1. 서 론
2. RAUT2 툴 개발
2.1. RAUT2 툴 개요
2.2 CAD 포맷 연동 및 단면 자료 추출
2.3 HEC-RAS 적용을 위한 CAD 기반 하천 단면 데이터의 자동 변환
2.4 RAUT 인터페이스 개선
3. ArcDAS 개발
3.1 ArcDAS와 Arc River DB 연결
3.2 ArcDAS 구성 및 기능
4. RAUT2 및 ArcDAS 적용 사례
4.1 대상하천
4.2 RAUT2 툴 적용
4.3 ArcDAS 적용 사례
5. 결론 및 시사점
1. 서 론
기후변화에 수반된 강우 패턴의 변화, 4대강 사업 등 인위적인 하천 개발, 그리고 홍수범람과 같은 요인들은 하천 지형의 변동성을 증가시켜(Noh et al., 2017) 보다 정밀하고 체계적인 하천 지형정보 관리 체계의 필요성이 증대되고 있다. 하천 지형정보 관리는 하천의 물리적 구조뿐만 아니라 생태계 보호, 수질 개선, 홍수 위험 등 다양한 요소와 직결되어 있다. 최근 관심이 높아지고 있는 하천 디지털트윈, AI 기반 홍수예경보, 하상 재퇴적 정량화 등 데이터 기반의 통합적 접근 방식 고도화를 위해 체계적인 하천지형정보 정보 통합이 필수적이다(Kim et al., 2021). 하천단면 등 하천지형정보는 통상적으로 하천기본계획 수립 시 생성되어 HEC-RAS 모형 구축에 주로 활용될 목적으로 5~10년 단위로 전국 하천에 대해 일정 간격으로 단면지형 (예: 500 m 간격)이 조사되고 있으며, 최근 2011년 4대강사업 이후 하상변동 정밀 모니터링 사업도 진행되어 왔다(MLIT and KICT, 2021). 즉, 국가하천 뿐만 아니라 지방하천과 소하천도 하천계획 수립을 위해 단면 등 지형자료가 꾸준히 상당한 국가예산을 소요시키며 주기적으로 측량되고 있다고 하겠다. 그러나, 이러한 하천지형정보의 관리 및 활용 체계는 아직 미흡한 수준으로 실무 활용성을 저해하고 있어 개선이 필요하다. 현재 국내외에서 운영되고 있는 RIMGIS와 같은 하천공간정보관리시스템(www.river.go.kr)은 생성된 하천지형정보의 추후적인 활용성, 통합성, 자료 접근성, 통계분석 등 정보 관리와 활용 측면에서 한계를 드러내고 있다(Choi et al., 2018; Kim et al., 2021). RIMGIS는 하천 시설물, 단면 측량 자료, 시계열 데이터 등 특정 하천 중심으로 관리되는 데이터를 주제도(Layer) 기반으로 분리 제공하고 있다. 이러한 구조는 데이터 간의 상호 연계성을 부족하게 하며, 종합적인 정보 검색을 제약하고, 시스템을 무겁게 하여 처리시간을 느리게 한다. 즉, 고도화된 관계형 표준 데이터 모델의 부재로 인해 과거 하천 관리 대장 등을 단순 주제도로 변환하여 저장하는 방식이 채택되고 있으며, 이 방식은 자료 검색 기능 부족, 데이터 중복, 그리고 실시간 활용성 저하로 이어지고 있다. 그리고, 하천기본계획 자료는 대부분 PDF 포맷 보고서 형태로 제공되고 공간자료로서의 활용가능성이 차단되었다. 하천지형자료는 전국화 및 통합적 관리가 이루어지지 않고 있어 종합적인 분석 등에 활용되지 못하였다. 최근 RIMGIS에서 현행화되는 하천기본계획 지형자료는 CAD로 다운로드 가능하고 제공되는 기반의 하천 구조 및 지형 정보를 포함하여 개선되었으나 여전히 전국화 및 통합적 접근은 불가하다(Fig. 1).
Fig. 1.
Comparison of the current river data management system and the proposed improvements. The current system (left) shows limitations such as poor spatial interoperability and manual data handling, while the proposed direction (right) emphasizes standardization, enhanced accessibility, and automated processing.
본 연구는 국내 하천지형정보의 주요 출처인 기존 RIMGIS에서 제공하는 CAD 포맷의 하천지형정보로부터 단면지형들을 효율적으로 추출하여 표준화된 형식으로 전국단위 통합관리할 수 있는 하천자료 추출 및 업로딩-표준화된 저장-웹기반 표출/검색/다운로드가 가능한 시스템을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 툴은 하천기본계획 수립 시 확보딘 CAD자료로부터 단면고유번호가 부여된 지형 추출 및 표준화와 전국화된 DB 시스템으로 업로딩을 수행한다. 이를 위해 기존에 저자들에 의한 제안되었던 RAUT 툴(Kim et al., 2021)을 개선하였고, 표준화된 하천지형정보 저장 자료모델인 Arc River (Kim, 2008; Kim et al., 2015) 기반한 자료저장체계와 연결되도록 하였다. 본 연구에서는 제시되는 개발된 툴(River Automated Uploading Tool version 2, RAUT2)은 CAD 자료에서 단면 등 지형자료를 자동 추출하되, 단면고유번호 인식, 다양한 포맷의 CAD자료 적용성 증대, 인터페이스 개선 등 기능을 개선하였고, ArcDAS 시스템에으로의 자료 업로딩 기능을 추가하였다. 또한, 단면측량 자료의 주요 사용처인 HEC-RAS 모의에 바로 적용할 수 있도록 지형 파일(.g01)로 변환시켜 단면자료의 실질적인 적용성을 향상시키고자 하였다.
한편, 본 연구에서는 하천지형정보 관리 및 표출, 검색, 다운로딩이 가능한 웹 기반 통합적 하천 데이터 관리 시스템(Arc River Data Acess System, ArcDAS)을 개발하여 하천기본계획 지형정보와 연계시킬 수 있도록 하였다. ArcDAS 시스템의 경우, 웹 기반 GIS 시스템으로 단면 등 하천지형정보가 업로딩된 Arc River DB와 자동 연동되도록 하였다(Fig. 2). 또한, 국내 1차원 정밀 하천망과 연계하여 단면 등 하천지형 정보를 연동시켜 저장하도록 하는 Arc River 자료체계와 연동되도록 하였고, 각종 정형 및 비정형자료의 업로딩, 검색, 다운로딩이 가능하도록 하였다. RAUT2로 업로딩된 하천지형자료는 전국단위로 표출되어 표출 및 검색이 가능하고, 단면 가시화와 일괄 다운로드(GIS shapefile 또는 CSV 포맷) 가능하도록 하였다.
2. RAUT2 툴 개발
2.1. RAUT2 툴 개요
본 연구에서는 하천기본계획 수립 시 생산한 지형자료가 수록된 CAD 자료를 활용하여 하천 단면 설계 및 하천망도 구축의 기초 데이터를 처리하였다. CAD 형식의 단면 자료는 연구에서 주요 입력 데이터로 사용되었으며, C# 언어 기반의 라이브러리를 활용하여 CAD자료를 읽어드려서 단면 좌표, 하천 중심선, 제방선 등 주요 데이터를 추출하고, Arc River DB에 업로딩할 수 있고, 또한 HEC-RAS 지형자료로 변환해 주는 기능을 개발하였다. 추출된 데이터는 Arc River 표준 데이터 모델에 맞춰 변환되었으며, 데이터베이스 업로드 이전에 좌표 변환과 이상값 검출을 포함한 전처리 과정을 거쳤다. 일반적으로 CAD자료로부터 단면자료 추출은 국내 업계에서 Dream Plus 툴을 활용하여 상당한 시간과 비용이 소요되는 과정을 거쳐 추출하고 HRC-RAS 지형입력자료료 변환한다(Kim et al., 2021).
CAD 자료의 처리 과정은 크게 세 단계로 구성되었다. 첫 번째로, CAD 파일에서 단면 데이터의 X, Y 좌표와 고도(Z) 값을 자동으로 추출하였다. 이 과정은 C#의 라이브러리를 활용하여 CAD 파일의 구조를 분석하고 필요한 데이터를 필터링함으로써 효율적으로 수행되었다. 두 번째 단계에서는 선형 회귀 및 거리 기반 알고리즘을 사용하여 단면 데이터를 정렬하고, 단면별로 데이터가 정확히 구분되도록 처리하였다. 마지막으로, 기존 CAD 파일의 좌표계를 Arc River 표준 데이터 모델의 좌표계로 변환함으로써 데이터 간의 공간적 일관성을 확보하고, 관계형 데이터베이스와의 연계성을 강화하였다. 또한, 추출된 하천 단면 데이터는 JSON (JavaScript Object Notation) 형식으로 구조화되며, 이는 API (Application Programming Interface)를 통해 ArcRiver 2.0의 관계형 데이터베이스로 실시간 전송되어, 상호 운용성과 자동화된 데이터 관리 체계를 효과적으로 지원한다. 처리된 데이터는 하천 중심선, 단면 정보, 제방선과 같은 주요 데이터로 정리되어 관계형 데이터베이스에 저장되었으며, 이후 ArcDAS 웹환경에서 특정 하천 등에 관해 시공간적으로 검색된 하천단면들을 HEC-RAS 시뮬레이션 입력 파일로 생성하여 활용할 수 있다. 이 자동화된 처리 과정은 기존 수작업 기반 데이터 입력 방식에 비해 시간 소모를 절감시킬 수 있으며, 동일한 하천에서 10년 단위로 생성된 하천기본계획 단면자료를 비교할 수 있는 등 자료관리와 활용의 효율성이 높아질 수 있다.
2.2 CAD 포맷 연동 및 단면 자료 추출
본 C# 기반의 RAUT2(River Auto Utility Tool 2) 툴에서 하천기본계획 CAD 자료를 처리하는 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다. RAUT2 툴은 하천기본계획 CAD 자료에서 단면 좌표(X, Y, Z), 하천 중심선, 제방선 등의 주요 데이터를 인식하여 자동 추출하며, 좌표 변환 및 데이터 정합성 확보 기능을 포함하고 있다. 또한, 변환된 데이터는 HEC-RAS 입력 형식(Geometry 파일)으로 저장하고, DB에 업로딩 한다.
2.2.1 CAD (DXF) 파일에서 X, Y, Z 좌표 자동 추출 및 하천 단면 자동 구분
하천기본계획 CAD 자료는 DXF 형식으로 제공되며, 각 단면의 좌표 정보가 포함되어 있다. 본 연구에서는 C# 기반의 DXF 처리 기능을 활용하여 X, Y, Z 좌표를 자동으로 추출하고, 하천 단면별로 자동 구분하는 알고리즘을 개발하였다. DXF 파일에서 단면 정보를 추출하는 과정은 다음과 같이 이루어진다(Fig. 3(a)). (1) DXF 파일 로드: RAUT 툴에서 DXF 파일을 불러오고, CAD 데이터 구조 분석. (2) 단면 좌표(X, Y, Z) 자동 추출: CAD 레이어에서 하천 단면 정보를 포함한 객체를 필터링하여 좌표 추출. (3) 단면 자동 구분: 거리 기반 클러스터링 알고리즘을 활용하여 동일한 단면에 속하는 좌표들을 자동으로 그룹화(Fig. 3(b)). (4) 좌표 정렬 및 데이터 정합성 검토: 단면별로 좌표를 정렬하고, 데이터 이상값(누락된 좌표, 비정상적인 고도값 등)을 검출 및 보정. 위의 과정을 통해 기존의 수작업 방식에서 발생할 수 있는 오류를 줄이고, 대량의 하천 단면 데이터를 신속하게 뽑아낼 수 있다.
2.2.2 단면 번호 조인
하천기본계획에서 제공되는 CAD 형식의 단면 측량 데이터는 개별 단면 좌표(X, Y, Z) 정보를 포함하고 있지만, 단면 번호나 하천 중심선과의 관계가 명확하게 설정되지 않는다. 이에 따라, HEC-RAS와 같은 수치 모델에서 직접 활용하기 어렵고, 추가적인 데이터 정합 과정이 필요하다(Fig. 4). 하천지형자료의 정합성과 구조화를 위하여 먼저 단면별 데이터를 정렬하고 그룹화하였다. CAD 도면으로부터 추출된 하천 단면의 X, Y, Z 좌표 데이터를 기반으로, 좌표 간 거리 정보를 활용한 클러스터링 알고리즘을 적용하여 동일 단면에 속하는 점들을 자동으로 분류하였다. 이 과정에서는 중복된 좌표를 제거하고, 단면별로 좌표가 흐름 방향에 따라 정렬되도록 처리하였다.
또한, 각 단면과 하천 중심선(River Centerline) 간의 공간적 연계성을 확보하기 위해, 단면의 평균 좌표와 중심선 간의 최단거리를 기준으로 참조점을 설정하고, 이를 통해 단면 번호를 중심선 상의 위치와 매칭하였다. 이를 통해 동일 하천에 속하는 단면들이 일관된 방향으로 정렬되도록 하였으며, 전체 데이터 구조를 수치해석 및 시각화 목적에 맞게 최적화하였다.
2.2.3 TM 좌표계를 위경도 좌표계로 변환
국내 하천기본계획 CAD 자료는 대부분 중부원점에 기준한 TM 좌표계(Transverse Mercator)를 사용하고 있다. 그러나 HEC-RAS 및 ArcDAS에서는 일반적으로 위경도 좌표계(WGS84) 또는 UTM 좌표계를 요구하므로, 좌표 변환이 필수적이다. RAUT2 툴 내에서 CAD자료의 TM 좌표계를 위경도 좌표계로 자동 변환하는 기능을 구현하였다. 입력 DXF 파일의 메타데이터를 분석하여 TM 좌표계를 확인 후, WGS84 위경도 좌표로 변환하여 Arc River DB에서 관리하도록 하였다. 이 기능을 통해 HEC-RAS에서 좌표 변환 없이 직접 데이터를 활용할 수 있도록 지원하며, ArcDAS에서 하천망이나 여타 다른 관측정보와 호환되는 좌표계 설정으로 웹 기반 자료 표출이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
2.3 HEC-RAS 적용을 위한 CAD 기반 하천 단면 데이터의 자동 변환
하천기본계획에서 추출된 CAD 데이터는 HEC-RAS에서 직접 활용될 수 있도록 Geometry 파일(.g01) 형식으로 변환되어야 한다. HEC-RAS는 하천기본계획 수립에 널리 활용되는 핵심 도구로, 국내 수자원 분야 전반에서 표준적으로 사용되고 있다. 그러나 기존의 DREAM2 기반 수작업 변환 방식은 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 데이터 입력 과정에서 오류 발생 가능성이 높다는 한계가 있다. RAUT2는 이러한 비효율성을 해소하기 위해 개발된 도구로, DXF/DWG 형식의 CAD 파일로부터 하천 단면 좌표(X, Y, Z)를 자동으로 파싱한 뒤, 하천 중심선을 기준으로 단면을 정렬하고 정합성을 확보하는 전처리 과정을 수행한다. 이후 추출된 단면 데이터는 RAUT 도구에 내장된 C# 기반 알고리즘을 통해, HEC-RAS에서 요구하는 Geometry 파일(.g01) 형식으로 변환된다. 이 변환 과정은 텍스트 기반으로 구현되어 있으며, 단면 ID, 좌표 블록, 헤더 정보 등을 포함한 HEC-RAS 파일 규격에 맞추어 자동으로 구성된다. 본 시스템은 외부 라이브러리 없이 자체 개발된 C# 코드만으로 구현되어 높은 호환성과 유연성을 동시에 확보하고 있다.
RAUT2 툴은 원래 ArcDAS 시스템에 하천정비기본계획 CAD 자료를 입력하기 위한 전용 도구로 개발되었으며, 부가적으로 CAD 자료를 처리하여 HEC-RAS 호환 형식인 .g01 파일을 생성하는 기능도 포함하고 있다. 변환된 .g01 파일은 모든 CAD 자료가 ArcRiver 데이터베이스에 업로드된 이후에도, ArcDAS 내에서 사용자가 특정 단면 자료를 검색할 경우, 필요 시 해당 단면을 다시 .g01 파일로 변환하여 다운로드할 수 있도록 설계되어 있다. 이 기능은 하천 단면 정보가 CrossSection2DPoint 데이터베이스 구조에 따라 저장된다는 점에 기반하며(Merwade et al., 2005), 웹 애플리케이션 상에서 단면을 시각화하고 사용자 요청 시 Geometry 파일(.g01) 형식으로 재구성하는 API를 구축하였다. RAUT2 툴로 생성된 .g01 파일과 원본 CAD 파일은 모두 RAUT 시스템을 통해 내부 데이터베이스에 저장되며, ArcDAS를 통해 사용자에게 제공된다. 하천 단면 정보 CSV 파일 및 .g01 파일 등은 웹에서 직접 시각화되지는 않지만, 시스템 내부에 저장되어 있으며, 사용자 요청 시 다운로드가 가능하도록 구성되어 있다. RAUT 툴은 다양한 형식의 파일을 유연하게 처리하고 저장할 수 있도록 설계되어 있어, 향후 다양한 하천 관련 자료와의 연계 및 확장에도 용이하다.
2.4 RAUT 인터페이스 개선
RAUT 2.0은 하천기본계획의 CAD 도면(DXF 형식)을 기반으로 하천단면 정보를 자동 추출하고 HEC-RAS 형식의 입력파일로 변환하기 위한 사용자 친화적 GUI 환경을 제공한다(Fig. 5). 본 툴의 주요 인터페이스는 다음과 같은 기능 블록으로 구성된다. (1) Read DXF: 사용자가 하천기본계획에서 확보한 DXF 도면 파일을 선택하여 입력할 수 있는 영역으로, 하천단면이 포함된 도면을 불러오는 기능을 수행한다. (2) Extract XS Data: DXF 파일 내에서 특정 레이어에 포함된 하천 단면 객체를 인식하여 X, Y, Z 좌표값을 자동으로 추출하며, 이는 RAUT의 핵심 자동화 기능이다. (3) XS Join: 단면 별로 추출된 좌표를 거리 기반으로 클러스터링하여 동일 단면 그룹으로 묶고, 각 단면에 고유 식별번호를 부여한다. (4) Save CSV: 추출된 단면별 X, Y, Z 좌표 데이터를 CSV 파일로 저장하며, 향후 수치 모델 입력 또는 시각화 분석에 활용된다. (5) Coordinate Transformations: 국내 TM 좌표계를 WGS84 또는 UTM 등 타 좌표계로 변환하는 기능으로, 웹기반 GIS나 HEC-RAS에서의 공간 연계성을 확보한다. (6) Create HEC- RAS: 최종적으로 변환된 단면 데이터를 기반으로 .g01 형식의 HEC-RAS Geometry 파일을 자동 생성하며, 단일 클릭으로 수행 가능하다. (7) Graph Visualization: 추출된 단면 정보를 2D 그래프로 시각화하여 단면 형상 및 좌표 분포를 확인할 수 있는 기능으로, 입력 데이터 검토에 활용된다. 이와 같은 인터페이스 구성을 통해 RAUT 2.0은 하천공간정보의 전처리, 정형화, 좌표 변환, 그리고 시뮬레이션 입력까지의 전 과정을 통합적으로 지원한다. 특히, 기존에는 CAD 도면 상에서 시각적으로 파악하기 어려웠던 하천 단면 정보를, 자동 추출 및 정형화 과정을 거쳐 즉시 2D 그래프로 시각화함으로써 사용자가 공간적 분포와 형상을 직관적으로 이해할 수 있도록 하였다. 이는 단순 CAD 기반 도면 해석의 한계를 극복하고, 수치 모델링을 위한 기초자료를 보다 신속하고 명확하게 구축할 수 있음을 의미한다.
3. ArcDAS 개발
ArcDAS는 Arc River 기반 웹 API 활용 하천정보관리시스템(Arc River Data Acess System)으로 각종 정형 혹은 비정형 하천지형정보를 Arc River DB로 업로딩, GIS 기반 가시화, 자료 검색 및 관리, 다운로딩 등 전반적인 자료 관리를 담당하는 인터페이스로 개발되었다. ArcDAS는 당초 RIMGIS 개선에 참고하도록 개발되었으며 개발언어는 C＃이다.
3.1 ArcDAS와 Arc River DB 연결
ArcDAS는 Fig. 6과 같이 하천네트워크(Korea River Flowline, KRF)를 기반으로 다양한 정형 및 비정형 하천지형 및 계측 정보를 업로드하고 저장할 수 있도록 설계되었다. 본 시스템은 Arc River 표준에 따라 구축된 데이터베이스(DB) 구조를 기반으로 하며, 해당 구조는 Fig. 6에 나타나 있으며 일부 구조는 Kim et al. (2015)의 설계를 참고하되 연구 목적에 따라 개선되었다. 현재 Arc River DB는 오픈소스 관계형 데이터베이스인 MySQL (MariaDB)에 구현되어 있다. Arc River의 구조적 핵심은 하천 중심선(RiverFlowline)을 기준으로 1차원에서 3차원에 이르는 지형 및 속성 정보를 관계형 구조로 저장하는 데 있다. 이는 기존 RIMGIS 시스템에서 주제도 단위로 일괄 저장하던 방식과 달리, 데이터 검색, 저장, 업데이트 측면에서 효율성과 속도를 크게 향상시킨다.
예를 들어, 대표적인 정형자료인 단면지형정보(Cross- section geometry data)는 CrossSection2DPoints 테이블에 저장되며, 각 단면은 고유 번호와 함께 하천 중심선의 Edge 및 RiverFlowlineID와 연계되어 구조적으로 관리된다. 이러한 단면자료는 RAUT2 툴을 통해 Arc River DB에 업로드되며, 이후 ArcDAS 인터페이스를 통해 시각적으로 가시화된다.
또한, ADCP 장비의 원시 계측파일, 드론 영상, 하천기본계획 문서, 현장 사진 등 다양한 비정형 자료들도 하천네트워크와 연동되도록 설계되었다. 이러한 자료들은 주소 기반의 연계 구조를 통해 체계적으로 저장·관리되며, 이를 통해 정형/비정형 자료 모두에 대한 통합적인 하천정보 관리가 가능하다.
3.2 ArcDAS 구성 및 기능
ArcDAS는 하천 유역 및 하천망 구성 정보부터 각종 하천 관련 자료의 업로드 및 관리까지 다양한 기능을 제공하며, 각 기능은 모듈화된 API 형태로 구현되어 외부 시스템과의 연동 또한 용이하다. 예를 들어, 하천기본계획에서 생성된 CAD 파일을 특정 하천 지점에 연결하여 업로드할 수 있으며, 이는 위치 기반 자료 관리의 유연성을 크게 향상시킨다. 보다 정밀한 자료, 예컨대 하천 단면 자료의 경우에는 별도로 개발된 RAUT2 툴을 활용하여 CAD 파일을 파싱한 후 Arc River DB에 자동 업로드된다. 이후 ArcDAS는 해당 DB의 변경 사항을 실시간으로 감지하여 웹 기반 GIS 화면을 갱신한다(Fig. 7 (a)). 이와 같은 자동 연동 기능은 사용자 개입 없이도 최신 정보를 시각화하는 데 기여한다.
ArcDAS는 하천네트워크 기반 구조를 따르므로, 정형 및 비정형 자료 모두를 상하류 흐름에 따라 연결된 상태로 관리한다. 이러한 구조는 네트워크 기반 검색 기능을 가능하게 하며, 사용자는 예를 들어 Fig. 7(b)와 같이 두 지점을 상·하류로 지정하면 양 지점 간 연결된 하천 중심선을 자동으로 추출하고, 해당 구간의 단면 정보 및 기타 속성 데이터를 빠르게 검색할 수 있다. 검색된 단면 자료는 사용자의 분석 편의를 위해 CSV 파일 형태로 저장할 수 있도록 지원된다.
4. RAUT2 및 ArcDAS 적용 사례
4.1 대상하천
본 연구는 낙동강과 금호강의 합류부를 대상으로 하천공간자료를 구축하였다(Fig. 8). 하천 단면, 중심선, 구조물 위치 등의 공간정보는 국내 하천정비기본계획에서 제공되는 CAD 자료를 기반으로 확보하였으며, 원본 도면인 CAD자료인 DXF 형식으로 변환한 후 RAUT2 도구를 이용하여 자동 추출 및 가공이 가능하도록 처리하였다. 이를 통해 대상 지역의 하천 지형 특성과 주요 단면 정보를 신속하게 확보할 수 있는 기반이 마련되었다.
4.2 RAUT2 툴 적용
RAUT2 툴은 하천정비기본계획에서 제공되는 CAD 도면(.dxf 파일)을 입력받아 하천 단면 객체를 자동으로 식별하고, 단면별로 고유한 번호(예: NO.222+530)와 각 단면의 중심점 위치에 해당하는 X, Y, Z 좌표를 추출한다(Fig. 9). 추출된 좌표는 위도(Latitude), 경도(Longitude), 표고(Elevation, Z)로 구성되며, 표준화된 CSV 파일 형식으로 저장된다. 이 데이터는 HEC-RAS 지형 입력 파일(.g01) 생성, 수위·유속 해석, 홍수 시뮬레이션 등의 수치모델링에 직접 활용할 수 있는 핵심 자료이다.
RAUT2는 내장된 시각화 패널을 통해 단면 형상을 실시간으로 확인할 수 있으며, 좌표 정렬 상태 및 이상값 여부를 시각적으로 검토할 수 있다. 또한, 좌표 변환 기능이 내장되어 있어, 국내에서 주로 사용되는 TM 좌표계를 WGS84 또는 UTM 계열의 글로벌 좌표계로 자동 변환할 수 있다. 이 전체 과정은 수작업 없이 빠르게 수행되며, 대규모 하천단면 데이터를 일괄적으로 처리할 수 있다는 점에서 기존 방식 대비 처리 시간과 오류 가능성을 현저히 줄이는 장점을 가진다.
특히 Fig. 9에서와 같이, CAD 기반 도면이 RAUT2를 통해 자동 처리되어 추출된 단면 중심점 데이터는 시각적으로 표현되고, 표 구조의 CSV 파일로 생성된다. 이 데이터는 단면번호, 위경도, 표고값이 통합된 구조로 구성되어 있어, 시각분석이 가능하다.
RAUT2 툴은 추출된 하천 단면 좌표(X, Y, Z)를 기반으로 HEC-RAS에서 활용 가능한 기본 지형 입력파일(.g01)을 자동 생성하며(Fig. 10), 복잡한 형식의 텍스트 구성을 수작업 없이 처리할 수 있다. 생성된 .g01 파일은 HEC-RAS 소프트웨어에서 직접 불러올 수 있으며, 이후 사용자는 HEC-RAS 내에서 단면 간 간격, Manning의 조도계수(n), 유량(Q) 등의 시뮬레이션 파라미터를 별도로 설정하여 하천 수리모형을 구축할 수 있다. 생성된 .g01 파일에는 각 하천단면에 대한 고유 식별번호와 함께, X, Y, Z 좌표가 정형화된 형식으로 기록되며, 입력된 유량 및 조도계수 정보가 파일 상단에 포함된다. 이 파일은 HEC-RAS 소프트웨어에서 직접 불러올 수 있는 구조로 구성되어 있으며, 별도의 후처리 없이 바로 모델링에 적용 가능하다. Fig. 9의 우측 예시에서는 단면번호, 공간좌표, 표고값이 체계적으로 정렬되어 기록된 .g01 파일의 구조를 확인할 수 있다.
이 기능은 기존 수작업 방식에 비해 작성 소요 시간을 획기적으로 단축하고, 입력 오류 발생 가능성을 크게 줄여준다. 특히 대규모 하천 구간에서 수백 개 단면을 처리할 경우, 자동화된 파일 생성 기능은 모델링 효율성과 신뢰도를 동시에 확보할 수 있는 핵심 수단으로 작용한다.
하천 공간정보 데이터를 자동으로 데이터베이스화하고 시각화하기 위해, ArcRiver 2.0 시스템을 활용하였다. ArcRiver 2.0은 하천 흐름선(Flowline)을 중심으로 한 관계형 데이터 모델을 기반으로, 하천 단면 번호 및 좌표(X, Y, Z)를 통합적으로 관리할 수 있도록 설계된 하천 공간정보 데이터베이스 시스템이다(Kim et al., 2008).
RAUT2 툴은 CAD로부터 자동 추출된 하천 단면 중심점의 좌표(X, Y, Z)를 ArcRiver 2.0 데이터베이스에 업로드하는 기능을 내장하고 있으며, 해당 좌표 데이터는 ArcRiver 구조에 따라 CrossSection2DPoint 객체 형식으로 저장된다. 이 객체는 Flowline 기반의 하천 네트워크와 관계형으로 연계되어, ArcDAS (ArcRiver Data Access System) 상에서 공간적 시각화 및 속성 기반 질의가 가능하다. 특히 단면 중심점의 위·경도 위치, 단면 번호 및 좌표 정보는 지도 상에 실시간으로 표현되며, 사용자는 이를 통해 각 단면의 공간적 위치와 속성을 직관적으로 확인할 수 있다.
4.3 ArcDAS 적용 사례
이처럼 구축된 공간정보는 ArcDAS의 Web-GIS 환경에서 시각화되며, 도식화된 단면 점들은 하천 흐름 방향을 따라 정렬되어 중심선(Flowline)과 위상적으로 연결된 형태로 표현된다. 이를 통해 단면 간의 관계 구조와 하천 공간 데이터의 연속성을 시각적으로 명확하게 파악할 수 있다. Fig. 11은 RAUT2 툴을 통해 추출된 하천 단면 중심점(XYZ) 데이터가 ArcRiver 2.0 DB에 성공적으로 업로드된 후, ArcDAS 플랫폼에서 지도 상에 시각화된 결과를 보여준다. 특히, 대구광역시 인근 낙동강–금호강 합류부 구간에 적용한 결과, 해당 지역의 하천 단면 위치 및 공간 분포를 직관적으로 파악할 수 있었으며, 이는 이후 HEC-RAS 모델 입력자료 작성, 수리해석, 하천계획 수립 등에 활용될 수 있는 기반 데이터로 기능한다. 이러한 자동 업로드 및 Web-GIS 시각화 체계는 하천 공간정보의 통합 관리 및 효율적 활용 가능성을 입증하며, 향후 수위, 유속, 수질 등 다양한 하천 정보와의 연계 확장성 또한 기대할 수 있다. 사용자는 RAUT2의 업로드 기능을 통해 하천 단면번호 및 좌표 정보를 CrossSection2DPoint API를 통해 ArcRiver 2.0에 직접 전송할 수 있으며, 그 결과는 ArcDAS에서 지도 형태로 실시간 확인 가능하다(Fig 11).
5. 결론 및 시사점
본 연구에서는 하천 데이터의 효율적 관리와 분석을 위해 ArcDas 플랫폼과 Web-GIS 기술을 활용한 통합 데이터 관리 시스템을 제안하고, 이를 연구 대상 지역에 적용하여 성능과 실효성을 검증하였다. 기존 국내외 하천 데이터 관리 시스템이 가진 데이터의 분산성, 비표준화, 실시간 활용성 부족 등의 한계를 극복하기 위해, Arc River 데이터 모델을 기반으로 데이터베이스를 설계하고, 정형 데이터(CAD 단면, 하천 중심선 등)와 비정형 데이터(드론 이미지, 센서 데이터)의 통합 관리 체계를 구축하였다. 이러한 시스템은 데이터의 중앙화와 표준화를 실현하여 하천 관리 및 설계 과정에서의 효율성을 향상시키는 데 기여하였다.
(1) 하천 조사 데이터의 통합 및 관리 효율성이 증대되었다. 본 연구에서 설계된 시스템은 기존의 분산적이고 비표준화된 데이터 관리 방식에서 발생하던 문제를 해결하고, 데이터의 통합과 중앙화를 통해 관리의 일관성을 확보하였다. CAD 자료 및 하천기본계획 자료의 자동 변환과 Arc River 데이터 모델을 기반으로 한 데이터 저장 방식은 중복 데이터를 제거하고, 데이터 검색 및 활용성을 크게 개선하였다. 이는 하천 중심선 및 단면 데이터를 기반으로 한 시뮬레이션과 설계 과정의 신뢰성과 정확성을 향상시키는 데 기여하였다.
(2) HEC-RAS 시뮬레이션 연계를 통해 데이터 처리와 분석 효율성을 극대화하였다. Python 기반의 RAUT 도구를 활용하여 HEC-RAS 입력 데이터(Geometry, Flow, Plan 파일)를 자동 생성함으로써, 기존의 수작업 방식 대비 데이터 변환 속도가 향상되었으며, 변환 과정에서의 오류가 감소하였다. 이러한 자동화는 하천 단면 및 유량 정보를 직접 시뮬레이션에 적용할 수 있도록 하여, 홍수위 분석과 하천 설계 시나리오 평가를 보다 정밀하고 효과적으로 수행할 수 있도록 지원하였다.
(3) Web-GIS 기반 시각화를 통해 사용자 친화적인 데이터 분석 환경을 구축하였다. 하천 중심선, 단면, 제방 정보, 그리고 HEC-RAS 시뮬레이션 결과가 Web-GIS 상에서 직관적으로 시각화됨으로써, 사용자가 데이터를 실시간으로 확인하고 분석할 수 있는 기반을 마련하였다. 이러한 통합 시각화는 데이터 기반 의사결정 과정을 지원하며, 홍수 위험 평가 및 하천 설계 시나리오 검증에서 실질적인 활용성을 증대시켰다.
결과적으로, 본 연구에서 구현된 ArcDAS 및 Web-GIS 기반 통합 데이터 관리 시스템은 하천 데이터의 중앙화, 표준화, 그리고 실시간 활용성을 크게 향상시키며, 하천 설계 및 관리에서 데이터 기반 의사결정 체계를 강화하는 데 중요한 기여를 한다. 향후 연구에서는 AI 기반 예측 모델을 도입하여 시뮬레이션의 자동 최적화 기능을 개발하고, 다양한 하천 환경에서 본 시스템의 적용성을 검증하는 추가 연구가 수행될 필요가 있다. 본 연구에서 제안한 통합 데이터 관리 및 분석 체계는 하천 설계, 홍수 위험 평가, 생태계 복원, 수질 관리 등 다양한 분야에서 실용적 의사결정을 지원할 수 있는 핵심적인 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
