[논문]삼나무의 수간곡선식 및 입목수간재적표 개발

고치웅; 이승현; 이선정; 김동근; 강진택

doi:10.14578/jkfs.2020.109.4.461

[국내논문] 삼나무의 수간곡선식 및 입목수간재적표 개발
Development of a Stem Taper Equation and a Stem Table for Criptomeria japonica Stands in South Korea 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.109 no.4, 2020년, pp.461 - 467

고치웅 (국립산림과학원 산림산업연구과) , 이승현 (국립산림과학원 산림산업연구과) , 이선정 (국립산림과학원 산림산업연구과) , 김동근 (경북대학교 생태환경시스템학과) , 강진택 (국립산림과학원 산림산업연구과)

초록
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본 연구는 정확도가 높은 Kozak 수간곡선모델을 이용하여 전국에 분포한 삼나무의 수간곡선식 및 입목수간재적표를 개발하고자 수행되었다. 이를 위해 전국에 분포하는 총 1,000본의 삼나무 표본목을 벌채하여 수간고별 직경을 측정하고 수간 형상을 파악할 수 있는 수간곡선식을 추정하였다. 추정한 모델의 통계적 적합도지수는 98.7%로 나타났고 편차는 -0.0142, 평균절대편차는 1.1640로 높은 적합도를 보였다. 또한 현행재적표와 신규재적표의 재적은 통계적으로 유의적인 차이를 보였다(p<0.05). 새롭게 개발된 재적표는 현실림을 반영한 것으로, 국가 및 지자체의 산림통계 정확도 향상과 목재 자원량 평가 시 발생할 수 있는 경제적 손실 방지에 기여할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study was to utilize Kozak's stem taper model to develop both a stem taper equation and a stem volume table for Criptomeria japonica, a tree species distributed across Korea. A total of 1,000 sample trees were cut and collected across the country to measure their diameters by stem height. The equation was then used to estimate examine their stem shapes. Our results show that the Fitness Index for the equation was 98.7%, the Mean Absolute Deviation (MAD) was -0.0142, and the MAD was 1.1640, thus indicating a high level of fitness. A statistically significant difference (p < 0.05) was also found from the analysis of discrepancies between a current table and the new table used in this study. It is therefore suggested that the new table-with data from actual stands-will contribute to enhancing the accuracy of national and municipal forest statistics and reducing losses caused by imprecise data on available forest resources.

주제어

표/그림 (11)

그림 Figure 1. Location of the study area.
표 Table 1. Characteristics of the sample trees surveyed.
표 Table 2. Characteristics of the trees used for validation data.
표 Table 4. Accuracy assessment for estimation of Kozak's stem profile model.
표 Table 3. Applied stem taper equation for fitting of in Criptomeria japonica this study.
그림 Figure 2. Residual distribution of estimated diameter based on relative height.
그림 Figure 3. Validation of parameters in a stem taper equation.
표 Table 5. Parameters and statistics of Kozak's stem profile model for Criptomeria japonica.
그림 Figure 4. Stem taper curve patten of Criptomeria japonica.
표 Table 6. Stem volume table for Criptomeria japonica.
표 Table 7. Analysis of T-test between Original stem volume table and New stem volume table.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 과거 임분자료를 이용하여 추정한 수간 재적 표의 적용이 현실임분을 반영하는데에 한계가 있다고 판단하고 장령림이 된 삼나무 표본목을 대상으로 새로운 삼나무의 수간곡선식을 개발하여 입목수간재적표를 다시 작성하는데 있다.
본 연구는 우리나라의 남부 및 제주에 분포하는 삼나무의 전국단위 입목수간재적표를 개발하고자 수행되었다. 본 연구에서 사용된 Kozak 수간곡선식은 수종별 수간의 기하학적 형태를 추정할 때 적합도가 높은 것으로 알려져 있다.
또한 현행재적표는 지수식으로 개발되어 개체목의 이용재적 및 원목의 구분별 재적을 산출하는데 한계가 있다. 본 연구는 장령림화 되어 있는 삼나무의 현실임분을 반영하기 위해서 흉고직경 80 cm, 수고 35 m까지 범위를 확장한 입목수간재적표를 개발하였다. 단재적은 각 표본목의 전체수고를 10 cm 단위로 근원부부터 초두부까지 구분하여 수간고별 직경을 추정하여 Smalian식을 이용하여 계산하였다(Son et al.
그러나 Kozak식은 수종 등의 입력자료에 따라 파라미터 값이 달라지기 때문에 다른수종 또는 다른 시기 자료를 활용하여 개발된 수간곡선식의 경우 수간 고별 직경 값의 추정이 부정확 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 추정된 Kozak 수간곡선식의 적합성을 검정하기 위하여 통계적인 검정을 함꼐 수행하였다. 본 연구의 결과에 따르면 현행 재적표는 새로 개발된 재적표와 동일한 흉고직경의 재적에서 차이가 크게 발생하였다.

제안 방법

산출하였다. 또한 검정통계량 외에 예측치 잔차의 분포가 상대수고를 기준으로 평균의 범위를 벗어나는지 확인하였다(Figure 2).
수간곡선식의 적합성을 검증하기 위하여 FI, Bias, SEE, MAD를 산출하였다. 또한 검정통계량 외에 예측치 잔차의 분포가 상대수고를 기준으로 평균의 범위를 벗어나는지 확인하였다(Figure 2).

대상 데이터

5 m로 나타났다(Table 1). 또한, 개발의 사용되지 않은 156본의 표본목을 이용하여 개발된 수간곡선식의 정확도 검증자료로 사용하였다(Table 2).
삼나무의 입목수간재적표를 개발하기 위하여 강진군, 거제시, 고창군, 서귀포시, 순천시, 울주군, 제주시, 포항시에 분포하고 있는 삼나무를 대상으로 면적의 비율에 따라 표본 목을 선발하였다(Figure 1). 자료의 수집은 2019년 5월부터 10월까지 6개월간 경급별로 총1,000본(대경목: 253본, 중경목: 166본, 소경목: 281본)의 표본목을 벌채하였다.
선발하였다(Figure 1). 자료의 수집은 2019년 5월부터 10월까지 6개월간 경급별로 총1,000본(대경목: 253본, 중경목: 166본, 소경목: 281본)의 표본목을 벌채하였다. 이중 844본은 수간곡선식 개발에 사용되었고 평균 임령은 31.

데이터처리

, 2017). 또한 검증자료를 이용하여 측정값과 추정값의 R² 과 RMSE를 구하여 추정된 수간곡선식의 모수 값의 정확도를 검증하였다.
2 m까지는 나일로이드형 (neiloid)이며, 초두부는 원추형이(conoid)고, 이 양쪽 끝을 제외한 수간의 대부분은 포물선형(paraboloid)으로 구분하였다(National Institute of Forest Science, 2018). 또한 새롭게 개발한 입목수간재적표와 지수식으로 개발한 현행 입목수간재적표의 재적간 차이는 T-test를 통해 확인하였다.
이때 적합도 지수(FI)는 측정값과 추정값의 관계를 나타내며 비선형회귀분석에선 추정값과 실측값의 관계의 정도를 나타내는 값이다. 추정된 값이 모수의 참값에 대하여 평균적인 과소·과대치를 주는지를 알아보고자 편의(Bias)와 잔차 표준오차(SEE)를 비교하여 상대적인 정도를 평가하였고 평균절대편차(MAD)로 각 추정치 편차의 평균적인 크기를 계산하였다. 이들 통계량은 관측값와 추정값의 차이를 보여주는 것으로 통계값이 0과 근접할수록 높은 정도를 나타낸다(Ko et al.

이론/모형

Kozak model로 산출된 파라미터를 이용하여 삼나무의 수간 곡선형을 수간고별 직경과 상대수고를 이용하여 도식화하였다(Figure 4).
본 연구는 장령림화 되어 있는 삼나무의 현실임분을 반영하기 위해서 흉고직경 80 cm, 수고 35 m까지 범위를 확장한 입목수간재적표를 개발하였다. 단재적은 각 표본목의 전체수고를 10 cm 단위로 근원부부터 초두부까지 구분하여 수간고별 직경을 추정하여 Smalian식을 이용하여 계산하였다(Son et al., 2012; Kang et al., 2014b). 수간의 형태는 크게 3가지 형태로 나뉘는데 근주부에서 1.
3). 본 연구는 줄기의 하단부에서 초 두부까지의 수고가 변화됨에 따라 지속적으로 수간의 형태를 추정하는 높은 정밀도와 낮은 편차를 나타내는 Kozak (Kozak, 1988, 2004) taper model을 이용하였다. 이 모델은 개체목의 수간재적의 산정시 높이별 수피외직경의 추정이 모두 가능하여 원목의 이용재적 및 개별 원목의 양을 추정할 때 실용적으로 활용할 수 있다.
삼나무의 입목수간재적표를 조제하기 위하여 Kozak model(Kozak, 1988)로 삼나무의 수간곡선 추정식을 구하였다(Table 3). 본 연구는 줄기의 하단부에서 초 두부까지의 수고가 변화됨에 따라 지속적으로 수간의 형태를 추정하는 높은 정밀도와 낮은 편차를 나타내는 Kozak (Kozak, 1988, 2004) taper model을 이용하였다.

성능/효과

이에 따라 전라도와 경상도를 포함하여 전국에 분포하는 삼나무를 대상으로 분석한 본 연구의 결과와 차이가 있을 것으로 판단된다. 또한 검정자료로 검증 한 결과 R² 0.99, RMSE 0.52 cm로 추정된 수간 곡선식이 높은 정확도를 나타내는 것을 알 수 있었다 (Figure 3).
것으로 보아 적합성이 높은 것으로 판단된다. 또한 추정된 수간곡선식의 통계적 적합도(FI)는 98.7%로 높은 적합성을 보였다. Bias는 -0.
이에 본 연구에서는 추정된 Kozak 수간곡선식의 적합성을 검정하기 위하여 통계적인 검정을 함꼐 수행하였다. 본 연구의 결과에 따르면 현행 재적표는 새로 개발된 재적표와 동일한 흉고직경의 재적에서 차이가 크게 발생하였다. 따라서 과거 자료에 기반하여 작성된 현행 재적표는 현재 국내 삼나무 임분의 재적을 제대로 반영하지 못하다고 판단되며, 산림시업시 임업경영의 기초자료로서 불합리할 것으로 판단된다.
흉고직경 6 cm∼40 cm, 수고 5 m∼30 m 범위의 신규재적 표와 현행재적표의 재적차이를 통계적으로 비교한 결과 두 재적표의 평균재적 값이 통계적으로도 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 이는 현행재적표가 과거의 제한된 입목자료를 활용하였기 때문에 대경급의 입목을 제대로 추정하지 못할 뿐만 아니라 지수식을 이용한 한계로 새롭게 개발된 재적표와 재적의 차이가 큰 것으로 판단된다.

후속연구

본 연구의 결과에 따르면 현행 재적표는 새로 개발된 재적표와 동일한 흉고직경의 재적에서 차이가 크게 발생하였다. 따라서 과거 자료에 기반하여 작성된 현행 재적표는 현재 국내 삼나무 임분의 재적을 제대로 반영하지 못하다고 판단되며, 산림시업시 임업경영의 기초자료로서 불합리할 것으로 판단된다. 이에 재적예측의 정확도 측면에서 새롭게 개발된 신규 재적표를 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
이는 현행재적표가 과거의 제한된 입목자료를 활용하였기 때문에 대경급의 입목을 제대로 추정하지 못할 뿐만 아니라 지수식을 이용한 한계로 새롭게 개발된 재적표와 재적의 차이가 큰 것으로 판단된다. 따라서 현재의 삼나무 임분의 생장을 정확히 파악하기 위해서는 새로 조제한 입목수간재적표를 적용하는 것이 바람직할 것으로 사료된다(Table 6, Table 7).
, 2014a). 또한 수간곡선식을 더욱 정확하게 만들려면 수간고별 직경 자료 수집 중 수피의 두께 자료를 얻어 수피포함·수피제외 추정식을 개발하는 것이 필요하다. 이는 수피와 다른 잔류물을 이용하는 산림바이오매스에도 정확한 재적 산출이 가능하게 된다.
따라서 과거 자료에 기반하여 작성된 현행 재적표는 현재 국내 삼나무 임분의 재적을 제대로 반영하지 못하다고 판단되며, 산림시업시 임업경영의 기초자료로서 불합리할 것으로 판단된다. 이에 재적예측의 정확도 측면에서 새롭게 개발된 신규 재적표를 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

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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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