인류의 인구 증가와 자원의 남용이 결국 인위적 산불이 빈번하게 발생하는 계기가 되었고, 지구 온난화로 인해 대형 산불 확산 가능성이 점차 높아지면서 산불은 인류에게 악영향을 끼치는 자연재해가 되었다. 이러한 상황에서 산불로부터 인명, 재산적 피해를 최소화하기 위한 방안을 마련하기 위해 산불 행동을 명확하게 해석하기 위한 다양한 노력들이 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 대형 산불을 발생 시키는 수관화의 행동 예측을 연료적 관점에서 평가하기 위해 연료특성에 대한 체계적인 연구를 실시하여 효과적인 산불 확산 저지를 위한 실용적인 산불연료모델 개발과 연료관리방안을 모색해 보고자 하였다. 수관화 행동 예측과 관련된 연구에 있어서 바람, 경사, 방위 등과 더불어 지표층 및 수관층 연료특성은 중요한 인자이다. 특히 우리나라에서 1996년부터 발생된 모든 대형 산불이 대부분 침엽수림에서 발생하였던 사례를 볼 때, 침엽수종의 지표층, 수관층은 대형 산불의 전이와 확산에 중요한 연소물질이다. 따라서 지표층연료량과 수관층의 잎과 가지에 대한 특성을 가연연료적인 관점에서 규명하는 것이 중요한 사항이다. 3장에서는 우리나라에 분포하는 주요 침엽수종을 대상으로 현장 조사를 통해 다양한 연료량 자료를 수집하였다. 그 결과, 영급에 따른 지표층 각 부위별 연료량 변화를 분석한 결과, 영급이 증가할수록 임내 광량 투과량이 줄어듬에 따라 관목층 연료량과 ...
인류의 인구 증가와 자원의 남용이 결국 인위적 산불이 빈번하게 발생하는 계기가 되었고, 지구 온난화로 인해 대형 산불 확산 가능성이 점차 높아지면서 산불은 인류에게 악영향을 끼치는 자연재해가 되었다. 이러한 상황에서 산불로부터 인명, 재산적 피해를 최소화하기 위한 방안을 마련하기 위해 산불 행동을 명확하게 해석하기 위한 다양한 노력들이 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 대형 산불을 발생 시키는 수관화의 행동 예측을 연료적 관점에서 평가하기 위해 연료특성에 대한 체계적인 연구를 실시하여 효과적인 산불 확산 저지를 위한 실용적인 산불연료모델 개발과 연료관리방안을 모색해 보고자 하였다. 수관화 행동 예측과 관련된 연구에 있어서 바람, 경사, 방위 등과 더불어 지표층 및 수관층 연료특성은 중요한 인자이다. 특히 우리나라에서 1996년부터 발생된 모든 대형 산불이 대부분 침엽수림에서 발생하였던 사례를 볼 때, 침엽수종의 지표층, 수관층은 대형 산불의 전이와 확산에 중요한 연소물질이다. 따라서 지표층연료량과 수관층의 잎과 가지에 대한 특성을 가연연료적인 관점에서 규명하는 것이 중요한 사항이다. 3장에서는 우리나라에 분포하는 주요 침엽수종을 대상으로 현장 조사를 통해 다양한 연료량 자료를 수집하였다. 그 결과, 영급에 따른 지표층 각 부위별 연료량 변화를 분석한 결과, 영급이 증가할수록 임내 광량 투과량이 줄어듬에 따라 관목층 연료량과 초본층 연료량은 감소하는 패턴을 보였고, 낙엽층 연료량과 낙지층 연료량은 시간이 경과할수록 연료가 누적되는 패턴을 보였다. 지표층 각 부위별 연료량 비율을 분석한 결과, 5개 수종 모두 낙엽층이 차지하는 비율이 가장 높았고, 낙지층, 관목층, 초본층 순이었다. 특히 잣나무 수종은 다른 침엽수종에 비해 관목층과 초본층 연료량 비율이 낮은 것으로 나타났다. 4장에서는 우리나라 주요 침엽수종 총 117본의 표본목 자료를 활용하여 수관층 연료특성을 분석하고, 기존에 물질생산적 관점에서 제시되었던 바이오매스 연료량 추정식과는 다른 산불 연료적 관점에서 수관층을 세밀하게 분류한 연료량 추정식을 개발하였다. 4장에서 제시된 결과들을 요약해 보면, 잎의 수분함량의 경우 금강형소나무 117.2%, 중남부형소나무 116.2%, 잣나무 116.9%, 리가다소나무 112.4%, 곰솔 115.1%로 나타났으며, 총 수관층 수분함량은 대부분 110% 내외의 범위를 보여 수종간 큰 차이는 없었다. 지표층에서 수관층까지의 거리는 금강형소나무가 5.8m로 나타났고, 중남부형소나무는 5.4m로 나타났다. 잣나무는 평균 6.5m, 리기다소나무는 5.3m, 곰솔은 8.5m로 나타났다. 총 연료량에서 수관층이 차지하는 비율은 잣나무가 가장 높은 것으로 나타났으며, 중남부형소나무, 금강형소나무, 리기다소나무, 곰솔 순이었다. 수관화 확산 시 연소가능한 연료량의 비율은 모든 수종에서 50% 이상이었고, 그 중에서 리기다소나무가 가장 높은 것으로 분석되었다. 3가지 대수회귀식을 이용하여 연료량을 추정한 결과, 모든 수종에서 관측치가 불균일한 굵은 가지를 제외하곤 모두 높은 조정결정계수를 보였으므로 연료량 추정에 활용이 가능할 것으로 판단되었다. 5장에서는 국외에서 제시한 산불수학 공식을 응용하여 수관화 전이 및 확산을 방지할 수 있는 적정 임분밀도와 적정 지하고를 추정하여 산불 확산 방지를 위한 산림관리 지침을 마련하였다. 이를 위하여 분석에 이용될 지표층 연료 발열량, 경사, 풍속에 따른 산불 확산속도 등을 제시하였고, 이를 통해 경사, 풍속에 따른 침엽수종별 결정 지하고, 결정 수관연료밀도를 산출하였다. 결정 지하고와 결정 수관연료밀도는 수관화 전이의 임계치 풍속 4m/s 이상이라고 가정하여 분류표를 작성하였고, 본 연구에서 제시된 분류표와 제 5차 국가산림자원조사에서 제시된 임분통계를 비교하여 수관화 전이 및 확산 위험성을 평가하였다. 또한 침엽수종별 평균 수관연료밀도와 결정 수관연료밀도를 바탕으로 수관화 확산 방지를 위한 적정 임분밀도를 추정하였다. 그 결과 기존에 제시되었던 목재생산용 잔존본수 기준보다는 수치가 낮았으나, 미국에서 제시된 수치와는 유사한 패턴을 보였다. 다양한 관점에서의 수치가 제시되어야 함을 감안했을 시 이러한 수치를 일반화하기에는 무리가 따르는 것이 사실이다. 따라서 향후 많은 연구를 통해 산불 관점과 목재생산적 관점에서의 현실적인 수치가 제시되어야 할 것이다. 본 연구에서 제시된 내용은 기존에 우리나라에서 분석되지 않았던 침엽수종에 대한 산불연료 매커니즘에 대한 연구를 수행하였다는 점에서 가치가 있다.. 특히 미국과 캐나다에서 수관화 전이와 확산에 대한 연구를 통해 많은 모델들과 프로그램이 개발된 시점에서 우리나라도 우리 산림의 실정에 맞는 수관화 전이와 확산에 대한 다양한 모델과 프로그램을 개발할 수 있는 토대를 마련하였다. 또한 현재 활발하게 진행되고 있는 숲가꾸기 사업이 단순히 임분형질 개선과, 임목생장 촉진을 목적으로 하기 보다는 산림재해적 관점에서도 접근할 필요성이 있으므로 본 연구에서 제시된 연료관리 기법을 활용하여 산불재해를 방지할 수 있는 산림관리 방안을 마련할 수 있다. 향후 연구에서는 지표층에서 수관화 전이와 관련된 모델들과 수관층 연료특성 인자들의 연구 결과를 모두 고려하여 통합된 형태의 수관화확산예측모델이 개발되어야 할 것이다. 아울러 본 연구 외에 바람, 경사 등과 같은 산불 확산 인자에 대한 다양한 연구들이 수반된다면, 산불 예측정확도를 높이는데 이바지 할 수 있을 것이다.
인류의 인구 증가와 자원의 남용이 결국 인위적 산불이 빈번하게 발생하는 계기가 되었고, 지구 온난화로 인해 대형 산불 확산 가능성이 점차 높아지면서 산불은 인류에게 악영향을 끼치는 자연재해가 되었다. 이러한 상황에서 산불로부터 인명, 재산적 피해를 최소화하기 위한 방안을 마련하기 위해 산불 행동을 명확하게 해석하기 위한 다양한 노력들이 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 대형 산불을 발생 시키는 수관화의 행동 예측을 연료적 관점에서 평가하기 위해 연료특성에 대한 체계적인 연구를 실시하여 효과적인 산불 확산 저지를 위한 실용적인 산불연료모델 개발과 연료관리방안을 모색해 보고자 하였다. 수관화 행동 예측과 관련된 연구에 있어서 바람, 경사, 방위 등과 더불어 지표층 및 수관층 연료특성은 중요한 인자이다. 특히 우리나라에서 1996년부터 발생된 모든 대형 산불이 대부분 침엽수림에서 발생하였던 사례를 볼 때, 침엽수종의 지표층, 수관층은 대형 산불의 전이와 확산에 중요한 연소물질이다. 따라서 지표층연료량과 수관층의 잎과 가지에 대한 특성을 가연연료적인 관점에서 규명하는 것이 중요한 사항이다. 3장에서는 우리나라에 분포하는 주요 침엽수종을 대상으로 현장 조사를 통해 다양한 연료량 자료를 수집하였다. 그 결과, 영급에 따른 지표층 각 부위별 연료량 변화를 분석한 결과, 영급이 증가할수록 임내 광량 투과량이 줄어듬에 따라 관목층 연료량과 초본층 연료량은 감소하는 패턴을 보였고, 낙엽층 연료량과 낙지층 연료량은 시간이 경과할수록 연료가 누적되는 패턴을 보였다. 지표층 각 부위별 연료량 비율을 분석한 결과, 5개 수종 모두 낙엽층이 차지하는 비율이 가장 높았고, 낙지층, 관목층, 초본층 순이었다. 특히 잣나무 수종은 다른 침엽수종에 비해 관목층과 초본층 연료량 비율이 낮은 것으로 나타났다. 4장에서는 우리나라 주요 침엽수종 총 117본의 표본목 자료를 활용하여 수관층 연료특성을 분석하고, 기존에 물질생산적 관점에서 제시되었던 바이오매스 연료량 추정식과는 다른 산불 연료적 관점에서 수관층을 세밀하게 분류한 연료량 추정식을 개발하였다. 4장에서 제시된 결과들을 요약해 보면, 잎의 수분함량의 경우 금강형소나무 117.2%, 중남부형소나무 116.2%, 잣나무 116.9%, 리가다소나무 112.4%, 곰솔 115.1%로 나타났으며, 총 수관층 수분함량은 대부분 110% 내외의 범위를 보여 수종간 큰 차이는 없었다. 지표층에서 수관층까지의 거리는 금강형소나무가 5.8m로 나타났고, 중남부형소나무는 5.4m로 나타났다. 잣나무는 평균 6.5m, 리기다소나무는 5.3m, 곰솔은 8.5m로 나타났다. 총 연료량에서 수관층이 차지하는 비율은 잣나무가 가장 높은 것으로 나타났으며, 중남부형소나무, 금강형소나무, 리기다소나무, 곰솔 순이었다. 수관화 확산 시 연소가능한 연료량의 비율은 모든 수종에서 50% 이상이었고, 그 중에서 리기다소나무가 가장 높은 것으로 분석되었다. 3가지 대수회귀식을 이용하여 연료량을 추정한 결과, 모든 수종에서 관측치가 불균일한 굵은 가지를 제외하곤 모두 높은 조정결정계수를 보였으므로 연료량 추정에 활용이 가능할 것으로 판단되었다. 5장에서는 국외에서 제시한 산불수학 공식을 응용하여 수관화 전이 및 확산을 방지할 수 있는 적정 임분밀도와 적정 지하고를 추정하여 산불 확산 방지를 위한 산림관리 지침을 마련하였다. 이를 위하여 분석에 이용될 지표층 연료 발열량, 경사, 풍속에 따른 산불 확산속도 등을 제시하였고, 이를 통해 경사, 풍속에 따른 침엽수종별 결정 지하고, 결정 수관연료밀도를 산출하였다. 결정 지하고와 결정 수관연료밀도는 수관화 전이의 임계치 풍속 4m/s 이상이라고 가정하여 분류표를 작성하였고, 본 연구에서 제시된 분류표와 제 5차 국가산림자원조사에서 제시된 임분통계를 비교하여 수관화 전이 및 확산 위험성을 평가하였다. 또한 침엽수종별 평균 수관연료밀도와 결정 수관연료밀도를 바탕으로 수관화 확산 방지를 위한 적정 임분밀도를 추정하였다. 그 결과 기존에 제시되었던 목재생산용 잔존본수 기준보다는 수치가 낮았으나, 미국에서 제시된 수치와는 유사한 패턴을 보였다. 다양한 관점에서의 수치가 제시되어야 함을 감안했을 시 이러한 수치를 일반화하기에는 무리가 따르는 것이 사실이다. 따라서 향후 많은 연구를 통해 산불 관점과 목재생산적 관점에서의 현실적인 수치가 제시되어야 할 것이다. 본 연구에서 제시된 내용은 기존에 우리나라에서 분석되지 않았던 침엽수종에 대한 산불연료 매커니즘에 대한 연구를 수행하였다는 점에서 가치가 있다.. 특히 미국과 캐나다에서 수관화 전이와 확산에 대한 연구를 통해 많은 모델들과 프로그램이 개발된 시점에서 우리나라도 우리 산림의 실정에 맞는 수관화 전이와 확산에 대한 다양한 모델과 프로그램을 개발할 수 있는 토대를 마련하였다. 또한 현재 활발하게 진행되고 있는 숲가꾸기 사업이 단순히 임분형질 개선과, 임목생장 촉진을 목적으로 하기 보다는 산림재해적 관점에서도 접근할 필요성이 있으므로 본 연구에서 제시된 연료관리 기법을 활용하여 산불재해를 방지할 수 있는 산림관리 방안을 마련할 수 있다. 향후 연구에서는 지표층에서 수관화 전이와 관련된 모델들과 수관층 연료특성 인자들의 연구 결과를 모두 고려하여 통합된 형태의 수관화확산예측모델이 개발되어야 할 것이다. 아울러 본 연구 외에 바람, 경사 등과 같은 산불 확산 인자에 대한 다양한 연구들이 수반된다면, 산불 예측정확도를 높이는데 이바지 할 수 있을 것이다.
Population growth and abuse of resources led to more frequent man-made wildfires. Global warming raises chances of spreading wildfires; thereby, making wildland fire a natural disaster which gives negative impacts on human beings. Because of this, various efforts are being done to clearly interpret ...
Population growth and abuse of resources led to more frequent man-made wildfires. Global warming raises chances of spreading wildfires; thereby, making wildland fire a natural disaster which gives negative impacts on human beings. Because of this, various efforts are being done to clearly interpret wildfire behaviors in order to come up with measures to minimize human and property losses cause by wildland fires. Therefore this study was conducted to develop practical wildfire fuel models that can effectively prevent wildland fire from spreading by managing fire fuel. To this end, systematic research on fuel characteristics is conducted to assess crown fire behavior prediction which causes mega wildfires from the side of fuels. Crown fire behavior prediction, surface and crown fuel characteristics are crucial factors along with wind, slope and bearing. Considering that almost all mega wildfires in Korea broke out in coniferous forests since 1996, surface and crown of coniferous trees are very important burning substances in transition and spread of mega wildfires. Therefore, it is important to investigate surface fuel load and the characteristics of crown leaves and branches as combustible fuels. In the Chapter three, fuel loads data of surface layer that were collected from field studies for the major coniferous trees in Korea. Results showed that as age class increase, the dead leaves and snag also increase. On the other hand, the shrub and herb fuel loads decreases. It is difficult to grow the plants because of low light transmittance. The relative proportion of the surface fuels(shrub, herb, dead leaves and snag) on major coniferous trees were the highest in dead leaves, in the order of snag, shrub and herb. Especially, shrub and herb fuel loads of Pinus koraiensis were lower than other coniferous trees. In Chapter four, crown fuel characteristics are analyzed by using the data of 117 coniferous trees in Korea. Furthermore, the fuel load formula is developed which classifies crown in detail that serve as fuels on forest fire which is different from biomass formula. The summary of the results in the Chapter four is as follows: Pinus densiflora (Kumgang type) contains 117.2% of moisture contents in its leaves, Pinus densiflora (Jungnambu type) 116.2%, Pinus koraiensis 116.9%, Pinus rigida 112.4%, and Pinus thunbergii 115.1%. Result also showed that the mean moisture content in crown was 110%, showing no remarkable difference among the coniferous tree species. The average length from surface to crown is 5.8 m for Pinus densiflora (Kumgang type), 5.4 m for Pinus densiflora (Jungnambu type), 6.5 m for Pinus koraiensis, 5.3 m for Pinus rigida, and 8.5 m for Pinus thunbergii. Pinus koraiensis has the highest rate of crown in total fuel load, followed by Pinus densiflora (Jungnambu type), Pinus densiflora (Kumgang type), Pinus rigida, and Pinus thunbergii, respectively. In the event of spreading crown fire, the rate of combustible fuel load is 50% or more for all tree species with Pinus rigida having the highest rate. As a result of estimating fuel loads through three logarithm regression equations, all tree species show high adjusted coefficient of determination except for thick branches showing non-uniform observed values. Therefore, there can be used to accurately estimate crown fuel loads of the major coniferous trees in Korea. In Chapter five, by applying wildfire mathematical formula suggested overseas, appropriate stands density and crown base height to prevent crown fire transition and spread were estimated which is important in forest management guideline to prevent wildfire. Furthermore, surface fuel heating value, slope, and forest fire spread rate based on wind speed were used for analysis. Target crown base height, and target crown bulk density by coniferous tree type depending on wind speed were determined. Classification list on target crown base height, target crown bulk density was made in the condition that critical mass for crown fire transition is when wind speed is 4m/s or more. Also, classification list in this study and statistics of tree stands suggested in the 5th Korean national forest inventory program were compared to evaluate crown fire transition and spread dangers .In addition to that, base do naver age crown fuel density and target canopy bulk density by coniferous tree type, appropriate stand density to prevent crown fire spread was estimated. As a result, the out come shows similar pattern to the figure suggested in the U.S.A though it was lower than the standardized remaining figure for timber production having suggested. However, considering that the figures should be suggested from various perspectives, it is of course not desirable to over-generalize the outcome. Accordingly, through more studies in the future, practical figures should be suggested from the side view of wildfire and timber production. This study is very essential as it investigated the wildfire fuel mechanism for coniferous forest fires which has not been analyzed in Korea. In comparison to other countries such as U.S.A. and Canada, various models and programs were already developed based on crown fire transition and spread studies. This shows that the present study is important as it gives foundation for developing various models and programs for crown fire transition and spread which is based on the forest characteristics in Korea. In addition, fuel management techniques could be used to come up with forest management methods to prevent wildfire disasters as currently active afforestation needs to be handled with focus on forest disasters rather than simply focusing on improving the form and quality and stimulating the growth of trees. For future studies, integrated forecasting model of crown fire spreading should be developed which includes models related to crown fire transition from the surface and crown fuel properties. With this and the analysis from various researches that deals with wildfire spread factors such as wind and slope, forecasting of wildfire will become more accurate.
Population growth and abuse of resources led to more frequent man-made wildfires. Global warming raises chances of spreading wildfires; thereby, making wildland fire a natural disaster which gives negative impacts on human beings. Because of this, various efforts are being done to clearly interpret wildfire behaviors in order to come up with measures to minimize human and property losses cause by wildland fires. Therefore this study was conducted to develop practical wildfire fuel models that can effectively prevent wildland fire from spreading by managing fire fuel. To this end, systematic research on fuel characteristics is conducted to assess crown fire behavior prediction which causes mega wildfires from the side of fuels. Crown fire behavior prediction, surface and crown fuel characteristics are crucial factors along with wind, slope and bearing. Considering that almost all mega wildfires in Korea broke out in coniferous forests since 1996, surface and crown of coniferous trees are very important burning substances in transition and spread of mega wildfires. Therefore, it is important to investigate surface fuel load and the characteristics of crown leaves and branches as combustible fuels. In the Chapter three, fuel loads data of surface layer that were collected from field studies for the major coniferous trees in Korea. Results showed that as age class increase, the dead leaves and snag also increase. On the other hand, the shrub and herb fuel loads decreases. It is difficult to grow the plants because of low light transmittance. The relative proportion of the surface fuels(shrub, herb, dead leaves and snag) on major coniferous trees were the highest in dead leaves, in the order of snag, shrub and herb. Especially, shrub and herb fuel loads of Pinus koraiensis were lower than other coniferous trees. In Chapter four, crown fuel characteristics are analyzed by using the data of 117 coniferous trees in Korea. Furthermore, the fuel load formula is developed which classifies crown in detail that serve as fuels on forest fire which is different from biomass formula. The summary of the results in the Chapter four is as follows: Pinus densiflora (Kumgang type) contains 117.2% of moisture contents in its leaves, Pinus densiflora (Jungnambu type) 116.2%, Pinus koraiensis 116.9%, Pinus rigida 112.4%, and Pinus thunbergii 115.1%. Result also showed that the mean moisture content in crown was 110%, showing no remarkable difference among the coniferous tree species. The average length from surface to crown is 5.8 m for Pinus densiflora (Kumgang type), 5.4 m for Pinus densiflora (Jungnambu type), 6.5 m for Pinus koraiensis, 5.3 m for Pinus rigida, and 8.5 m for Pinus thunbergii. Pinus koraiensis has the highest rate of crown in total fuel load, followed by Pinus densiflora (Jungnambu type), Pinus densiflora (Kumgang type), Pinus rigida, and Pinus thunbergii, respectively. In the event of spreading crown fire, the rate of combustible fuel load is 50% or more for all tree species with Pinus rigida having the highest rate. As a result of estimating fuel loads through three logarithm regression equations, all tree species show high adjusted coefficient of determination except for thick branches showing non-uniform observed values. Therefore, there can be used to accurately estimate crown fuel loads of the major coniferous trees in Korea. In Chapter five, by applying wildfire mathematical formula suggested overseas, appropriate stands density and crown base height to prevent crown fire transition and spread were estimated which is important in forest management guideline to prevent wildfire. Furthermore, surface fuel heating value, slope, and forest fire spread rate based on wind speed were used for analysis. Target crown base height, and target crown bulk density by coniferous tree type depending on wind speed were determined. Classification list on target crown base height, target crown bulk density was made in the condition that critical mass for crown fire transition is when wind speed is 4m/s or more. Also, classification list in this study and statistics of tree stands suggested in the 5th Korean national forest inventory program were compared to evaluate crown fire transition and spread dangers .In addition to that, base do naver age crown fuel density and target canopy bulk density by coniferous tree type, appropriate stand density to prevent crown fire spread was estimated. As a result, the out come shows similar pattern to the figure suggested in the U.S.A though it was lower than the standardized remaining figure for timber production having suggested. However, considering that the figures should be suggested from various perspectives, it is of course not desirable to over-generalize the outcome. Accordingly, through more studies in the future, practical figures should be suggested from the side view of wildfire and timber production. This study is very essential as it investigated the wildfire fuel mechanism for coniferous forest fires which has not been analyzed in Korea. In comparison to other countries such as U.S.A. and Canada, various models and programs were already developed based on crown fire transition and spread studies. This shows that the present study is important as it gives foundation for developing various models and programs for crown fire transition and spread which is based on the forest characteristics in Korea. In addition, fuel management techniques could be used to come up with forest management methods to prevent wildfire disasters as currently active afforestation needs to be handled with focus on forest disasters rather than simply focusing on improving the form and quality and stimulating the growth of trees. For future studies, integrated forecasting model of crown fire spreading should be developed which includes models related to crown fire transition from the surface and crown fuel properties. With this and the analysis from various researches that deals with wildfire spread factors such as wind and slope, forecasting of wildfire will become more accurate.
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