[논문]낙엽송 전간수확작업에서 HAM300을 이용한 집재작업의 작업일수 및 작업량을 고려한 경제성 분석

이은재; 임상준; 이성재; 한상균

doi:10.14578/jkfs.2020.109.1.72

낙엽송 전간수확작업에서 HAM300을 이용한 집재작업의 작업일수 및 작업량을 고려한 경제성 분석
Economic Evaluation of the HAM300 Yarding Operation with Tree-Length Harvesting Method in Larix kaempferi Forest Stands 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.109 no.1, 2020년, pp.72 - 80

이은재 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 임상준 (서울대학교 산림과학부) , 이성재 (서울대학교 학술림) , 한상균 (한국농수산대학 산림학과)

초록
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목재수확작업의 경제성을 분석하기 위한 방법은 기계비용법(machine rate method)과 현금흐름법(cash-flow method: CFM)으로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 CFM을 이용하여 낙엽송 임분에서 HAM300 전간집재작업의 경제적 타당성 분석을 실시하였다. 즉, 연간 작업일수(50, 100, 150, 200일/년)와 작업 생산성 변화(효율성 40% 개선 효과)에 대하여 집재작업의 경제적 타당성을 평가하고자 하였다. 분석방법으로는 순현재가치법(net present value: NPV)과 자본회수기간법(pay-back period)을 이용하였다. 연간 작업일수가 150일 이상인 조건에서 NPV의 값이 0보다 크기 때문에 경제적 타당성이 충분한 것으로 나타났으며, 이 때 자본회수기간은 3.65년 이하로 분석되었다. 작업생산성(㎥/scheduled machine hour)이 40% 증가하는 시나리오에서는 연간 작업일수가 100일인 조건에서도 현금흐름이 안정적이며, 경제적 효과가 큰 것으로 나타났다. 하지만, 연간 작업일수가 50일 이하인 경우에는 집재작업의 수익성이 악화되어 투자에 대한 의사결정이 어려운 것으로 분석되었다. 결과적으로, HAM300 집재작업은 수익성이 있는 작업조건(연간작업일수: 100일 이상, 연간작업량: 5,000 ㎥)이 지속적으로 확보가 가능하다고 판단되는 작업조건에서 투자에 대한 결정이 이루어져야 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Two strategies for calculating economic feasibility are the machine rate and cash-flow methods. This study used the cash-flow method to evaluate the economic feasibility of the HAM300 yarding operation for extracting tree length logs in Larix kaempferi forest stands. In financial analysis based on 7-year cash-flow, the net present value and pay-back period method were used. We analyzed two scenarios: operating opportunities (50, 100, 150, and 200 days per year) and productivity change yield (7.5 and 10.5 ㎥/scheduled machine hour: SMH). The analysis indicated that high rates of return on extraction activity investment can be achieved when machines are used for >150 days per year. In addition, improved productivity (10.5 ㎥/SMH) increased financial feasibility compared to current productivity (7.5 ㎥/SMH) when machines were operated for 100 days per year. These results suggest that the appropriateness of HAM300 harvesting depends on the number of annual operating days and productivity.

주제어

표/그림 (9)

그림 Figure 1. Tree-length logs extraction using HAM300 and small-shovel.
표 Table 1. Summary of cost factors.
표 Table 2. Summary of the conditions which the empirical work presented in each study was conducted by authors.
그림 Figure 2. Effect of operating day on discounted cash flows over the 7-year period.
표 Table 3. Effect of operating day on discounted cash flow of HAM300 yarding operation with small-shovel (unit : million KRW)
그림 Figure 3. Effect of harvesting area on discounted cash flows over the 7-year period in 150-operating day/year.
표 Table 4. Effect of harvesting area on discounted cash flow of HAM300 yarding operation in 150-operating day per year. (unit : million KRW)
그림 Figure 4. Effect of productivity(m³/SMH) on discounted cash flows over the 7-year period.
표 Table 5. Effect of productivity(m³/SMH) on discounted cash flow of HAM300 yarding operation in 50 and 100-operating day per year. (unit : million KRW)

AI 본문요약
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문제 정의

이는 Korea Forest Service(2015) ｢임업기계장비 활성화 계획｣의 임목생산장비의 기준 작업일수를 고려하기 위함이다. 두 번째는 HAM300의 활용률 증진을 위해 작업 생산성(m3/scheduled machine hour)을 약 40% 향상시키는 목표로 한 시나리오이다. Murphy and Vanderberg(2007)와 Passicot and Murphy(2013)는 고가의 임업기계장비의 경제적 비용부담을 최소화하기 위해 작업시간 연장(작업시간 : 8 ⇒ 9시간; 주당 작업일수 : 6 ⇒ 7일) 또는 작업 생산성을 향상시키는 방법이 필요하다고 제안하였다.
산림경영의 수익, 즉 목재수확작업의 수익을 높이려면 작업 생산성을 향상시켜 작업 비용을 줄여야 한다(Murphy and Vanderberg, 2007; Passicot and Murphy, 2013; Min, 2019). 따라서 본 연구에서는 연간 작업일수 50과 100일을 대상으로 작업 생산성을 40% 향상시킨다는 시나리오로 경제성 평가를 실시하였다. Hoffmann et al.
본 연구는 목재생산림에서 우량대경재 생산을 목표로 체인톱을 이용하여 모두베기를 실시한 후 전간재를 생산하는 입목처분 방법을 대상으로 하였다. 임지 조건은 Ⅴ∼Ⅵ영급 낙엽송(larch : Larix kaempferi) 임분이며, 임분재적은 175 m³/ha로 설정하였다(National Institute of Forest Science, 2016).
이러한 선행연구 결과들은 경제성 분석을 위한 정보가 부족하므로, 산주 또는 원목생산자들이 적극 활용하지 못하고 있는 실정이다. 이를 해결하기 위하여, 본 연구에서는 HAM300 전간집재작업을 대상으로 연간 작업일수 및 작업량을 고려하여 투자가치를 평가하는 것을 목적으로 하였다. 이를 통해 산림경영인들이 임업기계 투자에 대한 수익성을 예측하고 합리적인 의사결정을 하는데 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

가설 설정

(2016) 논문의 자료를 참조하였으며, 이 비용은 18,939원/m³으로 설정하였다. 산림의 임황 및 지황 조건, 즉, 작업여건에 따라 작업비용은 증가하기도 하고 감소하기도 하는데(Hartley and Han, 2007; Hoffmann et al., 2016; Spinelli et al., 2017), 분석의 편의를 위해 작업비용은 모든 조건에서 동일하다고 가정하였다. 한편, 2014년부터 2019년까지 평균 원목산지가격의 증가율은 1% (범위 : -1∼5%; Kofpi, 2019)로 계산되어, 본 연구에서 산지가격은 전년 대비 1%씩 증가하는 것으로 예상하였다.
전간재 생산을 위한 가선집재작업시스템은 ｢체인톱 벌도(가지치기, 초두부 제거 포함)-HAM300 집재-우드그랩 집적(체인톱 조재작업포함)｣ 3개의 과정으로 구분하였다. 특히, 집재작업은 상향집재방법을 적용하였고, 이 작업 후 별도의 소운반 과정은 없는 것으로 가정하였다.
수리 · 유지관리 비용(repair and maintenance cost)은 장비 구입비용의 잔존가치와 내구년수 정보를 활용하여 계산하였다. 한편, 2019년 입목가와 인건비는 2018년 대비 각각 2%와 10% 증가하였으므로, 둘째 연도부터 발생할 입목가와 인건비는 각각 2%와 10%가 증가하는 것으로 가정하였다.

제안 방법

NPV 값이 0보가 큰 경우 경제적으로 타당성이 있다고 평가할 수 있다. 더 나아가 HAM300 집재작업에 투입된 비용의 회수기간(Pay-back period: PP)을 추가적으로 분석하였다. NPV와 PP의 평가식은 식 1과 같다(Bliek, 2007).
,2004; Passicot and Murphy, 2013). 따라서, 본 연구에서는 HAM300의 연간 가동일수 변화와 생산성 향상 시나리오를 적용하여 경제적 타당성 분석하였다.
수리 · 유지관리 비용(repair and maintenance cost)은 장비 구입비용의 잔존가치와 내구년수 정보를 활용하여 계산하였다.
HAM300의 경제성 분석을 위해서는 우선 다양한 작업조건에서 작업 생산성이 먼저 계산되어야 한다. 이를 위해 선행연구를 검토하여 HAM300 집재장비에 대한 현재 가능한 작업생산성을 산출하였다. 선행연구 문헌 검토는 학술지에 게재된 연구논문을 기반으로 하였으며, HAM300작업 생산성을 분석한 주요 연구결과는 Table 2와 같다.
한편, 우드그랩은 5톤급 굴삭기에 유압식 집게를 부착한 장비로 HAM300을 통해 집재된 원목을 임도변에 쌓는 작업에 이용하였다. 이에 따라 HAM300과 우드그랩 장비의 구입에 따른 집재작업의 투자가치와 자본회수기간을 평가하였으며, 잔존가치와 내구년수는 각각 10%, 7년으로 설정하였다(Table 1). 더 나아가 2018년 기준 산림을 소유하고 있는 산주는 평균 2 ha 미만의 산림을 소유하고 있는 것으로 나타났으며(Korea Forest Service, 2019), 이에 따라 목재수확작업 면적은 2 ha 기준으로 설정하였다.

대상 데이터

우드그랩 조재 · 집적비용은 Seol et al.(2016) 논문의 자료를 참조하였으며, 이 비용은 18,939원/m³으로 설정하였다. 산림의 임황 및 지황 조건, 즉, 작업여건에 따라 작업비용은 증가하기도 하고 감소하기도 하는데(Hartley and Han, 2007; Hoffmann et al.
벌도작업 비용은 산림청 산림과학기술 연구개발사업 중 ｢차세대 산림사업기술개발 연구사업단(2013∼2019년)｣의 연구결과 자료를 이용하였으며, 작업비용은 11,388원/m3(작업원 4명)으로 적용하였다.
특히, 집재작업에 운영되는 장비의 운송비는 왕복 1,500,000원(100 km 기준)을 적용하였다. 작업자(오퍼레이터, 쵸커)의 인건비(labor cost)는 대한건설협회 2019년 하반기(9월 1일 기준) 노임단가를 적용하였으며, 인건비는 각각 155,599원/일(특별인부), 130,264원/일(보통인부)으로 적용하였다. HAM300과 우드그랩 장비의 1일 유류비(fuel cost)는 128리터/일 × 경유가격 (1384.

이론/모형

HAM300 장비를 활용한 집재작업의 투자가치를 평가하기 위하여 일반적으로 활용되고 있는 현금흐름할인법(discounted cash flow analysis: DCFA)을 이용하였다(Bliek, 2007; Han et al., 2010). DCFA는 현재 및 미래 일정기간 동안 투자비용과 창출되는 수익비용을 합산하여 현재의 가치로 환산하여 경제성을 평가하는 방법으로 정의할 수 있다.
)은 입목 및 장비구입비, 인건비, 유류비, 수리·유지관리비, 장비운반비를 합한 비용으로 정의하였다(식 3). 낙엽송 입목가(stumpage price)는 Min(2019)이 시장가역산법(market value formula)을 이용하여 제시한 23,746원/m³을 이용하였다. HAM300과 우드그랩의 구입비, 잔존가치, 내구년수는 Table 1과 같이 적용하였다.
할인율(ROIC)은 미래에 투입될 비용과 편익을 현재가치로 환산하는 비율을 의미하며, 이는 시장이자율, 기업할인율, 정부차입이자율, 사회적할인율로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 개인 또는 기업이 투자사업의 수익성을 평가할 때 사용하는 기업할인율을 이용하였다. 기업할인율, 즉 최소 기대 수익률은 국유임산물매각예정가격 사정기준 등 시행요령(시행 2015.
이러한 이유에서 목재수확작업에 투입되는 비용과 편익을 기초로 새로운 장비에 대해 투자할 것인지 또는 아닌지를 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 국내에서 개발된 HAM300에 대한 경제적 타당성을 평가하고자 현금흐름법(CFM)을 활용하였으며, 분석방법으로는 순현재가치법(NPV) 및 자본회수기간법(PP)을 이용하였다. 현금흐름법(CFM)을 이용하여 HAM300집재작업의 경제적 타당성을 분석한 결과, 장비의 연간 작업일수가 증가할수록 현금흐름이 안정적이며, 경제적효과가 큰 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 국내에서 개발된 HAM300의 경제성 분석을 위해서 순현재가치법을 활용하여 시나리오에 기반하여 수행하였다. 시나리오 방법은 산림작업 현장의 정확한 상황을 대표할 수는 없지만 임업기계장비를 보다 효율적이고 합리적으로 운영하는데 큰 도움이 된다고 알려져 있다(Duinker and Greig, 2007; Søvde et al.
임지 조건은 Ⅴ∼Ⅵ영급 낙엽송(larch : Larix kaempferi) 임분이며, 임분재적은 175 m³/ha로 설정하였다(National Institute of Forest Science, 2016). 이는 산림청 ｢조림 및 육림 실시요령｣의 사유림 벌기령 기준을 활용하였다. 한편, 평균임목재적의 범위는 0.
DCFA는 현재 및 미래 일정기간 동안 투자비용과 창출되는 수익비용을 합산하여 현재의 가치로 환산하여 경제성을 평가하는 방법으로 정의할 수 있다. 이를 통하여 경제성을 분석하는 방법은 순현재가치법(net present value: NPV), 내부수익률법(internal rate of return), 수익성지표법(profitability index)로 구분할수 있으며, 본 연구에서는 NPV로 평가하였다. NPV 값이 0보가 큰 경우 경제적으로 타당성이 있다고 평가할 수 있다.

성능/효과

한편, HAM300의 작업생산성을 40% 개선하는 시나리오에서 연간 총 작업일수가 50일인 조건에서 순현재가치평가 결과, NPV가 (-)로 산출되어 경제적 타당성이 없는 것으로 분석되었다(Table 5). HAM300 및 우드그랩 장비구입을 위한 초기 투자비용을 회수하지 못하는 것으로 분석되었다. 특히, 작업량이 3,000 m³ 이하인 경우 HAM300을 활용한 집재작업의 투자 의사결정은 어려운 것을 알 수 있었다.
가선집재장비의 평균 작업생산성은 7.5 m3/SMH±0.58 (최소 : 5.8 m3/SMH, 최대 : 9.6 m3/SMH; 기계이용률 70%)으로 나타났으며, 입목재적은 0.86m3±0.06 (최소 : 0.57 m3, 최대 : 1.11 m3), 평균 집재거리는 73 m (범위 : 33-97 m)로 도출되었다.
또한 작업시간 및 작업량이 증가하면 편익이 증가하게 되고 손익분기점이 낮아지게 되면서 장비 구입 및 운영 투자에 대한 타당성이 높아지게 된다. 결과적으로 연간 150일 이상의 작업일수와 7,560 m³ 이상의 작업량이 지속적으로 확보하는 경우 HAM300을 활용한 가선집재작업은 경제적으로 투자가치가 있다고 평가할 수 있다.
11 m³), 평균 집재거리는 73 m (범위 : 33-97 m)로 도출되었다. 결과적으로, HAM300 집재장비가 부가가치가 높은 양질의 목재를 생산할 수 있는 임분(임목재적 0.57-1.11 m³)에서 작업이 가능함을 파악하였고, 이 때 장비가 하루(8시간 기준)에 생산하는 작업량은 60 m³/one-day으로 확인할 수 있었다.
현금흐름법(CFM)을 이용하여 HAM300집재작업의 경제적 타당성을 분석한 결과, 장비의 연간 작업일수가 증가할수록 현금흐름이 안정적이며, 경제적효과가 큰 것을 알 수 있었다. 목재수확작업 대상지의 면적이 증가할수록 집재장비의 운송비용이 절감되므로 수익성을 개선할 수 있는 것으로 분석되었다. 특히, 작업생산성 변화에 따른 경제적 타당성을 분석하여 작업생산
순현재가치법 분석 결과, 목재수확작업의 연간 총 작업일수가 150일 이상 유지하게 되면 작업면적이 2 ha이더라도 경제성이 있는 것으로 분석되었다. 한편, 연간 작업일수가 150일인 조건에서 작업면적을 5, 10 ha로 변화하는 시나리오로 경제적 타당성을 분석한 결과 NPV가 (+)로 산출되어 경제적 효과가 있는 것으로 분석되었다(Figure 3, Table 4).
(2016) 등의 선행연구에 따르면, 적절한 작업 계획, 장비의 배치, 작업원의 현장 경험은 작업 생산성을 38% 개선하는 효과가 있다. 작업 생산성 변화에 따라 순현재가치를 평가한 결과, 연간 100일(작업량 : 5,880 m3) 집재작업에 운영하는 경우 현금흐름이 안정적이며, 경제적 효과가 큰 것으로 분석되었다(Figure 4, Table 5). 또한 초기 투자비용을 회수하는데 소요되는 기간은 약 3.
집재작업에 있어서 작업일수 변화에 따른 순현재가치를 평가한 결과, 연간 150∼200일(작업량 : 7,560∼10,080 m3)동안 집재작업에 운영하는 경우 NPV는 71,000,000∼663,000,000원으로 예측되어 현금흐름이 안정적이며, 경제적 효과가 큰 것으로 분석되었다(Figure 2, Table 3).
65년으로 분석되었다. 특히, 연간 200일 운영하게 되면 HAM300 및 우드그랩 장비 구입을 위한 초기 투자비용을 1년차에 100% 회수하는 것으로 분석되었다. 또한, 장비의 운영 연수가 증가할수록 수익은 감소하는 것으로 나타났다(Figure 2).
목재수확작업 대상지의 면적이 증가할수록 집재장비의 운송비용이 절감되므로 수익성을 개선할 수 있는 것으로 분석되었다. 특히, 작업생산성 변화에 따른 경제적 타당성을 분석하여 작업생산
성이 집재작업의 수익성을 증진시키는 것으로 평가되었다. 반면, 연간 총 작업일수가 50일 이하이고, 작업량이 3,000 m³ 이하인 조건에서는 전반적으로 가선집재작업의 경제성이 저하되는 것을 알 수 있었으며, 이는 HAM300장비를 운영하는데 수익성을 보장하는 적절한 작업기회(work opportunity)가 보장된다고 할 수 없다.
한편, 2014년부터 2019년까지 평균 원목산지가격의 증가율은 1% (범위 : -1∼5%; Kofpi, 2019)로 계산되어, 본 연구에서 산지가격은 전년 대비 1%씩 증가하는 것으로 예상하였다.
한편, HAM300의 작업생산성을 40% 개선하는 시나리오에서 연간 총 작업일수가 50일인 조건에서 순현재가치평가 결과, NPV가 (-)로 산출되어 경제적 타당성이 없는 것으로 분석되었다(Table 5). HAM300 및 우드그랩 장비구입을 위한 초기 투자비용을 회수하지 못하는 것으로 분석되었다.
순현재가치법 분석 결과, 목재수확작업의 연간 총 작업일수가 150일 이상 유지하게 되면 작업면적이 2 ha이더라도 경제성이 있는 것으로 분석되었다. 한편, 연간 작업일수가 150일인 조건에서 작업면적을 5, 10 ha로 변화하는 시나리오로 경제적 타당성을 분석한 결과 NPV가 (+)로 산출되어 경제적 효과가 있는 것으로 분석되었다(Figure 3, Table 4). 특히, 초기 투자비용을 회수하는데 소요되는 기간을 줄일 수 있는 것으로 분석되었다(2 ha, 3.
본 연구에서는 국내에서 개발된 HAM300에 대한 경제적 타당성을 평가하고자 현금흐름법(CFM)을 활용하였으며, 분석방법으로는 순현재가치법(NPV) 및 자본회수기간법(PP)을 이용하였다. 현금흐름법(CFM)을 이용하여 HAM300집재작업의 경제적 타당성을 분석한 결과, 장비의 연간 작업일수가 증가할수록 현금흐름이 안정적이며, 경제적효과가 큰 것을 알 수 있었다. 목재수확작업 대상지의 면적이 증가할수록 집재장비의 운송비용이 절감되므로 수익성을 개선할 수 있는 것으로 분석되었다.

후속연구

더 나아가 목재수확작업은 3D (Dirty, Difficult, Dangerous) 업종이라는 인식으로 젊은 노동인력 확보가 어려울 뿐 아니라, 임업노동 인력의 고령화에 따른 작업 생산성 저하와 인건비 상승으로 인한 작업 및 생산비용 부담 증가 등의 문제를 가지고 있어, 이를 해결하기 위해서는 고성능 임업기계장비의 활용 · 확대가 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 미래현금흐름을 추정하기 위해 이용된 인자들의 값이 정확하지 않기 때문에 추가적으로 현실을 얼마나 반영하는지에 대한 검증 연구가 필요할 것으로 판단된다. 향후 경제성 분석에 대한 보완을 통해 국내에서 이용되고 있는 가선집재장비에 대해 최소 작업량 기준을 제시할 수 있을 것으로 기대한다.
이를 해결하기 위하여, 본 연구에서는 HAM300 전간집재작업을 대상으로 연간 작업일수 및 작업량을 고려하여 투자가치를 평가하는 것을 목적으로 하였다. 이를 통해 산림경영인들이 임업기계 투자에 대한 수익성을 예측하고 합리적인 의사결정을 하는데 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 미래현금흐름을 추정하기 위해 이용된 인자들의 값이 정확하지 않기 때문에 추가적으로 현실을 얼마나 반영하는지에 대한 검증 연구가 필요할 것으로 판단된다. 향후 경제성 분석에 대한 보완을 통해 국내에서 이용되고 있는 가선집재장비에 대해 최소 작업량 기준을 제시할 수 있을 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	목재수확작업의 경제성을 분석하기 위한 방법은 어떤 것이 있는가?	목재수확작업의 경제성을 분석하기 위한 방법은 기계비용법(machine rate method)과 현금흐름법(cash-flow method: CFM)으로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 CFM을 이용하여 낙엽송 임분에서 HAM300 전간집재작업의 경제적 타당성 분석을 실시하였다.
	임업 및 산촌 진흥촉진에 관한 법률이 제정된 시기는?	임업의 경쟁력 강화와 임업인의 소득향상을 위한 기계화 목재수확작업은 2011년 7월 25일 ｢임업 및 산촌 진흥촉진에 관한 법률(제10949호, 2012.1.
	본 연구에서 순현재가치법이 효율적으로 나타난 조건은?	분석방법으로는 순현재가치법(net present value: NPV)과 자본회수기간법(pay-back period)을 이용하였다. 연간 작업일수가 150일 이상인 조건에서 NPV의 값이 0보다 크기 때문에 경제적 타당성이 충분한 것으로 나타났으며, 이 때 자본회수기간은 3.65년 이하로 분석되었다. 작업생산성(㎥/scheduled machine hour)이 40% 증가하는 시나리오에서는 연간 작업일수가 100일인 조건에서도 현금흐름이 안정적이며, 경제적 효과가 큰 것으로 나타났다. 하지만, 연간 작업일수가 50일 이하인 경우에는 집재작업의 수익성이 악화되어 투자에 대한 의사결정이 어려운 것으로 분석되었다.

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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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