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문제 정의
- 본 연구는 산림바이오매스 이용을 위한 효율적인 임목 수확작업시스템을 구축하기 위한 기초자료를 제공하고자 수행하였으며, 다음의 결론을 얻을 수 있었다.
- 본 연구는 현재 우리나라의 임목수확작업시스템에 이용되고 있는 체인톱에 의한 벌목 및 조재, 트랙터 부착형 집재기[스마트3DS(SUPER)집재기]와 타워야더(K301-3)에 의한 집재, 굴삭기 그래플과 소운재용 트럭(일명: 영운기) 및 모로오카 임내작업차에 의한 소운재작업의 임목수확작업과 소형 목재파쇄기(YM-500C)와 대형 목재파쇄기(듀라텍 3010T)에 의한 파쇄작업의 바이오매스 생산작업, 트럭에 의한 운반작업 등에 대한 작업공정 및 비용 등을 분석하여, 산림바이오매스 이용을 위한 효율적인 임목수확작업시스템을 구축하기 위한 기초자료를 제공하고자 수행하였다.
제안 방법
- 2012년 11월부터 2013년 10월까지 조사지 1, 2, 3에서 각 작업에 대한 작업시간 측정은 스톱워치(Stop watch)를 이용한 연속작업시간 측정법으로 실시하였다. 각 작업에 대한 작업원수, 요소작업과 벌도목의 흉고직경 및 조재된 원목의 길이, 집재목의 직경 및 길이, 집재거리 및 가로집재거리, 소운재거리 및 소운재본수, 투입된 파쇄목의 직경 및 길이 등을 측정, 조사하였다.
- 2012년 11월부터 2013년 10월까지 조사지 1, 2, 3에서 각 작업에 대한 작업시간 측정은 스톱워치(Stop watch)를 이용한 연속작업시간 측정법으로 실시하였다. 각 작업에 대한 작업원수, 요소작업과 벌도목의 흉고직경 및 조재된 원목의 길이, 집재목의 직경 및 길이, 집재거리 및 가로집재거리, 소운재거리 및 소운재본수, 투입된 파쇄목의 직경 및 길이 등을 측정, 조사하였다.
- 본 연구는 영양군과 김천시, 봉화군 등의 3개 지역을 중심으로 조사를 실시하였으며, 조사지는 조사지 1, 조사지 2, 조사지 3으로 구분하였다. 각 조사지의 개요는 아래와 같으며, Table 1에 정리하였다.
- 작업시간은 연속작업시간 조사결과를 이용하여 주체작업시간과 부대작업시간으로 구분하고 전체 작업 및 1회당 요소작업시간을 분석하였으며, 작업시간 결과와 벌도목의 흉고직경 및 조재된 원목의 길이, 집재목의 직경 및 길이, 소운재 본수, 투입된 파쇄목의 직경 및 길이 둥을 기초로 작업량을 산출하여 작업공정을 분석하였다.
- 평균영급이 IX영급인 침엽수 인공림지역이며, 평균수고 21 m, 평균흉고직경 32 cm, ha당 임목축적은 230 m3/ha이다. 체인톱에 의한 벌목 및 조재 작업, 타워야더(K301-3)에 의한 집재와 굴삭기 그래플 및 모로오카 임내작업차에 의한 소운재작업의 작업시간을 측정하였다.
- 소나무 79%로서 평균영급이 VII영급인 침엽수 천연림지역이며, 평균수고 11 m, 평균흉고직경 28 cm, ha당 임목축적은 141 m3/ha이다. 체인톱에 의한 벌목 및 조재 작업과 굴삭기 그래플 및 소운재용 트럭(일명: 영운기)에 의한 소운재작업의 작업시간을 측정하였다.
- 65 m3/ha이다. 트랙터 부착형 집재기(일명:스마트집재기)에 의한 집재작업의 작업시간을 측정하였다.
대상 데이터
- 조사지 1에서의 체인톱에 의한 벌목 및 조재 작업공정 결과는 Table 3과 같다. 조사시간 동안 벌목 및 조재 본수는 70본이며, 1본당 평균재적은 0.5664 m3/본으로 총 벌목 및 조재 작업 재적은 39.64 m3이다. 1본당 평균 벌목 및 조재 작업시간은 182.
- 조사시간내의 총 집재본수는 단목 및 전간재로서 낙엽송 57본이고, 총 집재재적은 17.79 m3, 1본당 임목재적은 1.5017 m3/본이다. 1회당 집재본수는 1.
- 조사시간내의 총 집재본수는 단목 및 전간재로서 낙엽송 67본이고, 총 집재재적은 6.16 m3, 1본당 임목재적은 0.09 m3/인ㆍ일 본이다. 1회당 집재본수는 1.
- 조사지 1은 경상북도 영양군 석보면 삼의리 산 1-2번지의 목재생산작업 현장으로 계획 면적 19.0 ha인 개벌작업지이다. 소나무 79%로서 평균영급이 VII영급인 침엽수 천연림지역이며, 평균수고 11 m, 평균흉고직경 28 cm, ha당 임목축적은 141 m3/ha이다.
- 조사지 2은 경상북도 김천시 증산면 황점리 산 63-5번지의 낙엽송 대경재생산 작업 현장으로 계획 면적 13.5 ha인 개벌작업지이다. 평균영급이 IX영급인 침엽수 인공림지역이며, 평균수고 21 m, 평균흉고직경 32 cm, ha당 임목축적은 230 m3/ha이다.
- 조사지 3은 경상북도 봉화군 재산면 갈산리 산 582-15번지의 수익형 숲가꾸기사업 작업현장으로 계획 면적 0.7 ha인 30% 간벌작업지이다. 평균영급이 IV영급인 침엽수 인공림지역으로 밀하며, 평균수고 19 m, 평균흉고직경 26 cm, ha당 임목축적은 360.
- 조사지의 벌목 및 조재 작업에 적용된 기계는 Husqvarna사에서 제작한 390 xp모델의 체인톱이며, 배기량 88 cc, 6.5마력, 안내판길이 24인치, 중량 7 kg, 연료탱크 용량 0.89 L, 오일탱크 용량 0.5 L이다. 집재작업에 적용된 기계는 트랙터 부착형 집재기와 타워야더이다.
- 트랙터 부착형 집재기는 신풍엔지니어링사에서 제작된 스마트 3DS[SUPER]집재기 모델이며, 3드럼 유압 방식으로 최대 집재거리 180 m이고, 최대 가로집재거리 40 m로서 상ㆍ하양집재가 가능하다(Shinphoong Engineering, 2013). 타워야더는 오스트리아 KOLLER사에서 제작된 2003년식 K301-3모델이며, 최대 집재거리 400 m이고, 최대 가로집재거리는 60 m이다(Son, 2009). 소운재작업에 적용된 기계는 굴삭기 그래플 및 소운재용 트럭과 모로오카 임내작업차이다.
성능/효과
- 굴삭기 그래플 및 대형 목재파쇄기를 이용한 파쇄작업 공정은 Table 12와 같다. 1시간 동안 투입된 파쇄목의 평균 직경은 16.1 cm, 평균길이는 1.60 m로 나타났으며, 2인 1조의 파쇄작업에서 1일 평균 파쇄재적이 43.74 m3/인ㆍ일, 1인 1일 파쇄재적은 21.87 m3/인ㆍ일으로 나타났다. 톤으로 환산하면 시간당 약 1.
- 소형 목재파쇄기를 이용한 파쇄작업공정은 Table 12와 같다. 1시간 동안 투입된 파쇄목의 평균직경은 9.2 cm, 평균길이는 1.17 m로 나타났으며, 5인 1조의 파쇄작업에서 1일 평균 파쇄재적이 22.08 m3/일, 1인 1일 파쇄재적은 4.42 m3/인ㆍ일으로 나타났다. 톤으로 환산하면 시간당 약 0.
- 1%를 차지하였다. 1회당 주체작업의 비율은 쵸킹시간이 21.2%로 가장 높게 나타났으며, 부대작업의 비율은 설치 시간이 65.4%로 가장 높게 나타났다. 또한, 집재기의 설치 및 해체작업을 제외한 부대작업 중 나무걸림이 가장 큰 비율과 많은 빈도를 나타내는데, 나무그루터기 또는 집재목간 나무걸림이 있었다.
- 2) Forwarding distance is 1.5 km.
- 3%를 차지하였다. 또한, 1회당 주체작업에서는 조재작업시간이 46.3%로 가장 큰 비율을 차지하였으며, 부대작업에서는 체인톱정비시간이 39.0%로 가장 큰 비율을 차지하였다. 벌도방향에 따라 벌도목 걸림 현상과 조재작업에서 체이톱 끼임 등의 작업시간이 지체될 수 있으므로 벌도방향과 나무에 걸리는 응력을 고려한 체인톱작업이 필요하다.
- 0%를 차지하였다. 또한, 1회당 주체작업의 비율은 가로끌기시간이 23.5%로 가장 높게 나타났으며, 부대작업의 비율은 설치시간이 53.9%로 가장 높게 나타났다.
- 8%를 차지하였다. 또한, 벌목작업에서 1회당 주체작업의 비율은 벌도작업시간이 43.1%로 가장 높게 나타났으며, 부대작업의 비율은 휴식시간이 75.4%로 가장 높게 나타났다. 조재작업에서 1회당 주체작업의 비율은 조재작업시간이 38.
- 4%로 가장 높게 나타났다. 또한, 집재기의 설치 및 해체작업을 제외한 부대작업 중 나무걸림이 가장 큰 비율과 많은 빈도를 나타내는데, 나무그루터기 또는 집재목간 나무걸림이 있었다. 이는 가로집재방향을 고려하지 않고 나무를 벌목하여 벌도목이 서로 엉켜 있고, 반송기의 위치가 적합하지 않거나 지형적인 원인으로 지연된 것으로 판단된다.
- 조사지 1에서의 체인톱을 이용한 벌목 및 조재 작업의 1회당 작업시간내역 및 비율은 Table 2와 같다. 벌목 및 조재 작업의 총 조사시간은 4시간 34분 30초이며, 그 중 주체작업시간이 3시간 33분 10초로 총 작업시간의 77.7%를 차지하였고, 부대작업시간이 1시간 1분 20초로 22.3%를 차지하였다. 또한, 1회당 주체작업에서는 조재작업시간이 46.
- 조사지 2에서의 체인톱을 이용한 벌목작업의 1회당 작업시간내역 및 비율은 Table 4와 같다. 벌목작업의 총 조사시간은 59분 59초이며, 그 중 주체작업시간이 42분 19초로 총 작업시간의 70.5%를 차지하였고, 부대작업시간이 17분 40초로 29.5%를 차지하였다. 조재작업의 1회당 작업시간내역 및 비율은 Table 5와 같다.
- 74 m3/인ㆍ일으로 나타났다. 소운재용 트럭(일명:영운기)에 의한 소운재작업은 평균 21.29/인ㆍ일으로 나타났으며, 모로오카 임내작업차에 의한 소운재작업은 평균 28.57 m3/인ㆍ일으로 나타났다. 또한, 소형 목재파쇄기에 의한 파쇄작업공정은 4.
- 4%로 가장 높게 나타났다. 조재작업에서 1회당 주체작업의 비율은 조재작업시간이 38.5%로 가장 높게 나타났으며, 부대작업의 비율은 휴식시간이 72.7%로 가장 높게 나타났다. 조재 및 벌목작업의 부대작업의 비율 중 휴식시간이 높게 나타난 것은 조사지 2의 평균경사가 급하고 대경재생산지로서 작업자의 위험부담이 크기 때문인 것으로 판단된다.
- 조재작업의 1회당 작업시간내역 및 비율은 Table 5와 같다. 조재작업의 총 조사시간은 45분 4초이며, 그 중 주체작업시간이 36분 9초로 총 작업시간의 80.2%를 차지하였고, 부대작업시간이 8분 55초로 19.8%를 차지하였다. 또한, 벌목작업에서 1회당 주체작업의 비율은 벌도작업시간이 43.
후속연구
- 03 m3/일(Kim and Park, 2012)보다 낮은 결과이다. 이는 선행연구에서는 전목으로 집재한 임목을 임도상에서 조재작업을 실시하여 집적한 후에 소운재작업을 진행하였으나 본 연구에서는 굴삭기 그래플을 이용한 중하산 단목집재 작업으로 집재목이 엉켜있어 상차시 집재목을 정리하는데 시간이 지연되어 작업공정이 낮게 나타난 것으로 판단되며, 집재작업과 소운재작업을 연계하여 작업이 이루어져야 할 것으로 판단된다.
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