[논문]낙동강에서 격리된 과거 홍수터의 경계 설정과 토지이용 분석

진승남; 조강현; 조형진

doi:10.17820/eri.2015.2.4.324

[국내논문] 낙동강에서 격리된 과거 홍수터의 경계 설정과 토지이용 분석
Delineation and Land Use Analysis of the Isolated Former Floodplain in the Nakdong River, Korea 원문보기

Ecology and resilient infrastructure, v.2 no.4, 2015년, pp.324 - 329

진승남 (인하대학교 생명과학과) , 조강현 (인하대학교 생명과학과) , 조형진 (수생태공간정보연구소)

초록
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우리나라의 하천은 대부분 치수를 위한 제방공사를 통해 직강화되어 있다. 하천과 홍수터의 횡적 연결성을 회복하기 위해서는 제방에 의해 격리된 과거 홍수터를 탐색하고 현재 토지이용현황을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구의 목적은 낙동강에서 제내지의 격리된 과거 홍수터를 탐색하고 토지이용현황을 분석하는 것이다. 격리된 과거 홍수터는 지리정보시스템 (GIS)을 이용하여 낙동강 유역에서 수치표고모델, 연속수치지도 및 계획홍수위를 중첩하여 산출하였다. 탐색된 격리된 과거 홍수터의 토지이용현황은 토지피복도를 이용하여 분류하였다. 낙동강에서 격리된 과거 홍수터는 총 384지점이 탐색되었으며, 전체면적은 $291km^2$이었으며, 상류지역에서는 주로 산지에 둘러 쌓인 형태였고, 하류지역에서는 넓은 개활지의 형태로도 분포하였다. 격리된 과거 홍수터의 토지이용은 농경지 (73.9%)와 시가화지역 (12.7%)이 대부분을 차지하였다. 낙동강에서 탐색된 격리된 과거 홍수터와 토지이용현황은 향후 하천 복원 계획에 기초자료로 이용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

For the restoration of lateral connectivity between rivers and floodplains, it is important to find the isolated former floodplain (IFF) and to characterize its land use in Korean rivers which were channelized by levee constructions for flood protection. The aim of this study is to map the IFF and to assess its land use pattern in the Nakdong River, Korea. The isolated former floodplain was explored by being overlapped on a digital elevation model (DEM), digital topographic map and design flood level using a geographical information system (GIS) in the Nakdong River basin. The land use of the identified IFF was classified by land-use map. The total number of IFFs was 384 and their total area was $291km^2$. While IFFs were usually surrounded by mountain forest in the upper river area, they tended to be located on wide plain areas in the downstream area of Nakdong River. The land use pattern of IFFs was mostly farmland (73.9%) and urban areas (12.7%) in the river. The results of delineation and land use analysis of isolated former floodplain in the Nakdong River will be used as a base line data for planning stream restoration.

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AI 본문요약
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문제 정의

본 연구의 목적은 GIS를 이용하여 낙동강에서 제방에 의해 격리된 제내지의 과거 홍수터를 탐색하고 현재의 토지이용 현황을 분석하여 향후 하천복원 사업 계획 시 격리된 제내지의 홍수터 복원 계획에 기초자료를 제공하는데 있다.
하천의 생태적 건강성을 회복하기 위해서는 제방에 의하여 격리된 제내지 홍수터의 횡적 연결성을 복원하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 낙동강을 대상으로 하천개수공사로 인해 격리된 제내지의 과거 홍수터 지역을 파악하고 현재의 토지이용 현황을 분석하였다. 격리된 과거 홍수터는 GIS를 이용하여 하천 제내지에서 홍수위 보다 낮은 지역으로 정의하였고 수치지도를 이용하여 작성한 수치표고 모델과 하천기본계획의 홍수위를 중첩하여 산출하였다.

가설 설정

지리정보시스템 (GIS)에서 수치지도를 연구대상 하천의 유역 범위로 추출한 후 분석에 용이하도록 분석 범위 (working boundary)를 지정하였다. 하천구역 경계로부터 좌우 500 m 단위로 4 km까지의 범위를 확장해가며 분석한 결과에 따라서 본 연구에서는 하천공간 복원 최대 가능 범위를 1.5 km로 가정하였다. 1/5,000 축척의 연속수치 지도 (seamless digital topographic map)에서 분석 범위 내의 등고선과 표고점을 추출하여 30 m × 30 m 공간 해상도의 래스터 (raster) 파일로 수치표고 모델 (digital elevation model, DEM)을 작성하였다.

제안 방법

1/5,000 축척의 연속수치 지도 (seamless digital topographic map)에서 분석 범위 내의 등고선과 표고점을 추출하여 30 m × 30 m 공간 해상도의 래스터 (raster) 파일로 수치표고 모델 (digital elevation model, DEM)을 작성하였다.
지리정보시스템 (GIS)에서 수치지도를 연구대상 하천의 유역 범위로 추출한 후 분석에 용이하도록 분석 범위 (working boundary)를 지정하였다. 하천구역 경계로부터 좌우 500 m 단위로 4 km까지의 범위를 확장해가며 분석한 결과에 따라서 본 연구에서는 하천공간 복원 최대 가능 범위를 1.
홍수위에서 지형높이를 뺀 결과에서 양의 값을 갖는 경우 ‘1’, 음의 값을 갖는 경우 ‘0’으로 래스터를 추출하였고, ‘1’의 값을 갖는 래스터를 폴리곤 (polygon) 형태의 벡터 (vector)로 데이터로 변환하여 격리된 과거 홍수터를 산출하였다.
격리된 과거 홍수터의 토지이용 현황을 분석하기 위하여 국가수자원 관리종합정보 시스템 (http://www. wamis.go.kr)에서 제공하는 공간해상도 30 m × 30m의 래스터 형태의 대분류 토지피복도를 이용하였다.
홍수위 자료는 낙동강 하천기본계획에서 빈도별 홍수위 산정 결과 중에서 30년 빈도 홍수위 자료를 이용하여 GIS으로 낙동강 국가하천 구간에서 총 810개의 횡단면도를 작성하고 각 횡단면도에 해당 홍수위를 입력하였다. 횡단면도는 낙동강 하천기본계획에서 제시된 횡단면도를 기준으로 하천의 흐름 방향에 수직이 되도록 작도하되 하천이 곡류하는 구간에서는 단면이 겹치지 않도록 각도를 조정하였다.
홍수위 자료는 낙동강 하천기본계획에서 빈도별 홍수위 산정 결과 중에서 30년 빈도 홍수위 자료를 이용하여 GIS으로 낙동강 국가하천 구간에서 총 810개의 횡단면도를 작성하고 각 횡단면도에 해당 홍수위를 입력하였다. 횡단면도는 낙동강 하천기본계획에서 제시된 횡단면도를 기준으로 하천의 흐름 방향에 수직이 되도록 작도하되 하천이 곡류하는 구간에서는 단면이 겹치지 않도록 각도를 조정하였다. 수치표고 모델 작성방법과 동일하게 횡단면도의 선 자료를 이용하여 낙동강 국가하천구간의 30년 빈도 홍수위의 래스터 파일을 생성하였다.
횡단면도는 낙동강 하천기본계획에서 제시된 횡단면도를 기준으로 하천의 흐름 방향에 수직이 되도록 작도하되 하천이 곡류하는 구간에서는 단면이 겹치지 않도록 각도를 조정하였다. 수치표고 모델 작성방법과 동일하게 횡단면도의 선 자료를 이용하여 낙동강 국가하천구간의 30년 빈도 홍수위의 래스터 파일을 생성하였다. 과거 제방이 없던 시기의 홍수위를 산출하는 것이 불가능하여 하천기본계획에서 제시된 현재 제방을 기준으로 한 홍수위자료를 이용하였으며, 제방이 없었던 시기에는 현재보다 홍수위가 낮게 형성되었을 가능성이 높으므로 빈도별 홍수위 중 가장 홍수위가 낮은 30년 빈도의 홍수위를 이용하였다.
격리된 과거 홍수터를 산출하기 위하여 GIS에서 수치표고 모델과 홍수위 래스터 파일을 래스터 계산기 (raster calculator)를 이용하여 지형 높이와 홍수위의 차이 값을 계산하였다. 홍수위에서 지형높이를 뺀 결과에서 양의 값을 갖는 경우 ‘1’, 음의 값을 갖는 경우 ‘0’으로 래스터를 추출하였고, ‘1’의 값을 갖는 래스터를 폴리곤 (polygon) 형태의 벡터 (vector)로 데이터로 변환하여 격리된 과거 홍수터를 산출하였다.
대분류 토지피복도에서는 토지이용을 수역, 시가화 지역, 나지, 습지, 초지, 산림, 논 및 밭으로 분류하고 있다. 분석의 편의를 위하여 대분류 토지피복도를 최초 설정한 낙동강 분석 범위로 잘라내어 토지이용 현황 분석에 이용하였다. 산출된 낙동강 격리된 과거 홍수터의 벡터 데이터 (polygon shape)를 이용하여 토지피복도를 추출 (mask)한 후, 토지이용 유형별로 토지이용 면적과 면적 비율을 산출하여 격리된 과거 홍수터 지역의 토지이용 현황을 파악하였다.
분석의 편의를 위하여 대분류 토지피복도를 최초 설정한 낙동강 분석 범위로 잘라내어 토지이용 현황 분석에 이용하였다. 산출된 낙동강 격리된 과거 홍수터의 벡터 데이터 (polygon shape)를 이용하여 토지피복도를 추출 (mask)한 후, 토지이용 유형별로 토지이용 면적과 면적 비율을 산출하여 격리된 과거 홍수터 지역의 토지이용 현황을 파악하였다.
본 연구에서는 낙동강을 대상으로 하천개수공사로 인해 격리된 제내지의 과거 홍수터 지역을 파악하고 현재의 토지이용 현황을 분석하였다. 격리된 과거 홍수터는 GIS를 이용하여 하천 제내지에서 홍수위 보다 낮은 지역으로 정의하였고 수치지도를 이용하여 작성한 수치표고 모델과 하천기본계획의 홍수위를 중첩하여 산출하였다. 낙동강 하천경계로부터 양안으로 각각 1.

대상 데이터

본 연구의 대상 하천인 낙동강은 하천연장 400.7 km, 유역면적 23,384.2 km²으로서 남한에서 가장 큰 강 중의 하나이다. 이 강은 강원도 태백시 황지 연못에서 발원하여 안동, 상주, 대구 및 김해를 거쳐 남해로 흘러간다.
개수된 낙동강은 수로 대부분이 직강화 되었고, 이로 인해 하천공간이 대부분 농경지와 주거시설로 이용되고 있다. 본 연구에서는 낙동강의 국가하천 구간인 안동댐에서부터 낙동강 하구까지를 연구 대상구간으로 선정하였다.
수치표고 모델 작성방법과 동일하게 횡단면도의 선 자료를 이용하여 낙동강 국가하천구간의 30년 빈도 홍수위의 래스터 파일을 생성하였다. 과거 제방이 없던 시기의 홍수위를 산출하는 것이 불가능하여 하천기본계획에서 제시된 현재 제방을 기준으로 한 홍수위자료를 이용하였으며, 제방이 없었던 시기에는 현재보다 홍수위가 낮게 형성되었을 가능성이 높으므로 빈도별 홍수위 중 가장 홍수위가 낮은 30년 빈도의 홍수위를 이용하였다.
격리된 과거 홍수터는 GIS를 이용하여 하천 제내지에서 홍수위 보다 낮은 지역으로 정의하였고 수치지도를 이용하여 작성한 수치표고 모델과 하천기본계획의 홍수위를 중첩하여 산출하였다. 낙동강 하천경계로부터 양안으로 각각 1.5 km 범위 내에서 격리된 과거 홍수터는 총 384개 지점, 291 km²의 면적으로 분포하였다. 격리된 과거 홍수터의 형태는 낙동강의 상류지역에서는 산지에 둘러 쌓인 작은 패치 형태가 많았으며, 낙동강 중류를 지나면서부터 넓은 개활지의 형태이었다.

성능/효과

낙동강 국가하천구간을 대상으로 GIS를 이용하여 격리된 과거 홍수터를 탐색한 결과 제방으로부터 1.5 km 범위 내에서 격리된 과거 홍수터는 총 384개의 지점이 탐색되었고 전체 면적은 약 291.0 km²이었다 (Fig. 2). 낙동강의 격리된 과거 홍수터는 상류지역에서는 주로 산지에 둘러 쌓인 작은 패치 형태로 분포하였고, 대구광역시를 지나면서부터는 넓은 개활지의 형태로도 분포하였다.
낙동강에서 격리된 과거 홍수터의 토지이용 현황을 토지피복도를 이용하여 분석한 결과 논과 밭으로 이용되고 있는 농경지가 214.7 km²로 전체의 73.9%를 차지하였다 (Fig. 3). 또한 시가화 지역은 36.
7%)로서 대부분을 차지하였다. 이러한 결과로 보아 과거 홍수터이었던 하천부지가 현재는 제방에 의해 격리/차단되어 인간 주거와 생산 활동을 위해 주로 사용되고 있음을 알 수 있었다. 낙동강에서 격리된 과거 홍수터에서는 산지로 둘러 쌓인 소규모 패치 형태의 농경지가 많이 나타났는데, 이러한 지역은 시가화로서 이용 비율이 낮고 농경지, 초지, 수역 및 산지의 비율이 높아 이곳이 하천 복원 대상지로서의 이용이 용이할 것으로 판단되었다.
이러한 결과로 보아 과거 홍수터이었던 하천부지가 현재는 제방에 의해 격리/차단되어 인간 주거와 생산 활동을 위해 주로 사용되고 있음을 알 수 있었다. 낙동강에서 격리된 과거 홍수터에서는 산지로 둘러 쌓인 소규모 패치 형태의 농경지가 많이 나타났는데, 이러한 지역은 시가화로서 이용 비율이 낮고 농경지, 초지, 수역 및 산지의 비율이 높아 이곳이 하천 복원 대상지로서의 이용이 용이할 것으로 판단되었다. 이러한 소규모 패치 형태의 격리된 과거 홍수터는 차후 치수 경제성 분석, 생태계 건강성 평가 등의 체계적 검토를 거쳐 횡적연결성을 회복시킨다면 홍수피해 저감효과와 하천 생태계 건강성 회복에 유용할 것으로 판단된다.

후속연구

0 km²로 개활지 형태가 훨씬 넓었다. 이 연구에서 이용한 홍수위는 제방으로 가두어진 하천에서 계산된 것이므로 과거 제방이 없던 시기의 홍수위와 차이가 있기 때문에 이를 이용하여 과거의 홍수터를 계산하는 것에는 한계가 있다. 그러나 미국자연보전협회 (The Nature Conservancy 2008)에서 하천 공간을 20-100년 빈도의 홍수가 범람하는 지역으로 정의한 것을 참고로 하면 현재의 홍수위로서 과거 하천이었던 공간으로 가정하는 것이 가능하다고 할 수 있을 것이다.
낙동강에서 격리된 과거 홍수터에서는 산지로 둘러 쌓인 소규모 패치 형태의 농경지가 많이 나타났는데, 이러한 지역은 시가화로서 이용 비율이 낮고 농경지, 초지, 수역 및 산지의 비율이 높아 이곳이 하천 복원 대상지로서의 이용이 용이할 것으로 판단되었다. 이러한 소규모 패치 형태의 격리된 과거 홍수터는 차후 치수 경제성 분석, 생태계 건강성 평가 등의 체계적 검토를 거쳐 횡적연결성을 회복시킨다면 홍수피해 저감효과와 하천 생태계 건강성 회복에 유용할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	하천개수 공사를 통해 제방을 축조하고 하천수로를 직강화에 따른 폐해는?	2012). 그러나 생태적으로는 하천 직강화에 의해 하천 공간이 축소되어 생물서식처가 줄어들었고, 횡적 연결성이 단절되면서 홍수터와 하천수로를 오가며 생활하던 생물이 사라지면서 하천생태계의 생물다양성이 크게 저하되었다 (Brooker 1985). 더욱이 제방에 의해 단절된 홍수터는 물 공급이 차단되어 육역화가 이루어져 홍수터 고유의 습지 경관이 사라지게 되 었다.
	홍수터란?	홍수터는 하천 양안에 형성된 하도에서부터 홍수 시 유수가 범람하는 범위까지의 평탄한 지형으로 육상환경과 수환경의 전이대이다. 홍수터는 홍수에 의해 수위가 주기적으로 변하는 홍수 파동에 의해 하천 수로와 횡적으로 연결되며, 물 흐름에 의해서 홍수터와 하천수 사이에 물, 유사, 물질 및 생물의 교환이 이루어진다.
	홍수터는 문화와 경제적으로도 매우 중요한 이유는?	1989). 또한 홍수터는 문화와 경제적으로도 매우 중요한데, 인간 문명은 비옥한 홍수터에서 시작되어 농경사회를 이루고 하천과 홍수터의 자원을 이용하며 발전해 왔다.

참고문헌 (15)

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Zinke, A. 2000. The New Management of Rivers and Wetlands in Central Europe. http://www.zinke.at. Assessed 04 December 2015.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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