Loss and Sediment Estimation for the Precise Monitoring of Surface Soil

大 韓 土 木 學 會 論 文 集 第26卷 第1D 號·2006年 1月 pp. 141~147

測量 및 地形空間情報工學

표토의 정밀 모니터링을 위한 유실 및 퇴적량 산정

Loss and Sediment Estimation for the Precise Monitoring of Surface Soil

강영미*·강준묵**

Kang, Young Mi·Kang, Joon Mook

···

Abstract

Soil losses are occurred by rainfall has caused productivity decline of a fertile surface soil and inflow sediment on Dam res- ervoir which are the main reasons of the decrease of storage volume and difficulty of water management. In this study, the amount and location of soil losses which were evaluated using USLE(Universal Soil Loss Equation) were applied on soil, land- cover, and topographical conditions on the basis of satellite images and GIS. Furthermore, it was possible to evaluate the amount of riverbed sediments using echo-sounder and sediment rate were analyzed by comparing with soil losses.

Keywords :

surface soil, sediment, usle, echo-sounding

···

요 지

강우에 의해서 발생하는 토양유실은 비옥한 표토를 유실시켜 생산성의 저하를 초래하고, 유실된 토양입자는 하천이나 호수, 댐 등에 퇴적되어 저수용량의 감소와 수질관리에 어려움을 야기 시키므로 이에 대한 대처가 필요하다. 본 연구에서는 위성 영상과 GIS 기법을 활용하여 유역내 토양침식에 영향을 미치는 토양조건, 피복조건, 지형조건들을 추출하고 이 요소들을 범 용토양유실공식(USLE; Universal Soil Loss Equation)에 적용하여 유입퇴적량 및 유입 가능성이 높은 위치를 파악하였다.

또한 유입되어 하상에 쌓여 있는 퇴적량은 투과성이 강한 음향측심기를 활용하여 퇴적층과 지층의 고도 정보를 획득하여 산 정하고 유실량과 퇴적량을 비교하여 퇴적되는 비율을 도출하였다.

핵심용어 : 표토, 퇴적물, 범용토양유실공식, 음향측심

···

1. 서 론

인공적으로 조성한 저수지의 대부분은 유역면적이 넓다는 특징을 갖고 있으며 집중강우로 인하여 매년 댐저수지로 많 은 입자성 물질이 유입하는 편이며 이중 상당량이 퇴적되어 자연호보다 퇴적이 많이 일어난다 .

유역내 토양의 유실과 하천으로의 퇴적물에 관한 물리적

인 접근에 관한 연구는 1950 년대부터 현재에 이르기까지

활발하게 진행되고 있으며 , 지리학 , 환경지질학 , 농학 등 다

양한 분야에서 연구가 진행되고 있다 (Osterkamp andToy,

1997). 이러한 연구는 Wischmeier and Smith(1978) 에 의해 제안된 범용토양유실공식 (USLE: Universal Soil

Loss Equation) 을 근간으로 토양유실의 정량적인 접근이

가능하게 되었고 , 1986 년 해양연구소에서 해저면 탐사자료

의 처리기술에 관한 연구를 시작으로 해저 퇴적물 처리기 법 및 물성관계에 관한 연구가 진행되었다 ( 김성렬 등 ,

1987). 또한 GIS 기술을 이용하여 해당 인자값을 적용하

고 계산하는 모델들이 개발되고 있으며 , 유역 및 지형에

알맞게 수정한 연구들이 다양하게 진행되고 있다

(Transportation Research Board, 1980; Moore and Burch, 1986; Renard, 1993). ^{국내연구로는} Landsat ^{자료를 이용}

하여 금강하류지역부터 공주까지의 구간에 대하여 하상의 퇴적물을 분석하였으며 ( 장동호 외 , 1995), 다중음향측심자 료를 이용하여 해저면 맵핑 시스템의 기반 자료 생성에

대한 연구를 수행한바 있다 ( ^박요섭 , 1996). ^최근에는

USLE 를 이용하여 섬진강 하상퇴적물의 기원암과 토양유실 우세지역의 위치를 상호 비교함으로써 각 하천으로 유입되 는 퇴적물에 대한 공급원을 규명하였으며 , 댐저수지 퇴적 물 상태를 탐사하는 효율적인 조사기법을 제시한바 있다 (

곽재호 , 2003; 이요상 등 , 2003). 이와 같이 토양의 유실

과 퇴적물에 관하여 다양한 연구들이 진행되고 있으며 , 본 연구에서는 댐저수지 유역 및 하상의 3 차원 공간정보 융합 으로 퇴적물을 모니터링 한 것으로 토양유실량은 정량화하 기보다는 유역전체에 걸쳐서 분산형으로 산정하여 유역 내 에서 상대적으로 토양유출 발생이 많은 위치를 제시하고 ,

멀티에코 특성을 가진 음향측심기를 활용하여 하상에 쌍인

*교신저자·충남대학교공과대학토목공학과공학박사

(E-mail : [email protected])

**정회원·충남대학교공과대학토목공학과교수

(E-mail : [email protected])

퇴적물의 량과 퇴적되는 비율을 분석함으로써 댐저수지의 용수확보 및 수질개선에 기여하고자 하였다 .

2. 유역의 토양유실량 산정

토양 침식으로 인하여 포장 또는 지표에서부터 유실된 유사의 총량을 토양유실량이라고 한다 . 따라서 토양유입량 은 이탈 , 이동 , 퇴적등에 의한 토립자의 실제 이동량에 해 당한다 .

토양유실량의 계산은 범용토양유실공식에 의하여 요소별 값들의 승법 ( 곱셈 ) 연산을 통하여 계산되며 , 그 값이 높을수록 토양유실이 많은 지역으로 분석된다 . 토양유실에 영향을 미

치는 요소를 정리한 USLE 의 구성은 기본적으로 토양유실이

일어나는 각 구성요소를 정량화하여 특성 값을 제시하는데 효 율적으로 사용 할 수 있다 . 본 연구에서는 연구지역내 USLE

공식을 이용하여 토양유실량을 산정하고 결과로 산출된 평균 값을 기준으로 퇴적물의 유실 가능성이 큰 위치를 파악하는데 목적이 있다 . 그림 1 은 충청북도 청원군 문의면의 유역면적

18.526 ^{인 품곡천 연구대상지역을 나타낸 것이다} .

2.1 토양침식인자 (K factor) 산정

토양침식인자 (K) 는 토양이 강우에 의한 침식에 대해 저항 하는 능력을 나타내는 척도로서 일반적으로 토양의 입자 , 조 직 , 구조 , 유기물 함량 , 투수성 등에 의해 지배된다 . 즉 , 토

양 침식성 인자값은 Wischmeier 가 제안한 계산에 의하여

식 (1) 과 같이 산출할 수 있다 .

K = [2.1 M 1.14(10 − 4)(12 − a

1

)+3.25( a

2

− 2)+2.5( a

3

− 3) (1)

여기서 , M : (% 미사 + % 극세사 )(100-% 모래 )

a

1

: 유기물함량 a

2

: 구조등급 a

3

: ^투수등급

우리나라는 포장실험을 통해 Wischmeier 의 공식과의 유의 성이 검정되었고 이 Wischmeier 의 공식을 이용하여 주로 경사지에 분포하며 침식의 우려가 되는 83 ^{개 토양통에 대한} K 값이 표 1 과 같이 계산되어 있다 .

토양침식인자 K 값의 분포를 알아보기 위해 농어촌연구원

에서 만든 1:25,000 정밀 토양도를 이용하였으며 분석결과

연구지역의 K 값은 0.00~0.37 의 범위를 보이며 평균값은

0.188 이었다 . 표준편차는 0.103 으로서 그다지 크지 않으며

이는 연구지역내 K ^{값의 분포가 대체로 큰 차이를 보이지 않}

음을 의미한다 . 그림 2 에 나타난 바와 같이 하천주변의 산 지에서 K 값이 크게 나타나고 지표면으로 암반이 노출되어 있거나 토양층이 얇게 피복된 일부 능선과 그 사면에서 매 우 낮은 값을 보인다 .

2.2 지형인자 (LS factor) 산정

지형인자 LS ^{는 무차원 상수이며} , ^경사도 (S) ^{와 경사길이} (L)

가 토양유실에 미치는 영향을 설명하는 인자로서 경사도와 경사길이가 클수록 큰 값을 가진다 . LS 인자는 Foster and

Wischmeier(1974) 에 의해 제안된 산정공식이 주로 사용되어

왔으나 이 공식은 평탄 경사의 조건하에서 유도되었고 , 이 조 그림 1. 연구대상지역

표 1. 토양별 토양침식인자(K) 토양 통명 K값 토양

통명 K값 토양

통명 K값 토양 통명 K값 수암 덕산

관악 낙서 행산 장성 정자 도산 도계 입석 오산 울산 성산 이산 예산 삼각 월산 이원 지곡 송산 청산

0.22 0.29 0.11 0.31 0.30 0.21 0.33 0.06 0.14 0.11 0.24 0.51 0.28 0.20 0.25 0.22 0.25 0.34 0.05 0.21 0.25

외산 운곡 고산 공산 마산 신정 아산 유하 원곡 무등 낙산 무이 정심 회야 이목 미탄 대구 합인 모산 포천 석토

0.30 0.22 0.25 0.31 0.26 0.24 0.18 0.39 0.16 0.34 0.20 0.09 0.32 0.28 0.44 0.22 0.15 0.37 0.16 0.24 0.24

상주 임동 반호 백산 장원 신불 월정 장항 오대 안룡 부여 반천 장평 평안 시례 고평 평창 춘도 곡성 포곡 영곡

0.21 0.48 0.42 0.27 0.37 0.15 0.05 0.10 0.07 0.37 0.31 0.31 0.35 0.34 0.44 0.38 0.26 0.32 0.43 0.39 0.44

마지 봉계 달천 각하 광주 곽산 정남 진곡 신혜 송정 태화 대흥 논산 완산 봉산 반산 운교 왕산 망실 정곡

0.32 0.31 0.39 0.18 0.21 0.31 0.38 0.31 0.36 0.13 0.40 0.30 0.30 0.20 0.32 0.16 0.14 0.25 0.08 0.39

그림 2. 연구지역의 K값의 분포

건하에서도 상당한 변동이 존재하는 모순을 갖는다 . 위와 같

은 문제점을 개선하고 ESRI 사의 GIS 용 프로그램인 ArcView

로 LS 인자를 산정할 수 있도록 1999 년 Bernie Engel 은 식

(2) 를 이용하여 Moore and Burch 의 방법을 구현하였으며 본

연구의 LS 인자 계산에 이 공식을 사용하였다 .

(2)

토양유실에서 사면길이 및 지형경사는 1:5,000 수치지도에 서 획득한 DEM 을 이용하여 지형분석을 통해 이루어졌으 며 , 격자크기는 5m 로 하여 사용하였다 . 이를 기본도로 Moore

and Burch 방법을 적용하여 분포형태를 나타내었다 .

분석결과 지형인자 LS 값은 0~5.71 의 범위에 분포하며

평균값은 1.677 이었다 . LS 인자 값의 표준편차는 2.24 로서 ,

K, P, C 의 표준편차와 비교할 때 현저히 높은 값을 나타내

었다 . 그 분포형태는 그림 3 과 같으며 고도가 높고 경사가 급한 산사면에서 높게 분포하였다 .

2.3 식생피복인자 (C factor) 산정

토지피복인자 (C) 는 경사지의 피복상태 , 식생종류 , 식생상 태 , 생육정도 등의 복합적인 조건에 대한 토양유실량의 영향 을 나타낸 것으로 무차원 값이다 .

본 연구에서는 미국지질조사국 (USGS: U. S. Geological Survey) 의 연구 내용 (Anderson, 1976) 을 기초로 분류된 대 분류 ( 논경작지 , 식생지 , 초지 , 거주지 , 물 ) 의 토지이용현황을 토대로 미국 농무성에서 산출한 C 값 (Wischmeier and

Smith, 1978) ^{을 연구지역의 토지이용에 맞도록 일부 수정하}

여 각각의 식생피복요소에 대한 값을 표 2 와 같이 설정하였 다 . 또한 1997 년 6 월 16 에 획득한 Landsat 5 TM 영상을 피복분류하여 논 , 밭 , 산림 , 도심 , 물 , 기타 ( 나대지 포함 ) 등으 로 구분하였다 .

분석결과 식생피복인자 C 값은 0~0.4 의 분포를 보이며 평 균값은 0.108, 표준편차는 0.151 로 나타났다 . 최대값 0.4 에 대해 평균값이 다소 높게 분포하며 유역내 산사면보다 하천 주변의 경작지에서 높은 값이 나타났다 . ^{그 분포는 그림} 4

와 같다 .

2.4 토양보존인자 (P factor) 산정

토양보존인자는 지표면상의 경작지 형태에 따른 토양침식 의 비를 의미한다 . 경사면에서 등고선 경작 (Contouring planting), 등고선 대상경작 (Strip cropping), 계단 경작

(Terracing) 및 그들의 복합적 형태 등이 토양유실에 미치는

영향을 고려한 인자이다 . 본 연구지역의 경작형태는 일부지 역을 제외하면 대부분 평지보다는 다소 경사가 있는 지역이 많으며 밭으로 사용되는 면적이 넓다고 할 수 있다 .

토양보존인자는 지형경사가 고려될 때 의미를 갖게 되는데

P 값의 경사 분포에 따라 미국 농무성 (USDA, 1978) 의 연구

에 의하여 표 3 과 같이 경험적으로 개발된 본 요소값의 범

위로 적용해 본 결과 0.6~0.8 의 범위로 값의 분포를 보이며 ,

0.66 의 평균값을 보였다 . 하천 주변의 평지에서는 평균값 이 하의 분포를 나타내었다 . 그림 5 는 P 인자의 분포를 나타낸 것이다 .

LS flowacc

= (

umulation cellsize

× ⁄ 22.13 )

^0.3

sin × (

slope

⁄ 0.0896 )

^1.3

그림 3. 연구지역의 LS값의 분포

표 2. C factor

Land-use condition C factor(USDA)

Field 0.4

Rice field 0.3

City 0.0

Bear Soil 0.1

Loose Forest 0.1 Dense Forest 0.0

Water 0.0

그림 4. 연구지역의 C값의 분포

표 3. P factor Slope (%) Contour factor

(USDA) Strip crop factor (USDA)

1~2 0.4 0.30

3~8 0.5 0.25

9~12 0.6 0.30

13~16 0.7 0.35

17~20 0.8 0.40

21~25 0.9 0.45

2.5 토양유실량 (A) 산정

USLE 을 이용하여 유역내 토양유실량 (A) 을 산정하는 방법 은 식 (3) 과 같다 .

A = R × K × L × S × P (3)

여기서 , A : 토양유실량 (ton/ha/year) R : 강우침식인자 (R factor) K : ^{토양침식인자} (K factor) LS : 지형인자 (LS factor) C : 토지피목인자 (C factor) P : 토양보존인자 (P factor)

강우로 인한 토양유실량을 유역 공간 전체에 대해 실험하 기에는 너무 많은 비용과 시간이 소요되므로 연구지역의 강 우인자 R 값은 우리나라 지역 관측소별로 약 10 년에 걸쳐

구축된 값 (400) 을 연구지역에 동일하게 적용하였다 .

토양유실에 영향을 주는 R, K, LS, C, P 인자값들을

USLE 공식에 적용하여 계산한 결과 , 토양유실량은 0~25kg/

m

²

/year 의 값 분포를 보이고 평균값은 0.266kg/m

²

/year 로 나타났다 . 표준편차는 1.163 으로서 각 인자값을 이용하여 계

산한 토양유실량 결과가 지역에 따라 매우 상이하게 평가되

었다 . USLE 공식을 이용하여 토양유실량 산정결과를 비교

해 본 결과 퇴적물 유실이 주로 이루어지는 위치는 남서쪽 산사면으로 이 부근에서 침식이 가속화 되는 것으로 평가되 었다 . 그림 6 은 품곡천 유역에 대한 A 값의 분포상황을 나타 낸다 .

3. 하상퇴적물 산정

최근 퇴적물 분포 및 특성을 조사하는 방법으로 직접 코

아링 (Coring) 을 하지 않고 전파와 지진파 , 음파 등과 같은

파동을 이용하여 호저의 전반적인 퇴적층의 분포 및 하부의 지질구조를 파악하는 퇴적물 탐사기법들이 활용되고 있다 .

본 연구에서는 이들 파동을 이용한 퇴적물 탐사기법중 음향 측심기를 이용하여 호저의 퇴적조사를 실시하였다 .

또한 정확한 퇴적물 산정을 위해 음파탐사기 중 3.5kHz

타입의 천부지층 탐사기 (Sub-bottom Profiler) 와 200kHz 타 입의 음향측심기 (Echo Sounder) 를 병행하여 테이터를 획득 하였으며 이를 처리하여 퇴적물의 현황을 파악하였다 .

3.1 데이터 획득

탐사를 계획할 때는 조사 목적이나 기존 자료를 충분히 파악하고 탐사결과가 최대의 효과를 올릴 수 있도록 계획하 며 필요에 따라 여러 조사법을 병행하는 것도 고려한다 .

음파탐사 측량은 그 목적에 적합한 음원을 사용하는 것이 중요하다 . 음원을 선택할 때는 대상 지층의 종류 , 심도를 대 략적으로 파악하고 계획하여야 한다 . ^{탐사에 사용하는 음원}

의 주 주파수는 3.5kHz 로부터 수 Hz 로 다양한데 그 중에서

최적의 음원을 선택하여야 한다 . 높은 주파수대역의 음원인 천부지층 탐사기 (subbottom profiler) 나 처프 (chirp) 수중 음 파 탐지기는 천부 표층탐사에서 고해상도의 기록을 얻을 수 있는 반면 , 고결된 지층이나 자갈층이 분포하는 경우 그 하 부의 정보는 얻기 어렵다 . 한편 , 낮은 주파수대역의 에어건 등으로는 해저 심부지층의 기록을 얻을 수 있지만 해상도가

5~10m ^{로 세밀한 퇴적구조를 파악하기 어렵다} .

음파 탐사는 수진기를 탐사선 측면에 고정시키거나 선미에 서 예인하며 미약한 반사신호를 수신 기록한다 . 따라서 해상 상황이 양호한 시기에 탐사를 계획하여야 효율적이며 경제 적으로 수행할 수 있다 .

3.1.1 장비구성 및 데이터 초기화

대상지역은 토양의 유실량을 산정한 대청댐 품곡천 유역 으로 음파 탐사 데이터는 2004 ^년 8 ^월 26 ^일부터 2 ^{일 동안}

한국 수자원 공사의 탐사선 물빛호에 음파탐사기와 음향측 심기를 장착하여 대상유역에서 운항하여 획득하였다 . 데이

터 획득에 사용된 장비는 미국 Benthos 사의 3.5kHz 타입

의 sub-bottom profiler 와 RESON 사의 40kHz 타입의 Echo-

Sounder 이며 이들을 이용 음향측심측량을 수행하였다 .

그림 7, 8 은 각각 천부지층탐사기와 음향측심기를 나타낸

것이며 , 표 4, 5 는 각각의 장비에 대한 사양을 표시한 것

이다 .

품곡천 유역에 대한 GPS 이동측량에 있어 기지국을 선정

그림 5. 대상지역의 P값의 분포

그림 6. 품곡천 유역의 A값 분포

하기 위하여 주변에 분포되어 있는 2 개의 기준점 ( 문의초 , 대 청댐 전망대 ) 과 국립지리원에서 운용하는 상시관측소인 청 주 , ^{전주 및 상주를 선정하여 기선해석과} 3 ^{차원 망조정을}

통해 기준점 측량을 수행 하였다 . 상시 관측소와 실험대상지

기준점의 기선처리 결과는 표 6 과 같다 . Trimble

Geomatics Office 를 이용하여 기선해석을 실시하여 평면오차

는 6.125mm, 타원체고 성과에 대해 23mm 의 RMSE 을 얻

었다 .

3.1.2 데이터 획득

탐사 목적 , 해저 지형 , 지질구조 조건 , 탐사심도 , 해상도 ,

탐사 효율 및 측량지역의 장애물 등을 고려하여 측선을 선 정하게 된다 . 또 , 해석의 정밀도를 높이기 위하여 측선을 여 러 개 설정하고 필요에 따라 교차하는 측선을 설정하였다 .

측선의 최소 간격은 , 배 옆부분에 고정하는 형으로 해상도 가 높은 천부지층 탐사기 등을 이용하는 경우에도 10m 가

한계이다 . 10m 보다 좁은 간격의 측선을 설정해도 대부분의

경우 해석의 정밀도는 향상되지 않는다 . 다른 음원의 경우 음원과 수진기를 탐사선의 선미에서 끌면서 실시하는 경우 나 세밀한 측선 간격을 설정해도 그 만큼의 정밀도는 얻어 지지 않는다 .

본 연구에서는 음파탐사측량을 위해 미리 대청댐유역의 좌·우안에 100m 간격으로 예정항로 ( 측심선 ) 을 표시하여 입 력하고 , 미리 정확한 위치가 결정된 기준점 2 곳에 기지국용

GPS 수신기를 설치하고 예정 측심선을 따라 수면 위치는

RTK 방식으로 측정하고 수심은 음파탐사기로 음파를

8

^o

~10

^o

범위로 발진시켜 되돌아오는 음파의 시간 변위에 의 해 수심을 측정하여 두 데이터의 동기화 ( 시간일치 ) 를 통하여 위치를 결정하였다 .

그림 9 ^와 10 ^{은 각각 음향측심측량 데이터 획득 흐름도 및}

예정항로를 나타낸 것이다 .

3.2 하상 퇴적량 산정

3.2.1 하상퇴적물 현황 분석

하천의 퇴적물의 양을 판단하기 위해서는 하천의 원 바닥 과 그 상부의 퇴적층을 구분하여야 한다 . 그러나 실제로 하 천의 원 바닥과 퇴적층은 하천의 생성과 함께 지속적으로 침식과 퇴적을 반복하기 때문에 이를 구분하기는 매우 힘들 다 . 따라서 본 연구에서는 정밀음향측심기가 장착된 탐사선 을 이동하면서 일정한 간격으로 음파를 발생시키면 음파의 입사각 및 반사계수 등에 따라 일부는 반사하고 일부는 퇴 적표층을 투과하여 바닥 경계면에서 반사하여 되돌 오게 되 그림 7. 3.5kHz 천부지층탐사기(Control Unit & Recorder +

Transducer)

그림 8. 음향측심기(Control Unit & Recorder + Transducer) 표 4. 천부지층탐사기 제원

구 분

3.5kHz Sub-bottom Profiler

모 델

Model 132B transducer array Model 5430A transmitter

Model 5210A receiver

제작사

ORE Inc. (

미국

)

주파수

3.5 kHz

조사심도 퇴적층 약

50~100m

이하

분해능

10~50cm

표 5. 음향측심기 제원

구 분

Echo-Sounder

모 델

SonarLite

제작사

OHMEX Inc. (

영국

)

주파수

200kHz

조사심도

0.3~80m

빔각도

(

^소해폭

) 8~10^o

표 6. 기준점 기선해석 결과

Station Latitude Longitude Height

CNJU(

청주

) 36^o37'36.82070'' 127^o27'40.41630'' 93.503m JUNJ(

전주

) 35^o50'36.42740'' 127^o08'06.44880'' 77.158m SNJU(

상주

) 36^o22'44.99210'' 128^o08'40.11710'' 111.587m

기준점

1(

대청댐

) 36^o28'30.67176'' 127^o28'56.76163'' 111.074m

기준점

2(

문의초

) 36^o31'06.46563'' 127^o29'38.76250'' 136.968m

그림 9. 음향측심측량 데이터 획득 흐름도

는데 이러한 파동을 이용한 퇴적물 탐사기법을 이용하여 하 상바닥과 퇴적층을 구분하여 퇴적량을 산정하였다 .

이러한 하상의 3 차원 지형데이터를 이용하여 생성된 품곡 천내의 퇴적물의 량은 3,665,661.42m

³

이었으며 , 그림 11 은 원 상태 하상과 퇴적 후 하상의 성과를 기초로 Map Calculator 에서 산정한 결과이다 .

그림 12~15 ^{는 조사구간에서} 100m ^{간격으로 횡단방향에}

대하여 조사시의 수위 , 퇴적층 상부 및 퇴적층과 원바닥의 경계를 비교 표시한 그림이다 .

퇴적층 상부와 하부 사이 ( 퇴적층 - 바닥 경계 ) 의 면적을 각 단면에 있어서의 퇴적물 면적으로 하고 각 지점에 대한 퇴

적량을 산정한 결과 표 7 ^{과 같으며} , ^그림 16 ^{은 각 지점에}

대한 퇴적량을 비교 분석한 결과이다 .

3.2.2 하상 퇴적물의 시간적 변화

하상의 퇴적물 변화를 실측하기 위하여 음파탐사기를 이용 하여 시간적 범위를 두고 2000 년 8 월과 2004 년 8 월 두 차 례에 걸쳐 탐사한 데이터를 이용하여 퇴적물의 변화추이를 분석하였다 . 즉 , 품곡천 하상에서의 시간적 변화에 따른 퇴 적되는 비율을 알아보았다 . 비교기간 4 년 동안 퇴적층과 지 그림 10. 예정항로 및 항적도

그림 11. 품곡천 유역의 하상에 퇴적된 량

그림 12. STA. 0+100 지점의 퇴적량 현황

그림 13. STA. 0+300 지점의 퇴적량 현황

그림 14. STA. 0+500 지점의 퇴적량 현황

그림 15. STA. 0+700 지점의 퇴적량 현황

층의 단면에 대한 표고값을 비교한 결과 평균 변화량이 단 위면적당 약 5.46cm/m

²

/year, 무게 단위로 환산하면 33g/

m

²

/year 로 유실되는 퇴적량 266g/m

²

/year 과 비교하면

12.41% 정도가 하상에 쌓여 있는 것으로 나타났다 . 즉 , 유

실량중 대부분은 유역내에 퇴적되며 실제 하상으로 유입되 어 퇴적되어 있는 양은 약 12% 에 불과했다 . 그림 17 은 지 층의 변화가 없는 것으로 가정했을 때 한 지점에 대해 시간 에 따른 퇴적층의 두께 변화를 나타낸 것이다 .

4. 결 론

GIS 기법과 음향측심기술을 활용하여 유역내 표토가 유실

되는 량과 하상에서 남아 있는 퇴적량을 산정한 결과 다음 과 같은 결론을 얻을 수 있었다 .

1. 품곡천 유역에 대한 R, K, LS, C, P 인자 값들을 산정

하고 USLE 공식에 적용하여 계산한 결과 , 토양유실량은

0~25 의 분포를 보이고 평균값은 0.266 이었다 . 퇴적물 유

실이 주로 이루어지는 위치는 남서쪽 산사면으로 이 부근 에서 토양유실이 가속화 되는 것으로 판단된다 .

2. 하상에 쌓여 있는 퇴적량 산정을 위해 3.5kHz 천부지층

탐사기 (Sub-bottom Profiler) 와 200kHz 음향측심기 (Echo

Sounder) 를 병행하여 퇴적물의 현황을 파악하였으며

100m 간격으로 각 단면에 대한 퇴적량을 도출하였다 .

3. 하상에서의 시간적 변화에 따른 퇴적되는 비율을 알아본 결과 년간 단위면적당 33g 이 퇴적되었으며 유실량 266g/

m

²

/year 과 비교한 결과 12.41% 정도가 하상에 유입되고

대부분이 유역내 퇴적되는 것으로 나타났다 .

4. 유역 및 하상의 정밀 DEM/DSM 을 도출한다면 퇴적물의

이동상황을 보다 정확하게 모니터링 할 수 있을 것으로 판단된다 .

감사의 글

본 연구는 2004 년도 한국환경기술진흥원의 차세대핵심환

경기술개발사업 ( 과제번호 : 103-041-014) 성과의 일부로 연구 비 지원에 감사드립니다 .

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(

접수일

: 2005.4.4/

심사일

: 2005.8.29/

심사완료일

: 2005.11.30)

표 7. 조사구간의 퇴적량

지 점 퇴적량

(m²)

지 점 퇴적량

(m²)

100 669.96 1100 778.17

200 526.39 1200 785.47

300 455.60 1300 574.54

400 513.60 1400 741.54

500 384.05 1500 813.19

600 429.17 1600 825.26

700 349.46 1700 843.85

800 399.63 1800 743.53

900 489.56 1900 938.49

1000 474.54 2000 629.56

2100 882.57

그림 16. 각 지점별 퇴적량 비교

그림 17. STA. 0+1100 지점의 퇴적층의 두께변화