본 연구의 목적은 시화호 조력발전소 가동 후에 새롭게 형성된 시화호 조간대의 면적과 시기별 면적변화를 분석하는 것이다. 조간대 면적 분석을 위해 원격탐사기법을 이용하여 수치표고모델(Digital Elevation Model, DEM)을 추출하여 14.4 cm의 root mean square (rms) 오차를 갖는 정밀한 수준의 자료를 생산하였다. 시화호 조간대의 면적은 1910년대에는 $165.1km^2$, 방조제 완공 전인 1991년에는 $115.2km^2$, 2010년의 배수갑문 운영시기에는 $5.6km^2$, 조력발전소 가동 후인 2013년에는 $20.3km^2$의 시기별 변화를 보였다. 시화호 조간대는 시화방조제가 완공된 후에 거의 소멸되었으나, 2012년에 조력발전소가 가동되면서 규칙적인 조석환경 형성과 해수 유동량 증가로 인해 그 넓이가 크게 증가되었다. 조력발전소의 가동으로 형성된 시화호 조간대는 유례를 찾기 힘든 조간대 복원의 좋은 예이며, '훼손된 생태계 복원'의 전형적인 사례로서 활용될 수 있을 것이다.
본 연구의 목적은 시화호 조력발전소 가동 후에 새롭게 형성된 시화호 조간대의 면적과 시기별 면적변화를 분석하는 것이다. 조간대 면적 분석을 위해 원격탐사기법을 이용하여 수치표고모델(Digital Elevation Model, DEM)을 추출하여 14.4 cm의 root mean square (rms) 오차를 갖는 정밀한 수준의 자료를 생산하였다. 시화호 조간대의 면적은 1910년대에는 $165.1km^2$, 방조제 완공 전인 1991년에는 $115.2km^2$, 2010년의 배수갑문 운영시기에는 $5.6km^2$, 조력발전소 가동 후인 2013년에는 $20.3km^2$의 시기별 변화를 보였다. 시화호 조간대는 시화방조제가 완공된 후에 거의 소멸되었으나, 2012년에 조력발전소가 가동되면서 규칙적인 조석환경 형성과 해수 유동량 증가로 인해 그 넓이가 크게 증가되었다. 조력발전소의 가동으로 형성된 시화호 조간대는 유례를 찾기 힘든 조간대 복원의 좋은 예이며, '훼손된 생태계 복원'의 전형적인 사례로서 활용될 수 있을 것이다.
The intertidal area in Lake Sihwa formed after operation of Sihwa-Lake tidal power plant and the change of the area in Lake Sihwa by period were analyzed. For computation of the intertidal area, remote sensing techniques were applied and high resolution Digital Elevation Model (DEM) was generated wi...
The intertidal area in Lake Sihwa formed after operation of Sihwa-Lake tidal power plant and the change of the area in Lake Sihwa by period were analyzed. For computation of the intertidal area, remote sensing techniques were applied and high resolution Digital Elevation Model (DEM) was generated with root mean square (rms) error 14.4 cm. The intertidal area was $165.1km^2$ in 1910s, $115.2km^2$ in 1991 before completion of Sihwa dyke, $5.6km^2$ in 2010 during the period on operation of sluice gate, and $20.3km^2$ in 2013 after operation of Sihwa tidal power plant. Intertidal in Lake Sihwa was nearly dissipated after completion of Sihwa dyke, but significantly increased with operation of Sihwa tidal power plant from April 2012 as developing a regular tide environment and increasing of sea water flux. The re-formation of tidal flat of Sihwa Lake is an uncommon case. This study that precisely analyzed on the area of artificially formed Sihwa tidal flat would be applicable for management and making conservation plan.
The intertidal area in Lake Sihwa formed after operation of Sihwa-Lake tidal power plant and the change of the area in Lake Sihwa by period were analyzed. For computation of the intertidal area, remote sensing techniques were applied and high resolution Digital Elevation Model (DEM) was generated with root mean square (rms) error 14.4 cm. The intertidal area was $165.1km^2$ in 1910s, $115.2km^2$ in 1991 before completion of Sihwa dyke, $5.6km^2$ in 2010 during the period on operation of sluice gate, and $20.3km^2$ in 2013 after operation of Sihwa tidal power plant. Intertidal in Lake Sihwa was nearly dissipated after completion of Sihwa dyke, but significantly increased with operation of Sihwa tidal power plant from April 2012 as developing a regular tide environment and increasing of sea water flux. The re-formation of tidal flat of Sihwa Lake is an uncommon case. This study that precisely analyzed on the area of artificially formed Sihwa tidal flat would be applicable for management and making conservation plan.
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문제 정의
이는 소실되었던 조간대가 다시 형성된 국내의 첫 사례일 뿐만 아니라 세계적으로도 드문 경우이다. 본 연구의 목적은 새롭게 형성된 시화호 조간대의 면적을 정밀하게 산출하는 것이며, 아울러 시화호 조성에 따른 시기별 조간대의 면적 변화를 산출하는 것이다.
제안 방법
[2002]에서 제안한 waterline법을 이용하여 작성되었다. 기준기하보정이 실시된 영상으로부터 디지타이징(digitizing)을 통해 waterline을 수치화 하였으며, 이 과정에는 상용 프로그램인 ER-Mapper가 이용되었다. 해안선(waterline)의 추출은 density slicing 방법을 이용하였다.
보정을 마친 해안선들을 최소곡률법(minimum curvature)을 통해 내·외삽하여 DEM을 생성하였다.
예외적으로 1910년대의 조간대 면적 산출은 인공위성영상(reference image)을 이용하여 좌표체계를 입력하는 과정과 기하보정을 통해 수행되었다. 시화방조제 완공 후의 조간대 면적 분석은 시화호 내측 최저운영조위를 약최저저조위로 설정하여 수행하였다. 조력발전소 가동 후인 2013년에는 시화호 최저목표조위인 -4.
실고도 측량에 사용된 Leica Geosystems사의 RTK-DGPS는 X, Y 좌표 오차가 약 1 cm 이내이며 고도 오차(Z 좌표)는 약 2 cm 이내이다. 시화호 남측 및 북측조간대의 138개 정점에서 측량을 실시하였으며(Fig. 1), 측정된 고도자료는 조위 자료와 동일하게 평균해수면(Mean Sea level) 기준 고도로 환산한 후 해안선에 대입하여 정밀하게 보정하였다. 보정을 마친 해안선들을 최소곡률법(minimum curvature)을 통해 내·외삽하여 DEM을 생성하였다.
시화호 조간대의 면적변화와 조력발전소 가동 후 형성된 조간대 면적을 파악하기 위하여 DEM을 생성하였으며(Fig. 3), 이를 통해 산출된 조간대의 면적을 비교하였다(Table 2, Fig. 4). 고지도 분석을 통해 산출된 1910년대의 조간대 면적은 약 165.
시화방조제 완공 후의 조간대 면적 분석은 시화호 내측 최저운영조위를 약최저저조위로 설정하여 수행하였다. 조력발전소 가동 후인 2013년에는 시화호 최저목표조위인 -4.5 m까지의 범위를 조간대로 설정하여 면적을 산출하였다.
최종적으로 조간대 면적의 산출을 위해 약최저저조위(Lowest Low Water, 이후 LLW)와 해안선에 해당하는 waterline을 시기별로 생성된 DEM을 이용하여 추출한 후, 이 두 조위 사이의 범위를 조간대 면적으로 산출하였다. 예외적으로 1910년대의 조간대 면적 산출은 인공위성영상(reference image)을 이용하여 좌표체계를 입력하는 과정과 기하보정을 통해 수행되었다.
대상 데이터
각 시기별 조간대 면적 분석을 위해 Landsat 5와 7의 영상이 총 22장 사용되었다. 1910년대 조간대 면적 산출에는 조선총독부 산하 육지측량부에서 실측한 1:50000 축적의 고지도를 이용하였다. 인공위성 영상은 구름에 의한 산란없이 분석이 가능한 구름피복도가 10% 이하인 영상을 미국지질조사소(United States Geological Survey: USGS)로부터 획득하였다.
시화호 조간대 면적은 원격탐사기법과 실고도 측량자료를 이용하여 작성된 수치표고모델(digital elevation model, 이후 DEM)을 통해 산출되었다. 각 시기별 조간대 면적 분석을 위해 Landsat 5와 7의 영상이 총 22장 사용되었다. 1910년대 조간대 면적 산출에는 조선총독부 산하 육지측량부에서 실측한 1:50000 축적의 고지도를 이용하였다.
본 연구의 조사지역은 시화호 내측에 형성된 조간대이며, 경기도 화성시 송산면 일대에 위치한 남측 조간대와 시흥시와 안산시에 걸쳐 건설 중인 시화 MTV (Multi Techno Valley) 앞의 북측 조간대를 포함한다(Fig. 1). 동쪽으로는 안산스피드웨이 지역까지 연구지역으로 설정하였으며, 유입 지천인 반월천, 동화천, 삼화천은 연구지역에 포함하지 않았다.
첫 번째는 사용된 인공위성 영상의 공간해상도로 인해 발생한다. 분석에 사용된 Landsat 7위성영상은 30 m의 공간해상도를 가진다. 이는 조간대 면적 산출 과정 중 waterline 추출의 정밀도에 영향을 주며, 면적 산출의 정확도에 영향을 미칠 수 있다.
분석을 위해 획득된 모든 영상은 지상기준점(Ground Control Points, GCPs)을 선정하여 동일 좌표로 기하보정을 하였으며, 이 과정에서 발생한 root mean square (rms) 오차는 1.6 cm 이하였다. DEM은 Ryu et al.
인공위성 영상은 구름에 의한 산란없이 분석이 가능한 구름피복도가 10% 이하인 영상을 미국지질조사소(United States Geological Survey: USGS)로부터 획득하였다. 시화방조제 완공 전인 1991년의 조간대 면적 분석에는 3장의 영상이 이용되었다. 시화방조제 완공 후, 배수갑문 운영시기인 2011년의 조간대 면적 산출에는 각각 6장의 2010년 영상과 5장의 2011년 영상이 이용되었다.
시화방조제 완공 전인 1991년의 조간대 면적 분석에는 3장의 영상이 이용되었다. 시화방조제 완공 후, 배수갑문 운영시기인 2011년의 조간대 면적 산출에는 각각 6장의 2010년 영상과 5장의 2011년 영상이 이용되었다. 조력발전소 가동 후인 2013년의 조간대 면적 산출에는 4장의 2012년 영상과 4장의 2013년 영상(총 8장) 이 이용되었다(Table 1).
추출된 waterline에 실고도 측량값을 대입하여 줌으로써 조위가 측정된 조위관측소와 연구지역 간의 시·공간적 조위 오차값을 보완하고 DEM의 정밀도를 높일 수 있다(Koo and Kim[2013]). 실고도 측량은 국토지리정보원의 안양 458, 459 삼각점을 기준점으로 설정하여 실시하였다. 실고도 측량에 사용된 Leica Geosystems사의 RTK-DGPS는 X, Y 좌표 오차가 약 1 cm 이내이며 고도 오차(Z 좌표)는 약 2 cm 이내이다.
1910년대 조간대 면적 산출에는 조선총독부 산하 육지측량부에서 실측한 1:50000 축적의 고지도를 이용하였다. 인공위성 영상은 구름에 의한 산란없이 분석이 가능한 구름피복도가 10% 이하인 영상을 미국지질조사소(United States Geological Survey: USGS)로부터 획득하였다. 시화방조제 완공 전인 1991년의 조간대 면적 분석에는 3장의 영상이 이용되었다.
특히, 상용 프로그램에서 막대도표(histogram)를 조절한 후 영상자료(raster)의 경계를 빠르게 분리(vectorize)할 수 있으므로 본 연구와 같이 많은 자료를 사용할 경우 편리하게 사용할 수 있다. 조간대지형에서 물과 조간대의 경계가 가장 뚜렷하게 나타나는 위성영상의 4번 밴드를 해안선 추출에 이용하였다(Ryu[2001]). Waterline 방법에 의해 생성되는 DEM의 정밀도는 waterline 추출의 정확도와 추출된 해안선에 얼마나 정밀한 절대고도 값을 대입할 수 있는지에 의해 결정된다(Choi et al.
시화방조제 완공 후, 배수갑문 운영시기인 2011년의 조간대 면적 산출에는 각각 6장의 2010년 영상과 5장의 2011년 영상이 이용되었다. 조력발전소 가동 후인 2013년의 조간대 면적 산출에는 4장의 2012년 영상과 4장의 2013년 영상(총 8장) 이 이용되었다(Table 1).
이론/모형
DEM은 Ryu et al.[2002]에서 제안한 waterline법을 이용하여 작성되었다. 기준기하보정이 실시된 영상으로부터 디지타이징(digitizing)을 통해 waterline을 수치화 하였으며, 이 과정에는 상용 프로그램인 ER-Mapper가 이용되었다.
시화호 조간대 면적은 원격탐사기법과 실고도 측량자료를 이용하여 작성된 수치표고모델(digital elevation model, 이후 DEM)을 통해 산출되었다. 각 시기별 조간대 면적 분석을 위해 Landsat 5와 7의 영상이 총 22장 사용되었다.
기준기하보정이 실시된 영상으로부터 디지타이징(digitizing)을 통해 waterline을 수치화 하였으며, 이 과정에는 상용 프로그램인 ER-Mapper가 이용되었다. 해안선(waterline)의 추출은 density slicing 방법을 이용하였다. 이 방법은 물과 조간대의 경계를 이루는 영상의 digital number(DN) 값을 찾아내어 이를 경계로 두 지역을 구분하는 것으로 매우 간단하고 빠르게 해안선을 추출할 수 있는 방법이다.
성능/효과
조력발전소 가동 후에는 시화호 내측 기준조위가 -3.1 m에서-4.5 m로 하강되었고, 이로 인한 해수유통량의 확대와 1일 2회의 배수 및 유입을 통한 규칙적인 조석환경의 형성으로 조력발전소 가동 전에 비해 조간대 면적이 크게 증가되었다(Table 2, Fig. 4). 2013년의 조간대 면적은 총 20.
후속연구
하지만 간척으로 사라졌던 조간대가 조력발전소 가동을 통해 복원된 경우는 세계적으로도 그 유례가 극히 드물 정도로 독특한 사례이다. 본 연구의 결과는 향후 시화호 조간대 생태계 모니터링 및 복원을 위한 연구 등에 기반자료로 활용될 수 있을 것이다.
그러나 촬영시간이 오전 11시 시로 한정된 Landsat 위성영상으로는 다양한조위 값을확보하기에 어려움이 있었다. 제한적으로 얻어진 조위 값으로 생성된 DEM과 이를 이용한 조간대 면적 산출은 그 정확도에 있어 한계를 가지며, 앞서 언급한 두 가지 기술적인 한계를 고려하여 보다 정밀한 시화호 조간대 면적산출이 차후에 필요하다고 판단되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
시화호 유역의 특성은?
과거 군자만으로 불리던 지금의 시화호 유역은 최고 9 m의 큰 조차와 지형적인 특성 때문에 넓은 조간대가 잘 발달되어 있었다. 사리포구, 마산포구, 대부도, 어도, 형도 등을 포함하는 군자만 내 해의 주변 조간대에는 다양한 생물이 서식하였으며, 경기만 내에서 수산자원이 가장 풍부한 지역이었다(Statistics Korea[2013]). 그러나 시화지구 대단위 간척종합개발 사업의 일환으로 진행된 안산신도시 및 안산·시화공단 개발과 시화방조제 건설로 인해 군자만과 그 내부의 조간대는 소실되었다.
시화방조제 건설이 끼친 악영향은?
그러나 시화지구 대단위 간척종합개발 사업의 일환으로 진행된 안산신도시 및 안산·시화공단 개발과 시화방조제 건설로 인해 군자만과 그 내부의 조간대는 소실되었다. 시화방조제 건설은 내부 조간대의 소실뿐만 아니라 극심한 수질악화를 유발하였고(KORDI[1999]; Park et al.[2003]), 이에 정부는 시화호의 담수화를 포기하고 배수갑문 운영을 통한 해수화를 공식적으로 발표하기에 이른다(Kahng et al.
시화호 조력발전소 가동 후, 시화호 해역에는 조간대가 새롭게 형성된 것에 대한 의의는?
시화호 조력발전소 가동 후, 시화호 해역에는 조간대가 새롭게 형성되었다. 이는 소실되었던 조간대가 다시 형성된 국내의 첫 사례일 뿐만 아니라 세계적으로도 드문 경우이다. 본 연구의 목적은 새롭게 형성된 시화호 조간대의 면적을 정밀하게 산출하는 것이며, 아울러 시화호 조성에 따른 시기별 조간대의 면적 변화를 산출하는 것이다.
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