벌채로 인한 토양의 물리적 특성 변화와

지표유출수 흐름 특성을 활용한 사면안정성 추정

이재욱1*, 김민석1, 김석우2

(1한국지질자원연구원 지질재해연구본부 산사태연구센터, 2강원대학교 산림과학부)

Assessment of Slope Stability using Flow Characteristics of Surface Runoff and Variation of Soil Physical Properties caused by Clear-cutting

Jae-Uk Lee1*, Minseok Kim1, Sukwoo Kim2

(1Landslide Research Center, Geologic Hazards Division,

Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources,

2Division of Forest Science, Kangwon National University)

요약: 우리나라의 경우 매년 누적되는 산지전용허가면적과, 목재자급률 상승을 위한 벌채 등의 개발행위가 다수 이루어지고 있다. 반면 산지 개발, 벌채 등의 인위적 영향이 산림 사면에 미치는 효과에 대한 연구는 부족한 상황이다. 이에 본 연구에서는 2020년 집중호우로 다수의 산사태가 발생한 충청북도 제천지역을 중심으로 벌채 사면과 자연 사면을 포함하여 물리 기반 모델을 활용한 사면안전성 분석을 실시하였다. 분석을 위해 연구지역(52.4 km2) 내 산사태 인벤토리를 제작하였으며, 수문 분석을 통한 지표 유출수의 흐름 특성과 벌채 경과 연수에 따른 수종별 뿌리 점착력의 변화를 고려하였다. 분석 결과 총 산사태 발생원 728개소 중 벌채 사면에서 426개소 (7.9 ha), 자연 사면에서 302개소 (14.6 ha)가 분석되었다. 지표 유출수 흐름기법별 결과는 multiple flow direction을 고려한 분석에서 Single flow direction 및 infinite flow direction을 고려한 분석과 비교하여 모델 적합성이 최대 1.3% 향상되었다. 벌채 경과 연수에 따라 뿌리 점착력을 고려한 분석에서 모델 적합성은 토양 점착력만을 고려한 분석보다 4.8%, 토양 점착력과 단순 수종별 점착력을 고려한 분석보다 8.1% 향상된 것으로 분석되었다. 결론적으로 지표 유출수 흐름 특성과 벌채 영향에 따른 뿌리 점착력 적용을 통해 사면안전성 모델의 정확성이 향상되었으며, 향후 연구지역의 세부 유역별 지질, 지형, 토심 등을 고려하여 적절한 입력변수를 적용하여 모델의 정확성을 더욱 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract: In Korea, activities such as clear-cutting and increasing permitting of land use conversion areas aim to increase timber self-sufficiency. However, research on their impacts on forest slopes remains insufficient. Therefore, using a physics-based model, this study analyzed the slope stability of both clear-cut and natural slopes affected by heavy rain in 2020 in Jecheon, Chungcheongbuk-do, Korea. A landslide inventory was created for the 52.4 km² study area, considering surface runoff flow and changes in root cohesion based on clear-cutting years. Among 728 landslide sources, 426 (7.9 ha) were on clear-cut slopes and 302 (14.6 ha) were on natural slopes. Model suitability improved by as much as 1.3% with multiple flow directions in comparison to single and infinite flow directions. Considering root cohesion based on the clear-cutting years improved model suitability by 4.8% compared to considering only soil cohesion and by 8.1% compared to considering soil cohesion with simple tree species-specific cohesion. In conclusion, the accuracy of the slope stability model improved with consideration of surface runoff and clear-cutting impacts. Further improvements can be made by considering geology, topography, and the soil depth of each basin.

Keywords: slope stability, clear-cutting, root cohesion, surface runoff, flow direction

사사: 이 연구는 한국지질자원연구원 기본사업(24-3412-4)의 지원을 받아 수행되었습니다.