[논문]소나무(강원지방·중부지방) 중량추정식 및 중량표 개발

강진택; 임종수; 고치웅; 성상민; 손영모

doi:10.14578/jkfs.2022.111.4.630

소나무(강원지방·중부지방) 중량추정식 및 중량표 개발
Development of Weight Estimation Equation and Weight Table in Pinus densiflora Stand (Kangwon and Centr al Distr icts) 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.111 no.4, 2022년, pp.630 - 643

강진택 (국립산림과학원 산림ICT연구센터) , 임종수 (국립산림과학원 산림ICT연구센터) , 고치웅 (국립산림과학원 산림ICT연구센터) , 성상민 (한국산지보전협회 산지연구본부) , 손영모 (한국산지보전협회 산지연구본부)

초록
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본 연구는 소나무의 생중량 및 건중량 추정식을 도출하고, 이를 이용하여 중량표를 작성하기 위해 수행되었다. 생중량 및 건중량을 산정하기 위해 이용한 식은 흉고직경만을 이용하는 1변수식, 흉고직경과 수고를 이용하는 2변수식을 적용하였다. 생중량 및 건중량을 산정하기 위해 각 식은 적합도 지수, 표준오차, 잔차도 등의 통계량을 이용하여 검증하였다. 또한 최적식은 통계적 검증을 거쳤으며, 도출된 계수로서 중량을 계산하여 적용성을 검토하였다. 분석결과, 1변수식에서는 W = bD+cD²이 선정되었으며, 2변수식에서는 때 W = aD^bH^c가 선정이 되었다. 1변수 최적추정식의 적합도지수는 0.87~0.92 범위였으며, 2변수 중량추정식 적합도지수는 0.94~0.98 범위로, 두 가지 식 모두 적합도가 높았다. 최적 추정식을 이용하여 새로운 중량표를 작성하고 이전 중량표와 비교 분석하였다. 분석결과, 강원지방소나무는 이전 중량표의 값이 더 높은 반면, 중부지방소나무는 새롭게 작성된 중량표의 값이 더 높았다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to derive the fresh weight and dry weight estimation formulas of Pinus densiflora and prepare a weight table using them. Aone-variable formula using only the diameter at breast height (DBH) and a two-variable formula using DBH and height were used to calculate the fresh and dry weight. Each equation was verified using statistics, such as fit index, standard error, and residuals. Theoptimal equation was evaluated for applicability by calculating the weight as a coefficient derived from a statistical verification. W = bD+cD2 was selected for the one-variable equation, while W = aDbHc was selected for the two-variable equation. The fit index of the former was 0.87-0.92, while that of the latter was 0.94-0.98, both of which showed a good fit. A new weight table was prepared using the optimal estimation formula, and it was compared and analyzed with a previous weight table. Analysis results showed that Gangwon pine had higher values in the previous weight table, while pines in the central region had higher values in the newly created weight table.

주제어

표/그림 (16)

표 Table 1. Characteristic of growth factors in Pinus densiflora stand.
표 Table 2. Used stem weight equations on D alone, and D and H together.
표 Table 3. Green weight equation and statistic information using variable DBH.
그림 Figure 1. Residual scatter diagram for green weight estimation equations using DBH in Pinus densiflra forest (Kangwon and Central pine).
표 Table 4. Green weight equation and statistic information using variables DBH and height.
표 Table 5. Dry weight equation and statistic information using variable DBH.
그림 Figure 2. Residual scatter diagram for green weight estimation equations using DBH and height in Pinus densiflra forest (Kangwon and Central pine).
그림 Figure 3. Residual scatter diagram for dry weight estimation equations using DBH in Pinus densiflra forest (Kangwon and Central pine).
표 Table 6. Dry weight equation and statistic information using variables DBH and height.
그림 Figure 4. Residual scatter diagram for dry weight estimation equations using DBH and height in Pinus densiflra forest (Kangwon and Central pine).
표 Table 7. Green weight table in Pinus densiflora forest (Kangwon pine) (Unit : kg)
표 Table 8. Green weight table in Pinus densiflora forest (Central pine). (Unit : kg)
표 Table 9. Dry weight table in Pinus densiflora forest (Kangwon pine). (Unit : kg)
표 Table 10. Dry weight table in Pinus densiflora forest (Central pine). (Unit : kg)
그림 Figure 5. Comparison between previous green weight table and new green weight table in Pinus densiflora forest (Kangwon, a and Central pine, b).
표 Table 11. T-test results for comparison between previous weight table and new weight table.

AI 본문요약
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문제 정의

현재 사용하고 있는 중량표 개발에 사용된 자료는 주로 중경목 이하에서 표본목이 선발되었으며, 또한 표본목의 본수가 너무 적어 우리나라 전체 임목을 대표하지 못하고 있어 원목 거래에 민원이 빈번히 발생하고 있다. 따라서 현재 사용하고 있는 중량표의 한계를 보안하고 더욱 정확한 중량단위의 거래를 위하여 전국단위의 표본을 균일하게 선정하여 새로운 소나무 중량표를 개발하였다. 본 연구에서 개발된 신규 소나무 중량표는 소나무 원목거래 현장에서 주로 사용되고 있는 생중량(green weight)과 탄소흡수량 계산 등에 활용할 수 있는 건중량(dry weight)에 대한 정보를 제공할 수 있는 최적의 중량추정식을 도출하고 이를 기반으로 중량표를 작성하였다.
본 연구는 2001년 국립산림과학원에서 국내 처음 만들어진 중량표의 가지는 정보의 한계를 보완·개선하기 위하여 새로운 중량표 개발 목적으로 수행되었다
본 연구는 최적의 생중량 및 건중량 추정식으로 강원지방 및 중부지방소나무림의 중량에 대한 정보를 흉고직경만을 측정할 때와 흉고직경과 수고 모두를 측정하였을 때로 구분하여, 중량에 대한 정보를 획득할 수 있도록 중량표를 개발하였다.
본 연구는 현재 사용하고 있는 20년 전 유령림, 중경목 이하의 소나무림에서 조사, 측정한 생중량 및 건중량표를 현실림을 반영하여 새롭게 작성하기 위하여, 소나무림을 강원지방과 중부지방소나무림으로 구분하여 연구를 수행한 결과를 제시하고 있다.

제안 방법

따라서 현재 사용하고 있는 중량표의 한계를 보안하고 더욱 정확한 중량단위의 거래를 위하여 전국단위의 표본을 균일하게 선정하여 새로운 소나무 중량표를 개발하였다. 본 연구에서 개발된 신규 소나무 중량표는 소나무 원목거래 현장에서 주로 사용되고 있는 생중량(green weight)과 탄소흡수량 계산 등에 활용할 수 있는 건중량(dry weight)에 대한 정보를 제공할 수 있는 최적의 중량추정식을 도출하고 이를 기반으로 중량표를 작성하였다.
흉고직경 그리고 흉고직경과 수고를 이용하여 중량을 추정하는 최적의 식을 도출한 후, 소나무(강원지방소나무 및 중부지방소나무로 구분)의 생중량과 건중량표를 작성하였다. 표는 사용자의 편의를 위하여 흉고직경만을 측정하거나, 흉고직경과 수고 모두를 측정하여도 중량을 산출할 수 있게, 두가지 중량 정보를 제공할 수 있게끔 구성하였다.

데이터처리

현재 사용하고 있는 2001년 국립산림과학원에서 작성한 중량표와 이번 연구에서 현실림을 반영하여 조사, 측정된 자료로서 도출된 신규 중량표를 상호 비교(t-test)하였다. Table 11에서 기존에 사용하고 있는 생중량과 건중량표 모두 새롭게 만들어진 중량표와는 통계적인 유의적 차이가 있는 것으로 나타났다.

성능/효과

다만, 국가산림자원조사 등 현실임분에서 나타나는 실질적인 경급과 수고 정보를 알기 쉽게 중량표에서 음영으로 처리하였다. 강원지방소나무와 중부지방소나무의 경급 및 수고에 따른 생중량을 비교한 결과, 경급 26 cm 이상에서부터 중부지방소나무의 중량이 더 커지는 것을 알 수 있으며, 이러한 결과는 이후 다른 분석결과에서도 유사한 경향을 보였다.
강원지방소나무의 건중량을 추정할 수 있는 4가지 식 중, 식 1과 3은 낮은 경급에서 과소치를 보이는 것으로 나타났으며, 중부지방소나무의 잔차는 식 1이 6 cm 이하에서 과소값을 나타낼 것으로 보이며, 그 외는 모두 “0”을 중심으로 고르게 분포하고 있음을 보여 주었다.
강원지방소나무의 경우 생중량은 신규 중량표가 현재 사용하고 있는 중량표의 값보다 낮은 것으로 나타났으나, 중부지방소나무의 경우는 그 반대로 기존 중량표 값보다 높게 나타났다. 특히 중부지방소나무는 경급이 증가함에 따라 중량의 차이가 더 많이 벌어짐을 알 수 있었다.
현재 사용하고 있는 중량표와 이번 새롭게 작성한 중량표를 상호 비교한 결과, 강원지방소나무는 생중량, 건중량 모두 현재 사용중인 중량표가 경급별로 약간 높은 값을 가지는 것으로 나타났다. 그러나 중부지방소나무의 경우는 이번에 개발한 신규 중량표가 생중량 및 건중량 모두 현재 사용하고 있는 중량표의 값보다 높은 값을 갖는 결과를 보였다. 특히 중부지방소나무는 경급이 커질수록 현재 중량표의 값과 더 큰 차이를 보여 주었다.
식 7과 8의 잔차도 그림을 보면, 강원지방 소나무 및 중부지방 소나무 모두 식 8의 잔차도가 “0”을 중심으로 잔차가 균형적으로 분포하고 있어, 식 8이 상기에서 언급한 소나무의 생중량을 추정하는 2변수 최적식인 것으로 분석되었다.
적합도에 있어서는 강원지방소나무가 식 7과 8에서 가장 높으며, 중부지방소나무는 유의적인 차이가 없었다. 오차는 강원지방소나무가 식 1이 가장 커서 4개 식 중에서는 추정식으로 적합하지 않은 것으로 나타났으며, 중부지방소나무 역시 강원지방소나무와 동일한 결과로 나타났다.
특히 중부지방소나무는 경급이 증가함에 따라 중량의 차이가 더 많이 벌어짐을 알 수 있었다. 이러한 결과는 기존 소나무 중량표 개발을 위하여 수집한 자료는표본설계 시 전국적으로 고르게 수집되지 않고 일부 지역에 편중되거나 누락된 지역이 많고 대부분 중, 소경급의 자료로 중량표가 개발되었기 때문인 것으로 확인할 수 있었으며, 이번에 새롭게 개발된 중량표는 임상도 및 국가산림자원조사를 바탕으로 분포면적 및 경급 비율을 고려하여 최대한 지역 편중이 없도록 표본설계 하였기 때문에 기존의 중량표보다 더욱 신뢰할 수 있는 자료라고 판단된다.
중부지방소나무의 건중량 산정을 위한 추정식의 잔차도는 식 6이 소경목일 때 과대값을 산정하는 것을 제외하면, 나머지 3개 식은 모두 “0”을 중심으로 잔차가 고르게 분포하고 있음을 알 수 있었다.
추정식에 대한 적합도지수가 가장 높은 식 3이 두 수종의 생중량을 추정하는데 가장 적합한 것으로 나타났으나, 식 1과 3은 상수(a)로 인하여 적은 경급(6 cm 이하)에서 “-”값을 가져 이를 사용한 데는 적합하지 않은 것으로 나타나, 최종적으로 식 2를 소나무의 생중량을 산정하는 최적식으로 선택하였다.
현재 사용하고 있는 중량표와 이번 새롭게 작성한 중량표를 상호 비교한 결과, 강원지방소나무는 생중량, 건중량 모두 현재 사용중인 중량표가 경급별로 약간 높은 값을 가지는 것으로 나타났다. 그러나 중부지방소나무의 경우는 이번에 개발한 신규 중량표가 생중량 및 건중량 모두 현재 사용하고 있는 중량표의 값보다 높은 값을 갖는 결과를 보였다.
흉고직경과 수고를 모두 이용하는 4가지 생중량 추정식의 적합도는 강원지방소나무 97.4~98.2%, 중부지방소나무 95.1~95.4% 였으며, 추정오차는 각각 38.6~42.0, 25.9~27.3 범위로 산출되었다. 흉고직경만을 갖는 추정식보다는 적합도가 높았으며, 이는 수고변수가 추가됨에 따라 설명력이 다소 높아진 것으로 판단된다.
흉고직경과 수고를 이용한 2변수 중량추정식의 잔차도는 식 5가 두 수종 모두 중경급 이상에서 과소 추정, 대경목에서는 과대 추정되었으며, 식 6은 소경목일 때 과대 추정하고 있음을 알 수 있었다. 식 7과 8의 잔차도 그림을 보면, 강원지방 소나무 및 중부지방 소나무 모두 식 8의 잔차도가 “0”을 중심으로 잔차가 균형적으로 분포하고 있어, 식 8이 상기에서 언급한 소나무의 생중량을 추정하는 2변수 최적식인 것으로 분석되었다.
3 범위로 산출되었다. 흉고직경만을 갖는 추정식보다는 적합도가 높았으며, 이는 수고변수가 추가됨에 따라 설명력이 다소 높아진 것으로 판단된다. 적합도에 있어서는 강원지방소나무가 식 7과 8에서 가장 높으며, 중부지방소나무는 유의적인 차이가 없었다.
흉고직경만을 이용한 4가지 생중량 추정식의 적합도는 강원지방소나무 91.7%, 중부지방소나무 87.5% 였으며, 추정오차는 각각 34.7~37.4, 24.7~24.9 범위에 있다. 추정식에 대한 적합도지수가 가장 높은 식 3이 두 수종의 생중량을 추정하는데 가장 적합한 것으로 나타났으나, 식 1과 3은 상수(a)로 인하여 적은 경급(6 cm 이하)에서 “-”값을 가져 이를 사용한 데는 적합하지 않은 것으로 나타나, 최종적으로 식 2를 소나무의 생중량을 산정하는 최적식으로 선택하였다.

후속연구

그러므로 국가산림자원조사 등의 자료를 지속적으로 분석·모니터링 하여 10년 주기 또는 20년 주기로 산림경영 및 입목 매각에 중요한 기준이 되는 중량표의 갱신이 필요하며, 재적표와 마찬가지로 소나무 외 주요 산림수종에 대해서도 전국단위의 새로운 중량표 개발 연구가 진행되어야 할 것이다.
이와 같은 결과는 2000년 중량표 개발 당시 현지 조사는 주로 중경목 이하를 대상으로 표준목을 벌목, 중량 측정과 소나무의 분포면적 및 경급비율을 고려하여 균일한 자료수집이 이루어지지 못했기 때문에 판단된다. 따라서 본 연구에서는 전국을 대상으로 체계적으로 표본설계하여 수집한 자료를 바탕으로 개발된 중량표로서 다양한 산림경영 활동 혹은 산업 현장에서 중량단위로 사용될 기준이 될 것으로 기대된다.
현재 사용하고 있는 중량표와 새롭게 만든 중량표 비교에서 강원지방 및 중부지방소나무의 결과가 경급 증가에 따른 상호 차이를 볼 수 있었는데, 향후 산림이 더욱 성숙해지고 산림구조가 변화하면 새로운 중량표 개발이 필요하다. 그러므로 국가산림자원조사 등의 자료를 지속적으로 분석·모니터링 하여 10년 주기 또는 20년 주기로 산림경영 및 입목 매각에 중요한 기준이 되는 중량표의 갱신이 필요하며, 재적표와 마찬가지로 소나무 외 주요 산림수종에 대해서도 전국단위의 새로운 중량표 개발 연구가 진행되어야 할 것이다.

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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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