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문제 정의
- 본 연구는 현재 우리나라에서 실행되고 있는 숲가꾸기 사업의 산물수집 작업 중에서 플라스틱 수라를 이용한 인력집재와 국내에서 개발 된 트랙터 부착 집재기인 춘천집재기, 일본 오이까와사의 임내차 탑재형 타워야더인 RME-300T에 의한 산물집재작업 공정 및 비용을 분석하여 숲가 꾸기 사업에서의 산물수집에 대한 생산성 향상 및 비용절감과 작업시스템을 구축하는데 필요한 기초자료를 제공하고자 수행하였다.
가설 설정
- 2) Productive time per a day is 6 hours.
제안 방법
- 각 조사지의 작업공정 분석에서 조사지 1의 플라스틱수라를 이용한 인력집재의 경우 100 m 집재거리의 평균인 50 m 거리에서의 집재시간을 기준으로 산출하기 위해 하부수라집재에 소요된 시간을 제외하여 평균집재시간 및 1일 작업량을 산출하였고, 조사지 2 및 3은 연속시간측정 후 이를 종합하여 총 작업시간 및 1사이클당 평균집재시간을 산출하였다.
- 조사지 1과 2, 3의 요소작업시간 측정을 위해 스톱워치(Stop-watch)를 이용한 연속작업 측정법을 실시하였고, 조사지 1의 집재량, 집재거리 등의 인자는 요소작업시간 측정 중에 조사하여 야장에 기입하였다. 또한 조사지 2 및 3의 집재거리와 가로집재거리, 집재량, 집재목의 흉고직경(DBH) 등의 인자는 별도로 조사하여 분석에 사용하였다.
- 각 조사지의 작업공정 분석에서 조사지 1의 플라스틱수라를 이용한 인력집재의 경우 100 m 집재거리의 평균인 50 m 거리에서의 집재시간을 기준으로 산출하기 위해 하부수라집재에 소요된 시간을 제외하여 평균집재시간 및 1일 작업량을 산출하였고, 조사지 2 및 3은 연속시간측정 후 이를 종합하여 총 작업시간 및 1사이클당 평균집재시간을 산출하였다. 또한 집재목의 길이 및 흉고직경, 집재 본수를 이용하여 집재재적을 산출하고 이를 바탕으로 1일 집재재적을 산출하였으며, ha당 집재재적과 ha당 집재시간은 1일 집재재적과 1일 총 작업시간을 바탕으로 비례식을 이용하여 산출하였다.
- 본 조사지의 집재작업시스템은 체인톱에 의한 선행 벌목작업 실시 후 대부분 가지치기작업을 실시하여 타워야더(RME-300T)에 의한 전간재 및 전목 상향집재 작업이 실시되었다. 최대 가선거리는 150 m 이고, 최대 가로집재 거리는 약 15 m 이다.
- 본 조사지의 집재작업시스템은 체인톱으로 벌목 후 약 1.2 m 단목의 길이로 조재하고 플라스틱 수라를 이용하여 집재 한 후 집재목 쌓기 작업을 실시하였다.
- 우리나라의 숲가꾸기 작업에서 산물수집 작업방법인 플라스틱수라를 이용한 인력집재작업과 트랙터부착형 집재기(춘천집재기)를 이용한 집재작업, 타워야더(RME-300T)를 이용한 집재작업의 작업공정과 작업비용을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 조사지 1과 2, 3의 요소작업시간 측정을 위해 스톱워치(Stop-watch)를 이용한 연속작업 측정법을 실시하였고, 조사지 1의 집재량, 집재거리 등의 인자는 요소작업시간 측정 중에 조사하여 야장에 기입하였다.
- 본 조사지의 집재작업시스템은 먼저 체인톱에 의한 선행 벌목작업 실시 후 트랙터 부착형 집재기(춘천집재기)에 의해 전목 하향집재 작업이 실시되었고 최대 가선거리는 약 100 m, 최대 가로집재거리는 약 15 m이다. 집재된 전목은 우드그랩에 의해 옮겨져 체인톱으로 조재 및 가지치기를 실시하였다. 집재작업 인원은 쵸킹수 3명, 기계수(operator) 1명, 짐풀기 1명으로 5인 1개조 이며, 우드그랩 기사 1명, 조재작업 1명을 포함하면 총 7인 1개조로 구성 되었다.
대상 데이터
- 조사지 3에서 사용된 집재기계는 Figure 3과 같이 타워 야더 RME-300T이며, 이는 일본 Oikawa사에서 개발 제작된 기계로서 임업전용 임내차에 탑재한 가선집재기계이다. 기본차량은 6륜구동이고 타워는 6각 컬럼방식이며 2단 신축/기복식으로 높이는 5~9 m 이고, 윈치드럼은 스카이라인용, 견인용, 되돌림용 3개로 구성되어있으며, 최대 집재거리는 200 m, 윈치견인력 최대 1.5톤, 윈치 견인속도는 최대 220 m/분이다(국립산림과학원, 2008).
- 본 연구에서의 조사지역은 현재 숲가꾸기 산물수집 작업이 이루어지고 있는 산청군, 봉화군, 진안군 등의 3지역을 중심으로 조사하였으며, 조사지 1~3으로 구분하였다. 각 조사지의 개요는 Table 1과 같다.
- 여기서, D는 시간당 감가상각비, P는 기계구입비, S는 잔존비용(기계구입비의 10%), N은 내용시간이며, 비용계산에 사용된 기초인자들은 산림청 재정사업 품셈조사 연구와 국립산림과학원의 집재장비별 작업비용계산에서 사용된 것을 참고하였으며, 연료비는 한국석유공사의 2009년 10월 11일 자의 평균유가를 기준으로 하였고, 인건비는 대한건설협회의 2009년 상반기 적용임금보고서를 참고하였다.
- 조사지 2는 경상북도 봉화군 석포면 대현리 현동경영구 7임반 3소반의 숲가꾸기 산물수집 작업 현장으로 조사지의 숲가꾸기 사업 대상면적은 37.3 ha이고, 목표임상은 우량 대경재 생산으로 임상은 혼효림인 인공림 임지이다.
- 조사지 2에서 사용된 집재기계는 Figure 2와 같이 트랙터 부착형 춘천집재기로서 이는 50~80 마력급 트랙터에 부착가능하고, 집재타워는 2.5 m에서 4.2 m까지 유압식으로 신축이 가능하다. 견인력은 최대 1.
- 조사지 3은 전라북도 진안군 부귀면 거석리 산 92의 숲가꾸기 산물수집 작업현장으로 혼효림의 낙엽송 인공림 지역이며, 사업 대상면적은 2.0 ha 이다. 임지경사는 급경사지로 20~25o이며, 간벌율 50%, 평균 영급 영급, ha당 평균 축적 156.
이론/모형
- 집재작업비용의 계산은 우보명(1990)과 Sundberg(1988)가 사용한 계산방법을 이용하였다. 감가상각비의 계산은 정액법(fixed instalment method)으로 식 (1)과 같으며, 이자는 투자평균가치(AVI; Average Value of yearly Investment over its entire economic life)를 사용하였고 식 (2)와 같다. 또한, 시간당 이자로 들어가는 비용은 식 (3)과 같다.
- 집재작업비용의 계산은 우보명(1990)과 Sundberg(1988)가 사용한 계산방법을 이용하였다. 감가상각비의 계산은 정액법(fixed instalment method)으로 식 (1)과 같으며, 이자는 투자평균가치(AVI; Average Value of yearly Investment over its entire economic life)를 사용하였고 식 (2)와 같다.
성능/효과
- 1. 조사지 3개소에 대한 플라스틱수라를 이용한 인력집재작업과 트랙터부착형 집재기(춘천집재기)를 이용한 집재작업, 타워야더(RME-300T)에 의한 집재작업에서 평균 집재재적은 각각 0.67 m3/일·인, 3.8 m3/일·인, 7.3 m3/ 일·인으로 나타났다.
- 2. ha당 집재재적이 60 m3일 때 수라 및 가선의 설치· 해체 시간을 포함한 플라스틱수라를 이용한 인력집재작업와 트랙터부착형 집재기(춘천집재기)를 이용한 집재작업, 타워야더(RME-300T)에 의한 집재작업에서의 집재작업시간은 각각 20일 2시간, 7일 1시간 21분, 3일 4시간 27분로 나타났다.
- 3. 조사지 3개소에 대한 플라스틱수라를 이용한 인력집재작업과 트랙터부착형 집재기(춘천집재기)를 이용한 집재작업, 타워야더(RME-300T)에 의한 집재작업에서 작업 비용분석을 실시한 결과, 단위재적(m3)당 집재비용은 각각 104,448원/m3, 29,968원/m3, 23,032원/m3로 나타났으며, ha당 집재재적이 60 m3일 때의 수라 및 가선 설치·해체 시간을 포함한 작업비용은 각각 7,429,173원/ha, 2,431,573원/ha, 1,610,672원/ha으로 나타났다.
- 따라서 1 ha 집재 시간은 약 3일 3시간 42분이 소요되는 것으로 나타났다. 그러므로 1 ha당 타워야더(RME-300T) 가선 설치 및 해체 시간을 포함한 집재 총 작업시간은 약 4일 3시간 42분이 소요되는 것으로 나타났다. 또한, ha당 집재 재적에 따른 작업시간은 Table 2와 같다.
- 그러므로 트랙터 부착형 집재기(춘천집재기) 가선 설치 및 해치 시간을 포함한 1 ha 집재 총 작업시간은 약 4일 2시간 55분이 소요되는 것으로 나타났다.
- 또한 단위재적(m3)당 집재작업비용은 약 29,968원/ m3로 산출되었다. 본 분석결과는 기존의 연구결과(한원성, 2008)인 트랙터 부착형 집재기(춘천집재기) 상향집재 작업 14,119원/m3보다 2배 정도 높았으며, 이는 본 조사지의 작업인원이 1명 더 많고 집재재적도 차이가 있어 m3당 작업비용이 더 높게 나타난 것으로 판단된다. 작업원의 구성과 작업지의 환경에 따라 작업비용도 큰 차이가 나는 것으로 보아 작업지의 환경에 따라 투입인원과 기계의 선정이 중요하다는 것을 알 수 있다.
- 본 조사지의 집재작업시스템은 먼저 체인톱에 의한 선행 벌목작업 실시 후 트랙터 부착형 집재기(춘천집재기)에 의해 전목 하향집재 작업이 실시되었고 최대 가선거리는 약 100 m, 최대 가로집재거리는 약 15 m이다. 집재된 전목은 우드그랩에 의해 옮겨져 체인톱으로 조재 및 가지치기를 실시하였다.
- 산물 집재작업 조사 작업시간은 56분 03초이며 주체작업시간이 52분 11초로 총 작업시간의 대부분인 95.3%를 차지했고, 부대작업시간이 3분 52초로 총작업시간의 4.7%를 차지했다. 1일 평균집재재적은 약 4 m3, 1일 1인 집재 재적은 약 0.
- 산물 집재작업 조사시간은 141분 9초이고 총 작업 사이클은 29 사이클, 사이클당 평균 집재시간은 3분 24초로 나타났다. 주체작업시간은 98분 46초로 70%를 차지했으며, 부대작업시간은 42분23초로 30%를 차지했다.
- 산물 집재작업 총 집재시간은 533분 44초, 총 집재 사이클은 93 사이클, 총 집재재적은 34.4 m3, 사이클당 평균 집재시간은 5분 44초로 나타났다. 주체작업시간은 246분 46초로 74.
- 타워야더(RME-300T)의 작업비용 분석을 위해 사용된 기초인자와 기계비용은 Table 5와 같다. 시간당 감가상각비 16,875/hr, 자본이자 7,578원/hr, 수리유지비 11,813원/hr, 연료비 9,674원/hr, 총 인부임금 38,125원/hr 이고, 시간당 총 비용은 84,065원/hr으로 1일 집재작업의 총비용은 504,390원/일으로 산출되었다. 또한 단위재적(m3) 당 집재작업비용은 약 23,032원/m3로 산출되었다.
- 시간당 집재 비용은 시간당 감가상각비 9,000원/hr, 자본이자 3,125원/hr, 수리유지비 6,300원/hr, 연료비 16,639원/hr, 총 인부임금 60,333원/hr이고, 시간당 총 비용은 95,397원/hr으로 1일 집재작업의 총 비용은 572,382원/일으로 산출되었다.
- 주체작업시간은 98분 46초로 70%를 차지했으며, 부대작업시간은 42분23초로 30%를 차지했다.
- 타워야더(RME-300T) 가선 설치 및 해체 시간은 3인 기준 약 3시간이 소요되었으며, 1구역당 집재거리가 약 150 m, 집재폭이 약 30 m 이므로 1 ha당 타워야더(RME-300T) 가선 설치 및 해체는 약 2회로 총 6시간 즉, 1일 6시간 작업을 기준으로 하면 약 1일이 소요되는 것으로 나타났다.
- 트랙터 부착형 집재기(춘천집재기) 가선 설치 및 해체 시간은 4인 기준 약 3시간 30분이 소요되었으며, 1구역당 집재거리가 약 100 m 폭이 약 30 m 이었으므로 1 ha당트랙터 부착형 집재기(춘천집재기) 가선 설치 및 해체는 약 3회로 총 10시간 30분 즉, 1일 6시간 작업을 기준 약 1일 4시간 30분이 소요되는 것으로 나타났다. 조사지의 ha 당 평균 임목축적은 130.
후속연구
- 4. 따라서, 숲가꾸기 산물수집의 효율성을 높이기 위해서는 시간적인 측면에서나 비용적인 측면에서 기계화가 더욱 추진되어야 할 것이다. 또한, 우리나라의 임업기계화는 아직 미흡한 실정이므로 우리나라 실정에 맞는 임업기계 및 작업시스템의 개발 및 도입과 기계수(operator)의 교육 및 훈련도 더욱 필요할 것으로 사료된다.
- 또한 앞으로 다양한 작업조건에서 작업공정 및 비용을 더욱 조사 분석하여 집재기계 및 작업방법별 효율성 비교를 위한 보완연구가 더욱 필요하겠다.
- 따라서, 숲가꾸기 산물수집의 효율성을 높이기 위해서는 시간적인 측면에서나 비용적인 측면에서 기계화가 더욱 추진되어야 할 것이다. 또한, 우리나라의 임업기계화는 아직 미흡한 실정이므로 우리나라 실정에 맞는 임업기계 및 작업시스템의 개발 및 도입과 기계수(operator)의 교육 및 훈련도 더욱 필요할 것으로 사료된다.
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