산림탄소축적을 고려한 국유림 장기경영계획 수립을 위한 CBM-CFS3 모델의 적용 Application of CBM-CFS3 Model to Assess Carbon Stock and Age Class Changes Over Long Term Forest Planning in a Korea's National Forest원문보기
본 연구는 산림탄소계정을 고려한 국유림 장기경영계획 수립 시 의사결정정보를 제공하기 위해, 경영 시나리오에 따른 CBM-CFS3 모델을 적용한 산림탄소축적량의 변화를 예측하였다. 목재생산 수준에 따라 기존 경영계획의 연간 벌채면적(120 ha) 유지(시나리오1), 매분기별 30% 증가(시나리오 2), 현 수준의 3배 증가(시나리오3), 5배 증가(시나리오4) 등의 4가지 경영시나리오를 구성하였고, 100년의 계획기간동안 총 탄소축적량, 탄소저장고별 축적량, 수확된 목제품 탄소량, 영급구조의 변화를 예측하였다. 연구 결과, 기존 벌채수준을 유지하는 시나리오1의 경우 목제품을 포함한 총 탄소축적량이 433.1 tC/ha로 가장 높았으나 계획기간 말 임분구조가 노령림에 편중되는 문제점이 나타났으며, 반면 시나리오4의 경우 계획기간 말 노령림 면적이 크게 줄어들고 총 탄소축적량이 385.5 tC/ha으로 크게 떨어지는 문제점이 있었다. 벌채면적을 매분기 30% 증가시키는 시나리오2와 현 수준의 3배로 증가시키는 시나리오3의 경우, 영급분포가 I~VIII영급에 고르게 분포하고 총 탄소축적량도 각각 411.7 tC/ha, 410.5 tC/ha으로 초기의 산림탄소축적량을 지속적으로 유지하는 것으로 나타나, 산림탄소계정을 고려한 경영계획에 적합한 것으로 판단되었다.
본 연구는 산림탄소계정을 고려한 국유림 장기경영계획 수립 시 의사결정정보를 제공하기 위해, 경영 시나리오에 따른 CBM-CFS3 모델을 적용한 산림탄소축적량의 변화를 예측하였다. 목재생산 수준에 따라 기존 경영계획의 연간 벌채면적(120 ha) 유지(시나리오1), 매분기별 30% 증가(시나리오 2), 현 수준의 3배 증가(시나리오3), 5배 증가(시나리오4) 등의 4가지 경영시나리오를 구성하였고, 100년의 계획기간동안 총 탄소축적량, 탄소저장고별 축적량, 수확된 목제품 탄소량, 영급구조의 변화를 예측하였다. 연구 결과, 기존 벌채수준을 유지하는 시나리오1의 경우 목제품을 포함한 총 탄소축적량이 433.1 tC/ha로 가장 높았으나 계획기간 말 임분구조가 노령림에 편중되는 문제점이 나타났으며, 반면 시나리오4의 경우 계획기간 말 노령림 면적이 크게 줄어들고 총 탄소축적량이 385.5 tC/ha으로 크게 떨어지는 문제점이 있었다. 벌채면적을 매분기 30% 증가시키는 시나리오2와 현 수준의 3배로 증가시키는 시나리오3의 경우, 영급분포가 I~VIII영급에 고르게 분포하고 총 탄소축적량도 각각 411.7 tC/ha, 410.5 tC/ha으로 초기의 산림탄소축적량을 지속적으로 유지하는 것으로 나타나, 산림탄소계정을 고려한 경영계획에 적합한 것으로 판단되었다.
Forest carbon stock changes in a national forest were assessed by CBM-CFS3 model with different management scenarios to support decision making for a long term forest planning. Management scenarios were composed with 4 different levels of timber harvesting - current harvesting level (scenario1), 30%...
Forest carbon stock changes in a national forest were assessed by CBM-CFS3 model with different management scenarios to support decision making for a long term forest planning. Management scenarios were composed with 4 different levels of timber harvesting - current harvesting level (scenario1), 30% increment in each period (scenario2), 3 times increment (scenario3), and 5 times increment (scenario4). For each scenarios, changes in total carbon stocks, carbon stocks of each carbon pools, carbon stocks of harvested wood products (HWP) and age class structure were estimated over 100-year planning horizon. The estimated total carbon stock including HWP at the end of final period (100 years) was 433.1 tC/ha under scenario 1, but the age class structure has skewed right to the upper classes, which is not desirable for sustainable forest management. Under the scenario 4, however, the total carbon stock decrease to 385.5 tC/ha and the area of old growth forest show a significant decline. The estimated total carbon stock under scenario 2 and 3 were 411.7 tC/ha and 410.5 tC/ha respectively, and it was able to maintain the initial level of the forest carbon stocks during the planning horizon. Also the age class structures under the scenario 2 and 3 were evenly distributed from class 1 to class 8. Overall, scenario 2 and 3 were the most acceptable forest management options, in terms of carbon stock changes and age class structure.
Forest carbon stock changes in a national forest were assessed by CBM-CFS3 model with different management scenarios to support decision making for a long term forest planning. Management scenarios were composed with 4 different levels of timber harvesting - current harvesting level (scenario1), 30% increment in each period (scenario2), 3 times increment (scenario3), and 5 times increment (scenario4). For each scenarios, changes in total carbon stocks, carbon stocks of each carbon pools, carbon stocks of harvested wood products (HWP) and age class structure were estimated over 100-year planning horizon. The estimated total carbon stock including HWP at the end of final period (100 years) was 433.1 tC/ha under scenario 1, but the age class structure has skewed right to the upper classes, which is not desirable for sustainable forest management. Under the scenario 4, however, the total carbon stock decrease to 385.5 tC/ha and the area of old growth forest show a significant decline. The estimated total carbon stock under scenario 2 and 3 were 411.7 tC/ha and 410.5 tC/ha respectively, and it was able to maintain the initial level of the forest carbon stocks during the planning horizon. Also the age class structures under the scenario 2 and 3 were evenly distributed from class 1 to class 8. Overall, scenario 2 and 3 were the most acceptable forest management options, in terms of carbon stock changes and age class structure.
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문제 정의
또한 산림 탄소흡수원 증대를 경영목표로 하는 산림경영계획의 수립 시, 산림정책 입안자와 산림경영자들에게 필요한 의사결정정보를 제공하는 것이다.
본 연구에서는 강원도 홍천군 창촌경영계획구의 국유림을 대상으로 목재생산수준별 경영시나리오에 따른 탄소수지 및 영급구조 변화에 대한 비교분석을 수행하였다. 경영시나리오는 기존 국유림경영계획 상의 벌채 수준을 기준으로 벌채수준에 따라 4가지의 시나리오로 구성하였다.
본연구에서는 저〕4차 수치임상도의 속성자료를 활용하여 창촌 경영계획 구의 산림DB를 구축하였다. 생장 및 수확표는 산림청(2009)의 임분수확표를 적용하였으며, 수종을 강원 지방 소나무, 잣나무, 낙엽송, 리기다소나무, 활엽수, 혼효림으로 분류하여 지위지수 상 .
이 연구의 목적은 향후 우리나라가 온실가스 의무감축 대상국으로 지정될 경우를 대비하여, 산림의 온실가스 감축 기여 정도를 탄소계정의 추정을 통해 평가하고, 수종갱신 또는 영급구조 조정 등 산림경영활동을 통해 산림 탄소흡수원을 증대시키는 경영대안을 찾는 것이다. 또한 산림 탄소흡수원 증대를 경영목표로 하는 산림경영계획의 수립 시, 산림정책 입안자와 산림경영자들에게 필요한 의사결정정보를 제공하는 것이다.
가설 설정
계획기간은 장기적인 관점에서 탄소수지 및 영급구조의 변화를 평가하기 위하여 100년으로 설정하였고 분기연수는 10년으로 10분기를 가지도록 하였다. 그리고 산불 및 병해충에 따른 피해는 없는 것으로 가정하였다.
5배까지 벌채면적을 확대하면 연간 약 7백만~8백만 n?까지목재생산 잠재력을 가질 수 있다고 예측되었다. 따라서 그 결과를 바탕으로 현재의 목재생산계획 대비 3배 증가 시켜 연간 360 ha를 벌채하는 것으로 가정하였다. 시나리오 4는 법정영급 유도를 위해 시나리오 3에서 2배정도 증가 시켜 연간 600 ha를 벌채하는 경우로 가정하였다.
304 를 적용하여 탄소흡수량을 산출하였다. 목재 전건비중 및 바이오매스 확장계수는 CBM-CFS3 모델에서 기본값을 적용하였으며, 이용재적 산출시 국내 목재 이용률은 50% 로 가정하였다.
것이다. 시나리오 2는 국내 목재공급을 확대하기 위하여 국유림 의 목재생산량을 확대하는 산림청 정책에 따라 향후 50년 동안 매 분기마다 1.3배씩 목재 생산량을 증가시키는 것으로 가정하였다. 시나리오 3은 국립산림과학원(2010)의 연구결과에 의하면 현재보다 약 3~3.
따라서 그 결과를 바탕으로 현재의 목재생산계획 대비 3배 증가 시켜 연간 360 ha를 벌채하는 것으로 가정하였다. 시나리오 4는 법정영급 유도를 위해 시나리오 3에서 2배정도 증가 시켜 연간 600 ha를 벌채하는 경우로 가정하였다.
제안 방법
4개의 대안으로 구성하였다. 계획기간은 장기적인 관점에서 탄소수지 및 영급구조의 변화를 평가하기 위하여 100년으로 설정하였고 분기연수는 10년으로 10분기를 가지도록 하였다. 그리고 산불 및 병해충에 따른 피해는 없는 것으로 가정하였다.
이에 따라 우리나라도 Post2012 대비 온실가스 흡수원 확충을 위한 준비가 필요한 시점이다. 또한 IPCC와 국제사회에서 요구하는 수준의 탄소계정 체계도 필요할 뿐만 아니라 우리나라 산림경영활동에 따른 산림 탄소흡수량을 예측 . 분석할 수 있는 국내 탄소 계정 모델개발이 필요하다.
본연구에서는 임분발달 단계에 따라 II영급 이하를 유령림, Ⅲ영급~VI영급은 장령림, 그리고 VII영급 이상을 노령 림으로 구분하였다. 우선 시나리오 1은 현재 경영계획의 목재생산량을 유지하는 경우로서 계획기간 말 영급분포가 IX, X영급으로 편중되는 것으로 분석되었다.
따라서 향후 국가 산림탄소 계정 에서도 목제품이 포함될 것으로 전망되고 있다. 이러한 관점에서 계획기간 말의 전체 탄소축적 량을 목제품을 고려했을 때와 고려하지 않았을 때로 구분하여 비교하였다.
대상 데이터
Figure 1. The study site : Changchon district in the Gangwon province.
하에 따른 수확표를 적용하였다. 경영활동 관련 자료는 홍천국유림관리소 현장관련 전문가팀의 협조를 받아 과거의 산림경영 사업실적 및 현재 국유림경영계획(2009~2018) 자료를 활용해 DB를 구축하였다.
시나리오 1은 현재 편성된 국유림경영계획에 따라 목재생산량을 유지하는 것으로서 연간 120ha의 산림을 벌채하는 것이다. 시나리오 2는 국내 목재공급을 확대하기 위하여 국유림 의 목재생산량을 확대하는 산림청 정책에 따라 향후 50년 동안 매 분기마다 1.
연구대상지는 북부지방산림청 홍천국유림 관리소 창촌 경영계획구를 대상으로 하였으며, 행정구역상 강원도 홍천군 내면에 위치하고 있다(Figure 1).
이론/모형
본 연구에서는 경영활동에 따른 산림탄소 수지를 예측하기 위하여 CBM-CFS3 모델을 사용하였다. 그러나 이 모델은 캐나다의 산림생태계를 기반으로 개발된 모델이므로 보다 정확한 적용을 위해서는 수종별 부후율, 분해속도, 토양 생산성 및 각 탄소 저장고 별 초기값 결정과 관련한 파라미터들이 국내 실정에 맞게 수정될 필요가 있다.
본연구에서는 저〕4차 수치임상도의 속성자료를 활용하여 창촌 경영계획 구의 산림DB를 구축하였다. 생장 및 수확표는 산림청(2009)의 임분수확표를 적용하였으며, 수종을 강원 지방 소나무, 잣나무, 낙엽송, 리기다소나무, 활엽수, 혼효림으로 분류하여 지위지수 상 . 중 .
경영시나리오는 기존 국유림경영계획 상의 벌채 수준을 기준으로 벌채수준에 따라 4가지의 시나리오로 구성하였다. 시간에 따른 입목생장과 경영활동에 따른 탄소 수지 변화를 예측하기 위하여 캐나다 산림탄소계정 모델인 CBM-CFS3 모델을 적용하였다.
성능/효과
각 경영 시나리오에 따른 탄소축적 변화량을 분석한 결과 기존 벌채수준(120 ha/yr)을 유지하는 시나리오 1의 경우 총 탄소축적 량은 가장 높았으나 계획기간 말 임분이 노령화되는 문제점이 나타났다. 임분의 노령화는 산림 생산성 감소, 병해중 증가 등 잠재적 탄소손실 가능성이 높아지므로, 장기적인 관점에서 탄소수지에 부정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다.
계획기간 동안의 입목바이오매스 탄소축적 량을 살펴보면, 시나리오 1은 30년까지 탄소축적 량이 지속적으로 증가하다가 그 이후 일정하게 유지하는 것으로 나타났다. 시나리오 2는 30년까지 지속적으로 증가하고, 40년 이후다소 감소하는 추세를 보이다가 60년부터는 일정하게 유지되 었다.
고사목, 낙엽 및 토양은 전체 시나리오에 대해서 유사한 수준의 탄소축적 변화량을 보이고 있어서 본 연구에서는 목재생산 수준에 따른 영향이 크지 않은 것으로 나타났다. 하지만 목제품 탄소축적 량의 경우에는 시나리오에 따라 차이가 있는데, 시나리오 1은 계획기간 동안 목제품의 탄소축적 량이 고사목 탄소축적 량을 넘지 못하고 있으나, 시나리오 2는 90년 이후부터 고사목 탄소축적 량을 넘었고, 시나리오 3은 80년 이후부터, 시나리오 4는 50년 이후부터 목제품 탄소축적량이 고사목 탄소축적량을 넘어서는 것으로 나타났다.
우선 시나리오 1은 현재 경영계획의 목재생산량을 유지하는 경우로서 계획기간 말 영급분포가 IX, X영급으로 편중되는 것으로 분석되었다. 그리고 VII영급 이상의 전체 노령 림 면적이 약 30, 000 ha 이상 차지해 전체면적의 89%를 점유하는 것으로 나타났다. 이러한 노령림의 증가는 우리나라 임목생장 패턴을 고려해볼 때, 부후로 인한 고사목 증대와 산림병해충에 따른 피해목 발생 등으로 산림건전성이 취약해지는 영 급구조를 가지는 것으로 판단된다.
하지만 목제품 탄소량을 고려할 경우 시나리오 4를 제외하면 산림탄소 축적량이 시나리오별로 큰 차이를 보이지 않았다. 따라서 시나리오 2, 3의 경우 목재생산량을 증대하면서도 산림탄소 축적을 지속적으로 유지할 수 있는 것으로 나타났다.
목재생산면적을 지금보다 5배 증대(600 ha/yr)하는 시나리오 4는 총 탄소저 장량이 급격히 감소하고 계획기간 말 노령 림 면적이 크게 줄어드는 문제점 이 있었다. 반면 시나리오 2(매년 30% 증대)와 3 은 계획분기 말 영급분포가 비교적 고르게 분포하는 것으로 나타났으며, 목제품 탄소저장고를 고려할 경우, 초기의 산림탄소죽적 량을 지속적으로 유지할 수 있는 것으로 나타나 산림탄소량을 고려한 경영계획 수립에 적합한 것으로 판단되었다. 본 연구결과는 향후 산림탄소경 영을 위한 관련 정책 및 계획 수립 시 적정 목재생산수준을 판단하기 위한 참고자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
Table 3과 같이 나타났다. 시 나리 오 1은계획기간 말인 100년 후에 15.26 tC/ha, 시나리오 2는 36.20 tC/ha, 시나리오 3은 41.61 tC/ha, 시나리오 4는 63.15tC/ha의 탄소가 목제품에 저장되는 것으로 나타났다.
시나리오 1의 계획기간 말 목제품 탄소축적량이 15.26 tC/ha인데, 시나리오 2에서는 5분기에 이미 16.76 tC/ha 로 넘어섰으며, 시나리오 3은 4분기에 시나리오 4은 3분기에 넘어서는 것으로 나타나, 목제품 탄소축적량만을 고려할 때 벌채 량이 증가할수록 목제품 저장고의 축적 량을증대하는 것이 유리한 것으로 나타났다.
나타났다. 시나리오 2는 30년까지 지속적으로 증가하고, 40년 이후다소 감소하는 추세를 보이다가 60년부터는 일정하게 유지되 었다. 시나리오 3은 초기 10년까지는 증가했다가 이후 80년까지 서서히 감소하는 추세를 보이다가 이후에는 일정하게 유지되었다.
영급면적 분포가 비슷하게 나타났다. 시나리오 2에서 IX, X영급을 제외한 영급 평균면적 분포는 약 3, 200 ha 정도이었고, 시나리오 3은 약 3, 700 ha으로 유지하는 것으로 나타났다. 시나리오 4는 대부분 I~VI영급까지 분포하는 영급구조를 가지는 것으로 분석되어 시나리오 2와 3과 비교하여 영급구조가 하향조정 되었는데, 이것은 벌채면적이 상대적으로 많았기 때문이다.
본연구에서는 임분발달 단계에 따라 II영급 이하를 유령림, Ⅲ영급~VI영급은 장령림, 그리고 VII영급 이상을 노령 림으로 구분하였다. 우선 시나리오 1은 현재 경영계획의 목재생산량을 유지하는 경우로서 계획기간 말 영급분포가 IX, X영급으로 편중되는 것으로 분석되었다. 그리고 VII영급 이상의 전체 노령 림 면적이 약 30, 000 ha 이상 차지해 전체면적의 89%를 점유하는 것으로 나타났다.
4 순으로 나타났다. 즉 목재생산량의 증대로 인해 산림 탄소 축적 량의 감소를 가져오는 것으로 나타났다. 하지만 목제품 탄소량을 고려할 경우 시나리오 4를 제외하면 산림탄소 축적량이 시나리오별로 큰 차이를 보이지 않았다.
한 결과는 Figure 4와 같다. 탄소저장고 별 탄소축적량은 전체적으로 입목바이오매스, 낙엽, 토양과 목제품 순으로 나타났다.
하지만 목제품 탄소축적 량의 경우에는 시나리오에 따라 차이가 있는데, 시나리오 1은 계획기간 동안 목제품의 탄소축적 량이 고사목 탄소축적 량을 넘지 못하고 있으나, 시나리오 2는 90년 이후부터 고사목 탄소축적 량을 넘었고, 시나리오 3은 80년 이후부터, 시나리오 4는 50년 이후부터 목제품 탄소축적량이 고사목 탄소축적량을 넘어서는 것으로 나타났다. 시나리오 4의 경우 80년 이후에는 토양 탄소축적량도 넘어서는 것으로 나타났다.
후속연구
, 1997). 또한 산불 및 병해충 등의 자연적 교란과 간벌 및 주벌 등의 인위적 교란을 고려한 산림탄소 축적 및 변화량에 대한 평가가 가능해 기후변화 완화 및 적응전략, 산림경영활동 평가 등 정책분석 지원을 위한 도구로 활용될 수 있다. 현재 캐나다에서는 CBM-CFS3를 국가 인벤토리 보고서 작성을 위한 핵심 모델로 활용하고 있으며(Kurz and Apps, 2006), Russian Federal Forest Agency에서 전 세계 산림면적의 약 30%를 차지하고 있는 러시 아의 산림탄소 인벤토리를 평가 및 예측하기 위한 도구로서 CBM-CFS3를 활용하는 등, 모델에 대한 관심과 활용이 국제적으로 증가하고 있는 추세이다(국립산림과학원, 2010).
반면 시나리오 2(매년 30% 증대)와 3 은 계획분기 말 영급분포가 비교적 고르게 분포하는 것으로 나타났으며, 목제품 탄소저장고를 고려할 경우, 초기의 산림탄소죽적 량을 지속적으로 유지할 수 있는 것으로 나타나 산림탄소량을 고려한 경영계획 수립에 적합한 것으로 판단되었다. 본 연구결과는 향후 산림탄소경 영을 위한 관련 정책 및 계획 수립 시 적정 목재생산수준을 판단하기 위한 참고자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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