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문제 정의
- 본 연구에서는 우리나라 35년생 잣나무림을 대상으로 수관층 연료량을 추정하기 위한 상대생장식을 개발하였다. 각 부위별 수관층 연료량을 보면 가장 높은 비율을 차지하는 부위는 잎(16.
- 본 연구의 목적은 경기도 가평군, 강원도 홍천군, 정선군 35년생 잣나무림을 대상으로 수관화 확산 예측에 관련한 기초자료를 마련하기 위하여 수관층의 잎과 가지에 대한 상대생장식을 개발하고자 하였다.
제안 방법
- 또한 국내 침엽수림은 III~V 영급 임분이 대부분이므로 대경목의 비율이 상대적으로 낮아 국외 기준을 사용했을 경우 가지 분류가 원활하게 이루어지지 않는다. 따라서 본 연구에서는 국내 실정에 맞게 분류기준을 재정립하여 사용하였다(Needles, [0.5 cm, 0.5~1 cm, 1~2 cm, 2~4 cm, ]4 cm). 부위별로 분류한 잎, 가지는 모두 생중량을 측정하였으며, 시료를 채취, 실험실로 운반하여 항량에 도달할 때까지 건조한 후 건중량을 측정하였다.
- 잎과 1 cm 이하 가지는 수관화 발생 시 80% 이상 연소되는 부위로써, 연소 가능한 수관연료(Available crown fuel)로 정의하고 있다(Call and Albini, 1997). 따라서 연소가능한 수관연료의 양을 파악하기 위해 항목을 추가하여 상대생장식을 개발하였다.
- 표본목 벌채는 산불이 가장 많이 발생하는 3월 중순부터 5월 말에 걸쳐서 수행하였으며, 가평군 잣나무림에서 4본, 홍천군 잣나무림에서 14본, 정선군 잣나무림에서 6본, 총 24본을 벌채하였다. 벌채 방법은 지표면에서 0.2 m 높이로 벌채한 후 Smalian 식 구분구적법을 적용, 수간을 분류하여 생중량을 측정하였으며, 높이별로 5 cm 두께의 단판을 채취하였다. 수관 층에서 잎과 가지는 화학적 구성이 상이하며, 산불에 있어 연료적 역할이 다르므로, 1 m 높이별로 잎과 가지를 분류하였으며, 가지는 다시 정해진 직경에 따라 분류하였다.
- 본 연구에서 제시된 가지와 잎의 상대생장식(lnWt =β0+ β1lnD 식)을 온실가스 인벤토리 구축 연구에서 제시된 잣나무 바이오매스 상대생장식과 양평지역 잣나무 바이오매스 상대생장식 결과와 비교하였다(Son et al., 2001; Korea Forest Research Institute, 2010).
- 5~1 cm, 1~2 cm, 2~4 cm, ]4 cm). 부위별로 분류한 잎, 가지는 모두 생중량을 측정하였으며, 시료를 채취, 실험실로 운반하여 항량에 도달할 때까지 건조한 후 건중량을 측정하였다.
- 수관 부위별 연료량을 추정하기 위한 함수식으로는 흉고직경(D)과 수고(H)를 독립변수로 하고 연료량(Wt)을 종속변수로 하는 세 가지 상대생장식을 이용하였으며(lnWt = β0+ β1lnD, lnWt = β0+ β1lnD2H, lnWt = β0+β1lnD + β2lnH), 적합도는 조정결정계수(#)와 표준추정오차(S.E.E.)를 이용하여 나타내었다.
- 2 m 높이로 벌채한 후 Smalian 식 구분구적법을 적용, 수간을 분류하여 생중량을 측정하였으며, 높이별로 5 cm 두께의 단판을 채취하였다. 수관 층에서 잎과 가지는 화학적 구성이 상이하며, 산불에 있어 연료적 역할이 다르므로, 1 m 높이별로 잎과 가지를 분류하였으며, 가지는 다시 정해진 직경에 따라 분류하였다. 국외의 경우에는 가지를 [1/4 inch, 1/4 inch~ 1 inch, 1 inch~3 inch, ]3 inch로 분류한 바 있다(Brown and Bradshaw, 1994; Mitsopoulos and Dimitrakopoulos, 2007; Kucuk et al.
- 잣나무는 소나무와 달리 지역적 차이에 따른 수형의 변화가 적다는 연구결과를 토대로, 본 연구에서는 지역 자료를 통합하여 분석에 이용하였다(Lee, 1998; Kwon and Lee, 2006). 수관 부위별 연료량을 추정하기 위한 함수식으로는 흉고직경(D)과 수고(H)를 독립변수로 하고 연료량(Wt)을 종속변수로 하는 세 가지 상대생장식을 이용하였으며(lnWt = β0+ β1lnD, lnWt = β0+ β1lnD2H, lnWt = β0+β1lnD + β2lnH), 적합도는 조정결정계수(#)와 표준추정오차(S.
- 잣나무림의 생장특성을 파악하기 위하여 20 m × 20 m 크기의 표준지를 지역별로 1 plot씩 조사하였다.
- 잣나무림의 생장특성을 파악하기 위하여 20 m × 20 m 크기의 표준지를 지역별로 1 plot씩 조사하였다. 조사항목은 평균 임령, 흉고직경, 수고, 지하고 등이며, 흉고직경은 조사지 내 6 cm 이상의 개체목을 모두 조사하였고, 수고는 VertexIV 측고기를 이용하였다. 표본목 벌채는 산불이 가장 많이 발생하는 3월 중순부터 5월 말에 걸쳐서 수행하였으며, 가평군 잣나무림에서 4본, 홍천군 잣나무림에서 14본, 정선군 잣나무림에서 6본, 총 24본을 벌채하였다.
대상 데이터
- 연구 대상지는 경기도 가평군 상면 대보리(N 37° 47'49.6", E 127° 24' 02.3"), 강원도 홍천군 화촌면 풍천리(N 37° 48' 53.5", E 127° 53' 33.0"), 강원도 정선군 신동읍 조동리(N 37° 12' 25.7", E 128° 41' 35.4") 일대 국유림 잣나무 조림지로 선정하였다.
- 조사항목은 평균 임령, 흉고직경, 수고, 지하고 등이며, 흉고직경은 조사지 내 6 cm 이상의 개체목을 모두 조사하였고, 수고는 VertexIV 측고기를 이용하였다. 표본목 벌채는 산불이 가장 많이 발생하는 3월 중순부터 5월 말에 걸쳐서 수행하였으며, 가평군 잣나무림에서 4본, 홍천군 잣나무림에서 14본, 정선군 잣나무림에서 6본, 총 24본을 벌채하였다. 벌채 방법은 지표면에서 0.
성능/효과
- Table 1은 연구대상지 잣나무림 기술 통계값을 정리한 내용이다. 35년생 잣나무림의 임분밀도는 평균 650 tree/ha이었으며, 흉고직경은 최소 6.1 cm, 최대 38.9 cm, 평균 22.8cm이었다. 평균 수고는 15.
- 본 연구에서는 우리나라 35년생 잣나무림을 대상으로 수관층 연료량을 추정하기 위한 상대생장식을 개발하였다. 각 부위별 수관층 연료량을 보면 가장 높은 비율을 차지하는 부위는 잎(16.6 kg, 34.7%)으로 나타났으며, 2~4 cm 가지(9.0 kg, 18.9%), 1~2 cm 가지(6.6 kg, 13.8%), 0.5 cm 이하 가지(5.1 kg, 10.6%), 0.5~1 cm 가지(4.9 kg, 10.3%), 고사지(3.2 kg, 6.8%), 4 cm 이상 가지(2.4 kg, 4.9%) 순으로 나타났다. 연소가능한 수관연료(잎~1 cm 이하 가지)의 비율은 55.
- 흉고직경에 따른 수관 부위별 연료량 변화를 분석한 결과, 관측치 대부분이 예측치 95% 신뢰구간에 포함되는 것으로 나타났다. 각 수관 부위별 연료량은 흉고직경이 커질수록 증가하는 것으로 나타났으며, 증가의 폭은 부위별로 다르게 나타났다(Figure 1). 잎과 작은 가지는 증가의 폭이 유사하였으나, 큰 가지에서는 증가 폭이 큰 것으로 나타났다.
- , 2001; Korea Forest Research Institute, 2010). 먼저 가지 바이오매스량을 비교한 결과, 양평지역 잣나무와 본 연구에서 제시된 연구결과가 유사한 패턴을 보였으나, 온실가스 인벤토리 구축 연구에서 제시된 잣나무 상대생장식을 이용한 가지 바이오매스는 두 결과와 다른 양상을 보였다(Figure 2). 이러한 원인은 국립산림과학원에서 제시한 상대생장식의 결정계수가(R2=0.
- 상대생장식 추정 결과에서는 대부분의 수관 부위에서 lnWt = β0+ β1lnD 식이 조정결정계수가 가장 높고 표준추정오차가 가장 낮게 나타났지만, 추정식들 간의 차이는 미미하였다.
- 세 가지 상대생장식에 대한 모수 추정 결과를 보면, 흉고직경에 대한 모수 β1이 모두 양(+)의 값으로 나타났다.
- 세 가지 상대생장식에 대한 추정된 모수들에 대한 통계적 유의성을 검정한 결과, 모든 부위에서 추정된 모수들에 대한 상대생장식의 통계적 유의성이 인정되었다(P < 0.05).
- 조정결정계수(#)의 값은 고사지와 관측치가 적은 4 cm 이상 가지를 제외하고 85% 이상의 높은 설명력을 보였다. 세 가지 상대생장식의 적합도를 비교한 결과에서는 0.5~1 cm 가지와 2~4 cm 가지를 제외하고 대부분의 수관 부위에서 흉고직경만을 이용한 상대생장식의 조정결정계수(#)는 높고 표준추정오차(S.E.E.)는 낮은 것으로 나타났다. 이는 흉고직경이 수고에 비해 수관연료량 증가에 많은 영향을 주는 것을 의미한다(Lee et al.
- 9%) 순으로 나타났다. 연소가능한 수관연료(잎~1 cm 이하 가지)의 비율은 55.6%로써 대구지역 팔공산 소나무림의 55.0%와 영주지역 소나무림의 53.6%와 유사하였지만, 양양지역 소나무림의 45.2%와 그리스 Allepo pine(Pinus halepensis Mill.) 29.3% 보다 높은 것으로 나타났다. 상대생장식 추정 결과에서는 대부분의 수관 부위에서 lnWt = β0+ β1lnD 식이 조정결정계수가 가장 높고 표준추정오차가 가장 낮게 나타났지만, 추정식들 간의 차이는 미미하였다.
- 총 24본 표본목에 대한 잣나무림의 각 부위별 수관층 연료량을 보면 가장 높은 비율을 차지하는 부위는 잎(16.6 kg, 34.7%)으로 나타났으며, 2~4 cm 가지(9.0 kg, 18.9%), 1~2 cm 가지(6.6 kg, 13.8%), 0.5 cm 이하 가지(5.1 kg, 10.6%), 0.5~1 cm 가지(4.9 kg, 10.3%), 고사지(3.2 kg, 6.8%), 4 cm 이상 가지(2.4 kg, 4.9%) 순으로 나타났다(Table 2). 기존 연구 35년생 이하 대구지역 팔공산 소나무림의 수관층 부위별 비율은 잎 > 2~4 cm 가지 >1~2 cm 가지 > 0.
- 흉고직경에 따른 수관 부위별 연료량 변화를 분석한 결과, 관측치 대부분이 예측치 95% 신뢰구간에 포함되는 것으로 나타났다. 각 수관 부위별 연료량은 흉고직경이 커질수록 증가하는 것으로 나타났으며, 증가의 폭은 부위별로 다르게 나타났다(Figure 1).
후속연구
- 상대생장식 추정 결과에서는 대부분의 수관 부위에서 lnWt = β0+ β1lnD 식이 조정결정계수가 가장 높고 표준추정오차가 가장 낮게 나타났지만, 추정식들 간의 차이는 미미하였다. 본 연구에서 제시된 상대생장식은 임분의 바이오매스량 산출은 물론이고, 수관화 위험성을 연료 관점에서 평가하는데 유용하게 활용될 수 있다. 향후 침엽수림에 대한 수관화 행동 예측과 위험성을 평가하기 위해서는 수관층을 세밀하게 구분한 상대생장식 개발이 지속되어야 하며, 아울러 수종을 다양화한 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.
- 본 연구에서 제시된 상대생장식은 임분의 바이오매스량 산출은 물론이고, 수관화 위험성을 연료 관점에서 평가하는데 유용하게 활용될 수 있다. 향후 침엽수림에 대한 수관화 행동 예측과 위험성을 평가하기 위해서는 수관층을 세밀하게 구분한 상대생장식 개발이 지속되어야 하며, 아울러 수종을 다양화한 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.
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