• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1566-1570
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• 2006

이 연구는 하상변동 수치모형을 적용하여 임진강의 장기간 하상변동과 그에 따른 하천 수위 변화의 예측, 안정하상 검토, 하상변동이 계획홍수위에 미치는 영향, 그리고 하상준설이 수위 및 하상변동에 미치는 영향의 검토를 통해 해당 하천에서 하상변동 특성의 파악에 필요한 자료 및 중.장기 수방대책 수립을 위한 기본 자료를 제공할 목적으로 수행하였다. 임진강 하상변동의 예측에 적절한 일차원 정상 하상변동모형으로 HEC-6 모형을 선정하였다. 모형적용을 위한 현황분석으로 하상토 특성 자료를 수집.분석하였으며, 지형자료에 대한 분석도 수행하였다. 그리고 모형의 적용영역 내에 위치한 각 수위표 지점의 수리.수문자료를 수집하여 분석하였다. HEC-6 모형의 보정을 고정상 보정과 이동상 보정으로 구분하여 수행하였다. 고정상 보정에서는 설정한 조건에 적합한 Manning계수의 결정이 곤란하여 하천의 지형자료와 하상토 자료 등을 고려하여 구간별로 적정한 Manning 계수 값을 선정하였다. 이동상 보정을 통해 HEC-6 모형에서 사용하는 유사량 산정공식 중 하류경계에서 상류로 약 8 km 구간에 대한 하상상승 현상을 가장 잘 보여주는 유사량 공식인 Madden(1963)이 수정한 Laursen(1958) 공식을 선택하였다. 하천망 유사이동 수치모형인 HEC-6 모형을 사용하여 20년간의 장기하상변동을 수치모의하였다. 임진강의 최심하상고 변동량 예측결과 상류경계로부터 약 52 km까지는 하상저하가 지배적이며, 중 하류는 하상상승이 지배적인 것으로 나타났다. 연구 대상구간에서 대체로 퇴적에 의한 하상상승이 예상되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.96-97
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• 2019

최근 홍수파 또는 댐 및 보 등의 하천구조물과, 본류와 지류의 합류로 인해 발생하는 배수영향 등으로 하천에 고리형 수위-유량관계가 나타나 수위-유량관계식의 신뢰도가 저하된다고 판단되는 대하천 본류와 합류부 인근 지류에서 초음파유속계 측정결과를 지표로 활용하는 자동유량장치가 현재 58개소에 도입되어 운용되고 있다. 그러나, 최근 4대강 사업으로 다기능보 설치 등 하천의 수리적 특성이 변동하였고, 지류에서 주로 운용되는 수위-유량관계 기반 유량관측소에 본류-지류합류로 인한 배수영향으로 고리형 수위-유량관계가 형성될 경우, 지류 수위관측소를 자동유량관측소로 대체할 필요성이 제기되고 있다. 또한, 기존 자동유량관측소의 경우 홍수량이 기준이하로 나타날 경우 수위-유량 관계식으로 대체하는 경우도 있는데 적용기준이 명확하지 않다. 본 연구에서는 신규 자동유량장치 설치, 기존 수위관측소의 자동유량관측소대체, 자동유량관측소에서 수위-유량관계곡선의 활용 기준 마련 등을 명확하게 판단하기 위해 고리형 수위-유량관계 패턴을 분석하고 배수영향구간을 산정하여 제시하고 지류 수위관측소의 존속여부, 유량자료의 적절성을 판단할 수 있는 방법론을 제시 하고자한다. 이를 위해, 다기능보 설치 및 지류-본류로 인한 지류하천의 배수영향과 홍수파에 의한 고리형 수위-유량관계의 양상을 다양한 수문사상에 대해 분석하였다. 분석방법으로는 대상유역을 선정하고, 대상유역에 대한 부정류 모형을 구축하기 위해 HEC-RAS 모형을 사용하고, 대상유역에 대한 HEC-RAS 지형자료와 유량입력자료를 구축한다. HEC-RAS 부정류 모형 구축 후 다양한 본류와 지류의 유량을 가정하여 고리형 수위-유량 발생 패턴을 분석한다. 지류-본류 합류 영향의 경우, 본류영향의 유무를 고려하여 상승된 수위의 비율로부터 일정 유의수준을 두어 배수영향구간을 산정한다. 다기능보의 영향은 다기능보 설치 전후를 가정하여 영향을 분석한다. 본 연구에서는 시범구역으로 하류에 창녕함안보가 위치한 낙동강과 합류하는 남강과 하류에 달성보가 위치한 낙동강과 합류하는 금호강을 대상하천으로 하여 위 분석방법을 적용하였다. 분석결과 남강의 경우 지류 유량이 작은 경우에도 본류 유량이 상대적으로 큰 경우 배수영향에 의한 고리형이 나타났고, 다기능보에 의한 배수영향은 매우 적은 것으로 나타났다. 또한, 지류의 유량이 큰 경우 홍수파에 의한 고리형 관계도 발생함을 알 수 있었다. 금호강의 경우 또한 마찬가지로 본류의 유량에 의해 발생하는 고려형 관계가 지배적임을 알 수 있었다. 따라서 이러한 결과를 바탕으로 95%의 유의 수준을 기반으로 고리형 발생 여부를 확일할 수 있는 모노그래프를 남강, 금호강에 대해 작성하여 수위-유량관계 기반 유량 산정의 적절성을 판단하는 기준으로 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.43-43
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• 2017

기후변화에 따른 강수의 시 공간적 변동성 및 패턴변화는 다목적댐 등 수자원시설물을 이용한 용수공급 및 미래 용수공급의 안정성에 많은 어려움을 줄 것으로 전망되고 있다. 여름철 홍수기 유입량에 의존하고 있는 기존 다목적댐 저수지 운영기준으로는 더 이상 안정적인 용수공급을 만족하기 어렵다. 주요 취수원인 다목적댐에서의 가뭄단계는 기준저수량에 의해서 결정되어지며 가뭄단계는 관심, 주의, 경계, 심각 총 4단계로 구분되며, 해당 기준저수량 이하로 저수량이 저하될 경우 가뭄단계가 발령 및 용수제한공급이 시행된다. 그러나 가뭄단계별 해제의 경우, 정상 용수공급 환원기준에 도달하여야만 용수공급이 정상으로 회복되는 보수적인 기준을 적용하고 있어 정상환원공급 기준에 도달할 때까지 가장 심각한 단계의 용수공급 제한을 감수하여야 한다. 반면, 미국 등 선진국의 경우 가뭄대응 단계 발령 및 해제기준을 기상 및 수문조건 그리고 저수지 수위의 유지 상태 등 다양한 조건을 분석하여 제시하고 있다. 본 연구에서는 일단위 실시간 가뭄(유입량) 지수(SFI, Standard Flow Index)와 단계별 저수지 수위의 유지 기간을 통합한 가뭄대응 단계별 해제기법을 개발하였다. 최적 해제기준 도출을 위해 낙동강 다목적댐을 대상으로 다양한 가뭄해제 시나리오를 선정하고 가뭄대응 단계별 해제기준에 대한 정량적 효과를 분석하여 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.534-534
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• 2012

최근 집중호우 등으로 인하여 유역에 생산된 토사가 하도에 유입되면서 하상 및 지형변동을 일으키고 있으며, 보 및 댐 상류에서 유사의 퇴적으로 인하여 홍수위 변화와 저수지 기능감소 등 많은 변화를 가져오고 있다. 이로 인하여 댐 및 보의 지속적인 유지관리를 위하여 유사관리 방안이 절실하게 요구되고 있다. 본 연구에서는 낙동강에 건설된 상주보와 구미보를 대상으로 CCHE2D모형을 이용하여 보의 상류에 퇴적된 토사의 토출(배출(排出), SPT)효과를 분석하였다. 토사 토출 효과를 예측하기 위하여 2차원 하상변동 수치모형인 CCHE2D를 이용한 하상변동 과정을 모의한 결과, 보 상류에서는 수문을 통과하여 흐르는 유속으로 인하여 하상이 저하 되었으며, 보 하류에서는 상류에서 유입되는 유사량과 지형적인 영향을 받아 세굴과 퇴적이 반복되는 경향을 보였다. 상류에서 2년빈도 유량, $1,500m^3/s$, $1,000m^3/s$, 풍수량으로 48시간 동안 상주보와 구미보로 유입될 때, 수문이 완전히 열린 상태로 있을 경우에, 상주보와 구미보에서 배사효과를 예측하기 위하여 유사 전달(Sediment delivery)을 분석하였다. 상주보와 구미보에서 배사효과를 예측하기 위하여 유사 전달을 분석한 결과, 상주보는 2년빈도 유량인 $3,857m^3/s$로 48시간 동안 상주보로 유입될 때, 보에서 하류로 전달되는 유사량은 약 4,400 tons 정도로 산정되었다. 유량인 $1,500m^3/s$일 때, 약 2,700 tons이 하류로 전달되지만, 최대 유사전달이 발생되는 지점은 보 하류에서 발생하였다. 풍수량 인 $207.4m^3/s$ 일 때, 1,357 tons이 하류로 전달되며, 최대 유사전달이 발생되는 지점은 상주보에서 발생하였다. 구미보는 2년빈도 유량인 $5,400m^3/s$로 48시간 동안 상주보로 유입될 때, 보에서 하류로 전달되는 유사량은 약 3,216 tons 정도로 산정되었다. 유량이 $1,500m^3/s$일 때, 약 73 tons이 하류로 전달되지만, 최대 유사전달이 발생되는 지점은 보에서 발생하였다. 유량인 $1,000m^3/s$일 때, 약 16 tons이 하류로 전달되며, 풍수량 인 $129.7m^3/s$일 때, 28 tons이 하류로 전달되었다. 상주보와 구미보 상류에서는 유사 전달이 감소하여, 유사가 약간 퇴적되는 경향을 보이지만, 전 구간에 걸쳐서 대체적으로 유사 전달이 크게 변하지 않고 있다. 보 상류를 제외하고는 전제적으로 하상고의 변화가 거의 없이 평형 상태를 유지하고 있는 것을 의미한다. 따라서, 상류에서 2년빈도의 홍수량이 유입될 때, 수문을 완전히 개방할 경우에 배사 효과가 크게 있는 것을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권6호
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• pp.949-963
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• 2017

본 연구는 도시홍수 피해저감을 위한 비구조적 대책의 일환으로 배수펌프장의 효율적인 운영방안을 제시하고자 한다. 배수펌프장 내의 수위를 뉴로-퍼지모형을 통하여 예측하고 예측되는 내수위에 따라 유전자 알고리즘 기법을 적용하여 배수펌프장의 운영룰을 결정하고자 한다. 뉴로-퍼지모형 구축시 배수구역의 지형적 특성을 반영하기 위하여 공간적 매개변수를 고려한 GeoANFIS모형을 개발하였고 배수펌프장 내 최고수위를 저하시키면서 반복적인 정지와 운영이 발생하지 않도록 벌칙유형의 유전자 알고리즘을 적용하였다. 마포 배수구역 내 5개의 배수펌프장(마포, 합정, 상수, 봉인, 당인)에 대하여 개발 모형의 적용성을 검증하였다. 이러한 운영룰의 개발로 효과적으로 내배수 시설을 운영할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.109-109
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• 2023

지구 온난화 등 기상이변으로 추정되는 단시간 동안 특정지역에 집중되는 국지성 집중호우가 빈번해지고 있으며, 내수침수가 홍수재해의 주된 원인이 되고 있다. 내수침수의 원인으로는 하수관로의 통수능력 부족(39%), 저지대 침수(37%), 내수배제불량(16%) 및 기타(8%)로 조사된 바 있으며, 이중 하수관로의 경우 용량 및 통수능 부족, 구배불량, 토사퇴적에 의한 배수 불량 등으로 이에 대처하기 위해서는 기초자료의 조사가 우선 되어야 한다. 하수관로의 문제로 인한 내수침수의 원인으로 첫째 하수관로 내·외부 불량으로 인한 통수능 저하로 측구 및 빗물받이에 토사 등 장애물, 관로내부 장애물, 관로내부 불량(뿌리침임, 영구장애물, 관붕괴, 관파손, 관변형, 내피생성, 토사퇴적 등)이 있으며, 두 번째로 하수관로 구배불량과 마지막으로 외수위(또는 해수위) 상승으로 인한 내수침수로 구분될 수 있다. 이러한 하수관로의 문제점은 많은 부분이 불탐지역으로 조사가 매우 어려워서 대안 없이 방치되는 실정이다. 금회 연구에서는 이러한 불탐지역의 조사를 위한 장비의 개발 및 정밀조사를 통해서 하수관로를 진단하고 내수침수 예방을 위한 대책을 찾고자 하였다. 특히, 계단부 관로조사용 내시경 VR장비, 준만관 조사용 부유식 VR장비, 가스 및 안전위험 지역 조사용 지하 드론 장비를 개발하여 시험검증을 하고자 하였다. 또한, 스마트 하수관로 체계에 빅데이터를 기반으로 한 하수관로 토탈 솔류션(nPASS) 시스템으로 내수침수대응 및 하수관로 유지관리를 위한 시스템의 필요성을 규명하고자 하였다. 하수관로의 선진화를 통한 내수침수예방의 시작은 불탐지역 하수관로 조사를 통한 정확한 원인 파악이며, 조사 및 축적되는 빅데이타를 기반으로 하수관로 토탈 유지관리 시스템의 구축을 제안하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.56-56
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• 2021

하천단면이나 하상변동 추적 등 하천공간정보는 유량이나 강우 등 수문시계열 정보와 더불어 계획홍수위 산정이나 하천구조물 신설로 인한 하천의 변화를 추적하는 데 있어 근간을 이루는 주요 정보로 국가차원의 유지 및 관리가 필요하다. 국내의 하천공간정보는 RIMGIS, WAMIS, 하천 일람, WINS와 같은 웹기반 시스템에서 정보화 되어 관리되고 있다. 그러나, RIMGIS는 여러 가지 문제점을 노정하고 있어 개선을 적극적으로 검토해볼 시점이라고 볼 있다. 우선, RIMGIS는 구축이 10년 이상된 기술로 구성되어 온라인 시스템 실행속도가 느리고, 물관리 일원화 와중에 관리주체가 불분명해진 상태이며, 제공되는 정보도 하천망이나 유역 정도로 차원 및 정확도도 낮고 활용도 및 현행화도 부족한 상태이다. 또한 공간정보 관리 DB표준으로 효율적인 관계형 구조 대신 하천대장 등을 수치화한 개념의 레이어 단위의 주제도로 관리하다보니 자료중복이 불가피하여 시스템이 무겁고, 자료간 연관검색이 거의 불가하고, 신속한 하천지형 변화 업데이트가 어려운 상태이다. 최근 진행되고 있는 RIMGIS 개선 사업은 여전히 종래의 레이어 단위의 주제도들을 추가하거나 개정하는 데 머물고 있는 상태이다. 이러다 보니 현재 우리나라의 대표적인 하천정보시스템인 RIMGIS의 실무 활용도는 낮은 것으로 알려져 있다. 가장 실무활용도를 저하시키고 현행화 상의 문제로 지적되는 부분은 하천정비기본계획 수립 시 발생한 공간자료 관리 부실이다. 현재 RIMGIS에서는 하천기본계획보고서만 PDF 형태로 제공할 뿐, 실제 지형자료는 과업을 수행한 설계사에 개별 보관되어 활용도뿐만아니라 망실의 우려가 높은 상황이다. 본 연구에서는 하천기본계획수립 시 측량되는 단면을 포함한 다양한 공간자료를 관계형으로 표준화 DB에 효율적으로 저장할 수 있게 하는 방안을 제시하고자 한다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.59-68
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• 2006

합류부는 유량의 변화, 흐름방향의 전환으로 순환흐름의 분리구역의 발생에 의한 통수단면의 축소에 의한 통수능의 저하와 이에 따른 배수의 영향이 야기된다. 지류와 본류와의 유량비와 합류각을 달리하면서 실험한 결과를 이용하여 분리구역의 특성을 규명하였다. 분리구역의 정의는 유함수를 이용하여 그 값이 0(영)인 유선을 분리구역으로 정의하여 그 길이와 폭을 본류 하천폭으로 나눈 무차원 길이비와 무차원 폭비로 하였고, 유선에 의한 분리구역의 연구결과가 기존의 실험들과 비교적 잘 맞는 것으로 나타났다. 작은 유량비와 합류각 30도에서는 분리구역이 나타나지 않아서 유량비와 합류각에 의한 분리구역의 출현경계식을 만들었다. 분리구역에 대한 고찰로 합류각, 유량비, 그리고 본류 하류에서의 Froude수에 의한 분리구역의 무차원 길이비와 폭비에 대한 기존의 실험식을 수정하였고, 수굴계수와 형상지수의 수리적 특성을 분석하였다. 일반적으로 유량비와 합류각이 커질수록 분리구역이 크게 나타났다. 합류부를 전후한 상하류 구간에서 수면의 추적에서 유량비와 합류각이 커질수록 배수위의 영향이 크게 나타났고, 합류부가 접하는 내측보다 외측의 배수영향이 크게 나타났다. 하류부 유량에 의해 등류수심을 산정하여 합류가 시작되는 점에서부터 하류의 등류수심에 이르는 곳까지의 거리를 $X_l$로 보고 합류각과 유량비와 단면폭 및 수축계수간의 상관관계식을 산출하였다. 유량비와 합류각에 따른 수로내의 배수위에 의한 최대수위와 분리구역에서의 최소수심과의 비를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.568-572
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• 2015

하천횡단구조물은 하천을 횡단하는 시설물로, 크게 농업용수 취수용 보, 하도개수시 유속제어를 위한 낙차공 등을 들 수 있으며, 각각의 설치목적에 따라 그 형태와 설계제원(높이, 마루폭, 바닥보호공의 길이 등)이 다르나, 하천을 횡단하여 인공적인 구조물을 설치하는 형태는 동일하다. 따라서, 하천횡단구조물은 홍수시 배수위 영향으로 상류에 수위상승을 초래하여 하천의 치수 안전도를 저하시킬 뿐 아니라 직하류에서는 하상의 세굴에 의하여 호안 및 제방이 파괴되는 경우도 빈번하게 발생하고 있다. 또한, 하천횡단구조물은 생태계의 이동통로로서의 종적 연속성을 차단하는 것이다. 즉 하천을 따라 거슬러 올라가는 소하성 어종(anadromous species)이나 하천에서 바다로 내려가는 강하성 어종(catadromous species)과 같은 회유성 어종의 이동을 차단하기도 하며, 회유성 어종 이외에도 치어와 성어의 성장환경이 다른 어종의 경우는 상 중 하류를 옮겨가며 성장하는 어종의 이동도 차단하고 있다. 하천횡단구조물은 치 이수적 측면에서 반드시 필요한 하천구조물로서 치수, 생태 및 경관의 측면에서 여러 가지 문제점을 가지고 있으나 지금까지는 어도설치나 기능을 상실한 보의 철거 등 소극적인 수준에 머무르고 있기에 적극적인 개선대책이 필요한 실정이다. 따라서, 하천횡단구조물로 인한 문제점을 파악하기 위하여 경남의 20개 시 군 684개의 지방 하천에 설치된 7,725개의 하천횡단구조물에 대한 전수조사를 실시하고, 구조형식, 높이, 재료, 어도 설치 여부, 세굴현황 등을 분석하였다. 하천횡단구조물의 용도별 구성비는 보가 49%, 낙차공이 51%로 나타났으며, 구조형식은 콘크리트 구조가 72%, 콘크리트 석재 구조가 25%, 석재 구조가 3%인 것으로 분석되었다. 또한, 하천횡단구조물의 본체 높이별 구성비는 0.5m 이하가 14%, 0.5~1.0m가 35%, 1.0~1.5m가 34%, 1.5~2.0m가 10%, 2.0m 이상이 7%인 것으로 조사되었다. 어도 설치는 약 9%인 669개소에 설치되어 있었으나 대부분이 어류 등의 이용하는 생태통로 기능을 발휘할 수 없는 것으로 분석되었다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 하폭, 하상고, 하상경사, 굴입정도, 유사량 등의 하도특성 및 용수이용 여건 등을 고려하여 유공관을 이용한 지하보, 석재 아치의 원리를 이용한 계단식 자연형 보/낙차공, 부분 램프 설치, 거석 놓기 등의 개선방안을 제안하였다. 제안된 개선방안은 하천복원 및 하천개수 사업 시행시에 반영하여 합리적인 하천복원 및 관리에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권12호
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• pp.1339-1348
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• 2021

하천법에 의거하여 국내 하천들에는 상당한 국가예산으로 하천정비기본계획이 5-10년 주기로 수립되고 있으며, 홍수위 계산을 위한 HEC-RAS 모의에 필요한 하천단면 등 다양한 하천측량이 실시되고 있다. 그러나, 하천측량자료들은 하천관리지리정보시스템(RIMGIS)에 pdf 보고서 형태로만 제공되고, 원자료는 CAD 형식으로 하천정비계획을 수행한 설계사 등이 분산 소유하고 있어 관리 부재로 망실의 우려도 있어, 다른 용도로의 활용성이 상당히 저하되어 있는 실정이다. 그리고, 측량된 CAD 형식의 단면자료 등을 HEC-RAS에 활용할 때, 'Dream'과 같은 툴을 활용하나 거의 수작업에 가까운 시간과 비용이 소요되는 현실에 있다. 본 연구에서는 이러한 문제들을 해결할 수 있는 툴인 RAUT(River information Auto Upload Tool)를 개발하였다. RAUT 툴은 첫째, 실무에서 하천기본계획 수립 시 활용되는 HEC-RAS 1차원 모형의 입력자료를 CAD 측량자료를 직접 수기로 입력 및 모의를 실시하는 복잡한 단계를 자동화시키고자 하였다. 둘째, 하천공간정보인 CAD측량 자료를 직접 읽어 표준 데이터 모델 (ArcRiver)기반 하천공간정보 DB에 자동 업로드하여 전국단위의 하천정비계획의 하천측량자료 관리가 가능하게 할 수 있다. 즉, 만약 RIMGIS가 RAUT와 같은 툴을 사용하면 하천단면과 같은 전국단위 하천측량 자료를 체계적으로 관리할 수 있게 된다는 의미이다. 개발한 RAUT는 제주도 한천유역을 대상으로 하천정비기본계획의 하천공간정보 CAD자료를 읽어들여 mySQL기반 공간 DB로 구축하고, 구축된 DB로부터 HEC-RAS 1차원 모의 실시하기 위한 지형자료를 자동으로 생성시키는 과정을 시범적으로 구현하였다.