS분석 자체가 가지는 특성으로 인해 현장특성에 따르는 위험성을 파악하기 힘들다. 따라서 위 두 지도는 모두 현장조사 필요 지역 예측을 위한 사전자료로서 활용하는 것을 권장하고 있으며, 특히 토석류 발생시 토석류로 인한 피해발생 가능지역이 명확하게 표기되어 있지 않기 때문에 토석류 위험지구 관리구역 설정방안에 활용하는 것은 한계가 있다.

3.3.2 위험지구에 대한 관리구역 설정에 관한 연구 사례

‘도시계획 수립시 풍수해저감을 위핸 매뉴얼 개발 연구(국립방재연구원, 2011)’에서는 사면재해 위험도 평가 및 위험지구 개선방안을 마련하기 위해 비탈면의 경사와 높이에 따른 이격거리 및 영향권을 설정하는 방안을 제시한 바 있다. 그러나 위 영향권 설정방안은 비용편익 분석을 통한 대책사업 우선순위 산정을 위한 것으로 관리구역을 설정하기 위한 방법으로는 다소 미흡한 것으로 확인된다. 따라서 Ryu and Seo(2015)는 사면재해 위험지구에 관한 관리구역 설정방안에 대한 연구를 수행한바 있으며, 급경사지 재해위험등급에 따라 피해영향범위를 고려하여 관리구역을 3단계로 구분하여 설정하는 방법을 제시하였다. 그러나 위 연구는 사면재해 위험지구를 대상으로 급경사지 재해위험등급에 따른 관리구역 설정 방안을 제시하고 있기 때문에 토석류 위험지구에 대한 직접적 적용은 불가능한 방법이다.

한편, Kim et al.(2015a, 2015b)은 국내 토석류 위험구역 예측을 위한 토석류 이동거리 산정방법을 최장계류의 길이를 도달한계거리로 하는 방법(L1), 장기간의 모니터링 결과를 바탕으로 개발된 경험식을 이용하는 방법(L2), 유역면적과 환산각을 이용하는 방법(L3), 재해 위험이 있는 토지의 최하류 밑단부 설정방법(Lh)을 검토하였으며, 그 결과 기 개발된 소지역의 경우 L1, L2 산정법이, 저개발 대유역의 경우 L3, Lh 산정법이 합리적이라고 분석하였다. 그러나 위 산정법은 토석류 이동거리 산정을 위해 토석류 발생 시 발생되는 토석량을 분석하거나 유역면적을 분석하여야 한다.

4. 토석류 위험지구 관리구역 설정 방안

4.1 국내 발생 토석류의 특성

4.1.1 국내 발생 토석류의 이동거리에 대한 특성

본 연구에서는 토석류 위험지구 관리구역 설정을 위한 토석류의 이동거리 산정을 위해 별도의 토석류의 토석량 분석이나 유역면적을 고려하지 않는 단순한 방법을 고려하고자 한다. 그 이유는 풍수해저감종합계획 수립시 전지역 단위 분석을 통해 분석된 많은 토석류 위험지구 후보지와 관리대상지를 대상으로 토석량 분석 등의 별도의 분석과정을 수행하는데 한계가 있기 때문이다. 또한 현장조사를 통해 위험지구로 분석될 경우 풍수해저감종합계획 또는 위험지구 개선사업에서 별도의 안정성 분석 과정을 통해 대책시설물의 설계를 진행하기 때문이다. 따라서 국내 토석류 이동거리 특성에 관한 자료를 조사 분석하였으며, 그 결과는 다음과 같다.

국내 토석류 유동에 관한 연구는 1990년대부터 시작되었으며, 현재 많은 연구가 진행 중에 있다. 특히 Choi and Paik (2012)는 국내에서 2002~2010년에 발생한 238개소의 토석류를 대상으로 토석류 이동거리 특성을 분석하였으며, 그 결과 토석류의 발생지점과 퇴적지점의 표고차(H), 토석류 수평이동거리(L)에 대한 비를 Eq. (2)와 같이 순효율(net efficiency, 1/R)로 정의하였다.

순효율(1/R)=토석류의수평이동거리(L)토석류의발생지점과퇴적지점의고도차(H)

국내 발생 토석류의 순효율은 2~6 사이이며, 평균 4.3으로 분석하였다. 한편, Kim(2013)은 2013년 우면산 일대 토석류의 순효율을 분석 한 결과 형촌마을 일대의 토석류는 1.51~ 3.48, 평균 2.42, 송동마을 일대의 토석류는 1.63~5.69, 평균 2.93으로 분석하였으며, Jang et al.(2017)은 2006~2013년에 발생한 토석류 피해사례 45개소에 대한 순효율을 2~9, 평균 3.6으로 분석한 바 있다.

4.1.2 국내 발생 토석류의 침식 및 퇴적에 대한 특성

토석류 발생으로 인한 위험지역을 예측하기 위해서는 토석류의 퇴적부에 대한 검토가 매우 중요하다. Jang et al.(2017)는 2006~2013년에 발생한 토석류 피해사례 45개소의 경우 평균 10.1°에서 퇴적이 시작되었다고 분석하였다. 국외의 경우 VanDine(1996)는 부분적인 퇴적은 15°에서 퇴적은 10°에서 시작된다고 분석하고 있으며, Hungr et al.(1984)는 8~14°에서 퇴적이 발생한다고 분석하였다. 이와 같은 국내외 토석류 특성은 대만의 토석류잠재계류의 초기 영향범위 설정을 위한 기준점 설정시 10° 기준과 유사함을 알 수 있다.

4.2 산림청 토석류 발생 우려지역 판정표의 활용

풍수해저감종합계획에서 사면재해 위험지구 후보지는 현장조사를 수행하여야 하며, 현장조사를 통해 재해위험 평가등급이 결정되고 위험지구가 선정된다. 또한 급경사지일제조사 시에도 재해위험평가표를 사용하기 때문에 급경사지 일제조사 결과가 풍수해저감종합계획에 활용되기도 하며, 반대로 풍수해저감종합계획 내 사면재해 위험지구 후보지 조사결과가 급경사지 일제조사 시 활용된다. 이와 같은 연계성은 방재관련 사업의 연계성, 활용성 측면에서 매우 효율적이라고 볼 수 있다. 그러나 토사재해 위험지구 후보지에 대한 현장조사와 토석류가 발생할 수 있는 사면재해 위험지구 후보지를 대상으로 현장조사를 수행할 경우 활용할 수 있는 재해위험평가표가 마련되어 있지 않기 때문에 방재관련 사업의 연계성, 활용성 측면에서 매우 비효율적이며, 토석류 위험지구 선정이 조사자 주관에 의해 선정될 가능성이 매우 높다. 따라서 토석류 위험지구 후보지에 대한 현장조사에 활용될 수 있는 재해위험평가표 마련이 반드시 필요하다고 판단된다. 그러나 토석류 위험지구 후보지에 대한 재해위험평가표 마련은 관련 상세 연구와 공청회 등을 통해 마련되어야 하며, 국토교통부 등에서 관련 연구가 진행 중이기 때문에 본 연구에서는 산림청에서 활용하고 있는 토석류 발생 우려지역 판정표를 활용하여 토석류 발생 우려지역 등급을 산정하고자 한다.

4.3 토석류 위험지구 관리구역 설정 방안

4.3.1 토석류 우려지역 판정등급에 따른 관리구역 설정 방안

산림청 토석류 발생 우려지역 판정표를 활용한 현장조사 시 토석류 발생 우려지역은 1~4등급의 등급으로 분류된다. 이 중 1등급과 2등급은 토석류 발생 가능성이 높은 지역으로서 대책마련이 필요한 지역으로 3~4등급은 지속적인 관리가 필요한 지역으로 분류 할 수 있다. 이와 같은 토석류 발생 우려지역 등급에 따른 유지관리 차원의 특성에 따라 Fig. 4와 같이 관리 구역을 1~3등급으로 구분하고자 한다. 그러나 토석류 발생 우려지역 1등급이라도 토석류 피해 예상 범위, 지형특성, 위험 계류와의 이격거리 등에 따라 점진적인 관리구역 설정이 필요하기 때문에 관리구역을 차등적으로 설정하기 위한 고려 사항은 다음과 같이 요약할 수 있다.

Fig. 4.

Grading of Management Area


  • (1) 관리구역 설정시 기준점 선정 기준필요

  • (2) 토석류 발생 우려지역 등급에 따른 차등적인 관리구역 설정방안 필요

  • (3) 관리구역 설정시 토석류 유하거리에 따른 차등적인 관리구역 설정방안 필요

위와 같은 주요 고려 사항을 반영한 관리구역 설정방안은 다음과 같다.

4.3.2 관리구역 구획 방안

토석류 발생으로 인한 피해가 집중되는 구간의 시점은 토석류의 퇴적이 발생하는 시점으로서 계류 경사가 10° 미만으로 변이 되는 변곡점에서 부터 피해의 발생이 집중된다(Ikeya, 1976, 1981; VanDine, 1996; Kim et al., 2014, 2015). 이와 같은 토섞류 퇴적지점 특성을 반영하여 국내에서도 Kim et al.(2014, 2015), Choi and Paik(2012), Jang et al.(2017)은 토석류의 퇴적지점을 10°로 반영한바 있다. 본 연구에서는 4.1.2절 국내 발생 토석류의 침식 및 퇴적에 대한 특성과 대만 및 일본의 토석류 관리구역 설정기준을 참조하여 관리구역 설정을 위한 기준점을 토석류의 퇴적이 시작되는 계류경사 10°의 변곡점으로 선정하고자 한다.

계류경사 10°의 변곡점을 기준점으로 선정한 다음 계류를 따라 20m 간격으로 계류 유하방향과 직교하는 횡단 측선을 표시하고(Fig. 5(a)), 상부 횡단 측선과 하부 횡단 측선사이 직교선을 그린다. 직교선을 따라 양안으로 30°를 이루는 교선을 그려 범위를 설정한다(Fig. 5(b)). 단, 이때 교선은 지형 조건에 따라 5°, 15°로 조정할 수 있다.

Fig. 5.

Drawing Management Area


4.3.3 토석류 유하거리에 따른 차등적 관리구역 설정 방안

토석류 발생시 피해 영향범위 산정을 위한 계산방법은 3.3.2절에서 언급한 Kim et al.(2015)의 L1, L2, L3, Lh 산정법이 있다. 그러나 본 연구에서는 국내 발생 토석류의 이동거리에 대한 특성을 반영하여 하고자 한다. 4.1.1절과 같이 국내 발생 토석류는 발생지점과 퇴적지점 표고차에 관한 비율인 순효율은 지역 및 지형에 따라 다르지만, 평균 4.1인 것으로 확인된다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 발생된 토석류의 순효율 특성을 반영한하여 순효율비 4.0과 6.0을 영향범위 관리구역 설정 기준으로 활용하고자 한다.

4.3.4 관리구역 구획 방안: 토석류 발생 우려지역 등급에 따른 관리구역 설정

토석류 위험지구 관리구역을 설정하기 위한 방안으로 Fig. 6과 같이 3가지 방안에 대하여 검토하였으며, 3가지 방안의 주요 사항은 다음과 같다.

Fig. 6.

Study of Setting Method for Debris Flow Management Area


  • (1) 1안: 일본과 대만 기준을 참조하여 영향반경을 관리구역 I의 경우 영향반경을 105°, 관리구역 II의 경우 60°, 관리구역 III의 경우 30°로 설정하였으며, 영향거리는 관리구역 I의 경우 기준점~계류 고도차의 6배 구역까지, II~III의 경우 기준점~계류 고도차의 4배 구역까지로 설정함(Fig. 6(a)).

  • (2) 2안: 일본을 참조하여 영향반경을 관리구역 I~II의 경우 영향반경을 60°로 설정하였으며, 관리구역 III의 경우 계류 양안으로 20 m 범위로 설정하였음. 영향거리는 관리구역 I의 경우 기준점~계류 고도차의 6배 구역까지, II~III의 경우 기준점~계류 고도차의 4배 구역까지로 설정함(Fig. 6(b)).

  • (3) 3안: 일본과 대만 기준을 참조하여 영향반경을 관리구역 I의 경우 영향반경을 105°, 관리구역 II의 경우 60°, 관리구역 III의 경우 계류 양안으로 20 m 범위로 설정하였음. 영향거리는 관리구역 I의 경우 기준점~계류 고도차의 6배 구역까지, II~III의 경우 기준점~계류 고도차의 4배 구역까지로 설정함(Fig. 6(c)).

위 3가지 안을 검토한 결과 1안과 2안은 관리구역 I이 과다하게 설정될 것으로 판단되며, 1안의 관리구역 III의 설정시 영향반경 30°를 적용하는 방안보다 2, 3안의 계류 양안으로 20 m 범위를 설정함으로서 기준점에서부터 관리구역을 확보하는 것이 바람직 할 것으로 판단된다. 또한 계류 양안에 대한 관리구역으로 설정 방안은 계류정비 사업이나 사방사업 시 설정된 토석류 관리지구를 연계시킬 수 있기 때문이다.

따라서 본 연구에서는 토석류 위험지구에 대한 관리구역 설정 기준으로 Fig. 7과 같은 구획 방법을 제시하고자 한다. 토석류 발생 우려지역 1등급의 경우 Fig. 7(a)와 같이 관리구역은 I~III으로 구획되며, 토석류 발생 우려지역 2등급의 경우 Fig. 7(b)와 같이 관리구역 I~II, 토석류 발생 우려지역 3~4등급의 경우 Fig. 7(c)와 같이 관리구역 I로 구획된다.

Fig. 7.

Setting Method for Debris Flow Management Area


특히 기준점(계류경사 10° 변곡점)으로부터 상류부로 기준점~계류 고도차의 1배 거리만큼 관리구역을 확장함으로서 토석류 위험지구에 대한 관리기관(부처)과 예방사업의 범위 설정 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

5. 토석류 위험지구 관리구역 설정(안) 검토

본 연구를 통해 제시한 토석류 위험지구 관리구역 설정방안(안)의 적용성을 검토하기 위하여 다음과 같이 2013년 발생한 토석류 피해사례와 김천시 풍수해저감종합계획 내 토사재해 위험지구를 대상으로 토석류 위험지구 관리구역을 설정해 보았으며, 그 결과는 다음과 같다.

5.1 2013년 토석류 피해사례에 대한 토석류 위험지구 관리구역 설정(안) 적용성 검토

2013년 7월 12~14일과 22일 호우기간 중 집중호우로 인하여 경기 및 강원지역 일대에서 토석류 및 산사태가 발생하였으며, 이로 인해 4명이 사망하는 등 많은 피해가 발생하였다. 본 연구에서는 2013년에 토석류 피해사례 3개소에 대한 현장 조사결과를 바탕으로 토석류 위험지구 관리구역 설정(안)에 대한 적용성을 검토하였으며, 그 결과는 다음과 같다.

여주시 북내면 상교리 일대에서 발생한 토석류는 상부 자연비탈면의 붕괴로 인하여 발생하였으며, 계곡부를 따라 약 330 m를 유하하여 ○○찜질방으로 유입되어 건물 4개동을 반파시키고 1명의 인명피해를 발생시킨 사례이다. 수치지형도 상에서 확인 할 수 있는 계류의 시점과 계류 10° 변곡점의 고도차는 약 45 m이며, 이를 바탕으로 구획한 토석류 위험지구 관리구역 설정결과는 Fig. 8(a)와 같다. 관리구역 설정결과와 실제 토석류 피해범위를 비교한 결과 관리구역 II 범위 내에서 토석류로 인한 피해가 발생하였으며, 인명피해가 발생한 지점은 관리구역 III에 해당되었다.

Fig. 8.

Study on Applicability of Setting Method Management Area


이천시 관고동 일대에서 발생한 토석류는 상부 자연비탈면의 붕괴로 인하여 발생하였으며, 계곡부를 따라 약 480 m를 유하하여 ○○사찰로 유입되어 건물 2개동 완파, 1개동을 반파시켰으며, 1명의 인명피해를 발생시킨 사례이다. 수치지형도 상에서 확인할 수 있는 계류의 시점과 계류 10° 변곡점의 고도차는 약 25 m이며, 이를 바탕으로 구획한 토석류 위험지구 관리구역 설정결과는 Fig. 8(b)와 같다. 관리구역 설정결과와 실제 토석류 피해범위를 비교한 결과 관리구역 II 범위 내에서 토석류로 인한 피해가 발생하였으며, 인명피해가 발생한 지점은 관리구역 III에 해당되었다.

춘천시 동내면 일대에서 발생한 토석류는 상부 임두 부근 자연비탈면붕괴로 인하여 발생하였으며, 계곡부를 따라 약 1,800 m를 유하하여 고속도로에 월류 피해와 가옥 7세대 및 농경지에 피해를 발생시킨 사례이다. 수치지형도 상에서 확인 할 수 있는 계류의 시점과 계류 10° 변곡점의 고도차는 약 120 m이며, 이를 바탕으로 구획한 토석류 위험지구 관리구역 설정결과는 Fig. 8(c)와 같다. 관리구역 설정결과와 실제 토석류 피해범위를 비교한 결과 토석류로 인한 피해는 관리구역 I까지 발생하였으며, 고속도로 월류 피해가 발생한 지점은 관리구역 III에 해당되었다.

5.2 김천시 풍수해저감종합계획 내 토사재해 위험지구에 대한 토석류 위험지구 관리구역 설정(안) 적용성 검토

김천시 풍수해저감종합계획 내 토사재해 위험지구에 대한 토석류 위험지구 관리구역 설정(안)의 적용성 검토를 위해 김천시 토사재해 위험지구 및 후보지 56개소 중 5개소를 대상으로 관리구역을 구획해 보았으며, 그 결과는 Fig. 9와 같다.

Fig. 9.

Study on Applicability of Setting Method Management Area: GimCheo City


Fig. 9(a)의 봉곡지구와 Fig. 9(b)의 애기지구는 토석류 발생 우려지역 1등급으로서 현재 사방댐 등의 토석류 대책시설과 사방시설이 설치된 지구로서 관리구역은 I~III까지 구획되었다. Fig. 9(c)의 동신지구와 Fig. 9(d)의 상부지구는 토석류 발생 우려지역 2등급으로써 상부지구의 경우 현재 사방댐 등의 토석류 대책시설과 사방시설이 설치되어 있어 관리구역은 I~II까지 구획되었다.

Fig. 9(e)의 율곡지구의 경우 토사재해 관리지구로서 토석류 발생 가능성이 낮기 때문에 관리구역 I는 계류의 양안으로만 구획되어 있는 것을 확인할 수 있다.

5.3 토석류 위험지구 관리구역 설정(안)의 적용성 검토 결과

토석류 위험지구 관리구역 설정(안)을 바탕으로 2013년에 발생한 토석류 피해사례와 김천시 풍수해저감종합계획 중 토사재해 위험지구 및 관리지구를 대상으로 적용성검토를 수행하였다.

구획된 관리구역 III은 토석류 발생을 가정하여 상세 검토 및 설계를 통해 토석류 대책시설, 예경보시설 등을 마련해야 하고 자연재해대책법과 그 관련 법률에 따라 각종 행위의 제한이 이루어 질 수 있는 지역으로 구분될 수 있으며, 관리구역 II는 토석류 발생을 가정하여 상세 검토 및 설계를 통해 토석류 대책시설과 예경보시설 등의 설치 여부를 검토해야 할 지역으로 구분될 수 있다. 관리구역 I는 토석류 발생을 가정하여 점검 및 관리가 이루어져야 할 지역이다.

2013년 토석류 피해사례에 대한 토석류 위험지구 관리구역 설정(안) 적용성 검토 결과와 같이 인명피해 및 시설물 피해가 발생한 지역은 관리구역 III에 해당되었으며, 토석류로 인한 피해범위는 관리구역 I 내에서 발생한 것을 확인 할 수 있었다. 또한 김천시 풍수해저감종합계획 중 토사재해 위험지구 및 관리지구를 대상으로 적용성 검토를 수행한 결과 토사재해 위험지구 및 토석류 발생 우려지역으로 확인된 2개 지구(봉곡, 애기 지구)의 경우 관리구역 III 내에 사방댐을 포함한 사방시설이 시공되었음을 확인할 수 있었다.

한편, 2013년 토석류 피해사례 및 김천시 토사재해 위험지구 및 관리지구를 대상으로 적용성 검토를 수행한 결과 기준점 상하부로 민가나 산사가 위치하거나 임도, 송전탑, 사방시설 등의 구조물이 위치한 경우 효과적인 관리구역 설정을 위하여 현장조사 결과를 바탕으로 기준점을 변경하여 관리구역을 설정할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

6. 결론

기 완료된 풍수해저감종합계획과 관련 기준 분석을 통해 현재 풍수해저감종합계획 내에서는 토석류 위험지구의 조사와 설정을 위한 기준이 미흡한 것을 확인할 수 있었다. 특히 현 기준에서는 현장조사를 통해 토석류 위험지구 후보지에 대한 객관적인 위험성 평가를 통해 위험지구를 선정할 수 없으며, 피해 영향 범위를 고려한 위험지구 및 관리구역을 선정하기 위한 방법이 제시되고 있지 않다. 피해 영향 범위를 고려한 위험지구 및 관리구역을 선정하기 위해 기존 상용화된 프로그램들을 활용할 수는 있겠지만 6가지 풍수해 유형에 관한 종합적 방재계획을 마련해야 하는 현재의 풍수해저감종합계획의 시간적, 경제적, 기술적 한계에서는 어려운 실정이다.

따라서 본 연구에서는 토석류 위험지구 및 관리구역 선정을 위한 개선 방안으로서 두 가지 방안을 제시하였다.

  • (1) 토석류 위험지구 후보지에 대한 현장조사 시 산림청 토석류 발생 우려지역 판정표를 활용하여 객관적인 토석류 발생 우려 등급을 산정하도록 할 것.

  • (2) 토석류 발생 우려 등급에 따라 관리구역을 I~III로 구분하여 구획하도록 할 것.

본 연구를 통해 마련된 토석류 관리구역 설정(안)은 토석류 발생 우려지역 등급에 따라 관리구역을 설정함으로써 관련 예방사업과 각종 행위 제한을 효율적이고 객관적으로 제한 할 수 있을 것으로 기대된다.

한편, 본 관리구역 설정 방안은 2013년에 발생한 토석류 피해사례와 김천시 풍수해저감종합계획 내 토사재해 위험지구 및 관리지구만을 대상으로 적용성 평가를 수행하였기 때문에 보다 많은 피해사례와 위험지구를 대상으로 지속적인 연구와 검증이 필요할 것으로 판단된다.

감사의 글

본 연구는 국토교통부/국토교통과학기술진흥원 건설기술연구사업의 연구비 지원(13건설연구S04 (13SCIPS04))에 의해 수행되었습니다.

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