강원도 산지 태양광 발전시설 지형 공간 데이터베이스 구축 및 산지 재해 영향 평가
Analysis of Solar Power Plants on Mountainous Disasters in Gangwon-do based on Geospatial Database
- 주제(키워드) 도움말 강원도 , 태양광 발전시설 , 산사태 , 토석류 , GIS , FLO-2D
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 윤찬영
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 토목공학과
- 세부분야 해당없음
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000012089
- UCI I804:42001-000000012089
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
세계적으로 석유에너지를 기반으로 한 산업발전과 경제성장 이후에 환경문제가 대두되면서 대한민국에서는 가속화되고 있는 기후변화에 대응하기 위해 신·재생에너지 기술의 도입이 증가하고 있다. 이에 따라 많은 양의 태양광 발전시설이 국토의 60%를 차지하는 산지에 설치되고 있으며 특히, 산지가 약 80%를 차지하는 강원지역에서는 2020년까지 총 5,138개소의 태양광 발전소가 설치되었다. 그러나 강원지역은 산불, 집중호우 및 태풍으로 인한 산지 재해에 취약하며, 산지 전역에 분포한 태양광 발전시설의 유지 및 관리에는 인력과 시간의 제약이 따른다. 이로 인해, 태양광 발전시설 시공과정에서 발생하는 대규모 벌목 및 벌채와 성·절토 등의 지반개량이 산지 재해에 미치는 영향에 대한 우려가 점차 커지고 있다. 따라서 본 연구에서는 산지 태양광 발전시설의 산지 재해 영향 분석을 목표로 GIS(Geographic Information System) 기법과 수치해석 시뮬레이션을 통하여 태양광 발전시설의 지형 분석 및 토석류 흐름분석을 수행하였다. 산사태 및 토석류가 발생하는 태양광 발전시설 지역의 특성을 파악하기 위하여 실제 사고가 발생한 연구 지역을 선정하여 강우를 고려한 지형 분석 및 토석류 수치해석 유동 모의를 수행하였다. 그리고 강원도 산지에 설치된 태양광 발전시설의 산지 재해 영향을 분석하고자 GIS 기법을 활용하여 총 663개소의 강원 산지 태양광 발전시설의 면적, 경사각, 경사향, 고도, 토심 등에 대하여 지형 공간 DB(DataBase)를 구축하고 분석을 수행하였다. 분석 결과, 강원 산지에 설치된 태양광 발전시설의 면적은 606∼320,718 m2의 범위를 가지며, 산지 태양광 발전시설 설치 허가 기준인 15° 이상과 급경사지 판정 기준의 34° 이상의 경사를 가진 태양광 발전시설이 다수 존재하는 것으로 나타났다. 이를 토대로 강원 산지 태양광 발전시설 중에서 산지 재해 취약지를 선정하였다. 또한, 선정한 취약지를 대상으로 수치해석 모델링을 활용한 토석류 유동 모의를 수행한 결과, 토석류의 이동으로 토석류 영향범위에 있는 민가 또는 농경지에 피해가 발생하는 것을 확인하였다. 추가적으로 재해 피해를 예방하기 위한 옹벽 및 사방댐을 모델링하여 유동 모의를 수행하였으며, 토석류 흐름을 막고 피해 규모를 줄일 수 있는 적절한 위치와 크기의 방재시설을 모의할 수 있었다. 이는 단순히 경사를 고려한 사면 설계 이외에도 수치해석 모델링을 활용한 토석류 유동 모의가 태양광 발전시설의 설계 및 시공, 유지관리 측면에서 재해 피해 예방에 효과적임을 보여준다. 본 연구 결과는 산지 재해 발생 가능성이 있는 산지 태양광 발전시설의 지형적 특성을 제공하며, 적절한 설계와 시공, 유지관리를 위한 방안을 제안함으로써 향후 태양광 발전시설의 재해 영향을 고려한 안정적인 도입에 도움이 될 것으로 기대된다.
more초록/요약 도움말
In South Korea, renewable energy technologies has grown in response to climate change, driven by industrialization and economic growth reliant on fossil fuels. A substantial number of Solar power plant have been installed in mountainous regions, which comprise 60% of the national territory. By 2020, Gangwon Province, with 80% of its area being mountainous, had 5,138 Solar power plant. However, the province is prone to disasters such as wildfires, heavy rainfall, and typhoons. Maintenance of these facilities faces manpower and time limitations, raising concerns on mountain hazards caused by the impact of deforestation and earthworks during construction. This study analyzes the impact of Solar power plant on mountain disasters using GIS techniques and numerical simulations. Disaster sites were selected to examine landslide and debris flow risks, incorporating terrain analysis and rainfall-based simulations. GIS methods were used to construct a geospatial database for 663 solar facilities in Gangwon, including parameters such as area, slope, aspect, and soil depth, to analyze slope stability. The analysis revealed facility areas ranging from 606 to 320,718 m², and many of them were located on steep slopes exceeding permitted gradients. Disaster-prone areas were identified, and potential damage to residential areas and farmland was also confirmed by debris flow simulations. Mitigation measures, such as retaining walls and check dams, were modeled to optimize their locations and dimensions, emphasizing the importance of terrain-focused design and construction. This study highlights the need for customized risk management for Solar power plant, as they alter natural landscapes. The findings integrate geospatial databases and simulation models to assess risks, offering practical solutions for disaster prevention. These results can provide valuable guidance for the safe design, construction, and maintenance of Solar power plant in mountainous region while aiding in future risk assessment and management planning.
more목차 도움말
목 차
국문요약 ⅰ
ABSTRACT ⅲ
목 차 ⅴ
표 목 차 ⅶ
그 림 목 차 ⅷ
제 1장 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 연구 동향 4
1.2.1 국내 연구 동향 4
1.2.2 국외 연구 동향 7
1.3 연구 내용 및 구성 9
제 2장 이론적 배경 10
2.1 산사태의 유형과 특성 10
2.2 토석류의 유형과 특성 12
2.3 GIS 기반 지형 분석 14
2.3.1 불규칙 삼각망(Triangulated Irregular Network, TIN) 14
2.3.2 수치표고모형(Digital Elevation Model, DEM) 15
2.4 토석류 수치해석 모형(FLO-2D) 16
제 3장 기존 산사태 발생 태양광 발전시설 분석 20
3.1 연구 지역 20
3.2 GIS 기반 분석 22
3.2.1 지형 분석 22
3.2.2 강우 분석 24
3.3 토석류 수치해석 유동 모의 27
3.4 지형 분석 및 유동 모의 결과 29
3.4.1 강우량과 지형을 고려한 산사태 발생지 특성 29
3.4.2 토석류 수치해석 유동 모의 결과 32
제 4장 강원 산지 태양광 발전시설 분석 34
4.1 GIS 기반 데이터베이스 구축 34
4.2 사면 특성 분석 38
4.2.1 면적과 고도 38
4.2.2 사면 경사 41
4.2.3 고도와 경사 특성 46
4.2.4 사면 방향 48
4.2.5 토심과 지형 특성 49
4.3 산지 재해 취약지 평가 53
4.3.1 강원도 산지 재해 취약지 분석 53
1) 평균경사 53
2) 최고경사 54
3) 고도 56
4.3.2 산지 재해 취약지의 토석류 수치해석 유동 모의 57
1) 연구 대상 취약지 57
2) 토석류 유동 모의 60
3) 미보강 시 토석류 유동 모의 결과 61
4) 보강 공법 적용 시 토석류 유동 모의 결과 63
4.3.3 태양광 발전시설 구축 시 산지 재해 예방 방안 제시 68
1) 산사태 예방 방안 및 공법 69
2) 토석류 예방 방안 및 공법 70
3) 유지관리 방안 71
제 5장 결 론 72
참고문헌 74
