Estimation of unused forest biomass potential resource amount in Korea

PLANT&FOREST
Sangho Yun1Sung-Min Choi1Joon-Woo Lee2*Sung-Min Park1

Abstract

Recently, the policy regarding climate change in Korea and overseas has been to promote the utilization of forest biomass to achieve net zero emissions. In addition, with the implementation of the unused forest biomass system in 2018, the size of the Korean market for manufacturing wood pellets and wood chips using unused forest biomass is rapidly expanding. Therefore, it is necessary to estimate the total amount of unused forest biomass that can be used as an energy source and to identify the capacity that can be continuously produced annually. In this study, we estimated the actual forest area that can be produced of logging residue and the potential amount of unused forest biomass resources based on GT (green ton). Using a forest functions classification map (1 : 25,000), 5th digital forest type map (1 : 25,000), and digital elevation model (DEM), the forest area with a slope of 30° or less and mountain ridges of 70% or less was estimated based on production forest and IV age class or more. The total forest area where unused forest biomass can be produced was estimated to be 1,453,047 ha. Based on GT, the total amount of unused forest biomass potential resources in Korea was estimated to be 117,741,436 tons. By forest type, coniferous forests were estimated to be 48,513,580 tons (41.2%), broad-leaved forests 27,419,391 tons (23.3%), and mixed forests 41,808,465 tons (35.5%). Data from this research analysis can be used as basic data to estimate commercial use of unused forest biomass.

Keyword



Introduction

지구온난화로 인한 이상기후 현상과 기후위기는 피할 수 없는 우리의 일상으로 다가오고 있다. 2015년 유엔 기후변화 회의에서 채택된 파리협정에서는 기후변화 대응 정책의 장기적 비전 관점에서 각 당사국에게 장기 저탄소 발전전략(long-term low greenhouse gas emission development strategies, LEDS)을 2020년까지 수립하도록 권고하였으며, 이에 따라 정부는 2020년 12월 ‘대한민국 2050 탄소중립 전략’을 공표하였다. 탄소중립 달성을 향한 LEDS 보고서에서는 2050 탄소중립의 5대 기본방향과 7개 부문별 비전 및 전략을 제시하였으며, ‘7. 탄소흡수원’부문에서 탄소 저장능력이 큰 산림의 확대 및 지속가능한 산림경영 이행과 목재제품 이용촉진 등의 전략방향을 제시하였다(The Government of the Republic of Korea, 2020).

이에 산림청은 2021년 12월 ‘2050 탄소중립 달성을 위한 산림부문 추진전략’을 수립하였으며, 신규 산림탄소흡수원 확충, 산림 탄소흡수능력 강화, 목재와 산림바이오매스 이용 활성화, 산림탄소흡수원 보전·복원에 해당하는 4가지의 정책방향을 제시하였다. 이중 산림바이오매스는 국제적으로 인정받은 재생에너지 연료로 수집 및 생산과정에서 생태계 영향을 최소화하고 지속가능성을 높여 재생에너지로서의 활용을 촉진함과 동시에 소규모·분산형·지역단위의 산림바이오매스 생산·공급 체계를 구축하는 것을 주요 골자로 하고 있다(KFS, 2021).

2017년 산업통상자원부의 ‘재생에너지 3020 이행계획’에 따르면 2030년까지 재생에너지 발전량 비중을 2016년 7%에서 2030년 20%로 상향 보급하겠다는 계획을 공표하였으며(MOTIE, 2017), 2018년 6월 미이용 산림바이오매스 관련 신재생에너지 공급인증서(Renewable Energy Certificate, REC)의 가중치가 전소 2.0, 혼소 1.5으로 상향 개정함으로써 국내 미이용 산림바이오매스 시장이 본격적으로 열리게 되었다.

미이용 산림바이오매스는 산림경영 및 목재수확 과정에서 생산되는 산물 및 부산물 가운데 산업적인 활용도가 낮고 경제성이 확보되지 않아 산림 내 방치되거나 이용되지 않는 자원으로써 산림바이오매스에너지의 이용·보급 촉진에 관한 규정(산림청 고시 제2019-53호)에서 관리하고 있다.

한편 미이용 산림바이오매스 공급인정서 발급실적에 따른 규모는 2019년 22만 ton 대비 2021년 약 83만 ton으로 3배 이상 급격하게 증가하였으며, 미이용 산림바이오매스를 원료로 하는 30만 ton 이상의 대규모 목재펠릿 제조설비가 들어서고 있다. 충북 진천에는 연간 30만 ton 규모의 목재펠릿 업체가 운영 중에 있으며, 경남 고성에는 33만 ton 규모의 설비가 가동을 시작하였고, 전북 남원에는 38만 ton 규모의 목재펠릿 제조시설이 준공되어 시범운영 중에 있다(Lee, 2021).

수입산 목재펠릿의 혼소 발전을 하고 있는 민간발전 3사는 최근 에너지공단과 수입산 목재펠릿의 REC 일몰에 합의하여 2025년부터 수입산 목재펠릿을 사용하지 않음으로써 국내 미이용 산림바이오매스의 시장은 더욱 확대될 것으로 전망되고있다(Kwon, 2021).

산림바이오매스 시장의 확대 전망에도 불구하고 이를 수집하여 활용하는데는 많은 어려움이 있다. 현재의 미이용 산림바이오매스는 산림사업(모두베기, 숲가꾸기, 산지전용, 피해목 제거 등)에 의하여 생산되는 부산물을 활용하는 것을 원칙으로 하므로 산림사업 추진여부와 더불어 산주 의사, 수집경제성, 임목수확 인프라, 벌채에 대한 인식 등이 생산에 영향을 미친다. 이러한 요인으로 발전연료로 활용하는데 필요한 산림면적이 커지면 장기적으로 안정적인 연료를 확보하는데 어려움을 겪을 수 있으며(Min et al., 2020), 특히 국내 벌채사업은 나무가 성장하지 않는 휴지기인 늦가을에서 이른 봄에 집중되는 계절적 시업특성에 따라 연중 일정한 원재료의 공급이 어렵다고 할 수 있다(Korea Southern Power Co., Ltd., 2020).

결과적으로 탄소중립 달성을 위한 산림바이오매스의 활용은 국내외 정책기조 형성과 REC가중치 개정에 따른 목재펠릿, 목재칩 제조시장의 성장이 전망되는 가운데 제도권 내에서 규정하는 미이용 산림바이오매스를 기준으로 향후 우리가 수집하여 활용할 수 있는 잠재자원량의 규모를 추정하는 것이 필요한 시점이라 할 수 있다.

이에 본 연구에서는 미이용 산림바이오매스의 정의 및 범위 중 시업에 의해 기술적으로 수집·생산이 가능하고, 예측가능범위에 해당하는 수종갱신, 목재수확 산물 중 원목에 이용되지 않는 부산물인 초두부와 가지부(잎, 뿌리, 수간 제외)를 미이용 산림바이오매스로 한정하여 잠재자원량을 추정하고자 한다.

산림바이오매스 자원량 추정 관련 선행연구는 기후변화에 따른 국가통계제출 요구에 따라 산림의 총 바이오매스량, 식생층의 탄소고정량 평가 등과 같이 국가적인 산림바이오매스의 평가연구가 우선적으로 진행되었다. Son (2007)는 국가 산림통계를 바탕으로 우리나라 산림전체 축적(2005년말 기준)을 임상으로 구분하고 목재기본밀도(basic wood density, WD)와 바이오매스 확장계수(biomass Expansion Factor, BEF), 뿌리함량비(root-shoot ratio, R)를 적용하여 우리나라 전국 산림에 대한 산림바이오매스량과 경제림육성단지를 대상으로 잠재자원량을 추정하였다(Son, 2007). Yim (2009)는 제5차 국가산림자원조사의 표본점 데이터와 위성영상을 이용하여 조사지점과 미조사지점에서 분광값의 유사성을 바탕으로 회귀모형을 마련하고 무주군을 대상으로 산림바이오매스의 자원량을 추정하였다(Yim, 2009). Kim (2010)은 국가통계자료(2007년 기준)를 바탕으로 GIS (geographic information system) 및 RS (remote sensing)기법으로 전라북도를 공간적 범위로 한정하여 임목의 지상부와 지하부 전체에 대한 산림바이오매스량을 추정하였다(Kim, 2010). 이렇듯 국가 온실가스 인벤토리 작성과 포스트 교토체제에 대응하기 위한 산림바이오매스 추정연구가 진행되고 있으며, GIS 및 RS기법을 활용하여 전국의 시·도단위로 지역적 차원에서의 산림바이오매스 추정에 대한 연구가 주로 이루어지고 있다.

한편 산림바이오매스를 연료 및 원료로 활용하기 위한 시장 바이오매스 잠재량을 추정하는 연구도 진행되었다. Lee (2013)는 강원도 홍천의 매화산 특별경영계획구를 대상으로 벌채부산물을 에너지원으로 활용하고자 전목수확을 통한 목재칩 생산과 벌채부산물 수확을 통한 목재칩 생산으로 구분하여 자원량과 수확비용에 대한 연구를 수행하였으며, 해당 산출식은 ha당 간재적, 목재기본밀도, 바이오매스 확장계수, 간벌율을 적용하여 바이오매스 확장계수를 적용한 전체임목에 대한 중량과 수간중량의 차이값을 벌채부산물로 간주하여 자원량을 산출하였다(Lee, 2013). Cho (2019)는 강원도 화천군을 대상으로 지역 자급형 열에너지 이용을 위한 산림바이오매스 생산공급시스템 구축을 목표로 자원량을 추정하였으며, 임상도, 수치지형도, ha당 간재적, 목재기본밀도, 바이오매스 확장계수, 뿌리함량비를 활용한 산출식을 제시하고, GIS 분석을 통한 수집가능면적을 추출하여 산림바이오매스량을 추정하였다. 또한, 국립산림과학원에서 제시한 우리나라 산림축적 연간생장률 4%를 적용하여 연간생산가능량과 수종별 벌기령과 조재율을 기준으로 모두베기 작업 후 생산되는 산림바이오매스(잎, 가지, 초두부)를 이용하는 것으로 가정하여 연간공급가능량을 산출하였다(Cho, 2019).

이처럼 선행연구에서는 산림바이오매스의 범위가 연구목적에 따라 다양하게 적용되고 있으며, 연구별 자원량 산출식이 상이하고, 목재기본밀도를 적용한 재적대비 건중량(bone dry ton, BDT)을 기준으로 자원량을 산정 하고 있음을 알 수 있다.

이에 본 연구에서는 산림공간정보인 전국임상도, 산림기능구분도, 수치표고모델을 이용하여 실제 수집이 가능한 산림면적을 대상으로 벌채부산물인 가지부, 초두부를 활용하는 것으로 한정하고, 매각기준인 생중량(green ton, GT)을 기준으로 하여 우리나라의 미이용 산림바이오매스 잠재자원량을 추정하였다.

Materials and Methods

연구대상지

우리나라는「산림자원의 조성 및 관리에 관한 법률」 제8조에 따라 산림자원의 효율적 조성과 육성을 도모하기 위하여 산림의 위치, 입지조건, 이용방향 및 사회·경제적 여건 등 다양한 인자를 종합적으로 분석하고, 산림의 고유기능별 잠재력 등급평가와 기능별 우선순위 등을 고려하여 6개의 산림기능(목재생산림, 자연환경보전림, 수원함양림, 산림휴양림, 산림재해방지림, 생활환경보전림)으로 구분하고있다(KFS, 2014). 본 연구에서는 산림청에서 제작한 산림기능구분도(1 : 25,000)을 활용하여 산림바이오매스 생산의 잠재력을 가진 목재생산림을 추출하고, 목재생산림을 대상으로 미이용 산림바이오매스 잠재자원량을 추정하고자 한다. 산림기능에 따른 분포도는 Fig. 1, 산림기능별 면적은 Table 1과 같다.

Fig. 1.

Map of forest functions classification (a) and map of production forest (b).

http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Fig_KJOAS_49_02_14_F1.png
Table 1. The area of forest functions classification.http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Table_KJOAS_49_02_14_T1.png

연구재료

본 연구에서 임상, 영급, 수종 등 분석을 위한 5차 임상도(1 : 25,000), 목재생산림 추출을 위한 산림기능구분도(1 : 25,000), 표고 및 경사 분석을 위한 수치표고모델(digital elevation models, DEM)의 주제도를 기초자료로 활용하고, QGIS 3.22.4 프로그램(github.com/qgis/QGIS)을 사용하여 공간정보를 분석 및 추출하였다.

미이용 산림바이오매스 잠재자원량 추정을 위해 국립산림과학원에서 발행한 ‘입목재적〮〮‧바이오매스 및 임분수확표(NIFoS, 2020)’의 수종별 ha당 간재적, 바이오매스 확장계수를 이용하고, 수종별 재적중량전환계수와 조재율을 적용하여 잠재자원량을 추정하였다.

미이용 산림바이오매스 잠재자원량 분석절차

미이용 산림바이오매스 잠재자원량 추정을 위한 분석절차 및 흐름은 Fig. 2와 같다. 산림공간정보인 임상도, 산림기능구분도, 수치표고모델을 이용하여 제약조건에 해당되는 지역을 제외하고, 미이용 산림바이오매스의 수집이 가능한 지역을 추출하였다.

Fig. 2.

Diagram of analysis.

http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Fig_KJOAS_49_02_14_F2.png

임상도를 이용하여 죽림, 벌채적지, 미립목지, 황폐지 등의 코드로 구분된 공간을 제거하고, 임상별, 영급별, 수종별로 구분하여 벌채가 가능한 Ⅳ영급 이상에 해당하는 지역을 추출하였다. 그리고 산림기능구분도를 이용하여 목재생산이 가능한 목재생산림을 추출하여 공간범위를 한정하였다. 목재생산림이면서 Ⅳ영급 이상인 공간정보 교차 결과는 다음 Fig. 3과 같다.

Fig. 3.

Map of production forest above IV age class.

http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Fig_KJOAS_49_02_14_F3.png

또한, 수치표고모델을 활용하여 경사 30도 이상의 지역을 추출하여 제외하고, ‘지속가능한 산림자원 관리지침’에서 주능선의 8부 이상은 벌채금지구역으로 제한하고 있으므로 본 연구에서는 시‧군‧구별 고도값을 이용하여 7부 초과 지역을 추출하여 제외하였다. 경사도 분석결과와 30도 미만 추출 결과는 다음 Fig. 4와 같다.

Fig. 4.

Map of analysis slope (above 30°).

http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Fig_KJOAS_49_02_14_F4.png

이후 임상도의 수종코드별 적용수종을 선정하고, 지위지수를 가정하여 수종별 현실림 임분수확표의 ha당 간재적을 적용하였다. 이후 모두베기 후 가지와 초두부를 이용하는 것으로 가정하여 산출식을 마련하고 미이용 산림바이오매스 잠재자원량을 추정하였다.

임상에 따른 수종, 지위지수, 재적중량전환계수의 적용

미이용 산림바이오매스 잠재자원량을 산출하기 위해 임상코드에 따라 선행연구를 기반으로 수종을 선정하고, 국가산림자원조사를 근거로 추정한 주요수종별 지위지수(Gang, 2017)를 적용하였다. 그리고 입목재적을 중량으로 변환하기 위하여 ‘국유임산물 매각예정가격 사정기준 등 시행요령(KFS, 2020)’에 따른 ‘별표 3. 중량단위 매각기준’을 근거로 수종별 재적중량전환계수를 적용하였다. 임상에 따른 수종, 수종별 지위지수, 재적중량전환계수는 다음 Table 2와 같다.

임령 및 수종별 ha당 간재적, 조재율, 가지부 바이오매스 전환계수의 적용

미이용 산림바이오매스 잠재자원량을 추정하기 위하여 수종별 ‘현실림 임분수확표’을 이용하여 다음 Table 3과 같이 수종 및 임령별 ha당 간재적을 적용하였다.

또한 미이용 산림바이오매스인 초두부, 가지부의 중량을 산출하기 위하여 동 시행요령의 ‘별표 4. 주요수종의 조재율’과 국립산림과학원에서 제작한 바이오매스 부위별 전환계수 중 가지부 전환계수를 Table 4와 같이 수종별로 적용하였다.

Table 2. Setting of species, site index.http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Table_KJOAS_49_02_14_T2.png
Table 3. Stem volume (m3·ha-1) by species and age-class of trees.http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Table_KJOAS_49_02_14_T3.png
Table 4. Wood green ton conversion factor and log yield outputs by species.http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Table_KJOAS_49_02_14_T4.png

미이용 산림바이오매스 잠재자원량 산출방법

본 연구에서는 모두베기 후 잎, 뿌리를 제외한 가지부와 초두부를 미이용 산림바이오매스로 이용하는 것으로 가정하므로 가지부와 초두부로 구분하고, 미이용 산림바이오매스의 상업적 활용가능규모를 추정할 수 있도록 실제 매각기준인 재적중량전환계수를 적용하여 산출식을 새롭게 마련하였다. 산출식은 (1), (2)와 같다.

가지부(ton, GT) = 산림면적 × ha당 간재적 × 재적중량전환계수 × 가지전환계수 (1)

초두부(ton, GT) = 산림면적 × ha당 간재적 × 재적중량전환계수 × (1 - 조재율) (2)

지속가능한 미이용 산림바이오매스의 연간생산가능성을 가늠하기 위해 국립산림과학원에서 제시한 연간생장률 4%를 적용하여 연간생산가능량을 산출하였으며(Cho, 2019), 산출식은 (3)과 같다.

연간생산가능량(ton, GT) = 산림바이오매스 잠재량(ton) × 연간생장률(%) (3)

산림바이오매스 추정에 관한 선행연구에서는 재적량을 바이오매스량으로 전환하기 위한 산출식을 목재기본밀도와 바이오매스 확장계수 및 뿌리함량비를 적용하였다(Lee et al., 2003; Son, 2007; Cho, 2019).

본 연구에서 제시한 산출식은 재적중량전환계수를 적용하는 생중량을 기준으로 하므로 선행연구와 같이 수종별 목재기본밀도를 적용하여 건중량을 기준으로 산출된 잠재자원량과 비교하였다. 산출식은 (4), (5)와 같다.

가지부(ton, BDT) = 산림면적 × ha당 간재적 × 목재기본밀도 × 가지전환계수 (4)

초두부(ton, BDT) = 산림면적 × ha당 간재적 × 목재기본밀도 × (1 - 조재율) (5)

Results and Discussion

우리나라 미이용 산림바이오매스 잠재자원량 추정

우리나라 미이용 산림바이오매스 잠재자원량의 추정결과에 따른 분포도는 다음 Fig. 5와 같다. Table 5에서는 미이용 산림바이오매스 총 잠재자원량을 임상별로 구분하여 추정한 결과이다. Ⅳ영급 이상, 목재생산림 기능을 가진 미이용 산림바이오매스의 수집이 가능한 산림면적은 1,453,047 ha로 분석되었으며 재적중량전환계수를 적용한 산출식(1), (2)에 따라 총 미이용 산림바이오매스 잠재자원량은 117,741천 ton (GT)으로 추정되었다. 목재기본밀도를 적용한 산출식(4), (5)에 따라 산출된 미이용 산림바이오매스 잠재자원량은 70,660천 ton (BDT)으로 추정되었다. 목재기본밀도를 적용한 미이용 산림바이오매스의 총 잠재자원량은 재적중량전환계수를 적용한 미이용 산림바이오매스의 총 잠재자원량의 60% 수준으로 분석되었다. 임상별로는 침엽수림이 48,514천 ton (GT)으로 41.2%로 추정되었으며, 혼효림이 41,808천 ton (GT), 35.5%, 활엽수림이 27,419천 ton (GT), 23.3% 순으로 추정되었다. 또한 재적중량전환계수 기준 ha당 미이용 산림바이오매스의 잠재자원량은 81.03 ton (GT·ha-1)이며, 목재기본밀도 기준 ha당 미이용 산림바이오매스의 잠재자원량은 48.63 ton (BDT·ha-1)으로 추정되었다.

Fig. 3.

Map of unused forest biomass potential resources.

http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Fig_KJOAS_49_02_14_F5.png
Table 5. Estimated amount of unused forest biomass.http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Table_KJOAS_49_02_14_T5.png

GT, green ton; BDT, bone dry ton.

지역별 미이용 산림바이오매스 잠재자원량 추정

Table 6은 재적중량전환계수를 적용한 미이용 산림바이오매스의 총 잠재자원량(GT)을 지역별로 구분하여 추정한 결과이다. 경상북도는 총 36,694천 ton (GT)으로 추정되었으며, 전국 잠재자원량 대비 31.2%로 가장 많은 잠재자원량을 가지고 있는 것으로 나타났다. 다음 전라남도는 17,409천 ton (GT)으로 14.8%로 나타났으며, 강원도는 16,574천 ton (GT), 14.1%로 나타났다.

Table 7에서는 목재기본밀도를 적용한 미이용 산림바이오매스의 총 잠재자원량(BDT)을 지역별로 구분하여 추정하였다. 경상북도는 총 21,912천 ton (BDT)으로 추정되었으며, 전국 잠재자원량 대비 31.0%로 가장 많은 잠재자원량을 가지고 있었다. 다음 전라남도는 10,170천 ton (BDT)으로 14.4% 이며, 강원도는 10,145천 ton (BDT)으로 14.4%였다.

Table 6. Estimated amount of unused forest biomass (GT) by region.http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Table_KJOAS_49_02_14_T6.png

GT, green ton.

Table 7. Estimated amount of unused forest biomass.http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Table_KJOAS_49_02_14_T7.png

GT, green ton; BDT, bone dry ton.

미이용 산림바이오매스 연간생산가능량 추정

Table 8에서는 산출된 미이용 산림바이오매스 잠재자원량에 연간생장률 4%를 적용하여 연간생산가능량을 지역별로 추정하였다. 우리나라의 연간생산가능량은 총 4,710천 ton·yr-1 (GT·yr-1)으로 추정되었으며, 경상북도는 1,468천 ton·yr-1 (GT·yr-1), 전라남도는 696천 ton·yr-1 (GT·yr-1), 강원도는 663천 ton·yr-1 (GT·yr-1)으로 추정되었다.

Table 8. Estimated annual production capacity of unused forest biomass by region.http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Table_KJOAS_49_02_14_T8.png

GT, green ton; BDT, bone dry ton.

선행연구와의 산림바이오매스 자원량 추정결과 비교

Table 9에서는 선행연구의 산림바이오매스 자원량 추정결과와 비교하여 본 연구의 추정결과를 고찰하였다.

Table 9. Comparison of forest biomass estimation results with other studies.http://dam.zipot.com:8080/sites/kjoas/images/N0030490214_image/Table_KJOAS_49_02_14_T9.png

A 연구(Son, 2007)는 2005년 국가산림자원조사의 임목축적자료에 근거하여 목재기본밀도, 바이오매스 확장계수, 뿌리함량비를 적용한 산출식으로 산림바이오매스 자원량을 추정하였다. 그 결과 우리나라 산림 전체 축적(2005년 말 기준)을 바이오매스로 전환하여 520,852천 ton으로 추정하였다. 그리고 산림면적 중 솎아베기, 천연림보육, 가지치기 등 시업이 가능한 시업지(5,069천 ha)를 대상으로 402,795천 ton으로 추정하였다. 또한 산림청에서 목재이용 가치가 높은 경제림단지(2,904천 ha)를 대상으로 산림바이오매스 자원량을 200,768천 ton으로 추정하였다.

A 연구에서 경제림단지를 대상으로 한 단위면적 당 산림바이오매스량은 69.1 ton (BDT)·ha-1이며, 본 연구에서는 48.63 ton (BDT)·ha-1로 추정되었다. 이러한 차이는 본 연구는 수간부, 잎, 뿌리를 제외한 가지부와 초두부 바이오매스로 한정하여 추정하였고, A 연구에서는 지상부, 지하부를 포함한 임목전체에 대한 산림바이오매스를 대상으로 추정하였기 때문인 것으로 생각된다.

B 연구(NIFoS, 2014)는 2010년 제5차 국가산림자원조사(National Forest Inventory, NFI)의 산림축적에 근거하여 목재기본밀도, 바이오매스 확장계수, 뿌리함량비를 적용한 산출식으로 산림바이오매스 자원량을 추정하였다. 그 결과 실제 산림현장에서 기술적으로 채취하여 이용가능한 바이오매스 자원잠재량(뿌리, 잎 제외)을 기술적 잠재자원량으로 정의하여 13,779천 ton·yr-1으로 추정하였다.

C 연구(KFS, 2018)는 2015년 임목축적자료와 2017년의 벌채부산물, 숲가꾸기, 피해목 산물 수집율 자료를 활용하여 미이용 산림바이오매스 공급가능량을 추정하였다. 산출방식은 벌채실적과 수집율에 근거하여 원목 수확량 대비 임목부산물을 역산하는 방식으로 수집되지 않은 것을 미이용 산림바이오매스로 가정하였다. 임목축적량 전망치(~ 2030년)와 2030년 목표 임도밀도 8.5 m·ha-1를 달성하는 것으로 가정한 시나리오를 구성하여 2030년 기준 미이용 산림바이오매스 공급가능량을 3,571천 m3인 부피값으로 추정하였다.

마지막으로 D 연구(Kim and Lee, 2018)는 2006년부터 2015년까지 매년 증가하는 임목축적량과 벌채실적과 수집율에 근거하여 원목 수확량 대비 임목부산물을 역산하는 방식으로 미이용 산림바이오매스 잠재량을 2030년 기준 3,080,000 ton으로 추정하였다. 또한, 해당 연구에는 산림청에서 시행한 모두베기와 솎아베기 후 벌채부산물 수집에 대한 시범사업 결과를 제시하였다. 모두베기는 79 ton·ha-1, 솎아베기는 34 ton·ha-1의 부산물이 수집된것으로 나타났으며, 이는 생중량을 기준으로 하므로, 모두베기 후 벌채부산물(가지부, 초두부)를 이용하는 것으로 가정한 본 연구의 추정결과인 81.03 ton·ha-1은 유효한 값으로 생각된다.

그리고 C 연구의 연간공급가용량(3,571천 m3·yr-1)과 D 연구의 연간공급잠재량(3,080천 ton·yr-1)은 각각 재적과 중량으로 단위가 달라 비교를 하기 어려우며, C 연구는 2015년 기준의 임목축적값을 기준으로 D 연구는 2005년부터 2015년까지의 임목생장률을 기준으로 2030년의 임목축적을 예측하여 활용하였다. 수집율을 근거로 원목 수확량 대비 임목부산물을 역산하는 방식으로 산림바이오매스를 추정하는 방식은 유사하다고 할 수 있다.

이에 따라 본 연구결과와 상대 비교는 어려우며, C 연구의 연간공급가용량은 3,571천 m3·yr-1, D 연구의 연간공급잠재량은 3,080천 ton·yr-1, 가지부, 초두부로 한정하여 추정한 본 연구의 연간공급가능량은 4,709천 ton·yr-1 (GT), 2,826천 ton·yr-1 (BDT)으로 추정되었다.

Conclusion

본 연구는 산림바이오매스를 신재생에너지원으로 활용하기 위한 국내외 정책기조흐름과 미이용 산림바이오매스를 원료로 하는 목재펠릿, 목재칩 제조시장 확대에 따라 제도권내에서 인정하는 모두베기 후 벌채부산물(가지부, 초두부)을 모두 사용하는 것으로 가정하여 재적중량전환계수를 적용한 생중량 기준의 미이용 산림바이오매스 잠재자원량을 추정하였다.

잠재자원량 추정을 위하여 산림공간정보(임상도, 산림기능구분도, 수치표고모델)와 제약조건(목재생산림, Ⅳ영급 이상, 경사 30도 미만, 시‧군‧구별 7부능선 이하)을 적용할 때 미이용 산림바이오매스의 수집이 가능한 산림면적은 1,453,047 ha로 분석되었으며, 전체 목재생산림 면적 대비 65%로 나타났다.

본 연구에서는 현장에서 실제 이용가능한 산림바이오매스 중 가지부와 초두부로 한정하여 산출식을 마련하였고, 시장에서 활용가능한 규모를 파악하기 위하여 재적중량전환계수를 활용하여 미이용 산림바이오매스 잠재자원량을 추정하였다.

우리나라의 미이용 산림바이오매스 잠재자원량은 총 117,741,436 ton (GT)으로 추정하였으며, 지역별로는 경상북도, 전라남도, 강원도 순으로 잠재자원량이 많은 것으로 분석되었다. 또한, 동일한 산출식에 목재기본밀도를 적용하였을 경우 잠재자원량은 총 70,659,551 ton (BDT)으로 재적중량전환계수 적용기준 대비 약 60%로 추정되었다. 미이용 산림바이오매스의 증명 및 유통단계에서는 공인계측기를 통한 생중량을 기준으로 제도가 운영되고 있기 때문에 본 연구에서는 재적중량전환계수를 적용하여 잠재자원량을 추정하였으며, 이 결과는 다양한 수종, 산림사업의 시기(계절), 벌채 후 수집까지의 시간차이 등 여러 여건에 의해서 함수율이 달라질 수 있기 때문에 중량의 변동요인을 포함하고 있다. 그러나 현장에서 이용이 가능한 미이용 산림바이오매스(가지부, 초두부)의 자원량 산출기준과 잠재자원량 추정의 흐름과 체계를 제시하였기 때문에 이를 소규모의 시업면적에 산림자원조사 결과와 함께 미이용 산림바이오매스의 수집예정량을 산출하는데 적용한다면 사업계획 수립 및 타당성 분석 시 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

또한, 본 연구는 기 구축된 산림공간정보를 활용하여 분석하였으므로 공간정보 구축 시점과 현시점의 공간정보의 차이가 있으므로 향후 인공위성 및 항공사진을 활용하여 보다 객관적인 산림면적을 추출하고, LiDAR를 활용하여 객관적인 입목재적을 산정하여 연구를 수행할 필요가 있다.

Conflict of Interests

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

Acknowledgements

본 연구는 한국임업진흥원(Korea Forestry Promotion Institute)의 스마트 산림경영 혁신성장 기술개발 및 확산 연구지원(2021366A00-2223-BD01)으로 수행되었습니다.

Authors Information

Sangho Yun, https://orcid.org/0000-0002-0442-042X

Sung-Min Choi, https://orcid.org/0000-0001-8605-7072

Joon-Woo Lee, https://orcid.org/0000-0002-5228-8566

Sung-Min Park, https://orcid.org/0000-0003-2596-9830

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