[논문]소나무 임분에서의 트랙터윈치를 이용한 집재작업 생산성 및 비용분석

정응진; 조민재; 박정묵; 조구현; 유영민; 차두송

doi:10.14578/jkfs.2019.108.4.574

소나무 임분에서의 트랙터윈치를 이용한 집재작업 생산성 및 비용분석
The Productivity and Cost of Yarding Operations Using a Tractor-attached Winch in Pinus densiflora Stands 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.108 no.4, 2019년, pp.574 - 581

정응진 (강원대학교 산림환경과학대학) , 조민재 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 박정묵 (강원대학교 산림환경과학대학) , 조구현 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 유영민 (강원대학교 산림환경과학대학) , 차두송 (강원대학교 산림환경과학대학)

초록
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본 연구는 임목수확작업에 사용되는 트랙터윈치의 작업효율성을 검토하기 위하여 강원도 양양군지역의 소나무 간벌지를 대상으로 트랙터윈치를 이용한 전목 집재작업에서의 작업생산성 및 작업비용을 분석하였다. 평균집재거리는 29m, 평균 임목재적은 0.15㎥으로 총 95회 집재작업 중 상향집재가 51%, 하향집재가 49%로 작업이 실행되었다. 집재작업 생산성은 하향집재 2.28㎥/hr, 상향집재 1.89㎥/hr으로 운용적 작업지연시간을 최소화하여 기계이용률을 80%로 높일 경우, 약 0.5㎥/hr 생산성이 향상될 것으로 판단된다. 집재작업비용은 하향집재 작업비용(44,116원/㎥)이 집재본수(본/cycle)의 차이로 인하여 상향집재작업비용(53,369원/㎥) 보다 낮게 산출되었다. 또한 상·하향 집재작업시간 예측모델식을 개발하여, 민감도 분석을 실시한 결과, 집재거리(m), 집재본수(본/cycle), 집재경사(%) 순으로 집재작업시간에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 향후 집재방향에 따른 정확한 예측모델식을 개발하기 위하여 추가적인 조사가 필요할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The present study analyzed the productivity and cost of winching operations for evaluating the efficiency of a tractor-attached winch in a Pinus densiflora thinning site located in the Yangyang County of Gangwon-do. The mean yarding distance and mean timber volume were 29 m and 0.15 ㎥, respectively. In the 95 cycles of yarding operations, the uphill and downhill yarding operations constituted 51% and 49%, respectively, of the total yarding operations. The productivity of the uphill yarding operation was 2.28 ㎥/h, and the productivity of the downhill yarding operation was 1.89 ㎥/h. The findings of this study revealedthat productivity would increase by 0.5 ㎥/h when the rate of utilization of the machine is increased to 80% by reducing the operational delay time. The cost of the downhill yarding operation was 44,116 KRW/㎥, whereas that of the uphill yarding operation was 53,369 KRW/㎥. The difference in cost resulted from the difference in the number of yarding stems (stems/cycle). Furthermore, the results of the multiple linear regression equation developed for predicting the yarding operation times showed that productivity was significantly affected by working conditions such as yarding distance (m), the number of stems per cycle (stems/cycle), and the terrain slope (%) in the uphill and downhill yarding operations. Further research is required for developing an accurate prediction model equation according to a yarding direction.

주제어

표/그림 (12)

표 Table 1. Description of study site.
표 Table 2. The average cycle time of yarding operation by direction.
표 Table 3. Comparison of yarding productivity between downhill and uphill yarding.
표 Table 4. Cost factors and assumptions used for machine rate calculations.
그림 Figure 1. Delay Time.
표 Table 5. Comparison of yarding cost between downhill and uphill yarding.
표 Table 6. Yarding costs estimated based on different machine utilization rates.
표 Table 7. Validation result of the regression equations based on the test data.
그림 Figure 2. Sensitivity analysis on productivity for different yarding distances.
그림 Figure 3. Sensitivity analysis on productivity for different yarding slope.
그림 Figure 4. Sensitivity analysis on productivity for different number of tree.
표 Table 8. Regression models to estimate the average cycle time(sec.) by. fit data

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 강원도 양양군지역의 소나무 간벌지를 대상으로 간벌현장에서 활발히 사용되는 트랙터 윈치(TAJFUN)를 이용한 전목집재작업의 작업생산성 및 작업비용을 분석하여 지면끌기 집재작업의 실증자료를 제공하고자 수행하였다.
본 연구에서는 숲가꾸기 간벌작업지를 대상으로 국내의 지면끌기집재에 대한 연구에 대한 기초자료를 제공하기 위하여 트랙터윈치(TAJFUN)를 이용한 전목집재작업의 작업생산성 및 수확비용을 분석하였다.

제안 방법

개발된 집재작업시간 예측모델식을 이용하여 효율적 집재작업분석을 위해, 각 대상지 작업조건에 따라 인자들의 평균값을 적용하는 표준화 작업을 실시하였다. 하향집재의 경우 평균 집재거리 23.
, 2018). 그리고 작업인자들에 대해 민감도 분석을 실시하여 인자별 작업시간에 미치는 영향을 분석하였다.
작업공정은 스톱워치(stop watch)를 이용하여 시간 및 동작연구방법(time and motion study)을 적용하였다. 집재작업은 타이푼윈치 조작원 1명, 쵸커맨 2명으로 3인 1조로 작업하며 요소작업은 와이어로프끌기 및 쵸킹(wire out and hooking), 지면끌기(skidding), 쵸커해제(unhooking), 그리고 작업지연(delay)시간으로 구분하였다. 작업지연시간은 기계적 지연(장비의 공장, 수리 및 정비 등), 운용적 지연(작업대기, 나무걸림 등), 그리고 인위적 지연(휴식, 개인용무 등)으로 구분하였다.

대상 데이터

강원도 양양군 현북면 법수치리에 위치한 숲 가꾸기 간벌대상지로서 작업면적은 14 ha, 평균 산지경사 40%, 침엽수 소나무림으로, 평균수고는 11 m, 평균직경은 20 cm이다.
트랙터윈치(TAJFUN)을 이용한 전목집재작업을 실시하였으며, 최대 집재거리 100 m, 윈치 견인력은 최대 8.5톤이며 작업원은 3인 1조로 구성되었다

데이터처리

집재작업시간 예측모델식은 자료 70%를 이용하였으며, 모델식의 검증을 위해서 나머지 30%를 사용하였다. 또한 도출된 예측모델식을 t-검정을 사용하여 적합성을 검토하였다(Adebayo et al., 2007; Han et al., 2014; Cho et al., 2015; Jeong et al., 2017; Cho et al., 2018). 그리고 작업인자들에 대해 민감도 분석을 실시하여 인자별 작업시간에 미치는 영향을 분석하였다.

이론/모형

작업공정은 스톱워치(stop watch)를 이용하여 시간 및 동작연구방법(time and motion study)을 적용하였다. 집재작업은 타이푼윈치 조작원 1명, 쵸커맨 2명으로 3인 1조로 작업하며 요소작업은 와이어로프끌기 및 쵸킹(wire out and hooking), 지면끌기(skidding), 쵸커해제(unhooking), 그리고 작업지연(delay)시간으로 구분하였다.
작업생산성을 산출하기 위해, 타이푼윈치를 이용한 집재작업의 인자별 연속 작업 시간을 이용하여 평균 작업시간을 산출하였으며, Smalian식을 이용하여 임목재적(㎥/ 본)을 구하여 식 1과 같이 작업생산성(㎥/hr)을 구하였다.
집재목의 재적은 Smalian식으로 산출하였고, GPS(Garmin Montana 650)를 이용해 타이푼 윈치의 위치와 집재목의 위치를 파악하여 집재거리, 집재경사 및 집재 방향(상·하향 집재)을 조사하였다.

성능/효과

기계비용은 Table 4와 같이 고정비용, 운용비용 및 노무비용 등을 이용하여 시간당 약 100,772원이 소요되었으며, 집재방향에 따른 생산성의 차이로 하향집재 작업비용은 44,166원/㎥, 상향집재 작업비용은 53,369원/㎥으로 나타났다. 이는 침엽수림의 춘천집재기를 이용한 전목 하향집재(Kim et al.
또한 Figure 3과 같이 집재경사에 따른 상향집재 작업생산성의 변화는 증감률 약 –3%씩 지속적으로 감소하였으며, 하향집재 작업생산성은 -5%로 상향집재 생산성의 감속폭 보다 더 크게 감소되는 것을 확인하였다. 따라서 상향집재보다 하향집재에서 경사에 대한 작업안전의 원인으로 작업시간이 증가되는 것으로 사료된다.
또한 작업생산성에 영향을 미치는 작업지연 시간에 대한 분석 결과, 운용적 지연 및 인위적 지연을 작업개선 등을 통해 최소화하여 기계이용률을 80%까지 높일 경우 생산성은 약 0.5 ㎥/SMH로 향상되며, 작업비용은 하향집재 약 8000원/㎥, 상향집재 약 12,000원/㎥ 저감될 것으로 기대된다.
이는 1 cycle 당 평균 집재재적의 차이, 즉 집재목의 본수가 작업생산성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 하향집재가 상향집재보다 작업의 수월성으로 인하여 생산성이 높은 것으로 판단된다. 또한 하향집재작업 시 1 cycle 당 평균 집재재적에 대한 생산성을 기존 연구들과 종합적으로 검토한 결과, 집재재적 0.1 ㎥이 증가할수록 작업생산성은 0.17 ㎥/hr씩이 증가하는 경향을 나타내고 있으므로 1 cycle당 집재본수를 높일 수 있도록 작업을 실시해야할 것으로 판단된다.
집재거리는 10 m 단위로 작업생산성의 증감을 확인하였다. 상향집재 작업생산성은 10∼20 m 구간에서 증감률 약 -45%로 크게 나타났으며, 이후 점차 감소폭이 둔화되었다. 하향집재 작업생산성은 상 10∼20 m 구간에서 증감률 약 -17%로 나타났으며 이후 감소폭이 둔화현상이 발생되었다[Figure 2].
08 ㎥/hr과는 큰 차이를 나타냈다. 이 연구결과를 종합적으로 고찰하면 집재재적(㎥/cycle)에 대한 작업생산성(㎥/hr)은 y = 2.84 + 1.70x (R2 =0.95)으로 도출하였으며, 집재재적 0.1 ㎥당 작업생산성은 0.17 ㎥/hr씩 일정한 영향을 주며 상관관계가 매우 높은 것으로 나타났다.
17 ㎥으로 시간당 약 12본의 임목을 집재하였다. 집재방향별 분석결과, 하향집재는 총 47회로써 78본을 집재하였으며, 시간당 약 13본의 임목을 집재하여 총 작업생산성은 2.28 ㎥ /hr, 순작업생산성은 3.54 ㎥/hr으로 나타났다. 평균 집재거리는 23 m로써 순수작업시간(PMH)은 297초, 전체작업시간(SMH)은 461초이다.
집재작업의 비용은 작업생산성에 영향을 받는 것으로 나타났으며, 하향작업의 생산성은 2.28 ㎥/hr으로 상향집재작업 생산성 1.89 ㎥/hr 보다 높게 산출되었다. 이는 1 cycle 당 평균 집재재적의 차이, 즉 집재목의 본수가 작업생산성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 하향집재가 상향집재보다 작업의 수월성으로 인하여 생산성이 높은 것으로 판단된다.
상향집재는 총 48회로써 63본을 집재하였고, 평균 집재거리는 34 m로써 순수작업시간(PMH)은 271초, 전체작업시간(SMH)은 446초이다. 집재재적은 시간당 약 11본의 임목을 집재하여 총 작업생산성은 1.89㎥/hr, 순작업생산성은 3.11 ㎥/hr로 나타났다. 따라서 하향집재 생산성이 상향집재 생산성보다 높은 것을 확인하였는데, 이는 작업시간이 하향집재가 15초 더 길게 나타났으나, 하향집재의 시간당 집재본수가 13본으로 상향집재 11본 보다 더 많았기 때문에 시간당 약 0.
트랙터윈치(TAJFUN)를 이용한 상·하향집재 작업에 대한 각 인자별 민감도를 분석한 결과, 집재거리가 작업생산성에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 집재본수와 집재경사 순으로 영향을 미치는 것으로 나타났다.
타이푼 윈치를 이용한 집재작업의 요소작업별 작업시간은 Table 1과 같다. 하향 집재작업에서는 전체작업시간 461초 중 와이어로프끌기 및 쵸킹 시간이 167초(36%)로 가장 많은 시간이 소요되고 있었고, 상향집재에서는 전체작업시간 446초 중 집재시간이 127(28%)초로 가장 많은 시간이 소요되고 있었다.

후속연구

작업생산성은 집재목 2본을 기준으로 상·하향 집재의 증가폭 변화되었으며, 상향집재에서는 작업생산성의 증가폭이 52%에서 32%, 하향집재는 66%에서 47% 감소되었다 [Figure 4]. 따라서 작업생산성은 집재목 2본을 기준으로 집재목이 증가할 경우 하향집재가, 집재목이 1본일 경우 상향집재가 유리한 것으로 판단되며 이에 대한 추가적인 검토가 필요할 것으로 판단된다.
(2012)는 트랙터 스키더 Tafe 8502를 이용한 하향집재에서의 작업생산성 및 작업비용을 분석하는 등, 국외에서는 산지경사 및 작업방법에 따른 다양한 임업기계를 활용하여 집재작업 생산성 및 비용연구를 실시하고 있다. 또한 국내에서는 트랙터 부착형 집재기계인 춘천집재기(Han et al., 2008; Han et al., 2009; Kim et al., 2010; Han et al., 2014; Mun et al., 2014), HAM200(Park, 2002; Han et al., 2014)와 FARMI 윈치(Park, 2002)에 대한 집재작업 생산성 및 비용 연구 등이 보고되어 있으며, 현장에서 사용되고 있는 작업기계에 대한 작업생산성 및 비용에 관한 많은 자료를 구축하여 집재작업에서의 임업기계의 활성화를 도모해야 할 것으로 판단된다.
집재작업시간 예측모델식을 이용하여 민감도 분석 결과, 작업생산성에 영향을 미치는 인자는 집재거리, 집재본수 및 집재경사의 순으로 나타나, 작업생산성을 향상시키기 위해서는 적정 집재거리, 최대 집재본수 그리고 집재경사에 적합한 작업방식을 고려할 필요가 있으며, 금후 트랙터 윈칭 작업에 대한 많은 데이터를 수집·분석하여 범용적인 작업 생산성 및 비용을 제시할 필요가 있는 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	작업생산성에 영향을 미치는 인자는 무엇인가?	집재작업시간 예측모델식을 이용하여 민감도 분석 결과, 작업생산성에 영향을 미치는 인자는 집재거리, 집재본수 및 집재경사의 순으로 나타나, 작업생산성을 향상시키기 위해서는 적정 집재거리, 최대 집재본수 그리고 집재경사에 적합한 작업방식을 고려할 필요가 있으며, 금후 트랙터 윈칭 작업에 대한 많은 데이터를 수집·분석하여 범용적인 작업 생산성 및 비용을 제시할 필요가 있는 것으로 사료된다.
	경사에 대한 작업안전에 의한 작업생산성의 영향은 무엇인가?	또한 Figure 3과 같이 집재경사에 따른 상향집재 작업생산성의 변화는 증감률 약 –3%씩 지속적으로 감소하였으며, 하향집재 작업생산성은 -5%로 상향집재 생산성의 감속폭 보다 더 크게 감소되는 것을 확인하였다. 따라서 상향집재보다 하향집재에서 경사에 대한 작업안전의 원인으로 작업시간이 증가되는 것으로 사료된다.
	요소작업의 구분방식은 무엇인가?	작업공정은 스톱워치(stop watch)를 이용하여 시간 및 동작연구방법(time and motion study)을 적용하였다. 집재작업은 타이푼윈치 조작원 1명, 쵸커맨 2명으로 3인 1조로 작업하며 요소작업은 와이어로프끌기 및 쵸킹(wire out and hooking), 지면끌기(skidding), 쵸커해제(unhooking), 그리고 작업지연(delay)시간으로 구분하였다. 작업지연시간은 기계적 지연(장비의 공장, 수리 및 정비 등), 운용적 지연(작업대기, 나무걸림 등), 그리고 인위적 지연(휴식, 개인용무 등)으로 구분하였다.

참고문헌 (25)

Adebayo, A.B., Han, H.S. and Johnson, L. 2007. Productivity and cost of cut-to-length and whole-tree harvesting in a mixed-conifer stand. Forest Prod Journal 57(5): 59-69.
Brinker, R.W., Kinkard, J., Rummer, B. and Landford, B. 2002. Machine rates for selected forest harvesting machines. Circular 296(Revised). Alabama Agricultural Experimental Station. Auburn, Alabama, USA. pp. 32.
Bodaghi, A.I., Nikooy, M., Naghdi, R., Venanzi, R., Latterini, F., Tavankar, F. and Picchio, R. 2018. Ground-based extraction on salvage logging in two high forests a productivity and cost analysis. Forests.
Cho, M.J., Cho, K.H., Oh, J.H., Han, H.S. and Cha, D.S. 2014. Harvesting productivity and cost of whole-tree clear cutting using a tower yarder in a Larix leptolepis stand. Journal of Korean Forest Science 30(1): 107-112.
Cho, M.J., Cho, K.H., Choi, B.K. and Cha, D.S. 2018. Yarding productivity of tree-length harvesting using a small cable-yarder in steep slope, South Korea. Forest Science and Technology 14(3) : 132-137.

상세보기
Construction Association of Korea. 2018. Government Standards for Unit Labor Costs in the 2nd Half of 2018.
Ghaffariyan, M.R. 2014. A short review of efficient groundbased harvesting systems for steep and mountainous areas. Bulletin of the Transilvania University of Brasov Series II: Forestry Wood Industry Agricultural Food Engineering 7(2): 11-16.
Gilanipoor, N., Najafi, A. and Heshmat Alivaezin, S.M. 2012. Productivity and cost of farm tractor skidding. Journal of Forest Science 58(1): 21-26.

상세보기
Han, W.S., Han, H.S., Kim, N.H., Cha, D.S., Cho, K.H., Min, D.H. and Kwon, K.C. 2014. Comparison of harvesting productivity and cost of cable yarding system. Journal of Korean Forest Society 103(1): 87-97.

원문보기 상세보기
Han, W.S., Han, H.S., Kim, Y.S. and Sin, M.Y. 2008. The yarding productivity and cost of cable yarding operation by yarder attached on tractor using the Chuncheon tower-yarder. Journal of Korean Forest Society 97(6): 641-649.
Han, W.S., Kim, J.W., Song, T.Y., Cho, K.H., Oh, J.H., Han, H.S., Kim, Y.S. and Shin, M.Y. 2009. The yarding productivity of cable yarding operation by yarder attached on tractor. 2009 Regular Conference of Korean Forest Society : 354-356.
Heinimann, H. 1999. Ground-based Harvesting Technologies for Steep Slopes. In Proceedings of the International Mountain Logging and 10th Pacific Northwest Skyline Symposium : 1-19.
Jeong, E.J., Cho, K.H., Cho, M.J., Choi, B.K. and Cha, D.S. 2017. Productivity and cost of tree-length harvesting using cable yarding system in a larch(Larix leptolepis) clear-cutting stand. Journal of Forest and Environmental Science 33(2): 147-153.

원문보기 상세보기
Kim, J.H. and Park, S.J. 2010. An analysis of the yarding productivity and cost in forest tending operation. Journal of Korean Forest Society 99(4): 625-632.
Kim, J.H. and Park, S.J. 2012. An analysis of the operational time and productivity in whole-tree and cut-to-length logging operation system. Journal of Korean Forest Society 101(3): 344-355.
Kim, J.H. and Park, S.J. 2013. An analysis of the operational cost in the whole-tree and cut-to-length logging operation system. Journal of Korean Forest Society 102(2): 229-238.
Korea National Oil Corporation. 2018. Oil Price Database. http://www.knoc.co.kr. Accessed 2018.
Korea Forest Service. 2018. Statistical Yearbook of Forestry pp. 78.
MacDonald, A.J. 1999. Harvesting systems and Equipment in British Columbia. pp. 197.
Miyata, E.S. 1980. Determining fixed and operating costs of logging equipment. U.S. Department of Agriculture Forest Service Gen. Tech. Re. NC55. pp. 16.
Mun, H.S., Cho, K.H. and Park, S.J. 2014. An analysis of the operational productivity and cost for the utilization of forest-biomass(I): The operational time and Productivity. Journal of Korean Forest Society 103(4): 583-592.

원문보기 상세보기
Park, S.J. 2002. An Analysis of the efficiency of tarding operation by yarder attached on tractor. Journal of Korean Forest Society 91(3): 287-295.
Seol, A., Han, H., Jung, Y.K., Chung, H.J. and Chung, J.S. 2016. Analyzing the comparative economic efficiency of short-wood woodgrab logging and whole-tree cable logging operations. Journal of Korean Forest Society 105(2): 231-237.

원문보기 상세보기
Wang, J., Long, C., McNeel, J. and Baumgras, J. 2004. Productivity and cost of manual felling and cable skidding in central Appalachian hardwood forests. Forest Products Journal 54(12): 45-51.
Woo, B.M., Park, J.M., Lee, J.W. and Chung, N.H. 1990. A study on economical analysis of yarding operation by cable crane. Journal of Korean Forest Society 79(4): 413-418.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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