도시화는 인구증가와 함께 토지이용의 변화를 동반하며, 이는 도시에서 발생하는 홍수의 피해를 증가시킨다. 가속화되는 도시화 추세 속에서 기후변화의 영향력은 앞으로 더욱 극명하게 나타날 것이며, 이에 따라 전 세계적으로 발생하는 재해의 빈도와 그 유형의 다양화는 급격하게 증가하고 있는 실정이다. 이러한 경향은 우리나라에서도 동일하게 나타나고 있으며, 발생하는 자연재해의 대부분이 집중호우 및 태풍 등 주로 수해에 의한 것이고, 이에 따른 산지토사재해는 주로 단기간의 집중호우에 의하여 발생되어 해마다 큰 피해를 입고 있다. 특히, 도시화의 진전에 따른 생활권 산록지역에서 야기되는 토사재해는 주거지역과 인접하고 있는 경우가 많기 때문에 산사태 및 토석류에 따른 인명 및 재산 피해가 대규모로 발생하고 있다.
이러한 생활권 산록지역에서의 토사재해로 인한 피해를 최소화하기 위하여 다양한 사방공법이 개발·적용되어야 할 필요성이 있지만, 급증하고 있는 생활권 토사재해를 예방하고 그 피해를 저감시키기 위한 사방기술의 개발이 미흡하여 생활권 토사재해 대책을 수립하는 데 많은 어려움이 따르고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 ‘도시사방’이라는 개념을 정립하였고, 그에 따른 사방대책과 국내에 아직 도입되지 않은 새로운 사방공법들을 소개하였으며, 그들 중 하나가 바닥스크린이다.
바닥스크린이란 판자 형태의 강재를 계상과 평행하게 시공함으로써 토석류의 본체로부터 유수를 운동방향의 연직방향으로 분리시켜 토석의 운동에너지를 일시에 저감시키는 데 매우 유효한 공법이라 할 수 있다. 그러나 이와 같은 새로운 사방공법이 개발되면 그 목적과 기능에 관한 연구가 충분히 진행되어야 하지만, 아직 바닥스크린에 관한 검토는 여전히 초보적인 수준에 머물러 있다.
따라서, 이 연구는 바닥스크린의 기능적 효과를 분석하고, 나아가 생활권 산록지역에 있어서 철강재 바닥스크린의 적용성을 검토하기 위하여 모형실험을 실시하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
제３장. 토사처리 공간이 제한적인 생활권 산록지역에서의 토석류 피해를 저감시키기 위한 신공법인 바닥스크린의 최적 순간격을 도출하기 위한 목적으로, 모형수로 상에서 바닥스크린의 토석류 포착 효과를 정량적?정성적으로 평가하였다. 그 결과, 바닥스크린은 상류로부터 유입되는 토석류의 유수와 토석을 순간적으로 분리함으로써 토석류의 운동에너지를 급격히 감소시켜 퇴적을 유도하는 것으로 나타났으며, 더불어 바닥스크린의 설치구간을 중심으로 하류지역에 큰 피해를 줄 수 있는 큰 입경의 계상재료를 우선적으로 포착하는 것으로 나타났다. 특히, 순간격이 클수록 바닥스크린 하단면부에 큰 입경의 공급재료가 다량 퇴적되는 것으로 나타났으며, 이는 구조적 특성 상 반드시 제석이 요구되는 바닥스크린이 계상재료의 평균입경과 동일한 순간격을 지닐 때가 상대적으로 최적의 기능을 한다는 것을 역으로 나타낸다. 그러나 한편으로는 최적 순간격의 경우에도 바닥스크린의 측면부로 토석이 이탈하는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 바닥스크린의 상단면에 다양한 입경의 토석이 쌓이면서 토석류의 선단부를 뒤따르던 토석들의 이동방향이 측면부로 변하였기 때문으로 판단된다.
제４장. 바닥스크린의 토석류 피해저감 기능을 더욱 극대화하기 위하여 바닥스크린에 측면스크린을 부착하여 그 효과를 파악함으로써 측면스크린의 적정 순간격을 도출하고자 하였다. 그 결과, 바닥스크린에 측면스크린을 부착함으로써 작은 입경의 공급재료가 소량 측면스크린을 통과하였다. 그 대신에 바닥스크린의 상단면부에는 토석류의 선단부를 구성하던 큰 입경의 토석들이 측면스크린에 의해 규제된 유로폭 내에서 다량 포착된 후, 이 두터운 조립질층의 공극을 작은 입경의 계상재료가 메워 세립화되는 것으로 나타났다. 이러한 세립화는 결국 바닥스크린의 상단면부로부터 하단면부로의 토사 투과를 차단하여 결국 바닥스크린 하단면부에서의 퇴적량은 감소하였다. 한편, 이러한 바닥스크린의 기능 향상은 측면스크린의 순간격이 계상재료의 평균입경 및 최대입경에 일치할 경우가 동일하게 나타났다. 그러나 스크린 부재의 순간격이 클수록 시공비 절감에 유리할 것으로 추정되며, 따라서 바닥스크린에 부착하는 측면스크린의 순간격은 계상재료의 최대입경과 동일하게 하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
제５장. 토석류의 발생규모 및 빈도(① 소규모일 경우, ② 대규모일 경우 및 ③ 소규모 토석류가 연속으로 발생한 경우)에 따른 바닥스크린의 적정 규모를 파악하기 위하여 제4장에서 최적의 구조로 나타난 바닥스크린의 상단면부에 포착된 토석량을 10cm 구간별로 해석하여 바닥스크린의 종단적 규모에 관하여 분석하였다. 그 결과, 토석류의 규모가 증가함에 따라 큰 입경의 계상재료가 하류로 유출되는 양이 증가하였으며, 바닥스크린의 상단면부에서는 토석류의 선단부를 구성하는 큰 입경의 토석이 약 10cm 정도 하류방향으로 이동하는 것으로 나타나 바닥스크린의 규모, 즉 길이에 제약을 받는 것으로 파악되었다. 또한, 토석류의 발생빈도가 증가하면 선행 토석류에 의하여 바닥스크린의 부재 간격이 축소되고 후속 토석류는 결국 유수와 토석의 분리가 이루어지지 않아 기존에 퇴적된 토석을 월류하여 유출되어 포착률이 저감하는 것으로 나타났으며, 바닥스크린의 상단면부에서도 토석류의 첨두부가 형성되지 않았을 뿐만 아니라 그 분포도 명확히 나타나지 않았다. 따라서 바닥스크린의 종단적 규모는 토석류의 규모 및 발생 빈도에 따라 유연하게 결정하여야 할 것으로 판단된다.
이러한 결과를 기초로 하여 바닥스크린의 국내도입 및 현장시공에 대한 문제점을 해결하였으며, 나아가 생활권 산록지역에서 적용할 수 있는 토석류 포착공법(바닥스크린 등)뿐만이 아니라 토석류 유도공법(유도둑, 유향제어공사 등)과 퇴적공법(유사지 등)의 도입을 제안하였다.

Urbanization accompanies an increase of population with a change of the use for land and also increases the damages by floods occurred in city. In the tendency of the accelerated urbanization, the influence of climate change is revealed more obviously in our society, for that reason, the frequency of disaster and the diversification of its type which occur all around the world are rapidly increasing. This tendency is being found in korea as well and most of these natural disasters are caused by mostly flood disasters such as a localized torrential rainfall and a typhoon. Furthermore, because the sediment-related disasters in mountain area are caused by a localized torrential rainfall a short period of time, it makes high damages every year. Especially, the sediment-related disasters occurred in residential piedmont areas, following the progress of urbanization, are usually located nearby residential areas so the damages to human and property from landslides and debris-flow are occurring in a big scale.
To minimize the damages from sediment-related disasters in residential piedmont areas, there is a need of develop and apply variety of erosion control measures however there are high difficulties to establish countermeasures against sediment-related disasters in residential area because there is a lack of development on erosion control technology to prevent and reduce damages from sediment-related disasters which have been increasing rapidly. To solve these problems, it has established the concept of ‘Urban erosion control works’ as one of the studies in korea and introduced erosion control measures and new ways of erosion control measures that have not applied to korea yet. And one of them is the flat-board debris-flow breaker.
A flat-board debris-flow breaker is very effective method to ruduce the kinetic energy of debris temporarily by separating a running water from main body of debris-flow to the vertical direction of motion direction by installing board shape of steel materials parallel with stream bed. When it comes to a new method, it has to be studied enough about its purposes and functions, but it is still at rudimental level.
Therefore this study was conducted to analyze its functional effects and to review the applicability of the flat-board debris-flow breaker in residential piedmont areas. The results are as followed.
In Chapter 3, This study was examined to derive an optimal slit aperture of flat-board debris-flow breaker (hereafter FDB), which is a new method for reducing damages by debris flows in residential piedmont areas. The results showed that FDB divided momentarily debris flows into water and bed-materials, thereby inducing storage of the (especially with large grain-sized) materials, causing potentially huge damages. In addition, with increasing slit aperture, the amount of large grain-sized materials increased under the lower surface of FDB; this reflects inversely that, under the considering that FDB requires obligatorily dredging works, FDB with the slit aperture equal to mean grain-size of bed-materials is effective for capturing debris flows. However, on the upper surface of FDB with the optimum slit aperture, its considerable amount was dropped out to both sides of FDB; this should be that a pile of the materials formed on the upper surface of FDB changed flow direction of the materials arriving at the heels of the pile.
In Chapter 4, The objectives of this study were to evaluate effects of the flat-board debris-flow breaker (FDB) equipped with side screen, and to derive an optimal slit aperture of the side screen for maximizing the positive effects to damage by debris flows. The results showed that only a few of materials with small grain-size was passed through side screen, causing storage at both sides of FDB. Instead, a massive amount of bed-materials with large grain-size was trapped on the upper surface of FDB regulated by side screen, and then this coarse layer was filled with fine sediment. This fining may not arrow passage of even fine materials from upper to lower surface of FDB. Meanwhile, between slit apertures (equal to the mean and maximum grain-size) of side screens attached to FDB, there was no functional difference to reduce potential damage by debris flows. However, because larger slit aperture of the screens have an advantage definitely for reducing construction costs, selection of designer should go to the maximum grain-size of bed-material rather than the mean grain-size.
In Chapter 5, Chapter 5. To grasp the proper scale of flat-board debris-flow breaker, depended on scale of debris-flow occurrence and frequency(① with small scale, ② with large scale, ③ with small scale of the continuous debris-flow occurrence), it analysed about longitudinal scale of flat-board debris-flow breaker after having interpreted the amounts of debris-flow by every 10cm interval, which was found on the top of flat-board debris-flow breaker figured out the best structure in chapter 4. As a result, the amount of large grain-sized materials that goes downstream increased as the scale of debris-flow occurrence gets bigger, on the top of flat-board debris-flow breaker, the debris-flow with large grain-size that consists of the forepart of debris-flow occurrence moved approximately 10cm along downstream direction on the top of flat-board debris-flow breaker, so it is analysed that the scale of flat-board debris-flow breaker, in other words, length controls. And, when frequency of debris-flow occurrence increases, slit aperture of flat-board debris-flow breaker is reduced by pre-debris-flow occurrence and the following debris-flow occurrence ends up flowing over old debris-flow and draining because the running water and the debris-flow are not splitted, so the catching rate gets low, and the tip on the top of flat-board debris-flow breaker was not formed but also its distribution was not clearly appeared. Therefore, it provided that the longitudinal scale of flat-board debris-flow breaker has to be flexibly decided by scale and frequency of debris-flow occurrence.
Based on results, it solved the problems about domestic adoption of the flat-board debris-flow breaker and constructions in fields. Furthermore, it suggested adoption methods not only debris-flow capture structure(flat-board debris-flow breaker etc.) but also debris-flow deflecting structure(deflecting bank, debris-flow direction control work etc.) and debris-flow sedimentary structure(sand pockets etc.) in residential piedmont areas.