산사태

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1. 개요

산사태는 지반 붕괴의 한 유형으로, 사면의 토사나 암석 등이 활동면을 따라 이동하는 현상을 의미한다. 산사태는 전단강도 감소, 전단응력 증가 등 사면의 불안정성을 야기하는 다양한 요인에 의해 발생하며, 자연적인 원인으로는 강우, 지하수 증가, 지진 등이 있고, 인위적인 원인으로는 산림 벌채, 건설 등이 있다. 산사태는 낙하, 전도, 활동, 확산, 유동, 사면 변형 등 다양한 유형으로 분류되며, 헝그르-레루에일-피카렐리 분류 체계가 널리 사용된다. 산사태 위험 분석 및 지도는 재해 예방과 토지 이용 계획 수립에 활용되며, GIS, 원격 탐사 기술 등이 사용된다. 산사태는 하드 대책, 소프트 대책, 모니터링을 통해 방지 및 관리되며, 기후 변화는 산사태 발생 빈도와 강도에 영향을 미친다. 과거에는 스토레가 산사태, 골다우 산사태, 바이온트 댐 산사태 등 대규모 산사태가 발생했으며, 금성, 화성 등 지구 외 행성에서도 산사태의 흔적이 발견된다.

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산사태
지리 정보
기본 정보
종류	자연 재해, 지질학적 현상
동의어	땅사태 사태 지괴 이동 지반 침하 토사 붕괴
원인
주요 원인	중력 지반의 약화 강수량 증가 지진
인위적 원인	무분별한 개발로 인한 지반 약화 자연 재해로 인한 지반 약화
특징
정의	지반이나 암석이 중력에 의해 아래쪽으로 이동하는 현상
이동 속도	느린 속도에서 매우 빠른 속도까지 다양함
발생 장소	산지, 해안 지역, 사면 등
분류
분류 기준	이동 물질 이동 방식 속도
주요 유형	낙석 토석류 산사태 붕괴 포행
영향
직접적 영향	인명 피해 재산 피해 도로 및 기반 시설 파괴
간접적 영향	산림 파괴 수질 오염 생태계 파괴
위험 요소
지형적 위험	경사면 급경사 지진 활동 지역
지질학적 위험	연약 지반 풍화된 암석
기후적 위험	집중 호우 장마 폭설 빙하 용해
예방 및 대응
예방 조치	사면 안정화 공사 배수 시설 설치 산림 복원 토지 이용 규제 조기 경보 시스템 구축
대응 조치	대피 구조 구호 복구
추가 정보
연구 분야	지질학, 지형학, 토목 공학 등
관련 용어	지진, 홍수, 토양 침식

2. 산사태의 정의

지반 붕괴는 분야나 연구자에 따라 다양한 정의가 있지만^[76], 일반적으로 사면을 형성하는 지괴(토사·암괴)가 지하의 지층 내에 원호형 또는 평면형으로 형성되는 지질학적 불연속면, 즉 “활동면”을 경계로 하여, 활동면 위의 지괴가 서서히 이동하는 현상이다. 지질학에서 사용되는 사면 변동의 분류는 D.J. 번즈(D.J. Varnes)의 분류가 기초가 되고 있다.^[77] B.W. 핍킨(B.W. Pipkin)과 D.D. 트렌트(D.D. Trent)의 사면 변동 분류에서는, 이동 속도가 빠른 붕괴 현상(Slide) 중, 암석의 경우를 암석 붕괴(Block glide), 조립토의 경우를 암설 붕괴(Debris slide), 세립토의 경우를 지반 붕괴(Earth slide)로 분류하고 있다.^[77]

일본의 지반 붕괴 등 방지법에서는 “지반 붕괴”를 “토지의 일부가 지하수 등에 기인하여 미끄러지는 현상 또는 이에 따라 이동하는 현상”으로 정의하고 있다(지반 붕괴 등 방지법 제2조 제1항).

영어의 Landslide는 중력에 의해 사면이나 암석 등이 아래로 이동하는 현상을 나타내는 포괄적인 용어로 사용되는 경우가 많으며, 산사태나 토석류도 포함된다. 일본어의 지반 붕괴도 영어처럼 사용되는 경우가 있다^[78](광의의 지반 붕괴: → 토사재해).

한자로 표기할 때 “地滑り”나 “地辿り”라고 쓰이는 경우가 있지만, 본래의 용자는 “'''地辷り'''”이다. “辷”이 常用漢字가 아니기 때문에, 일본지반붕괴학회에서는 “지반 붕괴”라고 표기하고 있다. 법령상으로는 “지반 붕괴”라고 표기하는 경우(지반 붕괴 등 방지법)와 “지붕괴”라고 표기하는 경우(토사재해 경계구역 등에 있어서의 토사재해 예방대책의 추진에 관한 법률)가 있다. 또, 재해대책기본법처럼 하나의 법령에 “지반 붕괴”, “지붕괴” 양쪽 표기가(의미상의 구분 없이) 사용되는 경우도 있다.

3. 산사태의 원인

산사태는 사면의 안정성을 변화시키는 다양한 요인들에 의해 발생한다.

마메예스 산사태는 푸에르토리코 폰세에 있는 포르투게스 우르바노 지역 마메예스 마을에서 발생하였으며, 집중호우와 낙뢰로 인해 발생하여 100채가 넘는 주택이 매몰되었다.

1950년 스웨덴 수르테에서 발생한 산사태는 퀵 클레이 사태로 1명이 사망하였다.

산사태는 사면(또는 그 일부)이 안정된 상태에서 불안정한 상태로 변화시키는 과정을 거칠 때 발생한다. 이는 본질적으로 사면 재료의 전단강도 감소, 재료가 견디는 전단응력 증가 또는 두 가지의 결합 때문이다. 사면의 안정성 변화는 여러 요인들이 함께 또는 개별적으로 작용하여 발생할 수 있다.

산사태는 다음과 같은 인간 활동에 의해 악화된다.

산림 벌채, 경작 및 건설
기계류 또는 교통으로 인한 진동^[21]
폭파 및 광산^[22]
토목 공사(예: 사면의 형태 변경 또는 새로운 하중 부과)
얕은 토양에서 뿌리가 깊게 박힌 식물을 제거하여 붕적층을 기반암에 고정하는 것을 방지하는 경우
토양에 침투하는 물의 양을 변화시키는 농업 또는 임업 활동(벌목), 그리고 도시화.
토지 이용 및 토지 피복(LULC)의 시간적 변화: 여기에는 예를 들어 제2차 세계 대전 이후 유럽에서 발생한 경제적 및 사회적 변화로 인한 농업 지역의 인간에 의한 유기 현상이 포함된다. 토지 황폐화와 극심한 강우는 침식과 산사태 현상의 빈도를 증가시킬 수 있다.^[23]

급경사면에서 발생하는 산사태는 다양한 장소에서 발생할 수 있는 재해이지만, 완경사면에서 발생하는 사면붕괴는 모든 사면에서 발생하는 것은 아니며, 몇 가지 조건이 있다.

사면은 지중에 2차원적 또는 3차원적으로 형성된다. 주로 점토광물을 포함한 제3기층의 퇴적암이나, 화산 활동(열수, 온천수의 영향) 등에 의한 점토화를 받은 강도가 낮은 퇴적암 내부나 점토층에서 발생하는 경우가 많다. 사면은 경도가 다른 지층의 경계면 등에 형성되기 쉽고, 특히 지층면이 유동층상으로 경사진 상황 하에서 풍화되어 약해진 지층에 사면이 형성되거나, 단단한 지반 위에 퇴적된 부드러운 점토질 지반이 그 경계면을 사면으로 하여 이동하는 경우가 많다. 많은 경우, 사면이 되는 불연속면에서는 항상 지하수가 침투하여 열화가 진행되고 있으며, 지하수에 의한 지괴에 작용하는 부력과 더불어 지괴의 무게를 견디지 못하고 전단파괴함으로써 산사태가 발생한다. 사면은 전단파괴를 수반하는 지괴의 이동 현상이며, 그런 의미에서는 단층의 메커니즘과 유사한 면도 있다. 참고로, 사면의 두께는 일반적으로 수 mm 정도의 두께밖에 되지 않는다. 사면 부분을 시료로 채취하면, 전단파괴에 의해 형성된 광택이 있는 깨끗한 평면이 관찰되는 경우가 많다. 이 상태를 “거울면”이라고 한다.

사면의 형상과 분포 상황을 조사·특정하는 것은 대책 공사의 계획에는 필수적인 작업이다. 지표면에 나타난 균열이나 융기·함몰의 상황을 “현지 조사”에 의해 관찰하고, 우선 대략적인 평면 형상을 추정한다. 그리고 그 중심선을 기준으로 수 개소에서 보링 조사를 실시하고, 보링에 의해 얻어진 시료(보링 코어)를 잘 관찰하여 각 지점에서 사면의 깊이를 판정한다. 이동이 느린 산사태의 경우, 보링 조사 후의 구멍에 변형계를 매설하고 수개월 동안 변형의 축적 상황을 관측하는 경우가 있다. 관측 결과를 분석함으로써 변형이 큰 심도에 사면이 있다고 추정한다. 이러한 작업에 의해 사면의 형상을 3차원적으로 파악할 수 있게 되고, 다른 조사 방법도 병용하여 산사태의 이동 속도 등을 알 수 있게 된다. 사면의 깊이는 산사태의 규모에 따라 다르지만 수 m~수십 m 정도인 경우가 많다.

사면 상부의 토괴는 정지 상태에서 절묘한 중량 균형으로 이동(활동)이 멈춰 있는 경우가 있다. 이러한 잠재적인 산사태 사면임을 모르고 도로 공사나 댐 공사로 사면 하부를 굴착하면 토괴가 다시 움직이기 시작하는 경우가 있다. 후술하겠지만, 반대로 산사태의 움직임을 멈출 때에도 토괴의 중량 균형을 맞추는 방법이 있다.

산사태가 발생하는 장소에는 지형, 지질 조건 등 여러 자연 조건으로부터 제약을 받는 원인과, 사면 붕괴 발생의 계기를 제공한 어떤 유인이 있다. 이러한 산사태 발생 기구를 파악함으로써, 형태와 범위를 특정한 매스무브먼트(이동 블록)로서 대책이 가능해진다.

산사태의 이동은, 사면 위에 놓여 있는 지괴가 활동하려는 힘이, 사면의 전단 강도를 상회했을 경우에 발생한다. 산사태의 이동에는, 지질적인 조건에 더하여, 지하수의 분포 상황이 매우 밀접하게 관련되어 있다는 것이 알려져 있다. 일반적으로, 산사태는 눈이 녹는 시기나 장마철, 태풍에 의한 폭우 등, 지하수의 수위가 크게 상승하는 시기에 많이 발생한다. 토괴가 지하수를 다량으로 포함하여 무게가 현저하게 증가하는 동시에, 지하수의 존재가 사면의 전단 강도를 크게 저하시키기 때문이다. 따라서, 연간 강수량(강설 포함)이 많은 지역이나, 산사태가 발생하기 쉬운 지질 조건의 지역(특히, 화산성 퇴적물이 많은 지역이나 응회암·이암 등이 많이 산출되는 지역)에서는 산사태 다발 지역으로 알려진 곳이 많다. 본토의 일본해 쪽에서 도호쿠 지방, 홋카이도 동부 등에 많이 존재하는 그린투프 지역이나, 눈이 녹는 시기의 폭설 지대에서 산사태가 다발하는 것이 잘 알려져 있다.

3. 1. 자연적 원인

산사태는 사면이 안정된 상태에서 불안정한 상태로 변화하면서 발생한다. 이는 사면 재료의 전단강도 감소, 전단응력 증가, 또는 이 두 가지 요인이 복합적으로 작용하여 나타난다.^[9]

자연적인 산사태 발생 원인은 다음과 같다.

강우 침투, 눈 녹음, 빙하 녹음으로 인한 수분 함량 증가 및 포화^[9]
지하수 상승 또는 간극수압 증가^[10]
균열 및 파쇄대 내 수압 증가^[10]^[11]
산불 등으로 인한 수직적인 식생 구조, 토양 영양분, 토양 구조 손실^[12]
강이나 해양 파도에 의한 사면 상단의 침식^[13]
반복적인 동결과 융해, 가열과 냉각, 지하수의 염분 유출, 광물 용해 등 물리적, 화학적 풍화작용^[29]^[30]^[14]
지진으로 인한 지반 진동^[11]^[15]^[16]
화산 폭발^[17]
간극 유체 조성 변화^[18]
계절적 또는 기후 변화로 인한 온도 변화^[19]^[20]

집중호우나 봄철 눈이 녹는 현상은 지하수량을 증가시켜 사면 붕괴의 대표적인 원인이 된다.^[23] 특이한 경우로 댐에 물을 저장하는 것이 산사태의 원인이 되기도 한다.

3. 2. 인위적 원인

산림 벌채, 경작 및 건설과 같은 인간 활동은 산사태를 유발하거나 악화시키는 주요 원인 중 하나이다.^[21] 기계류나 교통으로 인한 진동,^[21] 폭파 및 광산,^[22] 토목 공사 등도 산사태의 원인이 된다.^[22] 얕은 토양에서 뿌리가 깊게 박힌 식물을 제거하면 붕적층을 기반암에 고정하는 힘이 약해져 산사태가 발생하기 쉽다. 농업, 임업 활동(벌목), 도시화 등은 토양에 침투하는 물의 양을 변화시켜 산사태 위험을 증가시킨다. 토지 이용 및 토지 피복의 변화, 특히 농업 지역의 유기는 토지 황폐화와 극심한 강우를 유발하여 토양 침식과 산사태 발생 빈도를 높일 수 있다.^[23]

4. 산사태의 유형

=== 헝그르-레루에일-피카렐리 분류 (Hungr-Leroueil-Picarelli classification) ===

헝그르(Hungr), 레루에일(Leroueil), 피카렐리(Picarelli)가 2014년에 제시한 산사태 분류 체계는^[6] 지반 운동의 유형과 재료(암석, 토양)에 따라 산사태를 세분화한다. 이 분류는 이전의 바네스(Varnes, 1978)^[24], 크루덴과 바네스(Cruden and Varnes, 1996)^[25], 허친슨(Hutchinson, 1988)^[26], 헝그르 외(Hungr et al., 2001)^[27]의 분류를 개선한 것이다.^[6]


운동 유형	암석	토양
낙하	암석/빙하 낙하	암괴/파쇄물/실트 낙하
전도	암괴 전도	자갈/모래/실트 전도
전도	암석 굴곡 전도	자갈/모래/실트 전도
활동	암석 회전 활동	점토/실트 회전 활동
	암석 평면 활동	점토/실트 평면 활동
	암석 쐐기 활동	자갈/모래/파쇄물 활동
	암석 복합 활동	점토/실트 복합 활동
	암석 불규칙 활동	점토/실트 복합 활동
확산	암석 사면 확산	모래/실트 액상화 확산
확산	암석 사면 확산	민감 점토 확산
유동	암석/빙하 눈사태	모래/실트/파쇄물 건식 유동
		모래/실트/파쇄물 유동 활동
		민감 점토 유동 활동
		파쇄물 유동
		토석류
		파쇄물 홍수
		파쇄물 눈사태
		토류
		이탄 유동
사면 변형	산악 사면 변형	토양 사면 변형
	암석 사면 변형	토양 침식
	암석 사면 변형	동토 유동
참고: 기울임꼴 단어는 자리 표시자입니다. 하나만 사용하십시오.

이 분류는 여섯 가지 주요 운동 유형을 제시한다.

낙하(Falls): 암석이나 토양 덩어리가 자유 낙하하는 운동이다.
전도(Topples): 암괴가 수직면에서 회전하며 떨어져 나가는 현상이다.
활동(Slides): 하나 또는 여러 개의 경사면이나 얇은 층(전단대)을 따라 물질이 이동하는 현상이다. 활동은 움직임이 발생하는 표면이나 전단대의 형태에 따라 평면 활동(표면에 평행)과 회전 활동(숟가락 모양)으로 하위 분류된다.
확산(Spreads): 지층이 갈라지고 옆으로 확장되는 침하 현상이다.
유동(Flows): 유동화된 물질의 움직임으로, 건조하거나 물이 풍부할 수 있다(예: 토석류).^[28] 유동은 수년 동안 느리게 움직이거나 급가속하여 재해를 일으킬 수 있다.
사면 변형(Slope deformation): 전체 산악 사면이나 그 일부에 영향을 미치는 느리고 분산된 운동이다.

일부 산사태는 복합적인 특징을 보인다. 예를 들어, 암석 낙하나 전도로 시작된 산사태가 암괴가 분해되면서 파쇄물 활동이나 유동으로 변할 수 있다. 또한 움직이는 질량이 경로를 따라 추가적인 물질을 끌어들이는 눈사태 효과가 나타날 수도 있다.

=== 천발 및 심발 산사태 ===

천발 산사태는 활동면이 토양 피복 또는 풍화된 기반암 내에 위치하는 산사태로, 보통 수십 센티미터에서 수 미터 깊이에서 발생한다.^[38] 암설 사태와 암설류가 일반적으로 이에 해당한다. 투수성이 높은 토양 위에 투수성이 낮은 토양이 있는 경사면 지역에서 자주 발생하는데, 투수성이 낮은 토양이 상부 토양에 물을 가두어 높은 수압을 발생시키기 때문이다. 상부 토양이 물로 채워지면 불안정해져 경사면 아래로 미끄러질 수 있다.

가르다 호수의 호텔 파노라마. 도로를 만들기 위해 데본기 셰일 언덕의 일부를 제거하면서 경사면이 형성되었다. 상부 블록은 층리면을 따라 분리되어 언덕 아래로 미끄러져 내려와 사태 발치에 암석 더미를 형성한다.

심발 산사태는 활동면이 대부분 깊게 위치하는 산사태로, 예를 들어 나무의 최대 뿌리 깊이보다 훨씬 아래에 위치한다.^[39] 깊은 풍화층, 풍화된 암석 및/또는 기반암을 포함하며, 단층 또는 층리면과 같은 약한 면을 따라 형성되는 경우가 많다.^[40] 상부에는 오목한 퇴적 절벽이, 발치에는 가파른 지역이 있는 것으로 시각적으로 확인할 수 있다.^[40] 심발 산사태는 지질학적 시간 규모에 걸쳐 지형을 형성하고 하천의 흐름을 크게 바꾸는 퇴적물을 생성하기도 한다.^[41]

2011년 열대폭풍 탈라스의 폭우로 인해 일본 기호현 기호정 세하라의 산에서 발생한 심발 사태

4. 1. 헝그르-레루에일-피카렐리 분류 (Hungr-Leroueil-Picarelli classification)

헝그르(Hungr), 레루에일(Leroueil), 피카렐리(Picarelli)가 2014년에 제시한 산사태 분류 체계는^[6] 지반 운동의 유형과 재료(암석, 토양)에 따라 산사태를 세분화한다. 이 분류는 이전의 바네스(Varnes, 1978)^[24], 크루덴과 바네스(Cruden and Varnes, 1996)^[25], 허친슨(Hutchinson, 1988)^[26], 헝그르 외(Hungr et al., 2001)^[27]의 분류를 개선한 것이다.^[6]


운동 유형	암석	토양
낙하	암석/빙하 낙하	암괴/파쇄물/실트 낙하
전도	암괴 전도	자갈/모래/실트 전도
전도	암석 굴곡 전도	자갈/모래/실트 전도
활동	암석 회전 활동	점토/실트 회전 활동
	암석 평면 활동	점토/실트 평면 활동
	암석 쐐기 활동	자갈/모래/파쇄물 활동
	암석 복합 활동	점토/실트 복합 활동
	암석 불규칙 활동	점토/실트 복합 활동
확산	암석 사면 확산	모래/실트 액상화 확산
확산	암석 사면 확산	민감 점토 확산
유동	암석/빙하 눈사태	모래/실트/파쇄물 건식 유동
		모래/실트/파쇄물 유동 활동
		민감 점토 유동 활동
		파쇄물 유동
		토석류
		파쇄물 홍수
		파쇄물 눈사태
		토류
		이탄 유동
사면 변형	산악 사면 변형	토양 사면 변형
	암석 사면 변형	토양 침식
	암석 사면 변형	동토 유동
참고: 기울임꼴 단어는 자리 표시자입니다. 하나만 사용하십시오.

이 분류는 여섯 가지 주요 운동 유형을 제시한다.

낙하(Falls): 암석이나 토양 덩어리가 자유 낙하하는 운동이다.
전도(Topples): 암괴가 수직면에서 회전하며 떨어져 나가는 현상이다.
활동(Slides): 하나 또는 여러 개의 경사면이나 얇은 층(전단대)을 따라 물질이 이동하는 현상이다. 활동은 움직임이 발생하는 표면이나 전단대의 형태에 따라 평면 활동(표면에 평행)과 회전 활동(숟가락 모양)으로 하위 분류된다.
확산(Spreads): 지층이 갈라지고 옆으로 확장되는 침하 현상이다.
유동(Flows): 유동화된 물질의 움직임으로, 건조하거나 물이 풍부할 수 있다(예: 토석류).^[28] 유동은 수년 동안 느리게 움직이거나 급가속하여 재해를 일으킬 수 있다.
사면 변형(Slope deformation): 전체 산악 사면이나 그 일부에 영향을 미치는 느리고 분산된 운동이다.

일부 산사태는 복합적인 특징을 보인다. 예를 들어, 암석 낙하나 전도로 시작된 산사태가 암괴가 분해되면서 파쇄물 활동이나 유동으로 변할 수 있다. 또한 움직이는 질량이 경로를 따라 추가적인 물질을 끌어들이는 눈사태 효과가 나타날 수도 있다.

thumb의 암석 사태]]

4. 2. 천발 및 심발 산사태

천발 산사태는 활동면이 토양 피복 또는 풍화된 기반암 내에 위치하는 산사태로, 보통 수십 센티미터에서 수 미터 깊이에서 발생한다.^[38] 암설 사태와 암설류가 일반적으로 이에 해당한다. 투수성이 높은 토양 위에 투수성이 낮은 토양이 있는 경사면 지역에서 자주 발생하는데, 투수성이 낮은 토양이 상부 토양에 물을 가두어 높은 수압을 발생시키기 때문이다. 상부 토양이 물로 채워지면 불안정해져 경사면 아래로 미끄러질 수 있다.

심발 산사태는 활동면이 대부분 깊게 위치하는 산사태로, 예를 들어 나무의 최대 뿌리 깊이보다 훨씬 아래에 위치한다.^[39] 깊은 풍화층, 풍화된 암석 및/또는 기반암을 포함하며, 단층 또는 층리면과 같은 약한 면을 따라 형성되는 경우가 많다.^[40] 상부에는 오목한 퇴적 절벽이, 발치에는 가파른 지역이 있는 것으로 시각적으로 확인할 수 있다.^[40] 심발 산사태는 지질학적 시간 규모에 걸쳐 지형을 형성하고 하천의 흐름을 크게 바꾸는 퇴적물을 생성하기도 한다.^[41]

thumb

5. 산사태 발생 지역

5. 1. 한국의 산사태 다발 지역

5. 2. 세계의 산사태 다발 지역

6. 산사태 예측 및 지도 작성

산사태 위험 분석 및 지도 작성은 재해로 인한 손실 감소에 유용한 정보를 제공하고 지속 가능한 토지 이용 계획 수립을 위한 지침 개발에 도움이 될 수 있다.^[45] 이 분석은 산사태와 관련된 요인을 파악하고, 사면 붕괴를 유발하는 요인의 상대적 기여도를 추정하며, 요인과 산사태 간의 관계를 설정하고, 이러한 관계를 바탕으로 미래의 산사태 위험을 예측하는 데 사용된다.^[45] 산사태 위험 분석에 사용되는 요인은 일반적으로 지형학, 지질학, 토지 이용/토지 피복 및 수문지질학으로 분류할 수 있다.^[46]

산사태 위험 지도에는 많은 요인이 고려되므로, 공간적으로 참조된 대량의 데이터를 빠르고 효율적으로 처리할 수 있는 수집, 저장, 조작, 표시 및 분석 기능을 갖춘 GIS가 적합한 도구이다.^[46] 원격 탐사 기술 또한 산사태 위험 평가 및 분석에 널리 사용된다. 사전 및 사후 항공 사진과 위성 영상은 분포 및 분류와 같은 산사태 특성과 경사, 암석학 및 토지 이용/토지 피복과 같은 요인을 수집하여 미래 발생 예측에 활용된다.^[49] 사전 및 사후 영상은 또한 사건 후 지형이 어떻게 변화했는지, 무엇이 산사태를 유발했을 수 있는지, 그리고 재생 및 복구 과정을 보여준다.^[50]

위성 영상을 GIS 및 현장 연구와 결합하여 사용하면 미래 산사태 발생 가능성이 높은 지역의 지도를 생성할 수 있다.^[51] 이러한 지도는 이전 사건의 위치를 보여줄 뿐만 아니라 미래 사건의 발생 가능성이 높은 위치를 명확하게 나타내야 한다.^[52] 일반적으로 산사태를 예측하려면 그 발생이 특정 지질학적 요인에 의해 결정되며 미래의 산사태는 과거 사건과 같은 조건 하에서 발생할 것이라고 가정해야 한다.^[52]

자연 재해는 인간이 환경과 갈등하며 살아가는 극적인 예이다. 재산 피해와 인명 손실을 줄이려면 조기 예측과 경고가 필수적이다. 지속 가능한 토지 관리 및 개발 또한 산사태로 인한 부정적 영향을 줄이는 데 중요한 역할을 한다.

GIS는 대량의 데이터를 빠르고 효율적으로 캡처, 저장, 조작, 분석 및 표시할 수 있으므로 산사태 분석에 우수한 방법을 제공한다. 지구 표면에서 일어나고 있는 상황을 완전하고 정확하게 묘사하기 위해 여러 데이터 레이어를 오버레이하는 것이 중요하다. GIS를 사용하면 과거 사건과 인명, 재산 및 비용을 절약할 수 있는 잠재력이 있는 미래 사건을 보여주는 매우 상세한 지도를 생성할 수 있다.

90년대 이후로 GIS는 의사결정 지원 시스템과 함께 성공적으로 사용되어 발 폴라 재해(이탈리아) 지역에서 수집된 모니터링 데이터를 기반으로 실시간 위험 평가를 지도에 표시해 왔다.^[55]

지표면 붕괴는 흔적이 지형이나 수목의 수형 등에 특징이 있으며, 현재 활동기가 아니더라도 이동한 토괴의 크기나 이동 방향 등은 어느 정도 추정할 수 있다. 현지 조사 외에도 숙련된 사람이라면 지형도의 등고선 모양만 보고도 정보를 얻을 수 있다. 지표면 붕괴는 같은 사면이 활동과 정체를 반복하면서 안정된 형태로 붕괴해 가는 경우가 많으므로, 지표면 붕괴 지형을 판독하는 것은 지역의 재해 예방 및 대책 공사를 생각하는 데 중요하다.

지표면 붕괴에서는 사면 상부의 토괴가 지반에서 미끄러져 내려오므로, 미끄러져 내려온 부분에는 지반 내부가 노출되어 있다. 이 부분은 일반적으로 낭떠러지 모양의 급사면이 되는 경우가 많으며, 낙석애라고 불린다. 아래쪽에는 미끄러진 토괴(이동체)가 남아 있어 사면은 보이지 않는다. 토괴는 아래로 갈수록 위에서 눌려 압축된 것처럼 되고, 아래쪽이나 측면으로는 불룩하게 보인다. 또한, 토괴가 남아 있는 부분에서는 경사가 지반보다 완만해진다. 현지 조사에서는 낙석애와 그 아래에 펼쳐지는 완사면, 그리고 토괴 아래쪽이나 측면에서의 불룩함의 존재 등을 확인하여 판단한다. 지형도 판독에서는 등고선 간격이 주변과 비교하여 부자연스럽게 넓은(＝완사면) 장소나, 측면 아래쪽으로의 불룩함을 읽을 수 있는 장소로부터 판단해 간다.

7. 산사태 방지 및 대책

사방댐 등을 설치하는 경우가 있다.

지반 붕괴 지역의 이동이 현저하게 인지되는 경우, 재해로부터 안전을 확보하기 위한 예방 시설로서 대책 공사가 필요하게 된다. 대책 공법은 개별적으로 지반 붕괴 기구, 보전 대상물, 공법의 경제성 등을 고려한 “억제 공법”과 “억지 공법”으로 크게 나뉜다.

억제 공법은 지반 붕괴 활동을 활발하게 하는 요인인 지하수를 우물(집수정)이나 배수용 터널, 횡혈 보링 등으로 지반 붕괴 지역에서 배출하여 지하수위를 낮추고, 더 나아가 빗물 등이 침투하기 어렵도록 수로를 정비하는 등 이동 토괴류의 추진력을 저감시키기 위한 자연 조건을 변화시키는 공법을 가리킨다. 무너진 사면을 방수포로 덮어 빗물의 침투를 방지하는 응급 조치도 억제 공법의 하나이다. 또한, 토사 굴착이 가능한 경우에는 지반 붕괴 상부의 토사를 제거하여 하중을 줄이고, 반대로 말단부에서는 성토하여 지괴의 중량 균형을 안정시켜 이동을 억제하는 경우도 있다. 지반 붕괴 재해 관련 등에서는, 후의 억지 공법을 원활하게 진행할 수 있도록 하는 “응급 조치”로 위치 지정되는 경우가 많다.

억지 공법은 콘크리트 말뚝이나 강관 말뚝 등을 이동 지괴에 박아 미끄럼면보다 아래의 견고한 지반에 고정함으로써 지괴의 이동을 멈추는 “말뚝 공법”이나, 마찬가지로 미끄럼면 아래의 지반에 와이어 다발 등을 고정하고, 그것을 잡아당겨 지표면에 고정시켜 와이어의 장력으로 이동 지괴를 조이거나 기다려 잡아당기는 “앵커 공법” 등이 많이 채택된다. 일반적으로는 억제 공법에 의해 지반 붕괴의 운동이 대략 진정된 후에 착공하여, 이것을 영구적인 대책 공사로 정착시키는 것을 목적으로 시행된다. 억제 공법만으로 지반 붕괴 활동이 진정되었다고 추측되는 경우에는 장기간에 걸쳐 동태 관측 등을 실시한 종합적인 효과 판정에 따라 억지 공법 시공의 유무가 결정된다.

일본의 지반 붕괴 지역에서 민가나 농지에 영향을 미치는 부분에 대해서는, 농림수산성과 국토교통성이 지반 붕괴 등 방지법에 따라 “지반 붕괴 방지 지역”으로 지정하고, 국가와 도도부현이 대책을 시행하고 있다. 지반 붕괴 방지 지역 내에서는 지반 붕괴의 운동에 영향을 미칠 우려가 있는 토사 굴착이나 지하수 양수 등의 행위를 무허가로 행하는 것이 금지되어 있다.

일본의 지반 붕괴 대책 사업의 선구자에 타니구치 토시오가 있다.

'''하드 대책'''

지표수의 신속한 배수 및 지하수 배수 촉진을 통한 지하수량 제어, 활동면을 관통하는 앵커에 의한 상하 토괴의 고정, 토괴의 무게 균형을 조정하여 이동을 억제하는 토목 공사 등이 시행된다. 시설 완공 후 지하수위 변동 및 변형 등을 수개월에서 1년 정도 관측하여, 사면 붕괴가 멈추었는지, 추가 시공이 필요한지 여부를 판단한다.

지표수를 신속하게 사면에서 배수하기 위해 콘크리트와 같은 불투수성 재료를 사용하여 배수로 공사가 시공되는 경우가 많다. 배수로 공사에 의해 지표수를 배수시킴으로써 사면 내부의 지하수 증가를 억제한다. 사면의 넓은 범위를 불투수성으로 만들고 싶을 때는 U자형 배수로 대신에 천으로 만든 거푸집에 콘크리트나 모르타르를 타설하는 경우도 많다.

사면 내부 지하수의 배수에는 사면 측면에서 사면 내부를 향해 보링을 굴착하여 실시한다. 사면 끝부분에서 굴착하는 방법 외에, 사면에 큰 원통형 관을 수직으로 박고, 관 내부에서 사면 내부를 향해 보링을 뚫어 관 내부에 지하수를 모아 배수시키는 방법이 있다. 이 관을 집수정이라고 하며, 지붕 사태 방지 공사 현장에서 특징적으로 볼 수 있는 구조물이다. 집수정은 일반적으로 蛇腹형태의 강판(라이너플레이트라고 함)으로 구성된다. 높이는 사면 내부보다 더 깊이 굴착하는 경우가 많다. 그러나 활동성 지붕 사태의 경우에는 사면 내부를 초과하여 굴착함으로써 집수정이 지붕 사태의 힘에 의해 변형·파손될 수 있기 때문에 상부 토괴의 범위 내에서 만들어진다. 바닥면은 콘크리트를 타설하여 배수된 지하수가 지중으로 재침투하지 않도록 설계되어 있으며, 바닥면 바로 옆에 사면 외부로 통하는 배수관, 수m 상부에 지하수를 집수하는 집수관이 설치되어 있다.

'''소프트 대책'''

산사태 위험 지역에 대한 토사 굴착 및 지하수 양수 금지 등의 관리 및 규제를 시행하고, 조기 경보 시스템 구축 및 대피 계획을 수립한다. 또한 산림 관리 및 복원을 통해 산사태 발생을 억제한다. 한국의 경우 국토교통성과 산림청, 농림수산성에서 산사태 관련 업무를 담당한다.

'''산사태 모니터링'''

산사태 모니터링은 위험한 상황을 예측하고, 인명 및 재산 피해를 방지하기 위해 적시에 경보를 발령하며, 적절한 계획과 감소 대책을 마련하는 데 필수적이다. 현재 산사태를 모니터링하기 위한 다양한 기술들이 존재한다.

InSAR: 이 원격탐사 기술은 시간에 따른 지표면 변위를 고정밀도로 측정하며, 대규모 모니터링에 이상적이다.^[63]^[64]
LiDAR: 시간에 따라 획득한 서로 다른 점군을 비교하여 시간 경과에 따른 변화를 감지하기 위해 지형의 상세한 3D 모델을 제공한다.^[65]^[66]
광학 위성 영상: 지표면 변화, 지형 지질학적 특징(예: 균열 및 단층), 산사태 발생 위험 지역 매핑에 유용하다.^[64]
UAV: 접근이 어려운 지역에서 고해상도 이미지와 지형 데이터를 캡처하는 기술이다.^[67]
열화상: 사면의 물 이동 또는 응력을 나타낼 수 있는 온도 변화를 감지할 수 있게 한다.^[68]
GPS: 지구 궤도를 도는 위성군을 이용하여 시간 경과에 따라 특정 지점의 지면 움직임을 추적한다.
지형 측량: 경사면에 표시된 표적의 변위를 측정한다.
지상 기반 레이더(GB-SAR): SAR 센서를 사용하여 지표 변형을 지속적으로 모니터링하고 실시간으로 움직임을 감지한다. InSAR와 같은 원리를 따른다.^[69]
피에조미터: 지하수위와 간극수압을 측정하며, 이는 산사태의 중요한 유발 요인이다.
로드셀: 지지 구조물이나 앵커의 응력 변화를 측정한다.
경사계: 사면 표면이나 지지벽의 미세한 각도 변화를 감지한다.
신장계: 균열이나 인장대의 변위를 측정한다.
사면계: 보어홀의 경사 변화를 모니터링하여 지하 지반 움직임을 감지한다.^[70]
지오폰(Geophone)과 가속도계(accelerometer): 사면 불안정을 나타낼 수 있는 지진 진동이나 움직임을 감지한다.

7. 1. 하드 대책 (Hard measures)

지표수의 신속한 배수 및 지하수 배수 촉진을 통한 지하수량 제어, 활동면을 관통하는 앵커에 의한 상하 토괴의 고정, 토괴의 무게 균형을 조정하여 이동을 억제하는 토목 공사 등이 시행된다. 시설 완공 후 지하수위 변동 및 변형 등을 수개월에서 1년 정도 관측하여, 사면 붕괴가 멈추었는지, 추가 시공이 필요한지 여부를 판단한다.

지표수를 신속하게 사면에서 배수하기 위해 콘크리트와 같은 불투수성 재료를 사용하여 배수로 공사가 시공되는 경우가 많다. 배수로 공사에 의해 지표수를 배수시킴으로써 사면 내부의 지하수 증가를 억제한다. 사면의 넓은 범위를 불투수성으로 만들고 싶을 때는 U자형 배수로 대신에 천으로 만든 거푸집에 콘크리트나 모르타르를 타설하는 경우도 많다.

사면 내부 지하수의 배수에는 사면 측면에서 사면 내부를 향해 보링을 굴착하여 실시한다. 사면 끝부분에서 굴착하는 방법 외에, 사면에 큰 원통형 관을 수직으로 박고, 관 내부에서 사면 내부를 향해 보링을 뚫어 관 내부에 지하수를 모아 배수시키는 방법이 있다. 이 관을 집수정이라고 하며, 지붕 사태 방지 공사 현장에서 특징적으로 볼 수 있는 구조물이다. 집수정은 일반적으로 蛇腹형태의 강판(라이너플레이트라고 함)으로 구성된다. 높이는 사면 내부보다 더 깊이 굴착하는 경우가 많다. 그러나 활동성 지붕 사태의 경우에는 사면 내부를 초과하여 굴착함으로써 집수정이 지붕 사태의 힘에 의해 변형·파손될 수 있기 때문에 상부 토괴의 범위 내에서 만들어진다. 바닥면은 콘크리트를 타설하여 배수된 지하수가 지중으로 재침투하지 않도록 설계되어 있으며, 바닥면 바로 옆에 사면 외부로 통하는 배수관, 수m 상부에 지하수를 집수하는 집수관이 설치되어 있다.

7. 2. 소프트 대책 (Soft measures)

산사태 위험 지역에 대한 토사 굴착 및 지하수 양수 금지 등의 관리 및 규제를 시행하고, 조기 경보 시스템 구축 및 대피 계획을 수립한다. 또한 산림 관리 및 복원을 통해 산사태 발생을 억제한다. 한국의 경우 국토교통성과 산림청, 농림수산성에서 산사태 관련 업무를 담당한다.

7. 3. 산사태 모니터링

산사태 모니터링은 위험한 상황을 예측하고, 인명 및 재산 피해를 방지하기 위해 적시에 경보를 발령하며, 적절한 계획과 감소 대책을 마련하는 데 필수적이다. 현재 산사태를 모니터링하기 위한 다양한 기술들이 존재한다.

InSAR: 이 원격탐사 기술은 시간에 따른 지표면 변위를 고정밀도로 측정하며, 대규모 모니터링에 이상적이다.^[63]^[64]
LiDAR: 시간에 따라 획득한 서로 다른 점군을 비교하여 시간 경과에 따른 변화를 감지하기 위해 지형의 상세한 3D 모델을 제공한다.^[65]^[66]
광학 위성 영상: 지표면 변화, 지형 지질학적 특징(예: 균열 및 단층), 산사태 발생 위험 지역 매핑에 유용하다.^[64]
UAV: 접근이 어려운 지역에서 고해상도 이미지와 지형 데이터를 캡처하는 기술이다.^[67]
열화상: 사면의 물 이동 또는 응력을 나타낼 수 있는 온도 변화를 감지할 수 있게 한다.^[68]
GPS: 지구 궤도를 도는 위성군을 이용하여 시간 경과에 따라 특정 지점의 지면 움직임을 추적한다.
지형 측량: 경사면에 표시된 표적의 변위를 측정한다.
지상 기반 레이더(GB-SAR): SAR 센서를 사용하여 지표 변형을 지속적으로 모니터링하고 실시간으로 움직임을 감지한다. InSAR와 같은 원리를 따른다.^[69]
피에조미터: 지하수위와 간극수압을 측정하며, 이는 산사태의 중요한 유발 요인이다.
로드셀: 지지 구조물이나 앵커의 응력 변화를 측정한다.
경사계: 사면 표면이나 지지벽의 미세한 각도 변화를 감지한다.
신장계: 균열이나 인장대의 변위를 측정한다.
사면계: 보어홀의 경사 변화를 모니터링하여 지하 지반 움직임을 감지한다.^[70]
지오폰(Geophone)과 가속도계(accelerometer): 사면 불안정을 나타낼 수 있는 지진 진동이나 움직임을 감지한다.

8. 기후 변화와 산사태

기후 변화는 기온 상승, 강수 패턴 변화, 극심한 기상 현상 증가 등을 통해 산사태 발생 빈도 및 강도에 영향을 미친다. 기온 상승은 증발산량을 증가시켜 토양 수분을 감소시키고, 대기 중 이산화탄소 증가로 인한 식생 성장을 촉진하여 어떤 조건에서는 산사태를 감소시킬 수 있다. 반면에, 기온 상승은 봄철 눈 녹는 속도를 빠르게 하고, 눈 위에 비가 내리는 현상을 증가시켜 강한 침투 사건을 유발한다. 또한, 영구 동토층의 퇴화는 간극 얼음의 손실로 인해 토양과 암석 덩어리의 응집력을 감소시키며, 이는 주로 고지대에서 발생한다. 빙하 후퇴는 산 경사면의 하중을 줄이고 경사를 증가시키는 이중 효과를 갖는다.

평균 강수량의 변화는 침투, 지하수위, 하천 제방 침식의 변화로 이어져 강우로 인한 산사태에 영향을 줄 수 있다. 기후 변화로 인해 집중 호우를 포함한 극심한 기상 현상이 증가할 것으로 예상되며, 이는 토양과 암석의 집중적인 침투 및 유출 사건의 증가로 인해 산사태에 부정적인 영향을 미치고, 토석류를 유발할 수 있다. 그러나 이러한 영향은 지역에 따라 큰 차이를 보이므로 기후변화가 산사태에 미치는 영향은 지역적 규모에서 연구되어야 한다.

9. 역사적 산사태

스토레가 산사태는 약 8,000년 전 노르웨이 서해안에서 발생하여 도거랜드 및 북해와 연결된 다른 지역에 대규모 쓰나미를 일으켰다. 이 산사태는 역사상 가장 큰 산사태 중 하나로 여겨진다.^[56] 하트 마운틴 산사태는 지금까지 발견된 가장 큰 대륙 산사태이다. 플림스 산사태는 약 1만 년 전 스위스에서 발생했으며, 알프스에서 쉽게 식별할 수 있는 가장 큰 산사태이다.^[56] 기원전 200년경 뉴질랜드 노스 아일랜드에 있는 와이카레모아나 호를 형성한 산사태가 발생했다.

1806년 9월 2일에는 골다우 산사태가 발생했다. 1949년 7월 10일에는 타지키스탄 카이트에서 카이트 산사태가 발생했다. 1959년 8월 17일에는 규모 7.5의 지진으로 인해 매디슨 강을 막고 퀘이크 호를 생성한 산사태가 발생했다. 1963년 10월 9일 이탈리아에서 몬테 토크 산사태가 바이온트 댐 유역으로 떨어져 메가 쓰나미를 발생시켜 약 2000명의 사망자를 냈다. 1965년 1월 9일에는 브리티시컬럼비아주 호프 근처에서 호프 산사태가 발생했다.^[59]

1999년 12월 베네수엘라 바르가스주에서 폭우로 인해 바르가스 산사태가 발생하여 수만 명이 사망했다. 2006년 남레이테주 세인트 버나드에서 발생한 남레이테 산사태로 1,126명이 사망하고 긴사우곤 마을이 매몰되었다. 2010년에는 부두다 지역에 폭우가 쏟아진 후 100명 이상이 사망한 우간다 산사태가 발생했다. 2011년 1월 11일 브라질 리우데자네이루주에서 발생한 2011년 리우데자네이루 산사태로 610명이 사망했다.^[62]

10. 기타

10. 1. 지구 외 산사태

금성, 화성, 목성의 위성 이오, 토성의 위성 이아페투스 등 지구형 행성이나 위성에서 산사태가 발생할 가능성이 있지만, 어느 정도 큰 중력의 존재나 토괴가 이동할 때 큰 마찰을 줄이는 요소가 있는 천체는 제한적이다.^[79] 최근의 행성 탐사 결과에 따라 금성이나 화성, 이오나 이아페투스 등에서는 대규모 산사태가 확인되었다.^[80]

태양계의 많은 천체에서 과거 산사태의 흔적이 발견되었지만, 대부분의 관측은 제한된 시간 동안만 관측하는 탐사선에 의해 이루어지고 태양계의 대부분의 천체는 지질학적으로 활동하지 않는 것으로 보이기 때문에 최근에 발생한 산사태는 많지 않다. 금성과 화성은 모두 궤도 위성에 의한 장기간의 매핑의 대상이었으며, 두 행성 모두에서 산사태의 예가 관측되었다.

10. 2. 산사태와 계단식 논

산사태는 지하수면을 경계로 발생하며, 미끄러진 덩어리의 사면 상부에서는 지하수맥이 지표면에 노출되기도 한다. 또한, 산사태가 발생할 때의 운동으로 지중 깊은 곳이 잘 경작되는 부분도 있기 때문에, 결과적으로 논밭이나 계단식 논으로 이용되는 경우가 있다.

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