군집분석을 이용한 소나무림 생장 특성 유형구분

이민우1*, 박정묵2, 강진택2, 김은숙3, 고치웅2, 정강연1

(1국립산림과학원 산림탄소연구센터, 2국립산림과학원 산림경영연구과, 3국립산림과학원 연구기획과)

Classification of Growth Characteristics of Pinus densiflora Forests Using Cluster Analysis

Min-Woo Lee1*, Jeong-Mook Park2, Jin-Taek Kang2, Eun-Sook Kim3, Chi-Ung Ko2, Kang-Yean Jung1

(1Forest Carbon Center on Climate Change, National Institute of Forest Science,

2Forest Management Divsion, National Institute of Forest Science,

3Research Planning and Coordination Division, National Institute of Forest Science)

요약: 이 연구는 전국에 분포한 소나무림을 대상으로 생장 특성을 고려한 군집유형을 구분하기 위해 수행하였다. 연구자료는 제7차 국가산림자원조사에서 수집한 소나무림 고정표본점 4,676개를 활용하였다. 군집분석은 비계층적 군집분석인 k-means++ 기법을 적용하였으며, 생장 특성 인자는 수목 형태인자(형상비, 지하고율, 형질급)와 기후인자(풍속, 상대습도, 강수량)를 선정하였다. 군집분석 평가지표는 실루엣 계수와 엘보우 분석을 통해 적정 군집 수를 결정하였고, 군집 간 생장 특성 비교를 위해 정규화를 수행하였다. 분석 결과, 우리나라 소나무림은 4개 군집으로 분류되었으며, 군집Ⅰ은 형상비와 형질급이 가장 낮고, 지하고율이 군집 중 가장 높은 것으로 나타나 상대적으로 수간이 곧게 뻗은 유형으로 판단된다. 군집Ⅱ는 지하고율이 가장 낮고, 형상비는 가장 높은 값을 보여 초살도가 높은 유형으로 보인다. 군집Ⅲ은 형상비와 지하고율은 중간 값을 보이나, 형질이 가장 좋지 않은 것으로 나타났다. 군집Ⅳ는 다른 군집에 반해 형상비, 지하고율, 형질급이 중간 값을 보여 균형있는 유형으로 판단된다. 이 연구는 전국 소나무림 관리 및 보전의 기초자료로 활용될 것으로 사료된다.

Abstract: This study aimed to classify Pinus densiflora forest across the nation based on growth characteristics. The research data used were 4,676 sub-sample plot of Pinus densiflora forests from the 7th National Forest Inventory (NFI). For the cluster analysis, the k-means++ algorithm, a non-hierarchical clustering method, was applied. Growth characteristic factors included tree form factors (form ratio, clear-length ratio, and quality class) and climatic factors (wind speed, relative humidity, and precipitation). To determine the optimal number of clusters, silhouette coefficients and elbow analysis were used, and normalization was performed to compare growth characteristics among clusters. As a result of the analysis, Pinus densiflora forests were classified into four clusters. Cluster I had the lowest form ratio and quality class but the highest clear-length ratio, indicating a type with relatively straight trunks. Cluster II had the lowest clear-length ratio and the highest form ratio, suggesting a type with high slenderness. Cluster III showed intermediate values for form ratio and clear-length ratio but the lowest quality class. Cluster IV displayed balanced characteristics with intermediate values for form ratio, clear-length ratio, and quality class compared to other clusters. This study is expected to serve as foundational data for the management and conservation of Pinus densiflora forests.

사사: 이 연구는 국립산림과학원 연구과제 「환경변화 및 산림교란에 대응한 소나무림 보전·관리 전략 및 기술 개발 연구(FE0100-2019-05-2023)」의 지원으로 수행되었습니다.