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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.54 No.1 pp.27-33
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2020.54.1.27

A Study on the Analysis of Timber Utilization by Grade Using Stand Yield Table of Pinus koraiensis

Soon-Duk Kwon*, Doo-Ahn Kwak
Division of Forest Welfare Research, National Institute of Forest Science, Seoul, 02455, Republic of Korea
Corresponding author: Soon-Duk Kwon Tel: +82-2-961-2581 Fax: +82-2-961-2839 E-mail: ksd6806@korea.kr
December 2, 2019 December 3, 2019 January 13, 2020

Abstract


This study utilized stand yield table (site index 14) of Pinus koraiensis based on diameter distribution in order to analyze timber production by grade. The stand yield table of Pinus koraiensis used the diameter distribution function, developed by the National Institute of Forest Science, to predict the number of trees by diameter classes. Timber production was classified into three grades based on the small-end diameter. The study result shows that in terms of log production, which utilized the stand yield table of P. koraiensis, the 1st grade production has risen as stand age increased, while the 1st grade (log length 3.6m) log has been analyzed that it will be able to produce starting from the year of 40. Production of log by stands unit has presented differences based on the number of trees by diameter classes, and on the amount of log by grade, which is produced by diameter classes. Merchantable volume of the log by grade based on stand age is proportional to the log production, and in the year of 30 and 40, the 2nd grade merchantable volume rate has occupied more than 60% of the entire stands merchantable volume, while it has decreased as stand age increased which leads to a rise in the 1st grade merchantable volume rate. In terms of merchantable volume by stands unit, the 1st and 2nd grade (log length 3.6m) merchantable volume has increased, and the 3rd grade has decreased as stand age increased. Moreover, in respect of merchantable volume rate by stands unit, the 3rd grade has occupied more than 85% in the year of 20, and the 2nd grade has comprised more than 74% in the year of 40, while it has decreased starting from the year of 50, when the 1st grade merchantable volume rises.



잣나무 임분수확표를 이용한 등급별 목재 이용량 분석 연구

권 순덕*, 곽 두안
국립산림과학원 산림복지연구과

초록


본 연구는 직경분포에 근거한 잣나무 임분수확표(지위지수 14)를 활용하여 등급별 목재 생산량을 분석하기 위해 수행되었다. 잣나무 임분수확표는 국립산림과학원에서 개발된 직경분포 함수를 이용하여 직경급별 본수를 예측하였으며, 목재 생산량은 말구직경 을 기준으로 3개 등급으로 구분하였다. 연구결과 잣나무 임분수확표를 활용한 원목생산량은 임령이 증가할수록 1등급 생산량이 증가하였고, 1등급(재장 3.6m) 원목은 40년부터 생산 가능한 것으로 분석되었다. 임분단위 원목의 생산량은 직경급별 생산되는 등급별 원목 개수와 직경급별 본수에 따라 생산량에서 차이를 보였다. 임령에 따른 등급별 원목의 이용재적은 원목 생산량에 비례하였 고, 2등급 이용재적비율은 30년과 40년일 때 전체 임분 이용재적의 60% 이상을 차지하였으며, 임령이 증가할수록 1등급 이용재적비율 이 높아짐에 따라 감소하였다. 임분단위 이용재적은 임령이 증가할수록 1등급과 2등급(재장 3.6m) 이용재적은 증가하였고 3등급은 감소하였다. 임분단위 이용재적비율은 3등급의 경우 20년일 때 85% 이상 차지하였고, 2등급은 40년일 때 74% 이상 차지하였으며, 1등급 이용재적이 증가하는 50년 이후 부터 감소하였다.



    서론

    우리나라의 산림자원은 2015년 기준으로 4영급 이상 산 림면적 비율은 72%를 차지하고 있다. 이러한 산림자원은 수종에 따라 일정한 시점이 지나면 나무의 생장이 둔화되고 탄소흡수 등 임목의 기능이 떨어지는 특성을 지니고 있다. 우리나라에서 연간 생산되는 국내산 원목은 약 69%가 칩과 보드의 원재료로 사용되고 있으며, 일반 제재용으로 활용되 더라도 대부분 부가가치가 낮은 가설재 및 파렛트, 포장재 등으로 가공되고 있는 실정이다(Forest Service. 2018).

    최근 산림청은 국내 임업 및 목재산업의 경쟁력을 높이고 경제적 자원으로서의 산림의 가치가 효과적으로 발휘하기 위한 산림자원의 선순환 체계 구축 전략을 모색하고 있다. 산림자원 선순환 체계는 생장이 둔화된 임목을 벌채하여 가 구나 건축재 등 고부가가치 용도로 이용하여 탄소를 저장하 고 벌채된 곳에 새로운 경제수종을 조림하여 가꾸면 목재와 임산물 관련 산업이 활성화되어 일자리 창출의 효과를 얻을 수 있는 정책이다(National Institute of Forest Science. 2019).

    이러한 산림자원의 선순환 체계를 구축하기 위해서는 임 분에서 생산되는 임목의 용도별 생산량을 예측하는 것이 중 요하다. 국립산림과학원에서 제작된 임분수확표는 임분의 생장 및 수확량을 예측하기 위한 것이다. 임분수확표는 직 경분포에 근거한 모델을 활용하여 임분의 생산력을 나타내 는 지위지수에 따라 직경급별 본수를 예측하고, 임분구조를 해석할 수 있다. 따라서 최종산물의 목재의 용도구분에 의 한 가치평가와 간벌에 의한 임분시업효과를 분석할 수 있어 산림경영분석에 유용한 모델로 활용될 수 있다.

    국립산림과학원에서 제작된 임분수확표(2018)는 Weibull (1951)에 의해 제안된 Weibull함수를 임분직경분포 추정에 이용함으로써 다양한 임분구조를 해석할 수 있었다(Bailey & Dell, 1973; Garcia, 1981). 국내에서 Weibull함수를 이용 한 임분직경분포 연구로는 Yun & Cho(1991)가 처음이며, 그 후 Lee(1992)는 낙엽송의 임분구조해석을 위해 Weibull 함수를 이용하였으며, Weibull 분포 모형을 이용하여 굴참 나무 임분의 직경분포를 예측하여 임분재적과 탄소저장량 을 추정하였다(Son et al., 2012). 또한 직경급에 따른 장기적 인 목재생산량을 예측하기 위해 일본잎갈나무 임분에 대해 산림시업이 직경분포변화에 미치는 영향을 분석하였다(Lee & Lee, 2018). 임목의 등급별 이용재적 연구는 최적 수간곡 선식을 개발하여 리기다 소나무의 지방재적표를 작성하였 으며(Kang et al., 2015), 잣나무와 낙엽송에 대한 수간곡선 식을 이용하여 직경급별 임목의 이용재적과 개체목의 이용 수율을 추정하였다(Kwon et al., 2007). 또한 낙엽송 제재목 의 가공처리 과정에서 생산되는 제재목 및 제재 부산물의 양을 분석하기 위해 수간곡선식을 활용한 이용재적을 산출 모델을 개발하였으며(Kwon et al., 2013), 소나무, 잣나무, 낙엽송 등 우리나라 주요 경제수종에 대한 이용재적모델을 개발하기 위해 수행되었다(Lee et al., 2017).

    이러한 연구들은 수종별 직경분포를 예측하고 개체목 단 위 임목의 이용재적을 산출하기 위한 연구로서 일정 면적의 임분단위(ha) 임목의 등급별 생산량을 추정하는 데는 한계 가 있다. 따라서 본 연구는 국립산림과학원에서 개발된 직경 분포에 근거한 잣나무 임분수확표를 활용하여 지위지수에 따른 임목의 등급별 생산량을 분석하기 위해 수행하였다.

    재료 및 방법

    1. 임분의 직경분포 예측체계

    본 연구에서 임분의 직경분포 예측 체계는 Fig. 1과 같이 지위지수와 임령을 이용하여 Weibull 직경분포함수의 모수 (a, b, c)를 추정한 후 경급별 본수와 수고를 추정하여 용도 별 이용모듈과 연계함으로서 용도별 생산량을 추정할 수 있 는 체계로 구성되어 있다.

    Weibull 직경분포함수의 모수를 추정하기 위해서는 임령 과 지위지수에 따른 평균직경(MeanD)을 추정한 후 최소직 경(MinD)과 최대직경(MaxD)을 추정하고, 이를 이용하여 표준편차(StdBA)를 추정한다. 이렇게 추정된 직경 값을 이 용하여 Weibull 직경분포함수의 모수 c와 b를 추정하고 추 정된 모수와 임분의 평균흉고단면적(MeanBA)을 이용하여 모수 a를 추정하는 체계로 되어 있다.

    추정된 Weibull 직경분포함수의 모수는 지위와 임령에 따른 누적분포확률(Probability density, fxp)을 구하는데 이 용되며, 누적분포확률은 각 경급별 본수를 추정하는데 이용 된다. 경급별 수고는 임령과 우세목 수고, 경급별 누적분포 확률에 의해 추정되고 이는 kozak 수간곡선식을 이용하여 경급별 재적 및 용도별 수확량을 산출하는데 이용된다.

    이와 같이 잣나무 직경분포를 예측하기 위해서는 Table 1과 같은 여러 가지 함수식들을 이용하여 지위지수와 임령 에 따른 직경분포, 임분재적을 예측하는데 이용하였다.

    2. 잣나무 목재이용 시나리오

    본 연구는 잣나무 임분수확표의 등급별 목재 생산량을 추정하기 위해 Fig. 2와 같이 직경급별 임목을 벌근고 20cm 에서 첨단부까지 원목을 3개 등급으로 구분하였다. I 등급 은 말구직경 30cm, II 등급은 말구직경 30cm에서 15cm까 지, III 등급은 말구직경 15cm부터 첨단부까지 구분하였다. 등급별 원목 생산량 추정은 I 등급으로 구분된 원목의 재장 3.6m 장재를 우선적으로 생산하고 순차적으로 2.7m, 1.8m 로 구분하였다. II 등급 원목은 I 등급으로 생산하고 난 마지 막 원목 부위에서 말구직경 15cm까지 구분하여 재장 3.6m 장재를 먼저 생산하고 순차적으로 2.7m, 1.8m로 구분하여 생산량을 분석하였다. 그리고 III 등급 원목은 II 등급 원목 으로 이용하고 난 나머지 초두부까지 원목을 대상으로 생산 량을 분석하였다. Table 2

    결과 및 고찰

    1. 잣나무 임분수확표 예측

    잣나무 임분수확표는 잣나무 임분 생산력을 나타내는 중 간 값인 지위지수 14를 기준으로 Table 1과 같은 직경분포 예측함수와 수간간곡선식을 이용하여 추정하였다. 잣나무 임분수확표의 직경분포는 Fig. 3과 같이 임령에 따라 직경 분포가 다양하게 나타나고 있다. 즉, 임령이 낮을수록 직경 분포가 좁고 임령이 높을수록 직경분포가 넓게 분포하고 있 다. 지위지수 14일 때 잣나무 임분의 평균수고는 8.4m에서 20.8m까지 추정되었으며, 임분의 재적은 88.5m3/ha에서 332.1m3/ha까지 추정되었다.

    2. 잣나무 임분수확표를 활용한 원목 생산량 분석

    2.1. 영급에 따른 등급별 원목 생산량 분석

    본 연구에서 등급별 원목 생산량 분석은 Fig. 3과 같이 영급별 직경분포를 예측한 결과를 활용하여 각 직경급별 Table 1과 같은 기준으로 3등급으로 구분하여 생산 가능 원 목 개수를 분석하였다. 그리고 직경급별 본수를 곱하여 임 분단위(ha) 원목 생산량을 분석하였다. 원목 생산량 분석 결 과, Table 4와 같이 임령이 낮을수록 1등급 원목은 생산되지 않았으며, 임령이 높을수록 1등급 원목 생산량이 증가하였 다. 1등급 원목은 임령이 최소 30년부터 생산 가능한 것으 로 분석되었으나 재장 1.8m 원목 2동을 생산할 수 있어 원 목의 가치가 높은 재장 3.6m는 임령 40년부터 생산 가능한 것으로 분석되었다.

    2.2. 영급에 따른 등급별 원목 임분단위(ha) 생산량 분석

    임분단위 원목생산량을 살펴보면 이용가치가 높은 1등 급 재장 3.6m 원목은 임령 40년부터 생산 가능하며 임령이 높을수록 생산량이 증가하였다. 2등급 재장 3.6m 원목은 20 년 이상 임령에서 생산량이 가능하였고, 임령 50년일 때 최 대 903동을 생산할 수 있는 것으로 분석되었다. 그리고, Table 4에서 임령이 20년일 때 2등급 원목 재장 3.6m와 2.7m가 직경급별 생산량은 2동으로 동일하지만 임분단위에 서는 각각 14동과 182동으로 생산량 차이가 발생하고 있어 이러한 이유는 직경급별 생산되는 등급별 원목 개수와 직경 급별 본수의 차이에서 발생하는 것으로 분석되었다.

    3. 잣나무 임분수확표를 활용한 원목 이용재적 분석

    3.1. 영급에 따른 등급별 원목 이용재적 분석

    영급에 따른 등급별 원목의 이용재적은 Table 1의 수간 간곡선식을 이용하여 원목 높이의 10cm 단위로 직경을 추 정하고 Smalian 구분구적법을 이용하여 재적을 산정하였다. 영급에 따른 등급별 원목의 이용재적은 등급별 원목생산량 에 비례하였고 1등급과 2등급 재장 3.6m 원목의 이용재적 과 3등급 원목의 이용재적은 임령이 증가할수록 높게 나타 났다(Table 5). 임령에 따른 등급별 이용재적비율은 임령이 낮을수록 목재 가치가 낮은 3등급 비율이 높게 나타났으며, 2등급 이용재적비율은 임령이 30년과 40년일 때 임분 전체 이용재적의 60% 이상을 차지하였고 임령이 증가할수록 1 등급 이용재적비율이 높아짐에 따라 감소하였다(Fig. 4).

    3.2. 영급에 따른 등급별 원목 임분단위(ha) 이용재적 분석

    1등급 원목의 임분단위 이용재적은 재장 3.6m 및 2.7m 원목은 영급이 증가할수록 증가하였으며, 재장 1.8m는 50 년일 때 가장 많이 이용할 수 있는 것으로 분석되었다. 2등 급 원목의 임분단위 이용재적은 재장 3.6m 원목은 임령이 증가할수록 증가하였으며, 재장 2.7m와 1.8m 원목은 30년 일 때 가장 많이 이용할 수 있는 것으로 분석되었다. 그리고 목재의 이용가치가 낮은 3등급은 임령이 낮을수록 이용재 적이 높게 나타났으며, 임령이 높을수록 목재 이용가치가 높은 1등급 및 2등급 원목으로 이용할 수 있는 비율이 높기 때문에 3등급 원목 이용재적이 낮은 것으로 분석되었다.

    영급에 따른 임분단위 등급별 이용재적비율은 20년일 때 3등급 원목이 전체 임분의 85% 이상 차지하는 것으로 분석 되었으며, 임령이 증가할수록 감소하였다. 2등급 원목의 이 용재적비율은 40년일 때 74% 이상 최대를 차지하고 있으 며, 1등급 이용재적이 증가하는 50년 이후 부터 감소하는 경향을 보이고 있다(Fig. 5).

    이와 같이 본 연구는 잣나무 임분의 구조를 해석하였고 직경급별 본수를 예측함으로써 목재의 등급별 생산량을 분 석할 수 있을 뿐만 아니라 나아가 목재의 용도구분에 따른 가치평가와 임분시업에 따른 산림경영효과를 분석하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 본 연구 에서 활용한 임분수확표는 이론적 상황을 고려하여 분석한 결과로서 현실을 반영하는 데는 한계가 있다. 따라서 임업 생산현장에서 적용되고 있는 목재 생산에 대한 다양한 방법 과 생산된 목재의 다양한 용도를 적용할 수 있는 최적화 모 델 개발에 대한 후속 연구가 필요하다.

    Figure

    JALS-54-1-27_F1.gif

    The flow chart to estimate yield table using Weibull diameter distribution function.

    * BA=Basal area(cm2 ), MeanD=Mean DBH(cm), DomHt=Dominant Height(m), MinD=Minimum DBH(cm) MaxD=Maximum DBH(cm), StdBA=Standard deviation basal area(cm2 )

    JALS-54-1-27_F2.gif

    Longitudinal cross-section of a stem by log grade.

    JALS-54-1-27_F3.gif

    Diameter distribution of P. koraiensis stand(Site Index 14)

    JALS-54-1-27_F4.gif

    The ratio of merchantable volume by grade based on stand age

    JALS-54-1-27_F5.gif

    The ratio of merchantable volume per ha by grade based on stand age

    Table

    Stem tape equation and stand yield table of Pinus koraiensis

    The method of log grade classification

    Stand yield table of P. koraiensis(Site Index 14)

    Log production by grade based on stand age(Number of logs)

    Merchantable volume by grade based on stand age(m3)

    Merchantable volume per ha by grade based on stand age(m3/ha)

    Reference

    1. Bailey RL and Dell TR. 1973. Quantifying diameter distributions with the weibull function. For. Sci. 19:97-104.
    2. Forest Service.2018. A sSurvey on the use of wood in 2017. 298p.
    3. Garcia O. 1981. Simplified method-of-moments estimation for the weibull distribution. New Zealand J. of For. Sci. 11: 304-306.
    4. Kang JT , Lee SJ , Jeon JH , Son YM , Park H and Moon HS. 2015. Development of local stem volume table for pinus rigida miller by the best stem taper equation. Journal of Agriculture & Life Science. 46: 87-99.
    5. Kwon KB , Han H , Seol AR , Chung HJ and Chung JS. 2013. Development of a wood recovery model for the tree conversion processes of Larix kaempferi. Jour. Korean For. Soc. 102: 484-490.
    6. Kwon SD , Kim HH and Chung JS. 2007. Estimating of merchantable volume and yield using a stem shape simulation. Jour. Korean For. Soc. 96: 362-368.
    7. Lee DS , Lee JH , Seo YW and Choi JK. 2017. Developing merchantable stem volume models for major commercial species in South Korea. Jour. Korean For. Soc. 106: 480-486.
    8. Lee KH. 1992. A model for stand structure and yield prediction of Larix leptolepis plantation in Korea. Ph.D. Thesis. Seoul National University, 87p.
    9. Lee SJ and Lee YJ. 2018. Influences of forest management activity on growth and diameter distribution models for Larix kaempferi Carriere stands in South Korea. Journal of Agriculture & Life Science. 51: 37-47.
    10. National Institute of Forest Science.2018. Stem volume· biomass and stand yield table. NiFos-769. 221p.
    11. National Institute of Forest Science.2019. Research on the recycling economic policy of forest resources TF seminar. 31p.
    12. Son YM , Pyo JK , Kim SW and Lee KH. 2012. Prediction of stand volume and carbon stock of Quercus variabilis using weibull distribution model. Jour. Korean For. Soc. 101: 599-605.
    13. Weibull W. 1951. A statistical distribution function of wide applicability. J. Appl Mech 18: 293-297.
    14. Yun JW and Cho HK. 1991. Estimating diameter distribution with the weibull distribution. Jour. Korean For. Soc. 80: 420-426.
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