[논문]타워야더+프로세서 기반의 작업시스템에서 단공정 및 다공정작업의 생산성 및 비용분석

조민재; 최윤성; 문호성; 오재헌

doi:10.14578/jkfs.2022.111.4.583

타워야더+프로세서 기반의 작업시스템에서 단공정 및 다공정작업의 생산성 및 비용분석
Comparison of the Timber Harvesting Productivity and Cost of Single-operation using a Forestry Combi-machine Versus Multi-operation using a Tower-yarder and Processor 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.111 no.4, 2022년, pp.583 - 593

조민재 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 최윤성 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 문호성 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 오재헌 (국립산림과학원 산림기술경영연구소)

초록
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우리나라의 임목수확작업은 작업자의 고령화 및 고임금의 문제에 직면하고 있으며, 위기 개선을 위해 작업체계 개선 및 고성능 임업기계를 이용한 안정성 확보 등이 필요하다. 따라서 본 연구는 경사 35% 이상의 지역에서 타워야더와 프로세서를 기반으로 한 목재수확시스템을 적용할 때 다공정작업과 단공정작업의 생산성을 비교하며, 작업시스템의 비용절감 효과를 분석하고자 하였다. 국립산림과학원 광릉시험림 15임반 모두베기 지역을 대상으로 전목(가선)집재작업을 실시하였으며, 다공정과 단공정시스템의 생산성 및 비용을 분석하였다. 다목적집재장비를 이용한 단공정시스템은 타워야더와 프로세서를 이용한 다공정시스템에 비해 cycle당 집재본수가 1본/cycle 더 많아 집재작업 생산성은 약 1.5 m³/PMH (Productive Machine Hour; PMH)이, 조재작업은 약 1.6 m³/PMH이 더 높게 산출되었다. 다목적집재장비를 이용한 단공정(36,113원/m³)시스템은 다공정작업(41,065원/m³)시스템 보다 약 12.1%의 비용이 절감되었다. 또한 유휴시간(Idle time) 감소에 따라 단공정 및 다공정시스템 비용은 각각 최대 22.6%와 15.9%가 절감되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The harvesting system in South Korea faces the problems of aging workers and high wages, so it is necessary to improve the operation system and train workers to use high-performance forestry machines. This study compared the effectiveness and costs of yarding and processing operations between a multi-operation system using a tower yarder (HAM300) and a processor (KESLA 20SH) with those of a single-system using a forestry combi-machine. A whole-tree (cable) yarding operation was conducted in the clear-cutting area located at Compartment 15, Gwangneung Experimental Forest, National Institute of Forest Science, and the productivity and cost of multi- and single-system were analyzed. The productivity of the single-system was 1.5 m3/PMH and 1.6 m3/PMH higher than that of the multi- system because the single-system produced 1 log/cycle more than the multi-system in the yarding operation. The cost was approximately 12.1% lower for the single-system (￦36,113/m3) than for the multi-system (￦41,065/m3). The costs of the single-system and multi-system were decreased by maximums of 22.6% and 15.9%, respectively, by decreasing the idle time.

주제어

표/그림 (14)

그림 Figure 1. Study site of single and multi operation.
그림 Figure 2. Combi-machine.
그림 Figure 3. Tower-yarder and Processor.
표 Table 1. Description of study site.
표 Table 2. Description of work configurations.
표 Table 3. Technical information for the combi-machine, Tower-yarder (HAM300), and Processor (KESLA 20SH).
표 Table 4. Cost factors and assumptions used for operation cost analysis.
표 Table 5. Average cycle time by work elements in yarding and processing of single and multi operations.
그림 Figure 4. Mechanical, operational, and personal delay time in yarding and processing operations.
표 Table 6. Delay time in yarding and processing of single and multi operations.
표 Table 7. Productivity in yarding and processing of single and multi operations.
표 Table 8. Cost in yarding and processing of single and multi operations.
그림 Figure 5. The productivity of single and multi operations by decreasing idle time.
그림 Figure 6. The cost of single and multi operations by decreasing idle time.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 경사 35% 이상의 지역에서 타워야더와 프로세서를 기반으로 한 목재수확시스템을 적용할 때 다공정작업과 단공정작업의 생산성을 비교하며, 작업시스템의 비용절감 효과를 분석하고자 하였다.
따라서 본 연구는 경사 35% 이상의 지역에서 타워야더와 프로세서를 기반으로 한 목재수확시스템을 적용할 때 다공정작업과 단공정작업의 생산성을 비교하며, 작업시스템의 비용절감 효과를 분석하고자 하였다.

제안 방법

단공정 및 다공정시스템에서 유휴시간은 집재목이 조재를 할 수 있는 공간으로 도착하기 전까지 조재작업을 대기하는 시간으로, 이는 작업생산성에 많은 영향을 주었다. 따라서 유휴시간 감소에 따른 작업생산성 향상과 작업비용 절감효과를 분석하였다.
작업기계별 기계비용(won/SMH; Scheduled Machine Hour)을 산출하기 위해 장비초기구입비용, 내구년수, 연간사용시간, 유류소비량, 인건비 등을 조사하였다.
따라서 본 연구는 경사 35% 이상의 지역에서 타워야더와 프로세서를 기반으로 한 목재수확시스템을 적용할 때 다공정작업과 단공정작업의 생산성을 비교하며, 작업시스템의 비용절감 효과를 분석하고자 하였다. 트랙터 부착 타워야더(HAM300)와 프로세서(KESLA 20SH)는 다공정시스템이고, 다목적집재장비를 단공정시스템으로 구분하여, 가선집재작업시스템의 생산성 및 비용을 분석하였다.
원목과 부산물을 모두 이용하기 위해 전목수확작업을 실시하였다. 평균경사가 35.5%인 동일한 사면에서 단공정(다목적집재장비) 및 다공정(타워야더+프로세서)으로 구분하여 가선집재작업을 실시하였으며, 지황 및 임황은 다음 Table 1과 같다.

대상 데이터

무선 제어 초커를 사용하였으며, 작업자 1인은 초커설치 및 집재작업을 하였고, 다른 1인은 초커해체 및 조재작업을 실시하였다. 다공정시스템은 국내 국유림에서 많이 이용하는 트랙터 부착 타워야더(HAM300)와 프로세서(KESLA 20SH)를 이용하였으며(Figure 3), 1개의 가선라인(평균 집재거리 42.4 m, 평균 가로집재거리 9.1 m)을 3인1조로 작업하였다. 트랙터 부착 타워야더(HAM300)도 무선 제어 초커를 사용하였으며, 작업자 1인이 초커설치작업을 다른 작업자 1인은 집재 및 초커해체작업을 하였다.
단공정 및 다공정시스템의 작업구성은 Table 2와 같다. 단공정시스템은 2019년 국립산림과학원에서 개발한 다목적집재장비를 이용하여, 3개의 가선라인(평균 집재거리 42.7 m, 평균 가로집재거리 15.1 m)을 2인1조로 집재 및 조재작업을 하였다(Figure 2). 무선 제어 초커를 사용하였으며, 작업자 1인은 초커설치 및 집재작업을 하였고, 다른 1인은 초커해체 및 조재작업을 실시하였다.
1 m)을 2인1조로 집재 및 조재작업을 하였다(Figure 2). 무선 제어 초커를 사용하였으며, 작업자 1인은 초커설치 및 집재작업을 하였고, 다른 1인은 초커해체 및 조재작업을 실시하였다. 다공정시스템은 국내 국유림에서 많이 이용하는 트랙터 부착 타워야더(HAM300)와 프로세서(KESLA 20SH)를 이용하였으며(Figure 3), 1개의 가선라인(평균 집재거리 42.
1 m)을 3인1조로 작업하였다. 트랙터 부착 타워야더(HAM300)도 무선 제어 초커를 사용하였으며, 작업자 1인이 초커설치작업을 다른 작업자 1인은 집재 및 초커해체작업을 하였다. 또한 나머지 작업자 1인이 프로세서(KESLA 20SH)를 이용하여 조재작업을 실시하였다.

성능/효과

9%로 분석되었다. 다공정시스템의 조재 작업시간은 cycle당 평균 219초였으며, 순수작업시간은 148초이고, 지연시간은 71초로 기계이용률은 69.1%로 분석되었다(Table 5). 다목적집재장비와 프로세서의 조재작업에서 순수작업시간은 유사하였으나, 지연시간은 다목적집재장비가 약 34초 더 소요되었다(Table 5).
6%로 분석되었다. 다공정시스템의 집재작업시간은 cycle당 평균 287초였으며, 순수작업시간은 199초이고, 지연시간은 88초로 기계이용률은 69.3%로 분석되었다(Table 5). 다목적집재장비와 트랙터 부착 타워야더의 집재작업시간은 와이어끌기 및 초커설치시간(signle 257초, multi 92초)에서 가장 많은 차이가 발생하였다(Table 5).
단공정시스템과 다공정시스템의 조재작업 지연시간은 각각 cycle 당 105초와 71초였으며, 작업적지연이 각각 85%와 87%로 대부분을 차지하였다(Table 6, Figure 4). 특히, 작업적지연에서 집재목이 조재를 할 수 있는 공간으로 도착하기 전까지 조재작업을 대기하는 시간 즉, 유휴시간은 단공정시스템이 cycle 당 87초였고, 다공정시스템은 43초/cycle가 발생하였다(Table 6).
단공정시스템의 조재작업시간은 cycle당 평균 246초였으며, 순수작업시간은 141초이고, 지연시간은 105초로 기계이용률은 56.9%로 분석되었다. 다공정시스템의 조재 작업시간은 cycle당 평균 219초였으며, 순수작업시간은 148초이고, 지연시간은 71초로 기계이용률은 69.
단공정시스템의 집재작업 지연시간은 cycle 당 149초로 작업적지연이 62%로 가장 많은 비율을 차지하였으며, 인위적지연이 17%로 가장 낮았다, 다공정시스템의 집재작업 지연시간은 88초로 작업적지연(51%), 기계적지연(21%), 인위적지연(17%)순으로 분석되었다(Figure 4). 다목적집재장비와 트랙터 부착 타워야더(HAM300)의 기계적 및 인위적 지연시간은 유사하였다(Table 6).
단공정시스템의 집재작업시간은 cycle당 평균 525초였으며, 순수작업시간은 376초이고, 지연시간은 149초로 기계이용률은 71.6%로 분석되었다. 다공정시스템의 집재작업시간은 cycle당 평균 287초였으며, 순수작업시간은 199초이고, 지연시간은 88초로 기계이용률은 69.

후속연구

향후, 다목적집재장비를 이용한 단공정시스템과 다양한 집재 및 조재장비를 조합한 다공정시스템을 비교·분석하여, 단공정시스템의 비용 절감 효과에 관한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

참고문헌 (25)

Beak, S.A., Cho, K.H. and Lee, E.J. 2020. Performance comparison for two cable extraction machines in a Larix？kaempferi (Lamb.) Carr. Plantation. Sustainability 12.
Brinker, R.W., Kinard, J., Rummer, B. and Lanford, B. 2002.？Machine rate for selected forest harvesting machines.？Circular 296 (Revised). Alabama Agricultural Experimental Station, Auburn, Alabama, USA, pp. 32.
Cambi, M., Certini, G., Fabiano, F., Laschi, A. and Picchio,？R. 2016. Impact of wheeled and tracked tractors on soil？physical properties in a mixed conifer stand, iForest 9:？89-94.

상세보기
Cho, K.H., Cho, M.J., Han, H.S., Han, S.K. and Cha, D.S.？2015. Harvesting cost of tree-length thinning in a Larix？leptolepis stands. Journal of Korean Forest Society 104:？221-229.

원문보기 상세보기
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(1): 1-6.

상세보기
Cho, M.J., Cho, K.H., Jeong, E.J., Choi, B.K., Han, S.K. and？Cha, D.S. 2016. Harvesting cost and productive of treelength thinning in a pinus densiflora stand using the tower？yarder (HAM300). Journal of Forest Environmental？Science 32(2): 189-195
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 Forest Environmental Science 30(1): 107-112.

원문보기 상세보기
Cho, M.J., Choi, Y.S., Oh, J.H. and Lee, E.J. 2021. Estimating？the forest micro-topography by unmanned aerial vehicles？(UAV) photogrammetry. Journal of Korean Society of？Industry Convergence 24(3): 343-350.
Cho, M.J., Choi, Y.S., Paik, S.H., Mun, H.S., Cha, D.S., Han,？S.K. and Oh, J.H. 2019. Comparison of productivity and？cost between two integrated harvesting systems in South？Korea. Forests 10(9): 763.

상세보기
Choi, Y.S., Cho, M.J. and Oh, J.H. 2021. Timber loading？productivity of remote controlled forestry equipment？through image of monitor. Journal of Korean Society of？Industry Convergence 24(3): 363-371.
Choi, Y.S., Cho, M.J., Mun, H.S., Kim, D.H., Cha, D.S., Han,？S.K. and Oh, J.H. 2018. Analysis on yarding productivity？and cost of tower-yarder based on excavator using radiocontrolled double clamp carriage. Journal of Korean Forest？Society 107(3): 266-277.
Construction Association of Korea. 2019. Report on the Actual？Condition of Construction Industry Wage in the Second？Half of 2019; Construction Association of Korea, pp. 9-10.
Enache, A., Kuhmaier, M., Visser, R. and Stampfer, K. 2016.？Forestry operations in the European mountains: a study？of current practices and efficiency gaps. Scandinavian？Journal of Forest Research 31(4): 412-427.

상세보기
Kim, M.K. and Park, S.J. 2012. An analysis of the operational？time and productivity in whole-tree and cut-to-length logging operations system. Journal of Korean Forest Society？101(3): 344-355.
Korea Forest Service. 2012. Forestry Mechanization Promotion;？Korea Forest Service, pp. 24.
Korea National Oil Corporation. 2019. Domestic Oil Price.？http://www.knoc.co.kr/ (accessed 2019. 11. 22.)
Lee, E.J., Im, S.J., Lee, S.J. and Han, S.Y. 2020b. Economic？Evaluation of the HAM300 Yarding Operation with TreeLength Harvesting Methods in Larix kaempferi Forest？Stands. Journal of Korean Society of Forest Science？109(1): 72-80.
Lee, E.J., Lim Q,m Eu, S., Han, S.K. and Im, S.J. 2020a.？Assessing the impacts of log extraction by typical small？shovel logging system on soil physical and hydrological？properties in the Republic of Korea. Heliyon 6(3): e03544.

상세보기
McFadzean, S. and Visser, R. 2013. Falcon Forestry Claw？Grapple: Productivity and Ergonomics. Harvesting Technical Note HTN05-06, Future Forests Research Limited,？Rotorua, New Zealand, pp. 7.
Miyata, E.S. 1980. Determining fixed and operating costs of？logging equipment. U.S. Department of Agriculture Forest？Service.
National Institute of Forest Science. 2020. A study on？optimized forest road density by forest characteristics.？National Institute of Forest Science report 20-21, pp. 63.
Talbot, B., Aalmo, G.O. and Stampfer, K. 2014. Productivity？analysis of an un-guyed integrated yarder-processor with？running skyline. Croatian Journal of Forest Engineering？35(2): 201-210.
Talbot, B., Stampfer, K. and Visser, R. 2015. Machine function？integration and its effect on the performance of a timber？yarding and processing operation. Biosystems Engineering？135(2015): 10-20.

상세보기
Visser, R. and Stampfer, K. 2015. Expanding ground-based？harvesting onto steep terrain: a review. Croatian Journal？of Forest Engineering 36(2): 321-331.
Woo, B.M., Koh, D.H., Kim, J.S., Oh, K.C., Kwon, T.H.,？Ma, H.S., Kim, J.W., Lee, H.H. and Kim, N.C. 1990.？Forest Engineering; Gwangilmunhwasa: Seoul, Korea, pp.？332-334.

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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