하천 line 자료
하천 구간의 길이, 하류 방향 거리, 상류 유역면적 정보를 포함한다. 분석에서는 해당 하천 구간 기준 상류 유역면적과 하류 방향 최종 유출점까지의 거리를 필수 속성으로 사용된다.
Assessment of Longitudinal Connectivity in Rivers across the Korean Peninsula Using Connectivity Indices
본 설명자료는 한반도 하천의 종적 연속성을 DCI, PCI, IIC, CAFI 등 다양한 연속성 지수를 활용하여 정량적으로 평가한 결과와 분석 절차를 정리한 자료이다.
하천 서식지의 연속성은 수생생물의 이동, 생존 및 개체군 유지와 밀접하게 연관되며, 담수생태계의 구조와 기능을 유지하는 데 핵심적인 요소이다. 그러나 횡단구조물 설치에 따른 종적 연속성의 단절과 유황 변화에 따른 서식지 환경의 변동으로 인해 하천 서식지 연속성은 지속적으로 변화하고 있다. 그럼에도 현재 하천 관리 및 평가 체계는 연속성 측면의 조사보다는 수질 중심으로 운영되며, 환경유량 및 서식지 연속성 관련 평가는 상대적으로 미흡한 실정이다. 이에 본 연구는 한반도 전역의 하천을 대상으로 다양한 서식지 연속성 지수를 적용하여 지수 기반의 하천 서식지 연속성 평가를 수행하였다.
본 연구는 구조적 및 기능적 연속성 개념을 바탕으로 Dendritic Connectivity Index(DCI), Population Connectivity Index(PCI), Catchment Area-based Fragmentation Index(CAFI), Integral Index of Connectivity(IIC)를 적용하여 하천 서식지 연속성을 정량적으로 분석하였다. 이를 통해 보를 기준으로 한 상·하류 구간의 길이와 서식지 면적 등 공간적 특성에 따른 연속성 수준을 검토하였으며, 4가지 지수의 적용 결과를 비교하여 공통적으로 연속성이 취약한 구간을 도출하였다.
이를 통해 본 연구는 다양한 연속성 지수를 기반으로 하천 연속성을 평가하고, 보를 기준으로 우선관리 대상 구간을 제시함으로써, 향후 하천 복원 및 횡단구조물 관리 정책 수립에 활용 가능한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.
하천 서식지 연속성은 어류 등 수생생물의 이동, 생존, 개체군 유지와 밀접하게 관련된다. 그러나 보와 같은 횡단구조물은 상류와 하류 사이의 이동을 제한하여 하천의 종적 연속성을 저하시킬 수 있다.
본 분석은 단일 지표만으로 연속성을 평가하는 것이 아니라, 하천 길이, 생물군별 서식가중 연속성, 이동거리 기반 연속성, 유역면적 기반 단절 관점을 함께 적용한다. 이를 통해 여러 지수에서 공통적으로 연속성 회복 효과가 크게 평가되는 하천 구간과 보를 도출한다.
분석은 입력자료 정리, 하천망 전처리, 그래프 생성, 연속성 지수 계산, 지도 및 표 저장 순서로 진행된다.
하천 line, 보 point, 출구점, 유역 polygon, DEM을 불러오고 좌표계를 통일한다.
해당 하천 상류 유역면적을 기준으로 하천망을 선별하여 분석 대상 하천 구간을 정리한다.
보 위치를 하천망에 보정하고, 보와 연결점을 기준으로 하천 라인을 분할한다.
출구점 방향을 기준으로 하천 구간과 보를 Node-Edge 구조의 하천망으로 변환한다.
DCI, PCI, IIC, CAFI를 계산하고 Reach ranking과 보 우선순위를 산정한다.
하천 구간의 길이, 하류 방향 거리, 상류 유역면적 정보를 포함한다. 분석에서는 해당 하천 구간 기준 상류 유역면적과 하류 방향 최종 유출점까지의 거리를 필수 속성으로 사용된다.
보 위치를 하천망에 보정한 뒤, 각 보에 상류 방향 통과확률과 하류 방향 통과확률을 부여한다.
권역 내부 출구점 또는 최하류 하천 구간에 가장 가까운 출구점을 선택하여 그래프의 방향성을 설정한다.
하천 구간별 평균 고도를 추출하고, 저지대성·고지대성 생물군의 HSI 및 WUL 가중치 계산에 활용한다.
하천 상류 유역면적은 해당 하천 구간 상류에 기여하는 유역면적 규모를 나타내는 속성으로 볼 수 있다. 코드에서는 작은 지류나 분석 목적상 제외할 하천 구간을 줄이기 위해 상류 유역면적 threshold를 적용한다.
유역 내부 출구점이 1개이면 해당 점을 사용하고, 여러 개이면 최하류 하천 구간과 가장 가까운 출구점을 선택한다. 유역 내부 출구점이 없으면 전체 출구점 중 최하류 하천 구간과 가장 가까운 점을 사용한다.
보 point가 하천 line에서 약간 벗어나 있을 수 있으므로, 지정된 최대 거리 안에서 하천망 위로 이동시킨다. 보정되지 않은 보 point는 별도 파일로 저장하여 검토할 수 있다.
보 point와 하천 연결점을 network link로 구성하고, 이를 기준으로 하천 line을 분할한다. 이후 각 분할 구간을 Node로, 보 또는 연결점을 Edge로 해석하여 하천망을 생성한다.
본 분석에서는 하천 연속성을 서로 다른 관점에서 평가하기 위해 DCI, PCI, IIC, CAFI를 적용한다. 각 지수는 동일한 하천망을 대상으로 하지만, 무엇을 가중치로 보고 어떤 방식으로 연속성을 판단하는지에 차이가 있다.
하천 전체 길이와 구간별 길이를 고려하여 횡단구조물로 인한 구조적 연속성을 평가한다. 두 구간 사이에 존재하는 보의 상류·하류 통과확률을 반영하여 전체 하천망의 연결 정도를 산정한다.
길이 기반 연속성 평가에 적합하며, 하천망 자체의 종적 단절 정도를 보여준다.
DCI의 구조적 연속성 개념에 거리 기반 이동 가능성과 생물군의 이동 특성을 추가한 기능적 연속성 지수이다. 본 분석에서는 DEM 기반 서식지 적합도와 하천 길이를 결합하여 저지대성 생물군과 고지대성 생물군을 구분하였다.
생물군의 서식 적합성과 이동거리를 함께 고려할 때 유용하다.
서식지 구간 간 연결 여부를 이진적으로 판단하고, 서식지 면적과 네트워크 구조를 종합하여 공간적 연속성을 평가한다. 분석에서는 일정 거리 임계값을 기준으로 연결 가능성을 판단한다.
임계거리 안에서 연결 가능한 서식지 조합을 평가하는 데 적합하다.
횡단구조물로 인해 연속성이 차단된 상류 유역면적의 비중을 이용하여 유역 단절 정도를 평가한다. 본 분석에서는 상류 유역면적을 기반으로 유역면적 가중치를 구성하였다.
큰 상류 유역을 단절시키는 보의 상대적 중요도를 평가하는 데 유용하다.
PCI는 단순 길이뿐 아니라 생물군별 서식지 이용 가능성을 반영할 수 있다. 이를 위해 5 m DEM에서 reach별 고도를 추출하고, 고도에 따른 서식지 적합도 지수인 HSI를 계산한 뒤, HSI와 reach 길이를 곱해 WUL을 생성한다.
| 구분 | 계산 방식 | 해석 |
|---|---|---|
| HSI_low | exp(-0.001 × alt) | 고도가 낮을수록 적합도가 높게 평가되는 저지대성 생물군 가중치 |
| HSI_high | 정규분포 기반 함수 | 특정 고도대에서 적합도가 높게 나타나는 고지대성 생물군 가중치 |
| WUL | HSI × reach length | 서식지 적합도와 하천 구간 길이를 함께 반영한 가중 하천 길이 |
각 하천 구간이 전체 연속성에 얼마나 기여하는지를 지수별로 계산한다. ranking 값이 높게 나타나는 구간은 하천 네트워크에서 연속성 측면의 중요도가 큰 구간으로 해석할 수 있다.
각 보의 통과확률을 개선 또는 철거 시나리오로 변경했을 때 전체 연속성 지수가 얼마나 증가하는지를 계산한다. Index가 클수록 해당 보의 개선에 따른 연속성 회복 효과가 큰 것으로 해석한다.
한강 권역 · 하천 구간 랭킹
아래 지도는 한강 권역에서 산정한 Reach ranking 결과이다. 흰색 배경 위의 선형 하천 구간이 연속성 중요도를 색상으로 표현하며, 노란색에 가까울수록 해당 지표에서 연속성 기여도가 높은 구간으로 해석할 수 있다.
하천 길이 기반 구조적 연속성 중요도가 높은 하천 구간을 나타낸 결과이다.
저지대성 생물군의 서식 적합도와 이동 가능성을 반영한 하천 구간 중요도 결과이다.
임계거리 기반 연결 여부와 네트워크 구조를 반영하여 연속성 중요도가 높은 하천 구간을 표현한 결과이다.
상류 유역면적 기반 단절 관점에서 중요하게 평가된 하천 구간을 나타낸 결과이다.
한강 권역 · 보 개선 우선순위
아래 지도는 한강 권역을 대상으로 산정한 보 개선 우선순위 결과이다. 회색 선은 하천망과 유역 경계를 나타내며, 원형 점은 보 위치를 의미한다. 점의 색은 지표별 ranking을, 점의 크기는 보 개선 또는 철거 시나리오 적용 시 증가하는 연속성 개선량을 나타낸다.
하천 길이와 보 통과확률을 중심으로 구조적 연속성 회복 효과가 큰 보를 나타낸 결과이다.
저지대성 생물군의 서식가중 연속성과 이동 가능성을 반영한 보 개선 우선순위 결과이다.
임계거리 내 서식지 연결 여부와 네트워크 구조를 반영한 보 개선 우선순위 결과이다.
단절되는 상류 유역면적 비중을 반영하여 유역 단절 개선 효과가 큰 보를 나타낸 결과이다.
아래 지도는 유역 경계 강조 없이 하천망과 보 우선순위 결과를 중심으로 표시한 보조 결과이다.
금강 권역 · 하천 구간 랭킹
아래 지도는 금강 권역에서 산정한 Reach ranking 결과이다. 선형 하천 구간의 색상은 지표별 연속성 중요도를 나타내며, 노란색에 가까울수록 해당 지표에서 연속성 기여도가 높은 핵심 구간으로 해석할 수 있다.
하천 길이 기반 구조적 연속성 중요도가 높은 금강 하천 구간을 나타낸 결과이다.
저지대성 생물군의 이동 가능성과 서식 적합도를 반영한 금강 하천 구간 중요도 결과이다.
임계거리 기반 네트워크 연결 구조를 고려하여 중요도가 높은 금강 하천 구간을 표현한 결과이다.
상류 유역면적 기반 단절 관점에서 중요하게 평가된 금강 하천 구간을 나타낸 결과이다.
금강 권역 · 보 개선 우선순위
아래 지도는 금강 권역을 대상으로 산정한 barrier priority 결과이다. 회색 선은 하천망과 유역 경계를 나타내며, 원형 점은 보 위치를 의미한다. 점의 색은 지표별 ranking을, 점의 크기는 보 개선 또는 철거 시나리오 적용 시 증가하는 연속성 개선량을 나타낸다.
하천 길이와 보 통과확률을 중심으로 구조적 연속성 회복 효과가 큰 보를 나타낸 결과이다.
저지대성 생물군의 서식 적합도와 이동 가능성을 반영하여 보 개선 효과가 크게 평가된 지점을 나타낸 결과이다.
임계거리 기반 연결 여부와 네트워크 구조를 반영하여 우선순위가 높은 보를 표현한 결과이다.
상류 유역면적 기반 단절 관점에서 개선 효과가 큰 보를 나타낸 결과이다.
낙동강 권역 · 하천 구간 랭킹
아래 지도는 낙동강 권역에서 산정한 Reach ranking 결과이다. 선형 하천 구간의 색상은 지표별 연속성 중요도를 나타내며, 노란색에 가까울수록 해당 지표에서 연속성 기여도가 높은 핵심 구간으로 해석할 수 있다.
하천 길이 기반 구조적 연속성 중요도가 높은 낙동강 하천 구간을 나타낸 결과이다.
저지대성 생물군의 이동 가능성과 서식 적합도를 반영한 낙동강 하천 구간 중요도 결과이다.
임계거리 기반 네트워크 연결 구조를 고려한 낙동강 하천 구간 중요도 결과이다.
상류 유역면적 기반 단절 관점에서 중요한 낙동강 하천 구간을 나타낸 결과이다.
낙동강 권역 · 보 개선 우선순위
아래 지도는 낙동강 권역을 대상으로 산정한 barrier priority 결과이다. 회색 선은 하천망과 유역 경계를 나타내며, 원형 점은 보 위치를 의미한다. 점의 색은 지표별 ranking을, 점의 크기는 보 개선 또는 철거 시나리오 적용 시 증가하는 연속성 개선량을 나타낸다.
하천 길이와 보 통과확률을 중심으로 구조적 연속성 회복 효과가 큰 보를 나타낸 낙동강 권역 결과이다.
저지대성 생물군의 이동 가능성과 서식 적합도를 반영하여 연속성 개선 효과가 큰 보를 나타낸 낙동강 권역 결과이다.
임계거리 기반 네트워크 연결 구조를 고려하여 공간 연속성 개선 효과가 큰 보를 나타낸 낙동강 권역 결과이다.
상류 유역면적 기반 단절 관점에서 개선 효과가 큰 보를 나타낸 낙동강 권역 결과이다.
섬진강 권역 · 하천 구간 랭킹
아래 지도는 섬진강 권역을 대상으로 산정한 reach ranking 결과이다. 각 선분은 하천 reach를 의미하며, 색상은 지표별 상대 ranking을 나타낸다. 노란색에 가까울수록 우선순위가 높고, 보라색에 가까울수록 상대적으로 낮은 ranking으로 해석할 수 있다.
하천 구간 길이와 보 통과확률을 반영하여 섬진강 권역에서 연속성 기여도가 높은 reach를 나타낸 결과이다.
저지대 생물군의 이동 가능성과 서식 적합도를 고려하여 중요한 reach를 표현한 섬진강 권역 결과이다.
임계거리 기반 네트워크 연결 구조를 반영하여 핵심 연결 구간을 제시한 섬진강 권역 결과이다.
상류 유역면적 단절 효과를 반영하여 단절 측면에서 중요한 reach를 보여주는 섬진강 권역 결과이다.
섬진강 권역 · 보 개선 우선순위
아래 지도는 섬진강 권역을 대상으로 산정한 barrier priority 결과이다. 회색 선은 하천망과 유역 경계를 나타내며, 원형 점은 보 위치를 의미한다. 점의 색은 지표별 ranking을, 점의 크기는 보 개선 또는 철거 시나리오 적용 시 증가하는 연속성 개선량을 나타낸다.
하천 길이와 보 통과확률을 중심으로 구조적 연속성 회복 효과가 큰 보를 나타낸 섬진강 권역 결과이다.
저지대 서식 적합도와 이동거리 기반 연결 가능성을 함께 반영한 섬진강 권역 결과이다.
임계거리 기반 공간 연속성과 네트워크 구조를 반영하여 중요한 보를 제시한 섬진강 권역 결과이다.
상류 유역면적 기반 단절 관점에서 개선 우선순위가 높은 보를 나타낸 섬진강 권역 결과이다.
영산강 권역 · 하천 구간 랭킹
아래 지도는 영산강 권역을 대상으로 산정한 reach ranking 결과이다. 각 선분은 하천 reach를 의미하며, 색상은 지표별 상대 ranking을 나타낸다. 노란색에 가까울수록 우선순위가 높고, 보라색에 가까울수록 상대적으로 낮은 ranking으로 해석할 수 있다.
하천 구간 길이와 보 통과확률을 반영하여 영산강 권역에서 연속성 기여도가 높은 reach를 나타낸 결과이다.
저지대성 생물군의 이동 가능성과 서식 적합도를 함께 고려하여 중요한 reach를 평가한 영산강 권역 결과이다.
임계거리 기반의 reach 간 연속성과 네트워크 구조를 반영하여 핵심 구간을 평가한 영산강 권역 결과이다.
단절로 인해 영향을 받는 상류 유역면적을 중심으로 단절 관점에서 중요한 reach를 보여주는 영산강 권역 결과이다.
영산강 권역 · 보 개선 우선순위
아래 지도는 영산강 권역을 대상으로 산정한 barrier priority 결과이다. 회색 선은 하천망과 유역 경계를 나타내며, 원형 점은 보 위치를 의미한다. 점의 색은 지표별 ranking을, 점의 크기는 보 개선 또는 철거 시나리오 적용 시 증가하는 연속성 개선량을 나타낸다.
하천 길이와 보 통과확률을 중심으로 구조적 연속성 회복 효과가 큰 보를 나타낸 영산강 권역 결과이다.
저지대 생물군의 이동 가능성과 서식 적합도를 반영하여 중요한 보를 제시한 영산강 권역 결과이다.
네트워크의 공간적 연결 구조를 반영하여 핵심 보를 평가한 영산강 권역 결과이다.
상류 유역면적 단절 효과를 반영하여 단절 측면에서 중요한 보를 보여주는 영산강 권역 결과이다.