[논문]영주 산불지역 소나무림의 수관층 연료 특성 및 연소율 추정

김성용; 이영진; 서연옥; 박상문; 장미나; 이병두; 구교상; 이명보

문제 정의

국내에서 수관층 연료특성에 대한 연구는 구교상 등(2010)외에 전무한 실정이다. 따라서 본 연구는 산불이 발생한 경상북도 지역 소나무림에 대하여 수관층 연료 특성을 분석하고, 연소율과 연소량을 추정, 산불의 강도와 특성을 분석하여 소나무림에 대한 수관화 발전 예측모델을 개발하도록 제시하고자 하였다.

가설 설정

Brown and Bradshaw(1994)는 수관화가 강하게 발생된 지역이라 할지라도 수간과 굵은 가지는 연소되지 않고 남아있게 된다고 하였다. 따라서, 구교상 등(2010)의 연구방법을 인용하여 잎을 먼저 분류하고 가지를 0.5cm이하, 0.5~1cm이하, 1~2cm이하, 2~4cm이하, 4cm 이상으로 분류한 후 잎과 1cm 이하 가지를 연소 가능한 인자라 가정하였다.

제안 방법

각 부위별 연료량은 1m씩 나누어진 층위별로 각각의 부위에 대하여 채취해 온 시료를 이용하여 수분함량을 산출한 후 연료량을 추정하였다. 연료밀도는 신만용 등(1999)의 수관 형태식 연구 결과를 기반으로 수관의 장축과 단축 평균값을 이용하여 비율높이를 산출한 후 큰 원추체에서 바로 위의 원추체를 빼 1m 단위의 수관층 체적을 구하였다.
2m 부근을 벌채하였다. 벌채목은 피해목과 미피해목이 상응할 수 있게 직경급 별로 고르게 분포하도록 선정하였고, 수형과 수관이 바르며 수간이 썩지 않고 흠이 없는 임목을 표준목으로 선정하였다. 수고와 흉고직경을 측정한 후 나무를 1m 단위로 절동 하였으며, 가지가 있는 부위부터 수관폭을 측정하여 체적을 산출하였고, 각 층 별 잎과 가지를 분류하여 무게를 측정하였다.
수간과 잎, 가지를 채취한 시료는 완전히 건조되어 무게 변화가 없는 상태에 도달할 때 까지 건조하고 함량에 도달했을 때 시료를 꺼내 건조된 무게를 측정, 건조 전과 건조 후의 무게를 다음과 같은 식에 의해 비교하여 수분함량을 산출하였다.
벌채목은 피해목과 미피해목이 상응할 수 있게 직경급 별로 고르게 분포하도록 선정하였고, 수형과 수관이 바르며 수간이 썩지 않고 흠이 없는 임목을 표준목으로 선정하였다. 수고와 흉고직경을 측정한 후 나무를 1m 단위로 절동 하였으며, 가지가 있는 부위부터 수관폭을 측정하여 체적을 산출하였고, 각 층 별 잎과 가지를 분류하여 무게를 측정하였다.
각 부위별 연료량은 1m씩 나누어진 층위별로 각각의 부위에 대하여 채취해 온 시료를 이용하여 수분함량을 산출한 후 연료량을 추정하였다. 연료밀도는 신만용 등(1999)의 수관 형태식 연구 결과를 기반으로 수관의 장축과 단축 평균값을 이용하여 비율높이를 산출한 후 큰 원추체에서 바로 위의 원추체를 빼 1m 단위의 수관층 체적을 구하였다.

대상 데이터

연구 대상지의 주요 수종은 소나무림으로 최근 숲가꾸기를 한 지역으로 재해 저감을 하지 않아 벌도목이 그대로 방치되어 있었다. 연구대상지 내 피해목 9그루와 인근에 피해를 입지 않은 미피해목 10그루를 선정, 기계톱을 이용하여 지표면에서 0.
연구 대상지의 주요 수종은 소나무림으로 최근 숲가꾸기를 한 지역으로 재해 저감을 하지 않아 벌도목이 그대로 방치되어 있었다. 연구대상지 내 피해목 9그루와 인근에 피해를 입지 않은 미피해목 10그루를 선정, 기계톱을 이용하여 지표면에서 0.2m 부근을 벌채하였다. 벌채목은 피해목과 미피해목이 상응할 수 있게 직경급 별로 고르게 분포하도록 선정하였고, 수형과 수관이 바르며 수간이 썩지 않고 흠이 없는 임목을 표준목으로 선정하였다.

데이터처리

10그루의 미피해목의 연료량을 분석한 후, 박인협과 김준선(1989)의 3가지 상대생장식 연구방법을 기반으로 회귀분석을 실시하였으며 피해목의 연소율과 연소량을 추정하였다.

성능/효과

1cm이하 가지에서는 50% 이상의 연소율을 보였으며 2cm 이상의 가지에서는 보편적으로 연소율 값을 측정하기 곤란하였다. 3개의 상대생장식을 이용하여 연소율을 추정한 후 ha당 연소량을 분석해 본 결과 ha당 총 합계 연소량은 6,042~6,959kg/ha로 분석되었고, 잎은 약 3,300kg/ha, 0.5cm이하 가지 1,393~1,532kg/ha, 0.5~1cm이하 가지 953~1,142kg/ha로 분석되었다.
미피해 표준목에 대한 피해목의 연소율을 추정한 결과 logWt=A+B logD 상대생장식에서 수관전체 연소율은 39%를 나타냈고 logWt=A+B logD²H와 logWt=A+B logD+C logH의 상대생장식 수관전체 연소율은 51%를 나타냈다.
미피해목의 살아있는 수관 부위의 평균 수분함량은 105.3%로 나타났으며 각 부위별 수분함량에서 생엽이 119%로 가장 높았다. 기존 연구와 비교해 보면 구교상 등(2010)의 대구 팔공산 지역 살아있는 소나무 수관부위 평균 수분함량의 112.
7%보다 낮고, Pinus brutiaten(Omer and Ertugrul, 2007)의 생엽 약 16%보다는 높은 수치를 나타냈다. 수관 합계에 대한 잎과 1cm이하 가지의 연료량(available fuel load) 비율은 수관전체의 50.3%를 차지해 수관화가 발생하였을 때 연소될 수 있는 이용 가능한 연료량이 50% 이상 인 것으로 분석 되었다.
영주지역 소나무의 부위별 연료량 비율은 그림 2에서 보는 바와 같이 평균 수간 70.3%, 가지 23.2%, 생엽 6.5%로 나타났으며 직경급이 커질수록 수간의 연료량 비율이 낮아지고 가지와 생엽의 비율이 높아지는 패턴으로 나타났다. 수관에 대한 합계에서 생엽의 비율은 그림 3에서 보는 바와 같이 22.
영주지역 소나무의 수관 연료밀도는 평균 0.45kg/m³로써 Pinus halepensis(Mitsopoulos and Dimitracopoulos, 2007)의 수관연료밀도 0.18kg/m³ 보다 매우 높게 나타났으며 그 중에서 이용 가능한 연료량(available fuel load)의 수관연료 밀도는 0.2240kg/m³으로 Sando and Wick(1972)의 수관화전이 최소기준 0.037kg/m³ 보다 약 6배, Beukema et al.,(1978)이 제시한 0.011kg/m³ 보다 약 20배 많은 수치를 나타내어 수관화로의 확산이 가능한 임상 상태를 보였다.
표준목으로 선택된 미피해목 10본과 이에 상응하는 피해목 9본에 대한 기술 통계값은 미피해목에 대한 평균 흉고직경이 17.3cm, 피해목에 대한 평균 흉고직경은 15.5cm를 나타냈으며, 평균 수고는 미피해목 9.7m, 피해목 9.1m를 나타냈다.

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