가선집재 작업 시 Skyline 장력 실측값 비교를 통한 설계 프로그램 예측 정확도 비교

주홍식1*, 오재헌1, 이현승1, 문호성1, 한상균2

(1국립산림과학원 산림기술경영연구소, 2강원대학교 산림경영학과)

Evaluation of the Prediction Accuracy of Skyline Tension Design Programs through Comparison with Measured Tensions during Cable Yarding Operation

Hong-Sik Ju1*, Jae-Heun Oh1, Hyeon-Seung Lee1, Ho-Seong Mun1, Sang-Kyun Han2

(1Forest Technology and Management Research Center, National Institute of Forest Science

2Department of Forest Management, Kangwon National University)

요약: 지속 가능한 산림경영과 안전한 작업환경을 확보하기 위해서는 산림 조건에 적합한 목재수확 계획기법의 적용이 필수적이다. 국내 산림은 35% 이상이 급경사지로 구성되어 있어, 굴착기나 차량계 기반 작업보다 체인톱 벌도와 스윙야더 또는 타워야더를 활용한 가선집재 작업이 환경적·작업안전 측면에서 보다 적합한 대안으로 활용되고 있다. 가선집재 작업은 지형 조건과 안전성을 종합적으로 고려한 정밀한 작업 설계가 요구되며, 이를 위해 SkylineXL과 Seilaplan과 같은 가선집재 설계 프로그램이 널리 사용되고 있다. 이들 프로그램은 현수선 방정식을 기반으로 정적 평형상태를 가정하여 skyline에 작용하는 하중을 예측하고, 설계 단계에서는 동적 요인을 보완하기 위해 안전계수를 적용한다. 일반적으로 안전계수는 skyline의 최소 파단 강도를 고려하여 2.7~3.0 범위를 적용하나, 국내 작업 환경에서 이러한 설계 기준의 타당성을 검증한 연구는 제한적이다. 이에 본 연구에서는 1본당 평균 중량 904 kgf의 Ⅴ영급 낙엽송 임분을 대상으로 가선집재 작업 중 skyline에 작용하는 최대 장력을 계측하고, 이를 두 설계 프로그램의 예측값과 비교하였다. 실측 장력은 횡 집재 시 80.3~103.7 kN 범위로 나타났으며, SkylineXL은 6.2~37.4% 과소 추정한 반면 Seilaplan은 71.5~99.5 kN 범위로 예측하여 오차율 –21.6~27.4%를 나타내며 상대적으로 실측값에 근접한 예측 특성을 보였다. 따라서 본 연구 결과,  Seilaplan이 SkylineXL에 비해 skyline 장력 예측에서 실측값에 보다 근접한 예측 정확도를 보이는 것으로 판단된다.

Abstract: To achieve sustainable forest management and a safe working environment, the application of timber harvesting planning methods appropriate to site conditions is essential. In Korea, more than 35% of forest areas consist of steep terrain; therefore, cable yarding operations using chainsaw felling combined with swing yarders or tower yarders are considered a more suitable alternative to excavator- or vehicle-based harvesting systems in terms of environmental impact and operational safety. Cable yarding operations require precise planning that comprehensively considers terrain conditions and safety, and cable yarding design programs such as SkylineXL and Seilaplan are widely used for this purpose. These programs predict the loads acting on the skyline based on the catenary equation under the assumption of static equilibrium, and safety factors are applied during the design stage to compensate for dynamic effects. In general, safety factors ranging from 2.7 to 3.0 are applied based on the minimum breaking strength of the skyline; however, studies validating the adequacy of these design criteria under Korean operating conditions remain limited. Accordingly, this study measured the maximum skyline tension during cable yarding operations in a fifth-age-class stand with an average log weight of 904 kgf per stem and compared the measured values with predictions from two design programs. The measured skyline tension reached its maximum during lateral yarding, ranging from 80.3 to 103.7 kN. SkylineXL underestimated the tension by 6.2–37.4%, whereas Seilaplan predicted tensions in the range of 71.5–99.5 kN, with error rates of −21.6% to +27.4%, demonstrating prediction characteristics relatively close to the measured values. Therefore, the results of this study indicate that Seilaplan provides more accurate skyline tension predictions than SkylineXL under the investigated cable yarding conditions.

Keywords: Forest operations, Timber Harvesting, Safety factor, Cable Yarding

사사: 본 연구는 목재자원의 고부가가치 첨단화 기술개발사업(2023491A00-2325-AA02)에 의해 수행되었다.