[논문]단목생산작업에 있어서 하베스터와 포워더의 임내주행에 따른 토양교란 특성

한상균; 이경철; 오재헌; 문호성; 이상태; 최윤성; 최병구

doi:10.14578/jkfs.2019.108.1.67

단목생산작업에 있어서 하베스터와 포워더의 임내주행에 따른 토양교란 특성
Characteristics of Soil Disturbance Caused by Passages of Harvester and Forwarder in Cut-to-Length Harvesting Operations 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.108 no.1, 2019년, pp.67 - 76

한상균 (한국농수산대학 산림학과) , 이경철 (한국농수산대학 산림학과) , 오재헌 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 문호성 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 이상태 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 최윤성 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 최병구 (강원대학교 산림과학부)

초록
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최근 국내 숲가꾸기 산물수집 및 목재수확에 있어 하베스터, 포워더와 같은 중대형 임업기계의 활용이 증대되고 있는 실정이며, 이에 따른 토양환경 피해 및 임지생산력 저하 등 환경적인 문제가 대두되고 있다. 본 연구는 하베스터와 포워더의 임내주행에 있어서 벌채부산물처리(무처리, $7.3kg/m^2$과 $11.5kg/m^2$) 및 주행횟수(하베스터 1회와 포워더 1~10회)에 따른 토양 깊이별(10, 20 및 30 cm) 토양 물리성 변화 및 토양 지표면 교란을 판단하기 위하여 토양밀도, 토양관입저항, 토양패임 등을 측정하였다. 연구결과 임업기계의 임내주행에 따른 토양용적밀도는 벌채부산물 무처리구에서 처리구($11.5kg/m^2$)와 비교하여 약 10~29 % 높게 나타났으며, 토양관입저항은 약 25~139 %까지 높게 나타나 벌채부산물 처리에 따른 토양답압 저감효과를 확인할 수 있었다(p<0.05). 또한 벌채부산물 처리구와 무처리구 모두에서 주행횟수가 증가함에 따라 토양용적밀도와 관입저항은 증가하는 것으로 나타났으며, 벌채부산물 처리구는 하베스터 1회, 포워더 5회까지 전체 토양답압의 92%가 발생되었고 무처리구에서는 하베스터 1회 포워더 1회까지 전체 토양답압의 84 %가 발생되는 것으로 나타났다. 이 연구결과를 바탕으로 향후 하베스터와 포워더를 이용한 단목수확작업을 설계할 시에는 토양환경피해 및 피해면적을 최소화하기 위하여 주행차로에 벌채부산물을 처리하거나, 지정 주행차로를 설계하는 것이 필요하다고 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

With an increasing demand of timber production, the use of heavy machinery in forest management has significantly increased, causing the changes of soil physical properties and the decline of long-term site productivity. This study was conducted to evaluate the effects of logging slash (non-slash, slash $7.3kg/m^2$, and slash $11.5kg/m^2$) and machine passes(harvester 1 pass and forwarder 1 to 10 passes) on soil physical properties at 10 cm, 20 cm and 30 cm soil depths in harvester and forwarder operations and also to estimate the degree of soil surface disturbance. The results indicated that soil bulk density in the non-slash treatment site increased 10 %~29 % (25~139 % in soil penetration resistance) at all soil depths, compared with the slash treatment site(slash $11.5kg/m^2$). Therefore, the creation of a slash mat could be an effective way to minimize the changes of soil physical properties. In addition, 92 % of total soil compaction in slash treatment site was created within harvester 1 pass and forwarder 5 passes. In non-slash treatment site, 84 % of total soil compaction was created within first harvester and forwarder passes. The results showed that slash treatment was effective to reduce soil compaction caused by machine passes and also it is necessary to create designed forwarding trails for minimizing soil compaction area at timber harvesting sites.

주제어

표/그림 (13)

그림 Figure 1. Experimental block designs and sample points to measure changes of soil physical properties and surface deformations caused by two different slash treatments with machine passages.
그림 Figure 2. Experimental block designs to measure changes of soil physical properties caused by different machine passages with two different slash treatments.
그림 Figure 3. The methods of measurement.
표 Table 1. Mean values (±standard deviation) for soil bulk density (Mg/m³) collected from the reference and track areas in two different slash treatment sites.
그림 Figure 4. Percent increase of soil bulk density after machine passage. Means with the same letter are not significantly different (p>0.05).
표 Table 2. Mean values (±standard deviation) for soil penetration resistance (kPa) collected from the reference and track areas in two different slash treatment sites.
그림 Figure 5. Penetration resistance changes in reference, center, and track area after machine passage with slash treatments (Non-slash : left, Slash : right).
그림 Figure 6. Percent increase of soil penetration resistance after machine passage. Means with the same letter are not significantly different (p>0.05).
표 Table 4. Changes in soil bulk density (Mg/㎡) by the number of machine passes and logging slash treatments.
표 Table 3. Mean values for soil rut depth and soil berm height after machine passage in two different slash treatment sites.
그림 Figure 7. Percent increasement of soil bulk density by machine passes and logging slash treatments. Means with the same letter are not significantly different (p>0.05).
표 Table 5. Changes in soil penetration resistance (kPa) by the number of machine passes and logging slash treatments.
그림 Figure 8. Percent increasement of soil penetration resistance by machine passes and logging slash treatments. Means with the same letter are not significantly different (p>0.05)

AI 본문요약
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문제 정의

이러한 중대형 임업기계의 도입과 함께 임목수확작업 시 무분별한 임내주행으로 인해 발생될 수 있는 임지훼손 및 임지생산력 저하 등 환경 적인 문제가 함께 부각되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 최근 국내에 도입된 하베스터와 포워더를 대상으로 기계화 임목생산에 의한 임지 훼손 및 임지생산력 저하를 예측하기 위하여 토양물리성 변화 및 지표교란을 측정하였다.
따라서 본 연구에서는 최근 국내에서 적용되고 있는 하베스터와 포워더를 이용한 단목생산작업지를 대상으로 임업기계의 임내주행에 따른 토양교란 특성을 조사하기 위하여 주행 전·후에 대하여 토양용적밀도, 토양관입저항, 주행차로 표면 등을 측정·조사하였다.

제안 방법

3 kg/m² 및 11.5 kg/m²)와 무처리구에서 토양깊이별(10, 20 및 30 cm) 토양물리성 변화를 측정하였으며, 2) 주행차로의 지표교란을 측정하기 위하여 주행 후 토양 패임 깊이 및 밀림 높이 등을 측정하였다. 또한 3) 주행횟수(H, H+F1, H+F2, H+F3, H+F4, H+F5 및 H+F10)에 따른 토양답압 정도를 분석하기 위하여 매 주행 횟수 적용 후 토양깊이별 토양물리성 변화를 측정하였다.
5 kg/m²)와 무처리구에서 토양깊이별(10, 20 및 30 cm) 토양물리성 변화를 측정하였으며, 2) 주행차로의 지표교란을 측정하기 위하여 주행 후 토양 패임 깊이 및 밀림 높이 등을 측정하였다. 또한 3) 주행횟수(H, H+F1, H+F2, H+F3, H+F4, H+F5 및 H+F10)에 따른 토양답압 정도를 분석하기 위하여 매 주행 횟수 적용 후 토양깊이별 토양물리성 변화를 측정하였다.
각각의 조사지에 대한 벌채부산물 처리구의 벌채부산물 처리는 하베스터가 벌도 및 조재작업을 진행하면서 조성하였으며, 주행차로에 처리된 벌채 부산물의 양은 하베스터 작업이 끝난 후 3개 조사선을 중심으로 1 m × 1 m 방형구를 구획하고 방형구 틀 내의 부산물을 모두 채취한 후 실험실로 옮겨 65℃에서 72시간 건조시킨 후 건조중량을 측정하였다.
채취된 시료는 지퍼백에 넣어 밀봉한 후 실험실로 운반하여 생중량을 측정하고, 건조기 105℃에서 48시간 이상 건조시켜 항량에 도달하게 한 후 건조 중량을 측정하였다. 그리고 토양의 생중량 중 건조 후 감소한 중량의 비율을 바탕으로 토양 함수율을 계산하였다.
본 연구에 사용된 임목수확방법은 하베스터(H)와 포워더(F)를 활용한 단목생산시스템을 적용하였다. 단목수확시스템에서 하베스터는 임내에서 벌도 및 조재작업을 수행하였으며, 조재작업 시 발생된 벌채부산물을 기계 앞에 쌓고 주행하였다. 하베스터 작업 후 포워더는 동일 주행 차로를 주행하며 차체 앞쪽에 부착되어 있는 그래플 (grapple)을 이용하여 주행차로 주변 단목(3.
토양 패임 깊이 및 밀림 높이(berm height)의 측정은 각 처리구의 3개 조사선에서 미교란지의 수평 지면을 기준으로 조사하였으며, 토양 패임 깊이 측정 시에는 휠 트랙부의 중심부를 기준으로 5회 반복 측정하였다. 또한 토양 밀림 높이는 휠 트랙부를 좌측과 우측으로 나누어 5회 반복 측정하였다(Figure 3).
임업기계의 임내주행에 있어 벌채부산물 처리에 따른 토양 물리성 변화 및 표면교란 특성을 파악하기 위하여 조사지 내 벌채부산물 처리구에 벌채부산물을 처리한 후, 무처리구와 부산물처리구 모두에 대하여 동일하게 하베스터 주행 1회와 포워더 적재주행 5회를 실행하였다. 모든 임내 주행이 종료된 후 토양 물리적 특성 변화를 파악하기 위하여 토양용적밀도 및 토양관입저항을 측정하였다.
벌채부산물 처리에 따른 토양 표면교란 특성을 파악하기 위하여 임내주행 후 주행차로의 휠 트랙부 주변으로 발생된 토양 패임 깊이(rut depth)와 밀림 높이(berm height)를 측정하였다. 토양 패임 깊이 및 밀림 높이(berm height)의 측정은 각 처리구의 3개 조사선에서 미교란지의 수평 지면을 기준으로 조사하였으며, 토양 패임 깊이 측정 시에는 휠 트랙부의 중심부를 기준으로 5회 반복 측정하였다.
임업기계의 임내주행에 있어 벌채부산물 처리에 따른 토양 물리성 변화 및 표면교란 특성을 파악하기 위하여 조사지 내 벌채부산물 처리구에 벌채부산물을 처리한 후, 무처리구와 부산물처리구 모두에 대하여 동일하게 하베스터 주행 1회와 포워더 적재주행 5회를 실행하였다. 모든 임내 주행이 종료된 후 토양 물리적 특성 변화를 파악하기 위하여 토양용적밀도 및 토양관입저항을 측정하였다.
임업기계의 임내주행에 있어 주행횟수 및 벌채부산물 처리에 따른 토양 물리성 변화를 조사하기 위하여 조사지 내에 벌채부산물 처리구에 벌채부산물을 처리한 후, 무처리구(NS)와 부산물처리구(11.5 kg/m², S) 모두에 대하여 동일하게 하베스터 주행 1회와 포워더 적재주행 1회부터 10회까지 주행하였다.
임업기계의 임내주행에 있어 벌채부산물 및 주행횟수 처리에 따른 토양환경피해 특성을 측정하기 위하여 조사 대상지 내에 지형 및 경사, 토성, 토양수분, 유기물층 두께 등 임분 및 토양환경이 유사한 두개 조사지(조사지 1 과 2)를 선정하였다. 조사지 1에서는 벌채부산물 처리에 따른 토양깊이별 토양물리성 변화 및 토양표면 변형을 측정하기 위하여 2개 조사구(부산물처리구와 무처리구)를 구획하고 각 조사구에 3개 조사선(transacts)을 선정하였으며, 부산물처리구에는 7.3 kg/m²의 벌채부산물을 처리하였다(Figure 1). 조사지 2에서는 벌채부산물 처리 및 주행횟수에 따른 토양깊이별 토양물리성 변화를 측정하기 위하여 1개 주행차로에 2개 조사구(부산물처리구와 무처리구)를 구획하고 각 조사구에 3개 조사선을 선정하였으며, 부산물처리구에는 11.
3 kg/m²의 벌채부산물을 처리하였다(Figure 1). 조사지 2에서는 벌채부산물 처리 및 주행횟수에 따른 토양깊이별 토양물리성 변화를 측정하기 위하여 1개 주행차로에 2개 조사구(부산물처리구와 무처리구)를 구획하고 각 조사구에 3개 조사선을 선정하였으며, 부산물처리구에는 11.5 kg/m²의 벌채부산물을 처리하였다(Figure 2). 각각의 조사지에 대한 벌채부산물 처리구의 벌채부산물 처리는 하베스터가 벌도 및 조재작업을 진행하면서 조성하였으며, 주행차로에 처리된 벌채 부산물의 양은 하베스터 작업이 끝난 후 3개 조사선을 중심으로 1 m × 1 m 방형구를 구획하고 방형구 틀 내의 부산물을 모두 채취한 후 실험실로 옮겨 65℃에서 72시간 건조시킨 후 건조중량을 측정하였다.
토양수분함량은 임목수확작업 시 각 처리구의 3개 조사선에서 간이토양채취기를 이용하여 깊이별로 토양을 채취하였다. 채취된 시료는 지퍼백에 넣어 밀봉한 후 실험실로 운반하여 생중량을 측정하고, 건조기 105℃에서 48시간 이상 건조시켜 항량에 도달하게 한 후 건조 중량을 측정하였다. 그리고 토양의 생중량 중 건조 후 감소한 중량의 비율을 바탕으로 토양 함수율을 계산하였다.
토양용적밀도(soil bulk density)는 벌채부산물 처리와 무처리구에서 각 조사선을 기준으로 휠 트랙부(track)와 미교란지(reference)에서 간이토양채취기와 100 cc 토양 시료캔을 이용하여 0∼10 cm, 10∼20 cm, 20∼30 cm의 깊이별로 채취하였다(Figure 3). 채취된 토양시료는 실험실로 운반하여 105℃에서 48시간 건조하여 시료의 무게를 측정하였으며, 각 조사선에 대한 휠 트랙부의 토양용적밀도 증가율은 미교란지의 토양용적밀도와 비교하여 산정하였다(Figure 3). 토양관입저항(soil penetration resistance)은 역시 임내주행이 완료된 후 각 조사구의 조사선을 대상으로 휠 트랙부(track)와 미교란지(reference)에서 토양관입저항측정기(soil cone parameter)를 이용하여 토양 깊이 30 cm까지 3회 반복 측정하였다(Figure 3).
토양용적밀도의 측정은 각 조사구의 3개 조사선을 기준으로 하베스터 1회, 포워더 적재주행 1회, 3회, 5회, 10회 주행 후 주행차로 휠 트랙부, 미교란지에서 간이토양 채취기를 이용하여 0∼10 cm, 10∼20 cm 및 20∼30 cm의 깊이별로 채취하였다. 채취된 토양은 실험실로 운반하여 105℃에서 48시간 건조하여 시료의 무게를 측정하였다. 토양관입저항(soil penetration strength)의 측정은 각 조사구에서 하베스터 1회 주행과 함께 포워더 적재주행 1회, 2회, 3회, 4회, 5회 및 10회 주행 후, 조사구내 각조사선을 기준으로 휠 트랙부와 미교란지에서 토양관입 저항측정기를 이용하여 토양 깊이 30 cm 까지 3반복 측정하였다.
벌채부산물 처리에 따른 토양 표면교란 특성을 파악하기 위하여 임내주행 후 주행차로의 휠 트랙부 주변으로 발생된 토양 패임 깊이(rut depth)와 밀림 높이(berm height)를 측정하였다. 토양 패임 깊이 및 밀림 높이(berm height)의 측정은 각 처리구의 3개 조사선에서 미교란지의 수평 지면을 기준으로 조사하였으며, 토양 패임 깊이 측정 시에는 휠 트랙부의 중심부를 기준으로 5회 반복 측정하였다. 또한 토양 밀림 높이는 휠 트랙부를 좌측과 우측으로 나누어 5회 반복 측정하였다(Figure 3).
채취된 토양시료는 실험실로 운반하여 105℃에서 48시간 건조하여 시료의 무게를 측정하였으며, 각 조사선에 대한 휠 트랙부의 토양용적밀도 증가율은 미교란지의 토양용적밀도와 비교하여 산정하였다(Figure 3). 토양관입저항(soil penetration resistance)은 역시 임내주행이 완료된 후 각 조사구의 조사선을 대상으로 휠 트랙부(track)와 미교란지(reference)에서 토양관입저항측정기(soil cone parameter)를 이용하여 토양 깊이 30 cm까지 3회 반복 측정하였다(Figure 3).
채취된 토양은 실험실로 운반하여 105℃에서 48시간 건조하여 시료의 무게를 측정하였다. 토양관입저항(soil penetration strength)의 측정은 각 조사구에서 하베스터 1회 주행과 함께 포워더 적재주행 1회, 2회, 3회, 4회, 5회 및 10회 주행 후, 조사구내 각조사선을 기준으로 휠 트랙부와 미교란지에서 토양관입 저항측정기를 이용하여 토양 깊이 30 cm 까지 3반복 측정하였다. 임목수확작업 당시의 토양수분함량은 위에 제시된 방법과 동일하게 측정하였다.
토양수분함량은 임목수확작업 시 각 처리구의 3개 조사선에서 간이토양채취기를 이용하여 깊이별로 토양을 채취하였다. 채취된 시료는 지퍼백에 넣어 밀봉한 후 실험실로 운반하여 생중량을 측정하고, 건조기 105℃에서 48시간 이상 건조시켜 항량에 도달하게 한 후 건조 중량을 측정하였다.
토양용적밀도(soil bulk density)는 벌채부산물 처리와 무처리구에서 각 조사선을 기준으로 휠 트랙부(track)와 미교란지(reference)에서 간이토양채취기와 100 cc 토양 시료캔을 이용하여 0∼10 cm, 10∼20 cm, 20∼30 cm의 깊이별로 채취하였다(Figure 3).
토양용적밀도의 측정은 각 조사구의 3개 조사선을 기준으로 하베스터 1회, 포워더 적재주행 1회, 3회, 5회, 10회 주행 후 주행차로 휠 트랙부, 미교란지에서 간이토양 채취기를 이용하여 0∼10 cm, 10∼20 cm 및 20∼30 cm의 깊이별로 채취하였다.

대상 데이터

본 연구는 2017년 4월 1일부터 5월 30일까지 단목생산이 이루어진 경기도 포천군 산림기술경영연구소 시험림 내 3.2 ha 2개소에서 실시하였으며, 조사대상지는 잣나무 (60 %), 졸참나무(23 %), 기타활엽수(17 %) 등으로 이루어진 침·활혼효림 지역이다.
6 m)을 뒤쪽 벙커에 적재한 후 집재장까지 운반하였다. 본 연구에서 이용된 하베스터(무한궤도형)는 현대 HX220 굴삭기에 Konard Woody 60 하베스터 헤드를 부착하여 이용하였으며, 총 중량은 24,150 kg이다. 포워더(차륜형)는 Valtra T203에 Kesla 102ND와 204T크레인을 부착하여 이용하였으며, 총 중량은 17,550 kg이다.
임업기계의 임내주행에 있어 벌채부산물 및 주행횟수 처리에 따른 토양환경피해 특성을 측정하기 위하여 조사 대상지 내에 지형 및 경사, 토성, 토양수분, 유기물층 두께 등 임분 및 토양환경이 유사한 두개 조사지(조사지 1 과 2)를 선정하였다. 조사지 1에서는 벌채부산물 처리에 따른 토양깊이별 토양물리성 변화 및 토양표면 변형을 측정하기 위하여 2개 조사구(부산물처리구와 무처리구)를 구획하고 각 조사구에 3개 조사선(transacts)을 선정하였으며, 부산물처리구에는 7.
본 연구에서 이용된 하베스터(무한궤도형)는 현대 HX220 굴삭기에 Konard Woody 60 하베스터 헤드를 부착하여 이용하였으며, 총 중량은 24,150 kg이다. 포워더(차륜형)는 Valtra T203에 Kesla 102ND와 204T크레인을 부착하여 이용하였으며, 총 중량은 17,550 kg이다.

데이터처리

단목생산작업에 있어서 임업기계의 임내주행에 토양교란 특성 및 영향인자를 파악하기 위하여 조사지 1과 2를 분리하여 통계분석을 실시하였다. 통계분석은 SPSS 23.
임업기계의 임내주행에 있어 벌채부산물 처리 및 주행횟수에 따른 토양물리적 특성 변화를 통계적으로 파악하기 위하여 일원배치 분산분석(One-Way ANOVA) 후 벌채부산물 처리별 자료수가 동일하였기 때문에 Tukey 사후검정(α=0.05)을 실시하였으며, 각각의 처리구에서 토양깊이별 휠 트랙부와 미교란지 사이의 토양물리성 및 표면교란 변화 비교는 t-test를 이용하여 p<0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.

이론/모형

본 연구에 사용된 임목수확방법은 하베스터(H)와 포워더(F)를 활용한 단목생산시스템을 적용하였다. 단목수확시스템에서 하베스터는 임내에서 벌도 및 조재작업을 수행하였으며, 조재작업 시 발생된 벌채부산물을 기계 앞에 쌓고 주행하였다.

성능/효과

5 cm 지점에서 토양관입저항이 급격하게 증가한 후일정한 값을 유지하는 것으로 나타났다. 따라서 주행차로에 벌채부산물을 처리를 함으로서 토양답압을 완벽하게 차단할 수는 없겠지만, 토양답압이 영향하는 토양깊이 및 답압정도를 경감시키는데는 효과적인 것으로 분석되었다. 또한 벌채부산물 무처리구에서 토양깊이 7.
05). 따라서 중대형 임업기계의 임내주행에 있어서 주행차로에 벌채부산물을 처리했음에도 불구하고 휠 트랙부에서는 토양답압이 발생하는 것으로 나타났다.
또한 벌채부산물 처리 구에서도 미교란지와 비교하여 휠 트랙부의 모든 토양깊이에서 더 높은 토양용적밀도를 나타냈다(p<0.05).
, 2006), Jakobsen and Moore(1981)는 산림작업에 있어서 임업기계의 하중 및 적재중량을 완충할 수 있는 적정 벌채부산물 양은 18 kg/m²라고 보고하였다. 또한 주행차로 휠 트랙부의 토양깊이 20 cm까지는 벌채부산물 처리구에서 더 높은 토양용적밀도 증가율을 보였는데, 이는 임업기계 임내주행 당시 조사구 간의 토양수분함량 차이(무처리구 14 %, 처리구 21 %)에 의한 것으로 판단된다. 임목수확 작업 시 임업기계에 의한 토양답압 및 지표면 교란 정도는 토양수분과 밀접한 관계를 가지고 있으며, 기존 연구에서는 여름철 토양습도가 낮을 경우 토양답압 발생 빈도가 낮으며, 봄과 가을 토양습도가 높을수록 토양답압 및 토양교란이 심화되는 되는 것으로 보고되었다(Adams and Froehlich, 1984; Han et al.
벌채부산물 무처리구와 처리구에서 하베스터(1회)와 포워더(5회) 주행 후 토양관입저항 변화를 살펴보면, 두 처리구의 모든 토양층에서 미교란지와 비교하여 휠 트랙 부에서 더 높은 토양관입저항 값을 나타냈다(p<0.05).
벌채부산물 무처리구와 처리구의 미교란지에 대한 휠트랙부의 토양관입저항 증가율을 살펴보면, 벌채부산물 처리구와 비교하여 모든 토양깊이에서 무처리구가 약 4배 높게 나타났으며(p>0.05), 이러한 결과로 벌채부산물 처리에 따른 토양답압 저감효과를 확인할 수 있었다 (Figure 5).
벌채부산물 무처리구와 처리구의 미교란지에 대한 휠트랙부의 토양용적밀도 증가율을 살펴보면(Figure 4), 벌채부산물 무처리구와 처리구 간의 토양용적밀도 증가율은 토양깊이 10 cm에서 각각 28 %(무처리구)와 29 %(처리구)로 차이가 없는 것으로 나타났으며(p>0.05), 모든 토양깊이에서 벌채부산물 처리에 따른 토양답압 저감효과는 확인하지 못하였다.
벌채부산물 처리구(S)와 무처리구 (NS) 모두 주행횟수와 토양깊이가 증가함에 따라 토양용 적밀도도 증가하는 것으로 나타났으며, 벌채부산물 처리과와 무처리구 간의 토양용적밀도 차이는 유의하지 않은 것으로 나타났다(p>0.05).
벌채부산물 처리구와 무처리구에서 모두 토양깊이가 증가함에 따라 토양용적밀도도 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 미교란 상태에서 벌채부산물 처리구와 무처리구 간의 토양용적밀도 차이는 유의하지 않은 것으로 나타났다(p>0.05).
벌채부산물 처리에 의한 토양답압 저감 효과는 토양깊이 20 cm를 제외한 모든 토양깊이에서 하베스터 1회부터 포워더 10회 주행까지 벌채부산물 처리구(S)에 비해 무처리구(NS) 에서 약 2배 더 높은 토양관입저항 증가율을 나타내어, 중대형 임업기계의 임내주행에 있어 벌채 부산물 처리에 따른 토양답압 저감효과를 확인할 수 있었다(p<0.05; Figure 8).
벌채부산물 처리에 의한 토양답압 저감 효과는 하베스터 1회 및 포워더 3회 주행까지 모든 토양깊이에서 확인할 수 있었으며(p<0.05), 특히 토양깊이 20 cm에서 가장 큰 효과를 확인할 수 있었다(Figure 7).
연구결과 중대형 임업기계의 임내주행으로 인하여 토양답압 및 지표교란이 발생하는 것으로 나타났으며, 이러한 토양환경피해를 최소화하기 위하여 주행차로에 벌채 부산물을 처리하였음에도 불구하고 휠 트랙부에서는 토양답압이 발생하는 것으로 나타났다. 이는 하베스터와 포워더의 작업특성상 주행차로의 트랙부를 반복 주행함으로서 기계의 적재하중 및 진동이 지속적으로 산림토양에 전달된 결과라 할 수 있다.
(2006)에 따르면 벌채부산물 처리에 따라 토양 패임이 낮게 발생되며, 특히 벌채부산물 양이 많거나 토양수분함량이 높을 때 이러한 경향이 두드러진다고 보고한 바 있는데 본 연구결과에서도 유사한 경향을 확인할 수 있었다. 이를 통해 임업기계의 임내주행 시 주행차로에 벌채부산물 처리를 할 경우 토양답압을 저감할 수 있을 뿐만 아니라 토양 표면의 교란 역시 저감하는 효과가 큰 것으로 분석되었다.
5 kg/m²)의 벌채부산물이 설치되어야 할 것이다. 임목수확 작업지내 주행차로의 토양의 물리성 변화는 벌채부산물 처리와 함께 임업기계의 주행횟수에 의해서도 다르게 나타났으며, 벌채부산물 처리구(S, 11.5 kg/m²)의 경우 하베스터 1회, 포워더 5회 주행동안 전체 토양답압의 92 % 이상이 발생한 반면 무처리구(NS)에서는 단지 하베스터 1회, 포워더 1회 주행에서 전체 토양답압의 84 %가발생되었다. 이와 같은 연구결과를 바탕으로 향후 하베스터와 포워더를 이용한 단목수확작업을 설계할 시에는 토양환경피해를 고려하여 주행차로에 벌채부산물을 처리하거나, 피해면적을 최소화하기 위하여 지정 주행차로(designated forwarding trail)를 설계하는 것이 필요하다고 판단된다.
2 ha 2개소에서 실시하였으며, 조사대상지는 잣나무 (60 %), 졸참나무(23 %), 기타활엽수(17 %) 등으로 이루어진 침·활혼효림 지역이다. 조사대상지 임분의 평균영급은 4영급, 평균 경급은 18 cm, 평균 수고는 14 m, 평균 경사는 32 %이었으며, 토성은 사질양토(Silt loam), 평균 토양습도는 25 % 이었다.
측정결과 벌채부산물 무처리구의 휠 트랙부 토양 패임 깊이는 평균 9.5 cm, 처리구는 평균 6.3 cm로 무처리구에서 더 깊게 나타났으며, 토양 밀림 높이 역시 벌채부산물 무처리구는 평균 5.0 cm, 벌채부산물 처리구에서는 평균 3.3 cm로 나타났다(p<0.05).
측정결과 벌채부산물 처리구와 무처리구 모두에서 토양깊이가 증가함에 따라 토양관입저항이 증가하는 것으로 나타났으며, 임목수확작업 전 두 처리구의 미교란 상태에서 토양관입저항 값 차이는 유의하게 나타났다(p<0.05).
중대형 임업기계의 임내주행에 있어서 주행횟수 및 벌채부산물 처리에 따른 토양 깊이별 토양관입저항 변화를 Table 5에 나타냈다. 토양용적밀도 결과와 같이 벌채부산물 처리구(S)와 무처리구(NS) 모두 주행횟수 및 토양깊이가 증가함에 따라 토양관입저항도 증가하는 것으로 나타났다. 또한 벌채부산물 무처리구와 처리구의 미교란지를 기준으로 임업기계의 임내주행 횟수에 따른 휠 트랙 부의 토양관입저항 증가율을 살펴보면(Figure 8), 벌채부산물 처리구(S, 11.
05), 이러한 결과로 벌채부산물 처리에 따른 토양답압 저감효과를 확인할 수 있었다 (Figure 5). 특히, 토양깊이 10 cm의 토양관입저항 증가율은 벌채부산물 무처리구와 처리구에서 각각 565 %, 166 %로 가장 높게 나타났으며, 지표면과 근접한 토양층을 중심으로 토양답압이 집중되는 것을 알 수 있었고, 벌채부산물 처리에 따른 토양답압 저감효과도 더 큰 것으로 분석되었다. 이러한 연구결과는 기존에 보고된 연구 결과(Adams and Froehlich, 1984; Han et al.

후속연구

또한 벌채부산물 처리에 따른 토양답압 저감효과를 극대화하기 위해서는 임업기계의 적재하중과 반복주행을 완충할 수 있는 충분한 양(>11.5 kg/m2)의 벌채부산물이 설치되어야 할 것이다.
본 연구결과는 향후 숲가꾸기 산물 수집 및 임목수확 작업에 있어서 임업기계의 주행에 따른 토양 환경 변화 및 임지 훼손 정도를 예측하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것이며, 나아가 임목수확작업지의 임지훼손 최소화 방안 도출 및 작업설계 매뉴얼을 제시하는데 기여할 수 있을 것이다. 또한 임목수확작업지에 대한 차세대 산림 조성 시 임지훼손 정도에 따른 기술적인 복구방안을 제시하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구결과는 향후 숲가꾸기 산물 수집 및 임목수확 작업에 있어서 임업기계의 주행에 따른 토양 환경 변화 및 임지 훼손 정도를 예측하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것이며, 나아가 임목수확작업지의 임지훼손 최소화 방안 도출 및 작업설계 매뉴얼을 제시하는데 기여할 수 있을 것이다. 또한 임목수확작업지에 대한 차세대 산림 조성 시 임지훼손 정도에 따른 기술적인 복구방안을 제시하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
5 kg/m²)의 경우 하베스터 1회, 포워더 5회 주행동안 전체 토양답압의 92 % 이상이 발생한 반면 무처리구(NS)에서는 단지 하베스터 1회, 포워더 1회 주행에서 전체 토양답압의 84 %가발생되었다. 이와 같은 연구결과를 바탕으로 향후 하베스터와 포워더를 이용한 단목수확작업을 설계할 시에는 토양환경피해를 고려하여 주행차로에 벌채부산물을 처리하거나, 피해면적을 최소화하기 위하여 지정 주행차로(designated forwarding trail)를 설계하는 것이 필요하다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	토양답압으로 인하여 발생하는 피해는 무엇인가?	, 2018). 토양답압은 임업기계의 임내주행에 따라 주행차로에서 일반적으로 발생되며, 임내주행 중 발생되는 장비중량과 적재중량, 접지압, 진동 등이 토양으로 직접 전달되어 토양공극의 감소 및 토양구조 파괴 등 토양의 물리적 특성을 악화시킬 수 있다. 주행차로에 발생될 수 있는 패임현상은 반복 적인 임내주행에 따라 토양표면의 변형과 토양답압이 함께 발생되며, 특히 토양 내 공극률과 수분 침투율 감소로 인하여 집중호우 시 표면유출의 증가와 함께 토양침식이 발생될 수 있다(Hakanson and Lipiec, 2000; Han et al.
	중대형 임업기계의 반복적 임내주행에 따른 토양교란 및 토양물리성 변화가 끼치는 영향은?	, 2009). 이러한 중대형 임업기계의 반복적인 임내주행에 따른 토양교란 및 토양물리성 변화는 결과적으로 수목근계 확장을 저해할 뿐만 아니라 토양 내 수분침투, 가스교환 및 양분순환을 저해하여 임지생산력 저하 및 후계 조림목 성장에 영향을 끼칠 수 있다(Adams and Froehlich, 1984; Han et al., 2006; Page-Dumroese et al.
	단목생산시스템의 문제점은?	, 2018). 하지만 임목수확대상지의 수종, 재적, 지형, 경사, 토성 등 임분 특성을 고려하지 않는 단일적 목재생산방식 및 임업기계의 적용은 작업 생산성과 안전성 저하뿐만 아니라 벌채지내 극심한 토양환경피해를 초래할 수 있다(Lee et al., 2017; Choi et al.

참고문헌 (18)

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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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