우리나라의 III영급과 IV영급의 산림면적은 총면적에 약 65%를 차지하고 있어 목재자원의 경제적인 조성 및 관리를 위해서는 가장 중요한 시기이다. 가치 있는 숲을 조성하기 위하여 조림, 숲가꾸기, 솎아베기(간벌), 임목수확작업 등 여러 작업들이 적기에 꾸준히 이루어져야 한다. 이러한 산림작업을 효율적으로 실행하기 위하여 기계 장비의 이동통로 및 작업공간으로 활용할 수 있는 임내도로망의 확충이 필요하다. 특히, 작업로는 작업자 및 작업장비 등이 작업지까지의 도달시간을 단축시켜 실작업시간을 증대시킴은 물론, 임목수집을 위한 집재거리를 단축시켜 효율적인 작업이 가능해지고, 이용구역이 확대되어 목재의 수집율을 증대시킬 수 있다. 적정 임내도로망을 배치하기 위하여 지형도, 임도망도, 작업구역도, 임소반도, 임상도 등의 기초자료를 이용하여 주요 통과점(중 소 집재장) 선정하고, 이들을 최단경로 연결하는 임내도로망 배치기술을 개발하였다. 또한 적정 임내도로망 배치방법의 적정성을 검토한 바, 벌채구역이 현행과 동일한 조건일 때 임내도로 밀도는 현행방법 79 m/ha인데 반하여 개선방법은 42 m/ha로 현행방법보다 1/2수준으로 설치하여도 두 방법 모두 수집가능재적 및 수집율은 각각 568 $m^3$, 100%로 차이가 없었다. 또한 벌채구역을 연접한 무육간벌 대상지로 확대한 경우에는 임내도로 밀도는 현행방법 34 m/ha, 개선방법 33 m/ha로 두 방법 모두 유사한 수준이었으나, 가중평균 집재거리는 현행방법은 117 m인데 반하여 개선방법은 57 m로 현행방법의 1/2수준으로 단축되었고, 수집량은 현행방법에 비하여 400 $m^3$ 증가하는 것으로 나타났다.
우리나라의 III영급과 IV영급의 산림면적은 총면적에 약 65%를 차지하고 있어 목재자원의 경제적인 조성 및 관리를 위해서는 가장 중요한 시기이다. 가치 있는 숲을 조성하기 위하여 조림, 숲가꾸기, 솎아베기(간벌), 임목수확작업 등 여러 작업들이 적기에 꾸준히 이루어져야 한다. 이러한 산림작업을 효율적으로 실행하기 위하여 기계 장비의 이동통로 및 작업공간으로 활용할 수 있는 임내도로망의 확충이 필요하다. 특히, 작업로는 작업자 및 작업장비 등이 작업지까지의 도달시간을 단축시켜 실작업시간을 증대시킴은 물론, 임목수집을 위한 집재거리를 단축시켜 효율적인 작업이 가능해지고, 이용구역이 확대되어 목재의 수집율을 증대시킬 수 있다. 적정 임내도로망을 배치하기 위하여 지형도, 임도망도, 작업구역도, 임소반도, 임상도 등의 기초자료를 이용하여 주요 통과점(중 소 집재장) 선정하고, 이들을 최단경로 연결하는 임내도로망 배치기술을 개발하였다. 또한 적정 임내도로망 배치방법의 적정성을 검토한 바, 벌채구역이 현행과 동일한 조건일 때 임내도로 밀도는 현행방법 79 m/ha인데 반하여 개선방법은 42 m/ha로 현행방법보다 1/2수준으로 설치하여도 두 방법 모두 수집가능재적 및 수집율은 각각 568 $m^3$, 100%로 차이가 없었다. 또한 벌채구역을 연접한 무육간벌 대상지로 확대한 경우에는 임내도로 밀도는 현행방법 34 m/ha, 개선방법 33 m/ha로 두 방법 모두 유사한 수준이었으나, 가중평균 집재거리는 현행방법은 117 m인데 반하여 개선방법은 57 m로 현행방법의 1/2수준으로 단축되었고, 수집량은 현행방법에 비하여 400 $m^3$ 증가하는 것으로 나타났다.
Forest in the our country is in the age that needs positive operation in order to foster economical forest. Multiple operations for making valuable forest should be conducted steadily and timely from afforestation to harvesting. In order to execute these kinds of forest operations, the construction ...
Forest in the our country is in the age that needs positive operation in order to foster economical forest. Multiple operations for making valuable forest should be conducted steadily and timely from afforestation to harvesting. In order to execute these kinds of forest operations, the construction of skid trail network that can be effectively used as a pathway for forestry machine and working space is necessary. To investigate facility effect of skid trail network, we executed the location of skid trail network through centroid method by GIS for 50ha of harvesting workplace in mechanized model forest located in Hongcheon, Gangwon Province. As a result of this research, skid trail density in this area changed from 79m/ha with current method to 42m/ha with improved method. It appeared that skid trail density with improved method is nearly half of current method even though the cutting area is the same as the current cutting area. Also, skidding distance changed from 117m with current method to 57m with improved method. It appears that skidding distance with improved method is nearly half of current method even though cutting area was enlarged in adjacent tending cutting area.
Forest in the our country is in the age that needs positive operation in order to foster economical forest. Multiple operations for making valuable forest should be conducted steadily and timely from afforestation to harvesting. In order to execute these kinds of forest operations, the construction of skid trail network that can be effectively used as a pathway for forestry machine and working space is necessary. To investigate facility effect of skid trail network, we executed the location of skid trail network through centroid method by GIS for 50ha of harvesting workplace in mechanized model forest located in Hongcheon, Gangwon Province. As a result of this research, skid trail density in this area changed from 79m/ha with current method to 42m/ha with improved method. It appeared that skid trail density with improved method is nearly half of current method even though the cutting area is the same as the current cutting area. Also, skidding distance changed from 117m with current method to 57m with improved method. It appears that skidding distance with improved method is nearly half of current method even though cutting area was enlarged in adjacent tending cutting area.
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문제 정의
따라서 목재수확작업의 효율성을 증진시키기 위하여 적정 집재장선정 방법과 집재작업 기계의 특성을 고려한 최적의 작업로 배치기법 개발하여 실제작업이 이루어진 목재수확작업지를 대상으로 적용성 평가를 실시하였다.
가설 설정
작업로망의 시설효과를 살펴보기 위하여 현행 목재수확에 이용되는 임업장비를 트랙터 부착식 윈치(HAM 200)로 작업하는 것으로 가정하였다. 이 장비는 우리나라에서 가장 널리 사용되고 있는 목재수확장비로서 가선으로 집재하며, 유효 작업거리는 150m이내이다.
3과 같이 수치지형도상의 하계망도를 1차에서 4차까지 추출하여 이를 기반으로 유역을 설정한 후, 유역의 형상별로 중심점(centroid)을 추가 추출하였고, 추출된 중심점의 유역크기가 3 ha이상은 중집재장, 유역크기가 1～2 ha까지는 소집재장으로 구분하였다. 이러한 선정된 집재장(중심점)으로 집재범위 내에 벌채된 임목이 집재되게 것으로 가정하였다. 따라서 추출된 중심점은 집재로 배치를 위한 주요 통과지점이 된다.
제안 방법
집재장 선정 후 각 집재장으로부터 최대로 집재 가능한 범위 내에서 중복이 되는 집재장은 제거해 나가면서 최적 지점의 집재장을 선정해 나가는 방법을 채택했다.
목재수확작업을 위한 적정 작업로의 배치를 GIS에 기반한 수치지형도와 유역 및 기설임도망에 대한 GIS 자료를 통해 Fig. 1과 같이 분석하였다. 분석에 사용된 GIS Software는 ArcView (Ver 3.
GIS를 이용한 작업로망 배치를 위해 사용된 주제도는 수치지형도, 임도망도, 작업구역도, 임소반도, 임상도 등이며 이를 기반으로 유역분석, 경사분석, 기설도로망분석, 경관 분석 등을 추가로 실시하여 각각의 주제도를 생성하여 로망 배치를 위한 비용표면 계산과 집재장 선정을 위한 기본자료로 이용하였다.
이상의 방법에 따라 가장 최적의 집재장이 선정 되면 선정된 집재장을 최소의 비용으로 최단거리로 연결하여 작업로 배치하였다. 작업로 배치는 하나의 작업대상지에 국한하여 작업로를 배치하지 않고, 향후 인접 생산임지에서 작업을 실행할 경우를 고려하여 배치하였다.
이상의 방법에 따라 가장 최적의 집재장이 선정 되면 선정된 집재장을 최소의 비용으로 최단거리로 연결하여 작업로 배치하였다. 작업로 배치는 하나의 작업대상지에 국한하여 작업로를 배치하지 않고, 향후 인접 생산임지에서 작업을 실행할 경우를 고려하여 배치하였다.
집재장과 작업로의 배치효과를 살펴보기 위하여 Fig. 2와 같이 강원도 홍천군 소재 기계화시범단지내의 목재수확 작업지 50 ha를 대상으로 유역분석을 통한 집재장 선정 및 작업로 배치를 실시하고, 현행 방식의 배치방법과 비교하여 적정성을 검토하였다. 또한 현행 작업대상지 뿐만 아니라 향후 목재수확작업이 주변임지로 확대될 경우에 대해서도 배치방법의 적정성을 평가하였다.
2와 같이 강원도 홍천군 소재 기계화시범단지내의 목재수확 작업지 50 ha를 대상으로 유역분석을 통한 집재장 선정 및 작업로 배치를 실시하고, 현행 방식의 배치방법과 비교하여 적정성을 검토하였다. 또한 현행 작업대상지 뿐만 아니라 향후 목재수확작업이 주변임지로 확대될 경우에 대해서도 배치방법의 적정성을 평가하였다.
따라서 추출된 중심점은 집재로 배치를 위한 주요 통과지점이 된다. 집재장이 선정되면 수치지형도를 통해 대상지역내의 경사주제도, 경관주제도, 기설도로망에 대한 주제도를 기반으로 한 비용표면을 생성하여 최단거리로, 비용이 최소가 되는 경로탐색 알고리즘을 이용하여 작업로를 배치하였다.
작업로망의 시설효과를 살펴보기 위하여 강원도 홍천군 소재 기계화시범단지내의 목재수확작업지 50 ha를 대상으로 유역분석을 통한 작업로망 배치를 실시하고, 현행 방식의 배치방법과 비교하여 적정성을 검토하였다. 적정성 검토 대상지는 유사한 조건의 전체 사업대상지를 수익간벌(22 ha)과 무육간벌(28 ha)을 병행하여 실행한 지역이다.
적정성 검토 대상지는 유사한 조건의 전체 사업대상지를 수익간벌(22 ha)과 무육간벌(28 ha)을 병행하여 실행한 지역이다. 따라서 수익간벌지역 만을 목재수집하는 경우와 연접한 무육간벌지역까지 목재수집을 하는 경우에 대하여 현행방법과 개선방법으로 배치한 작업로망을 비교･분석하였다.
적정 작업로망을 배치하기 위하여 지형도, 임도망도, 작업구역도, 임소반도, 임상도 등의 기초자료를 이용하여 주요 통과점(중 ･ 소 집재장) 선정하고, 이들을 최단경로 연결하는 작업로망 배치기술을 개발하고, 그 적용성을 평가하였다. 개발한 작업로망 배치방법의 적정성을 검토한 바, 벌채 구역이 현행과 동일한 조건일 때 작업로 밀도는 현행방법 79 m/ha인데 반하여 개선방법은 42 m/ha로 현행방법보다 1/2수준으로 설치하여도 두 방법 모두 수집가능재적 및 수집율은 거의 차이가 없었다.
대상 데이터
작업로망 연결의 기준점이 되는 집재장 선정은 GIS를 이용하여 수치지형도상의 하계망도를 기반으로 벌채작업이 실행되는 유역을 설정 후, 유역의 형상별로 중심점(centroid)를 산출하여 유역의 크기에 따른 중심점을 중집재장(3 ha이상) 및 소집재장(1～2 ha이상)으로 구분하여 선정하였다.
작업로망 연결의 기준점이 되는 집재장 선정은 Fig. 3과 같이 수치지형도상의 하계망도를 1차에서 4차까지 추출하여 이를 기반으로 유역을 설정한 후, 유역의 형상별로 중심점(centroid)을 추가 추출하였고, 추출된 중심점의 유역크기가 3 ha이상은 중집재장, 유역크기가 1～2 ha까지는 소집재장으로 구분하였다. 이러한 선정된 집재장(중심점)으로 집재범위 내에 벌채된 임목이 집재되게 것으로 가정하였다.
데이터처리
1과 같이 분석하였다. 분석에 사용된 GIS Software는 ArcView (Ver 3.2, ESRI)를 사용하였으며 유역분석은 별도의 Extension(Hydro1.1)을 사용하여 자료를 처리 ･ 분석하였다.
성능/효과
이상의 배치알고리즘에 의해 도로의 중복을 최소화하여 Fig. 5와 같이 적정 작업로망을 배치하였으며, 이를 유역별로 선정된 집재장을 최단거리로 연결함으로서 가장 효율적으로 작업로망을 배치할 수 있는 방법으로 사료된다.
Fig. 6과 Table 2와 같이 작업로가 없는 경우는 최대집재 거리가 540 m로서 대상면적 22 ha 중 9.9 ha만이 기준거리 150 m이내에 분포하였고, 이용가능재적은 568.8 m3 중 255.1 m3인 44.9%만을 수집할 수 있는 것으로 나타났고, 현행방법 및 개선방법 모두 전제면적이 기준거리 150 m내에서 작업이 가능하며, 이용가능재적 모두를 수집할 수 있어 작업로를 통한 목재수확작업의 효율성이 큰 것으로 나타났다.
총 임목축적 3,564 m3에 대하여 간벌율을 21%, 이용율을 75%를 적용하였을 때의 총 벌채재적은 569 m3으로 나타났고, 평균 집재거리는 현행방법 37 m, 개선방법 48 m로 현행방법에 비해 개선방법이 다소 증가한 것으로 나타났다. 그러나 수집가능 재적 및 수집율은 두 방법 모두 568 m3(수집율 100%)로 나타나 방법 간에 차이가 없는 것으로 평가되었다.
으로 나타났고, 평균 집재거리는 현행방법 37 m, 개선방법 48 m로 현행방법에 비해 개선방법이 다소 증가한 것으로 나타났다. 그러나 수집가능 재적 및 수집율은 두 방법 모두 568 m3(수집율 100%)로 나타나 방법 간에 차이가 없는 것으로 평가되었다. 집재비와 작업로비를 합한 m3당 총 수집비는 현행 방법(17,929 원/m3)에 비하여 개선방법(17,836 원/m3)이 약 1% 절감되는 것으로 나타났다.
그러나 수집가능 재적 및 수집율은 두 방법 모두 568 m3(수집율 100%)로 나타나 방법 간에 차이가 없는 것으로 평가되었다. 집재비와 작업로비를 합한 m3당 총 수집비는 현행 방법(17,929 원/m3)에 비하여 개선방법(17,836 원/m3)이 약 1% 절감되는 것으로 나타났다.
따라서 동일구역 내에서 개선방법에 의해 작업로망을 배치할 경우 현행방법보다 적은 양의 작업로를 시설하여도 전체구역내의 임목수확이 가능하며, 아울러 비용도 절감시킬 수 있을 것으로 판단된다.
1%), 개선방법이 1,293 m3(수집율 100%)로 현행방법에 비하여 약 400 m3증가하였는데, 이는 현지에서의 매각금액(m3당 7만원)을 적용하였을 때 약 28백만원의 수익이 추가로 발생하는 것으로 나타났다. 집재비와 작업로비를 합한 m3당 총 수집비는 현행방법(18,136 원/m3)에 비하여 개선방법(17,924 원/m3)이 약 1% 절감되는 것으로 나타났다.
Fig. 7 및 Table 4에서와 같이 작업로가 없는 경우는 최대집재거리가 790 m로서 대상면적 50 ha 중 12.4 ha만이 기준거리 150 m이내에 분포하였고, 이용가능재적은 1,292.8 m3 중 320.8 m3인 24.8%만을 수집할 수 있는 것으로 나타났고, 현행방법은 최대집재거리가 560 m로서 대상면적 50 ha 중 34.5 ha만이 기준거리 150 m이내에 분포하였고, 이용가능재적은 1,292.8 m3 중 893.3 m3인 69.1%만을 수집할 수 있는 것으로 나타난 반면, 개선방법은 전제면적이 기준거리 150 m내에서 작업이 가능하며, 이용가능재적 모두를 수집할 수 있어 작업로를 통한 목재수확작업의 효율성이 큰 것으로 나타났다.
수확간벌지에 연접한 무육간벌지의 목재를 수집한다고 가정하였을 때 개선방법의 개선효과를 검토한 결과는 Table 5에서와 같이 작업구역은 50 ha로 증가하였고, 현행 방법에 따른 작업로 밀도는 34 m/ha이나 개선방법에 의한 밀도는 33 m/ha로 두 방법 모두 유사한 수준을 나타났다.
총 임목축적 8,100 m3에 대하여 총 벌채재적 1,293 m3으로 나타났고, 평균 집재거리는 현행방법 117 m, 개선방법 57 m로 개선방법이 현행방법에 비하여 1/2수준으로 짧아지는 것으로 나타났다. 또한 수집가능 재적 및 수집율은 현행방법이 893 m3(수집율 69.
으로 나타났고, 평균 집재거리는 현행방법 117 m, 개선방법 57 m로 개선방법이 현행방법에 비하여 1/2수준으로 짧아지는 것으로 나타났다. 또한 수집가능 재적 및 수집율은 현행방법이 893 m3(수집율 69.1%), 개선방법이 1,293 m3(수집율 100%)로 현행방법에 비하여 약 400 m3증가하였는데, 이는 현지에서의 매각금액(m3당 7만원)을 적용하였을 때 약 28백만원의 수익이 추가로 발생하는 것으로 나타났다. 집재비와 작업로비를 합한 m3당 총 수집비는 현행방법(18,136 원/m3)에 비하여 개선방법(17,924 원/m3)이 약 1% 절감되는 것으로 나타났다.
적정 작업로망을 배치하기 위하여 지형도, 임도망도, 작업구역도, 임소반도, 임상도 등의 기초자료를 이용하여 주요 통과점(중 ･ 소 집재장) 선정하고, 이들을 최단경로 연결하는 작업로망 배치기술을 개발하고, 그 적용성을 평가하였다. 개발한 작업로망 배치방법의 적정성을 검토한 바, 벌채 구역이 현행과 동일한 조건일 때 작업로 밀도는 현행방법 79 m/ha인데 반하여 개선방법은 42 m/ha로 현행방법보다 1/2수준으로 설치하여도 두 방법 모두 수집가능재적 및 수집율은 거의 차이가 없었다. 또한 벌채구역을 연접한 무육 간벌 대상지로 확대한 경우에는 작업로 밀도는 두 방법 모두 유사한 수준이었으나, 가중평균 집재거리는 현행방법은 117 m인데 반하여 개선방법은 57 m로 현행방법의 1/2수준으로 단축되었고, 수집량은 현행방법에 비하여 400 m3 증가하는 것으로 나타났다.
개발한 작업로망 배치방법의 적정성을 검토한 바, 벌채 구역이 현행과 동일한 조건일 때 작업로 밀도는 현행방법 79 m/ha인데 반하여 개선방법은 42 m/ha로 현행방법보다 1/2수준으로 설치하여도 두 방법 모두 수집가능재적 및 수집율은 거의 차이가 없었다. 또한 벌채구역을 연접한 무육 간벌 대상지로 확대한 경우에는 작업로 밀도는 두 방법 모두 유사한 수준이었으나, 가중평균 집재거리는 현행방법은 117 m인데 반하여 개선방법은 57 m로 현행방법의 1/2수준으로 단축되었고, 수집량은 현행방법에 비하여 400 m3 증가하는 것으로 나타났다.
후속연구
이상과 같이 작업로망 배치를 단지 수확작업지에 국한하여 국소적이고, 단편적으로 노망을 배치하는 현행방식에서 벗어나 향후 전체산림의 시업을 고려하여 종합적으로 검토하여 작업로를 배치한다면 버려지는 자원을 최대한 수집하여 활용할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
집재장 선정은 어떤 방식으로 하였는가?
작업로망 연결의 기준점이 되는 집재장 선정은 GIS를 이용하여 수치지형도상의 하계망도를 기반으로 벌채작업이 실행되는 유역을 설정 후, 유역의 형상별로 중심점(centroid)를 산출하여 유역의 크기에 따른 중심점을 중집재장(3 ha이상) 및 소집재장(1～2 ha이상)으로 구분하여 선정하였다.
목재수확작업을 효율적으로 실행하기 위해 어떤 방법이 주로 이용되는가?
목재수확작업을 효율적으로 실행하기 위하여는 최적의 집재장 선정하고 이러한 선정지점을 통과점으로 하여 연결하는 배치 방법이 주로 이용되고 있다. Contreras and Chung (2007)은 평균집재거리 및 집재장 위치 선정에 있어 불규칙한 형태의 집재구역 내에서 존재할 수 있는 다양한 지형조건, 장애물 유무와 위치, 불규칙한 임목 밀도, 집재비용, 그리고 집재장 접근을 위한 임내도로 시설비용까지 고려하여 집재장 위치를 선정하는 컴퓨터 모델을 개발한 바 있다.
적정 작업로망의 배치를 위해 작업로망 배치기술을 개발하고 적용성을 평가한 결과는 무엇인가?
적정 작업로망을 배치하기 위하여 지형도, 임도망도, 작업구역도, 임소반도, 임상도 등의 기초자료를 이용하여 주요 통과점(중 ･ 소 집재장) 선정하고, 이들을 최단경로 연결하는 작업로망 배치기술을 개발하고, 그 적용성을 평가하였다. 개발한 작업로망 배치방법의 적정성을 검토한 바, 벌채 구역이 현행과 동일한 조건일 때 작업로 밀도는 현행방법 79 m/ha인데 반하여 개선방법은 42 m/ha로 현행방법보다 1/2수준으로 설치하여도 두 방법 모두 수집가능재적 및 수집율은 거의 차이가 없었다. 또한 벌채구역을 연접한 무육 간벌 대상지로 확대한 경우에는 작업로 밀도는 두 방법 모두 유사한 수준이었으나, 가중평균 집재거리는 현행방법은 117 m인데 반하여 개선방법은 57 m로 현행방법의 1/2수준으로 단축되었고, 수집량은 현행방법에 비하여 400 m3 증가하는 것으로 나타났다.
참고문헌 (9)
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Clarke, K. 2003, Getting started with Geographic Information Systems. Fourth edition, Prentice Hall. 340p.
Chung, W., J. Stuckelberger, K. Aruga, and T. Cundy. 2008. skid trail Network Design Using a Trade-off Analysis between Skidding and Road Construction Costs. Canadian Journal of Forest Research. 38(3): 439-448.
Contreras, M. and W. Chung. 2007. A computer approach to finding an optimal log landing location and analyzing influencing factors for ground-based timber harvesting. Canadian Journal of Forest Research. 37: 276-292.
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Stuckelberger, J., H. Heinimann, and W. Chung. 2007. Improved road network design models with the consideration of various link patterns and road design elements. Canadian Journal of Forest Research. 37(11): 2281-2298.
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