지구환경문제 등의 대두 및 친환경 에너지원으로 산림 바이오매스 자원에 대한 관심의 증폭에 따라 현재 우리나라 산림 바이오매스에 대한 정확한 추정 및 정보 관리프로그램 제작을 위하여 본 연구가 수행되었다. 2005년 말 현재 우리나라 총 산림 바이오매스량은 520,852천톤이며, 이들 중 실제 바이오매스 생산이 가능한 시업지를 대상으로 바이오매스량을 산정한 결과 402,795천톤이었고, 목재이용 가치가 가장 높은 경제림단지에 대한 바이오매스량은 200,768천톤으로 추정되었다. 또한 국내 산림에서 연간 임목의 생장에 의해 생산가능한 바이오매스량을 계산한 결과 20,340천톤이었고, 이를 화석연료로 대체할 수 있는 척도인 발열량으로 전환하여 보면 94,290Gkal로서, 이를 당시의 실내등유가로 환산하면 약 90억원에 달하는 양이다. 산림 바이오매스의 주기별 변화 추이는 '85년 말부터 '05년 말 현재까지 10년 주기로 4.95%, 5.30%, 4.46%로 '95년을 정점으로 바이오매스 생장율이 감소추세에 있음을 알 수 있었다. 한편 산림축적을 바이오매스로 전환하는 현재의 계수들이 임상별로 되어 있기에 수종별로는 계산이 곤란하므로 이에 대한 계수 개발이 요구되며, 아울러 직경 및 수고 인자 등을 이용하여 바이오매스를 추정하기 위한 함수식 개발도 필요한 시점이다.
Biomass has been used for energy sources from the prehistoric age. Biomass are converted into solid, liquid or gaseous fuels and are used for heating, electricity generation or for transportation recently. Solid biofuels such as bio-chips or bio-pellet are used for heating or electricity generation. Liquid biofuels such as biodiesel and bioethanol from sugars or lignocellulosics are well known renewable transportation fuels. biogas produced from organic waste are also used for heating, generation and vehicles. Biomass resources for the production of above mentioned biofuels are classified under following 4 categories, such as forest biomass, agricultural residue biomass, livestock manure and municipal organic wastes. The energy potential of those biomass resources existing in Korea are estimated. The energy potential for dry biomass (forest, agricultural, municipal waste) were estimated from their heating value contained, whereas energy potential of wet biomass (livestock manure, food waste, waste sludge) is calculated from the biological methane potential of them on annual basis. Biomass resources potential of those 4 categories in Korea are estimated to be as follows. Forest biomass 355.602 million TOE, agricultural biomass 4.019 million TOE, livestock manure biomass 1.455 million TOE, and municipal organic waste 1.074 million TOE are available for biofuels production annually.
본 연구는 탄소흡수원이며 재생가능한 자원인 산림 바이오매스 자원량 및 에너지로서의 잠재량을 산정하고, 이를 지도화 및 프로그램화 하고자 하였다. 2010년말 기준 우리나라 전체 산림의 총 바이오매스 자원은 804백만톤이며, 이 중 임상별로는 침엽수 265백만톤, 활엽수 282백만톤, 혼효림 257백만톤이 점유하고 있었고, 지역별로는 산림축적량에 비례하여 강원도가 가장 많은 바이오매스 양을, 다음이 경상북도, 경상남도 순이었다. 우리나라 산림에서 매년 상업적으로 벌채하여 제재목 등으로 이용되고 남은 목질부 바이오매스는 707천톤/년 정도가 되며, 숲가꾸기를 하여 원목으로 이용되는 양을 제외한 바이오매스 양은 592천톤/년으로 나타났다. 따라서 우리나라에서 연간 시장으로 공급 가능한 산림 바이오매스 자원은 약 1,300천톤/년 정도가 될 것으로 추정된다. 이를 석유환산량으로 전환하면 약 585천 toe/년이 된다. 본 연구에서 분석한 결과를 토대로 바이오매스 자원 지도 프로그램을 만들었다. 프로그램 개발하기 위해 사용된 시스템은 Microsoft Office Excel, Microsoft Office Access ArcGIS, Microsoft Visual Basic 6.0 이었으며, 공간정보를 활용할 수 있도록 ESRI MapObjects2.1 개발 도구를 이용하였다. 바이오매스 자원 지도(BiomassMap V2.0) 프로그램은 축적, 바이오매스 총 저장량, 시업지 연간 바이오매스 생장량, 상업적 벌채에 의한 바이오매스 생산량, 숲가꾸기에 의한 바이오매스 생산량 등을 지도로 나타내고, 이들 정보를 관리할 수 있는 프로그램이다. 바이오매스 자원 지도는 시도별, 임상별도로 확인할 수 있으며 이용자의 사용 목적에 따라 작성될 수 있다는 장점이 있다. 따라서 향후 본 바이오매스 지도는 산림이용 관리자들에게 유익한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구의 목적은 강원도 강릉시 강릉국유림 관리소 관할의 국유림 내에 위치한 27년생 잣나무 조림지를 대상으로 하여 바이오매스 및 바이오매스 구성비, 바이오매스 추정식, 순생산량, 줄기밀도 및 바이오매스 확장계수 등을 조사 분석하는데 있다. 선정된 표준지에 대하여 $20m{\times}20m$ 조사구를 설치한 후 매목조사를 실시하고, 직경급 분포를 고려하여 총 5주의 표본목을 벌채하였으며, 이 중 3주는 뿌리까지 전량 굴취하였다. 27년생 잣나무에 대한 임목 전체 건중량은 117.6 kg/tree로 나타났으며, 잣나무 임분의 지상부 건중량은 59.9 ton/ha, 지하부를 포함한 임목 전체 건중량은 82.4 ton/ha로 나타났다. 뿌리 대 지상부 비율은 0.38이였으며, 순생산량은 지상부 건중량 9.4 ton/ha, 지하부를 포함한 임목 전체 건중량 11.3 ton/ha로 나타났다. 줄기밀도는 $0.49g/cm^{3}$, 지상부 바이오매스 확장계수는1.78, 지상부와 지하부를 포함한 임목 전체 바이오매스 확장계수는 2.19로 나타났다. 이와 같은 자료는 잣나무 조림지에 대하여 바이오매스 및 탄소축적량을 추정하는데 활용될 수가 있다.
본 연구는 강원대학교 학술림을 대상으로 현장조사자료와 Landsat TM-5 위성영상 정보를 이용하여 k-NN기법을 통해 산림바이오매스를 추정하는 것을 목적으로 하였다. 임상 층화 및 최소수평 참조거리(HRA)와 공간필터링의 조건변화에 따른 최적의 참조표본점 개수(k)를 검토하였으며, 이에 따른 산림바이오매스량 추정과 정확도를 비교 분석하였다. 침엽수는 $5{\times}5$ 필터링을 적용한 HRA 4 km와 k=8를 적용하였을 때 최소의 RMSE를 나타냈으며, 편차는 1.8 t/ha으로 과대추정되었다. 한편, 잣나무와 활엽수는 필터링을 적용하지 않은 HRA 4km의 k=8과 HRA 10 km의 k=6을 적용하였을 때 최소의 RMSE가 나타났으며, 편차는 각각 -1.6 t/ha, -5.2 t/ha로 과소추정되었다. k-NN기법에 의하여 추정된 총 바이오매스량은 799천t이며, ha당 평균 산림바이오매스량은 237 t/ha로서 표본점자료를 이용한 추정치보다 약 1 t/ha 높게 나타났다.
본 연구는 수치산림입지도, 수치기후도, 제5차 국가 산림자원조사 등의 누적된 자료와 다양한 통계모형을 이용하여 기후변화에 따른 생태권역별 임상별 산림 바이오매스 변화를 예측하였다. 그 결과 시간 경과에 따른 산림 바이오매스 변화량은 생태권역별 임상별로 서로 다른 패턴을 보였다. 산악권역, 남동산야권역, 남서산야권역에서는 시간이 경과함에 따라 모든 임상에서 산림 바이오매스가 감소하는 것으로 예측되었다. 반면에 중부산야권역의 침엽수림과 혼효림은 기후변화의 영향으로 바이오매스가 증가하는 것으로 분석되었다. 또한 해안도서권역에서는 침엽수림을 제외한 임상에서 산림 바이오매스가 증가하는 것으로 추정되었다. 본 연구는 기후변화 시나리오에 따른 지위지수 추정치 변화에 근거하여 산림 바이오매스 변화량을 산출함으로써 기후변화에 따른 산림재해 변화 패턴을 예측할 수 있는 정보를 마련하였다. 본 연구의 결과는 산림재해 대응전략 수립에 필요한 정보로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 전라북도 무주군을 대상으로 제5차 국가산림자원조사 자료와 위성영상(Landsat TM-5)자료를 이용하여 산림 바이오매스를 추정하고 이를 토대로 바이오매스 주제도를 작성하고자 하였다. 먼저 국가산림자원조사의 야외 표본점 자료를 이용하여 조사표본점의 단위면적 당 축적을 산출하고, 바이오매스 변환계수를 적용하여 산림 바이오매스를 추정하였다. 본 연구에서는 위성영상 자료를 이용한 산림 바이오매스 추정을 위해 회귀모형을 이용하는 방법과 최근린 기법(k-Nearest Neighbor)을 이용하는 두 가지 방법을 사용하였는데, 이 두 가지 방법에 의해 추정된 산림 바이오매스를 국가산림자원조사 자료에 의한 추정치와 비교하여 최적의 방법을 선정하였다. 추정된 바이오매스 통계량의 비교를 위해 교차대조법을 이용하여 RMSE(Root Mean Square Error)와 평균편의(Mean Bias)를 산출하였는데, 그 결과 두 방법 모두 유사한 추정오차(RMSE: 63.75$\sim$67.26ton/ha)와 편차($\pm$1 ton/ha)를 보여 정확성 면에서는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 하지만 최근린 기법을 이용하여 산림 바이오매스를 추정하는 것이 효율성 측면에서 보다 유리할 것으로 평가되었다. 최근린 기법에 의해 추정된 무주군의 산림 바이오매스는 약 839만 톤으로 나타났으며 단위면적당 평균은 149톤/ha인 것으로 분석되었다.
Kim, Choon-Sig;Son, Yo-Hwan;Lee, Woo-Kyun;Ha, Yeong-Cheol;Jeong, Jae-Yeob;Noh, Nam-Jin
Journal of Ecology and Environment
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제30권4호
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pp.281-285
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2007
We conducted research to determine the effects of forest tending works (FTW) on forest carbon (C) storage in Korean red pine forests by estimating changes in the quantity and distribution of stored organic C in an approximately 40-year-old red pine stand after FTW. We measured organic C storage (above- and belowground biomass C, forest floor C, and soil C at 50 cm depth) in the Hwangmaesan Soopkakkugi model forest in Sancheonggun, Gyeongsangnam-do before and after the forest was thinned from a density of 908 trees/ha to 367 trees/ha. The total C stored in tree biomass was 69.5 Mg C/ha before FTW and 38.6 Mg C/ha after FTW. The change in total C storage in tree biomass primarily resulted from the loss of 19.9 Mg C/ha stored in stem biomass after FTW. The total C pool in this red pine stand was 276 Mg C/ha before FTW and 245.1 Mg C/ha after FTW. Prior to FTW, 71.5% of the total C pool was stored in mineral soil, 25.2% in tree biomass, and 3.3% in the forest floor, where as after FTW 80.5% of the total C pool was stored in mineral soil, 15.7% in tree biomass and 3.7% in the forest floor. These results suggest that the development of site-specific tending techniques may be required to minimize the loss of tree biomass C storage capacity in red pine stands from FTW.
Based on the stem analysis and biomass measurement of 36 trees and 1,576 branches in Pinus sylvestris var. mongolica (Mongolian pine) plantations of Northeast China, this study was conducted to develop estimation model equation for leaf biomass of a single tree and branch, to examine the vertical distribution of leaf biomass in the crown, and to evaluate the proportional ratios of biomass by tree parts, stem, branch, and leaf. The results indicated that DBH and crown length were quite appropriate to estimate leaf biomass. The biomass of single branch was highly correlated with branch collar diameter and relative height of branch in the crown, but not much with stand density, site quality, and tree height. Weibull distribution function would have been appropriate to express vertical distribution of leaf biomass. The shape parameters from 29 sample trees out of 36 were less than 3.6, indicating that vertical distribution of leaf biomass in the crown was displayed by bell-shaped curve, a little inclined toward positive side. Apparent correlationship was obtained between leaf biomass and branch biomass having resulted in linear function equation. The stem biomass occupied around 80% and branch and leaf made up about 20% of total biomass in a single tree. As the level of tree class was increased from class I to class V, the proportion of the stem biomass to total biomass was gradually increased, but that of branch and leaf became decreased.
본 연구는 충남지역에서 소나무림 분포가 가장 넓은 청양군과 보령시 국유림 내의 소나무임분을 대상으로 지상부와 지하부 바이오매스, 순생산량, 줄기밀도, 바이오매스 확장계수 등을 조사 분석하였다. 청양지역과 보령지역 소나무림의 임목 전체 건중량과 단위면적당 지상부 건중량은 각각 122.36 kg, 137.68 kg으로 나타났고, 72.23 Mg/ha, 143.27 Mg/ha으로 나타났으며, 지하부를 포함한 임목전체 건중량은 91.77 Mg/ha, 178.98 Mg/ha으로 나타났다. 또한 청양지역의 지상부 순생산량은 8.69 Mg/ha로 임목전체에서는 10.03 Mg/ha으로 나타난 반면에, 보령지역은 16.00 Mg/ha와 18.66 Mg/ha으로 나타났다. 두 지역의 바이오매스와 순생산량의 차이는 임분밀도와 지위의 차이에 의한 것으로 판단되었다. 줄기밀도(g/$cm^3$)는 각각 0.457, 0.421로 나타났고, 바이오매스 확장계수는 지상부와 지하부를 포함하여 각각 1.394~1.662, 1.324~1.639의 범위로 나타났다. 따라서 본 연구 결과로 얻어진 줄기밀도와 바이오매스 확장계수 값들은 충남지역 소나무림의 바이오매스 및 탄소흡수량을 추정하는데 기초적인 정보를 제공할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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