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문제 정의
- 이밖에도 임목생산요소작업별 공정연구는 많이 진행되었으나 벌목작업에서 운송작업까지 수확시스템에 대한 연구는 Kim and Park (2012)이 리기다소나무를 대상으로 전목 및 단목 집재작업시스템에서 작업시간 및 공정분석을 실시하였으나 아직 수확시스템 연구는 많이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 강원도 평창군 미탄면 평안리 가리왕산의 IV영급 낙엽송 개벌지를 대상으로 타워야더(Koller301-4)를 이용한 벌목작업에서 집재작업까지의 전목수확시스템에 대한 평균작업시간의 예측모델식을 개발하고 생산성 및 수확비용을 분석하여 효율적인 임목수확시스템 구축을 위한 기초자료를 제공하기 위함이다.
- 본 연구에서는 타워야더(Koller301-4)를 이용한 전목 수확시스템의 작업생산성 및 평균작업시간 예측모델식을 개발하고 작업비용을 분석하고자 하였다. 벌목작업의 요소작업시간을 분석해본 결과 이동시간이 가장 크게 나타났는데 이는 작업자가 이동할 때 하층식생으로 인한 작업방해로 판단되며 벌목작업의 생산성을 높이기 위해 지속적인 관리가 필요하다.
제안 방법
- 모든 작업은 스톱워치(stop watch)를 이용하여 시간 및 동작연구방법(time and motion study)을 적용하였다. 개벌작업 공정별 수확생산성에 영향을 주는 인자(variables)들은 현장조사를 통해 자료를 수집하고 공정 분석을 실시하였다.
- 1과 같이 체인톱(STIHL MS440)에 의한 벌목을 실행하고, 타워야더(Koller301-4)를 이용하여 전목ㆍ하향집재를 실시하였다. 그리고 임도상에서 집재를 실시한 후 하베스터(WOODY H50)를 이용한 조재작업을 실행하였다.
- 즉, 작업별로 측정한 연속작업 시간을 이용하여 평균 작업시간을 이용하여 시간당 생산량을 산출하고, 평균원목재적은 Smalian식을 이용하였다. 또한 전체자료를 이용하여 벌목작업과 집재작업의 평균작업시간 예측모델식을 개발하였다.
- 집재작업은 타워야더 조작원 1명, 쵸커맨 3명으로 4인 1조로 총 3일 동안 작업하였으며 작업공정은 반송기 보내기(carriage out), 와이어로프 가로끌기(lateral out), 쵸커설치(choking), 가로집재(lateral yarding), 집재(yarding), 쵸커해체(unhooking), 그리고 작업지연(delay) 시간으로 구분하였다(Han 2008). 또한, 수확생산성에 영향을 주는 인자인 가로집재거리, 집재거리, 집재본수를 조사하였다.
- 벌목작업은 작업자 1명이 총 2일간 투입되었으며 작업공정은 이동시간, 벌채목 주변정리시간, 벌목(felling)시간, 그리고 휴식 및 주유 등과 같은 작업지연(delay)시간으로 구분하였다. 또한, 수확생산성에 영향을 주는 인자인 이동거리와 하층식생을 조사하였다.
- 벌목작업은 작업자 1명이 총 2일간 투입되었으며 작업공정은 이동시간, 벌채목 주변정리시간, 벌목(felling)시간, 그리고 휴식 및 주유 등과 같은 작업지연(delay)시간으로 구분하였다. 또한, 수확생산성에 영향을 주는 인자인 이동거리와 하층식생을 조사하였다.
- 벌목평균작업시간 예측모델식을 개발하여 생산성의 변화를 파악하여 작업효율성을 분석하였다. 추정자료에서 이동거리와 하층식생분포(density of understory vegetation)를 독립변수로 설정하여 벌목평균작업시간 예측모델식을 도출한 결과는 다음과 같다(Table 4).
- 조재작업은 하베스터 조작원 1명이 총 3일간 투입되었으며 단목의 크기는 6자(1.8 m), 9자(2.7 m), 12자(3.6 m)로 작업하였다. 작업공정은 조재목 운반, 조재(processing)시간, 그리고 작업지연(delay)시간으로 구분하였다.
- 집재작업 예측모델식을 개발하여 생산성의 변화를 파악하여 작업효율성을 분석하였다. 추정자료에서 가로집재거리, 세로집재거리를 독립변수로 설정하여 평균집재작업시간 예측모델식을 도출한 결과는 Table 7와 같다.
- 집재작업은 타워야더 조작원 1명, 쵸커맨 3명으로 4인 1조로 총 3일 동안 작업하였으며 작업공정은 반송기 보내기(carriage out), 와이어로프 가로끌기(lateral out), 쵸커설치(choking), 가로집재(lateral yarding), 집재(yarding), 쵸커해체(unhooking), 그리고 작업지연(delay) 시간으로 구분하였다(Han 2008). 또한, 수확생산성에 영향을 주는 인자인 가로집재거리, 집재거리, 집재본수를 조사하였다.
- 작업공정은 조재목 운반, 조재(processing)시간, 그리고 작업지연(delay)시간으로 구분하였다. 추가로 전간재의 원구, 말구, 단목의 수량을 조사하였다.
대상 데이터
- 벌목작업에 사용된 체인톱(STIHL MS440)은 배기 량 70.7 cc, 중량 6.3 kg이고 집재작업은 타워야더(Koller301-4)로 Austria Koller사에서 제작되었으며 임내차에 탑재한 가선집재기계이다. 상ㆍ하향 집재 최대거리는 400 m, 타워 높이는 8 m로 최대 10 m까지 연장이 가능하며 반송기는 USKA 1.
- 본 연구는 낙엽송 개벌지에서 Fig. 1과 같이 체인톱(STIHL MS440)에 의한 벌목을 실행하고, 타워야더(Koller301-4)를 이용하여 전목ㆍ하향집재를 실시하였다. 그리고 임도상에서 집재를 실시한 후 하베스터(WOODY H50)를 이용한 조재작업을 실행하였다.
- 3 kg이고 집재작업은 타워야더(Koller301-4)로 Austria Koller사에서 제작되었으며 임내차에 탑재한 가선집재기계이다. 상ㆍ하향 집재 최대거리는 400 m, 타워 높이는 8 m로 최대 10 m까지 연장이 가능하며 반송기는 USKA 1.5가 이용되었다. 조재작업에 사용된 하베스터(WOODY H50)는 굴삭기 에 부착 되었으며 무게는 1,200 kg, 최대 조재직경 7-55 cm, 최대 벌목직경 55 cm, 그랩 최대 열림거리는 120 cm이다.
- 조사지는 강원도 평창군 미탄면 평안리 가리왕산 48 임반 라소반에 위치한다. 낙엽송 인공조림지로서 면적은 2.
- 5가 이용되었다. 조재작업에 사용된 하베스터(WOODY H50)는 굴삭기 에 부착 되었으며 무게는 1,200 kg, 최대 조재직경 7-55 cm, 최대 벌목직경 55 cm, 그랩 최대 열림거리는 120 cm이다.
이론/모형
- 작업비용은 고정비용과 운영비용으로 구분되는데, 고정비용은 기계의 작동 여부와 관계없이 소요되는 비용으로 감가상각비, 이자, 보험, 세금이 포함되며, 운영비용은 기계가 작동 할 때 소요되는 비용으로 연료비, 윤활유비, 인건비 등이 포함된다. Table 2와 같이 작업비용의 산출은 Machine rate 방법을 이용하였다(Miyata 1980; Woo et al. 1990; Song 1998; Park 2004).
- 모든 작업은 스톱워치(stop watch)를 이용하여 시간 및 동작연구방법(time and motion study)을 적용하였다. 개벌작업 공정별 수확생산성에 영향을 주는 인자(variables)들은 현장조사를 통해 자료를 수집하고 공정 분석을 실시하였다.
- /본)으로 산출한다. 즉, 작업별로 측정한 연속작업 시간을 이용하여 평균 작업시간을 이용하여 시간당 생산량을 산출하고, 평균원목재적은 Smalian식을 이용하였다. 또한 전체자료를 이용하여 벌목작업과 집재작업의 평균작업시간 예측모델식을 개발하였다.
성능/효과
- 작업비용은 고정비용, 운용비용, 노무비용 등을 이용하여 시간당 약 19,634원 소요되었다. 따라서 기계비용과 작업생산성을 이용한 벌목작업비용은 1,068원/m3으로 나타났다. 이 결과는 IV영급 낙엽송 간벌 및 전간집재의 벌목작업비용 5,477원/m3(Han 2008)보다는 낮은 수확비용으로 나타났는데 벌목방식, 임령, 수종 등이 다소 차이는 나지만 높은 벌목생산량이 낮은 작업비용으로 이루어졌다고 판단된다.
- 조재작업비용은 Table 10과 같이 고정비용, 운용비용, 노무비용 등을 이용하여 기계비용이 시간당 약 132,149원 소요되었다. 따라서 기계비용과 작업생산성을 이용한 조재작업비용은 8,461원/m3으로 나타났다.
- 집재작업비용은 Table 8과 같이 고정비용, 운용비용, 노무비용 등을 이용하여 기계비용이 시간당 약 138,573원 소요되었다. 따라서 기계비용과 작업생산성을 이용한 집재작업수확비용은 14,557원/m3으로 나타났다.
- 수확시스템 분석에서 전체작업 생산량은 43.07 m3/hr으로 벌목작업의 생산량은 17.93 m3/hr, 집재작업 9.52 m3 /hr, 조재작업 15.62 m3/hr으로 나타났으며, 단위 재적 당 전체작업비용은 24,086원/m3으로 벌목작업 1,068원/m3, 집재작업 14,557원/m3 , 조재작업 8,461원/m3이다. 수확시스템에서 집재작업의 수확비용이 전체 수확비용의 약 60% 이상을 차지하였는데 집재작업비용에 영향이 큰 것은 집재거리, 가로집재거리, 집재수량으로 판단된다.
- 93 m3/hr의 생산량이 나타났다. 이 결과는 낙엽송 개벌 및 전간집재의 벌목작업생산량 22.69 m3/hr (Ji et al. 1997)보다 낮게 나타났는데 벌목평균작업시간 96초로 비슷하나 평균 경급 40 cm, 평균 수고 27.5 m로 평균임목재적이 1.21 m3/본으로 높게 나타나 벌목작업생산량이 높게 산출되었다.
- 0본이었다. 이 중 쵸커해체시간이 평균 약 61초로 가장 많은 시간을 차지하였고 집재 평균시간이 약 46초, 와이어로프가로끌기 평균시간이 약 43초이다.
- 임목 1본을 조재 하는 동안 발생한 작업지연시간은 평균적으로 약 49초였으며 순수작업시간(PMH)은 150초, 전체작업시간(SMH)은 199초이며, 이에 따른 기계 이용률은 75%이다. 이에 평균임목재적이 0.87 m3이고 시간당 약 18본의 임목을 조재하여 15.62 m3/hr의 생산량이 나타났다. 이 결과는 하베스터를 이용한 V영급 리기다소나무 개벌 및 전목집재의 조재작업생산량 3.
- 임목 1본을 벌도 하는 동안 발생한 작업지연시간은 평균적으로 약 76초였으며 순수작업시간(PMH)은 98초, 전체작업시간(SMH)은 174초이며, 이에 따른 기계 이용률은 56%이다. 이에 평균임목재적이 0.
- 임목 1본을 조재 하는 동안 발생한 작업지연시간은 평균적으로 약 49초였으며 순수작업시간(PMH)은 150초, 전체작업시간(SMH)은 199초이며, 이에 따른 기계 이용률은 75%이다. 이에 평균임목재적이 0.
- 쵸커해체와 집재작업의 경우 낙엽송 전목ㆍ하향집재로 인해 오랜 시간이 걸리는 것으로 판단되었다. 집재작업을 하는 동안 발생한 작업지연시간은 평균적으로 약 82초였으며, 순수작업시간(PMH)은 245초, 전체작업시간(SMH)은 327초이며, 이에 따른 기계이용률은 75%이다. 이에 평균임목재적이 0.
- 07 m3/hr 이며, 총 수확비용은 단위 재적 당 24,086원/m3이다. 총 수확비용 중 집재작업비용이 14,557원/m3(60.4%)로 가장 높게 나타났고, 조재작업비용은 8,461원/m3(35.2%)이다.
후속연구
- 수확시스템에서 집재작업의 수확비용이 전체 수확비용의 약 60% 이상을 차지하였는데 집재작업비용에 영향이 큰 것은 집재거리, 가로집재거리, 집재수량으로 판단된다. 이에 좀 더 다양한 장비와 임분 조건에 대한 집재작업공정 조사 및 분석을 통해 임분 조건에 맞는 효율적인 집재작업 시스템 구축이 요구되며, 또한 우리나라에서 타워야더에 의한 전목집재작업은 아직 도입초기단계로 작업자의 숙련도 향상을 위한 교육 및 훈련이 필요하다고 사료된다.
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