산림 수목의 흉고단면적 계산기 - 무료 흉고직경에서 면적 변환 도구

산림 수목 흉고단면적 계산기

흉고단면적 계산기는 흉고직경(DBH)으로 나무 줄기의 단면적을 구한 다음, 여러 나무의 면적을 합산하여 임분이나 조사구의 총면적을 계산합니다. 흉고단면적은 임업에서 표준적으로 사용하는 측정값입니다. 나무를 가슴 높이에서 평평하게 잘랐다고 가정할 때 임분의 나무 줄기가 지면에서 얼마나 넓은 면적을 차지하는지 보여 줍니다.

흉고단면적이란?

흉고단면적은 흉고 높이에서 측정한 나무 줄기 단면의 면적입니다. 흉고 높이는 지면에서 1.3미터(4.5피트) 위로 정합니다. 개별 나무의 흉고단면적은 보통 제곱센티미터 또는 제곱미터로 표시합니다. 전체 임분의 흉고단면적은 모든 나무의 흉고단면적을 합한 값이며, 보통 헥타르당(m²/ha) 또는 에이커당(ft²/acre)으로 보고합니다.

흉고단면적은 나무의 수뿐 아니라 크기도 반영하므로 유용합니다. 가느다란 어린나무 100그루가 있는 임분은 크고 오래된 나무 20그루가 있는 임분보다 흉고단면적이 훨씬 작을 수 있습니다. 임업 종사자는 흉고단면적으로 임분 밀도를 비교하고, 목재 용적을 추정하며, 솎아베기를 계획하고, 시간에 따른 산림 생장을 추적합니다.

1.3미터 측정 높이는 임업에서 오랫동안 사용해 온 관례입니다. 대부분의 나무 밑동 주변에 있는 넓고 불규칙한 목질부보다 높지만, 특수 장비 없이 측정할 수 있을 만큼 낮습니다.

흉고단면적 공식

나무 줄기의 단면은 대략 원형이므로, 흉고단면적에는 반지름 대신 지름을 사용해 나타낸 원의 넓이 공식을 적용합니다.

$B = \frac{\pi}{4} \times D²$

• B는 한 나무의 흉고단면적이고, D는 센티미터 단위의 흉고직경입니다.
• π(파이)는 약 3.14159입니다.
• 결과의 단위는 제곱센티미터(cm²)입니다.

제곱미터로 변환하려면 10,000으로 나눕니다. 1 m²는 10,000cm²와 같기 때문입니다.

$B_m = \frac{\pi}{4} \times D² \div 10000$

여기서 $B_m$은 제곱미터 단위의 흉고단면적입니다.

여러 나무의 경우 각 나무의 흉고단면적을 합산합니다.

$T = \sum B$

여기서 T는 총 흉고단면적이며, 합산은 측정한 모든 나무를 대상으로 합니다.

나무를 헥타르보다 작은 표본 조사구에서 측정했다면, 조사구 전체 면적을 헥타르 단위의 조사구 면적으로 나누어 헥타르당 흉고단면적을 구합니다.

흉고단면적 계산 방법: 계산 예시

단일 나무. 흉고직경이 30 cm인 나무의 흉고단면적은 다음과 같습니다.

(π/4) × 30² = 706.86cm² = 0.0707 m²

여러 나무. 작은 조사구에 나무 세 그루가 있으며, 흉고직경은 각각 20 cm, 25 cm, 35 cm입니다.

조사구의 총 흉고단면적은 약 0.177 m²입니다. 조사구 면적이 0.05헥타르라면 임분의 헥타르당 흉고단면적은 0.1767 ÷ 0.05 ≈ 3.53 m²/ha입니다.

이 계산기 사용 방법

1. 첫 번째 나무의 흉고직경을 센티미터 단위로 입력합니다. 추가 나무마다 행을 하나씩 추가하려면 "나무 추가"를 사용합니다.
2. 계산기는 0보다 크고 1,000 cm 이하인 값을 허용합니다.
3. 모든 나무의 총 흉고단면적은 목록 아래에 제곱미터 단위로 표시되며, 소수점 이하 네 자리로 반올림됩니다. 총계 아래의 막대그래프에는 각 나무의 흉고단면적이 따로 표시됩니다.
4. 총계를 스프레드시트나 보고서에 사용하려면 "결과 복사"를 사용합니다.
5. 표본 조사구의 헥타르당 흉고단면적을 구하려면 총 흉고단면적을 헥타르 단위의 조사구 면적으로 나눕니다.

측정 참고 사항

이 공식은 줄기가 완벽한 원형이라고 가정합니다. 실제 줄기는 특히 판근이 발달했거나 폭풍 피해를 입은 수종에서 약간 타원형인 경우가 많습니다. 줄기가 불규칙하면 서로 직각인 두 방향에서 지름을 측정하고 두 측정값의 평균을 사용합니다.

공식에서 지름을 제곱하므로 작은 측정 오차도 결과에서는 더 크게 나타납니다. 30 cm인 나무를 32 cm로 읽으면 오차는 2 cm에 불과하지만 계산된 흉고단면적이 약 14퍼센트 커집니다. 줄기 둘레에 감아 사용하는 직경 테이프가 현장 측정에서는 일반적으로 캘리퍼스보다 정확합니다.

나무 크기는 흉고단면적에 큰 영향을 줍니다. 5 cm인 어린나무의 흉고단면적은 약 0.002 m²인 반면, 50 cm인 나무는 약 0.196 m²로 정확히 100배 더 큽니다. 흉고직경이 150 cm인 원시림의 오래된 나무 한 그루는 흉고단면적이 약 1.77 m²로, 흉고직경 5 cm인 나무 900그루와 같습니다. 따라서 많은 산림 조사에서는 최소 흉고직경을 정하며, 보통 약 10 cm로 정해 총량에 거의 기여하지 않는 더 작은 어린나무는 제외합니다.

임업 종사자가 흉고단면적을 측정하는 이유

흉고단면적은 산림 관리의 여러 실무 작업에 활용됩니다.

• 임분 밀도 비교. 나무 줄기가 실제로 차지하는 공간을 반영하므로, 임업 종사자는 서로 다른 연령과 수종의 임분을 같은 기준으로 비교할 수 있습니다.
• 용적 추정. 흉고단면적은 임분의 목재 용적과 밀접한 상관관계가 있으므로 목재 용적 공식에 흔히 입력값으로 사용됩니다.
• 솎아베기 계획. 임업 종사자는 남은 나무들이 빛과 물을 두고 경쟁하는 것을 줄이기 위해 흉고단면적이 목표값을 넘으면 임분을 솎아베기하는 경우가 많습니다.
• 생장 추적. 서로 다른 두 시점에서 측정한 흉고단면적을 비교하면 임분이 얼마나 빠르게 생장하는지, 또는 폭풍이나 딱정벌레 발생 같은 교란으로 얼마나 감소했는지 알 수 있습니다.

일반적인 흉고단면적 목표값은 산림 유형에 따라 다릅니다. 목재 생산을 위해 조성한 소나무 조림지는 보통 1825 m²/ha 범위로 관리합니다. 성숙한 활엽수림은 2535 m²/ha를 유지할 수 있고, 원시림은 40 m²/ha를 초과할 수 있습니다.

흉고단면적과 다른 밀도 지표의 비교

흉고단면적은 그 면적을 이루는 나무의 수를 반영하지 않습니다. 큰 나무 200그루가 있는 임분과 작은 나무 800그루가 있는 임분은 흉고단면적이 같더라도 구조는 매우 다를 수 있습니다. 임분밀도지수(SDI)는 나무 수와 평균 나무 크기를 결합하여 이 차이를 보정합니다. 임업 종사자는 상대밀도도 사용하는데, 이는 임분의 흉고단면적을 해당 입지가 일반적으로 지탱할 수 있는 최대값과 비교하여 솎아베기가 필요한 시점에 임분이 얼마나 가까운지 판단하는 지표입니다.

역사

흉고단면적을 측정하는 관행은 임업 종사자들이 목재를 눈대중으로 추정하던 방식에서 체계적인 측정 방식으로 옮겨 가던 1700년대와 1800년대의 독일 임업에서 발전했습니다. 1.3미터 측정 높이는 1800년대 중반까지 유럽 임업 학교 전반의 표준이 되었고 이후 북아메리카로 확산되었습니다. 1948년 오스트리아의 임업 종사자 발터 비터리히는 각도계수표본추출법을 도입했습니다. 이 기법은 간단한 조준 장치를 통해 나무를 세어 모든 줄기를 직접 측정하지 않고도 헥타르당 임분 흉고단면적을 추정합니다.

자주 묻는 질문

임업에서 흉고단면적이란? 흉고단면적은 지면에서 1.3미터 위인 흉고 높이에서 측정한 나무 줄기의 단면적입니다. 임분에서는 모든 나무의 흉고단면적을 합한 값이며, 보통 헥타르당 또는 에이커당으로 보고합니다.

흉고단면적 공식은 무엇인가? 흉고단면적은 흉고직경의 제곱에 (π/4)를 곱한 값입니다. 흉고직경을 센티미터로 입력하면 결과는 제곱센티미터로 나오며, 제곱미터로 변환하려면 10,000으로 나눕니다.

나무 수만 세지 않고 흉고단면적을 사용하는 이유는 무엇인가? 나무 수는 크기를 반영하지 않습니다. 작은 어린나무가 많은 임분은 나무 수가 더 많더라도 큰 나무 몇 그루가 있는 임분보다 목재량과 경쟁이 적을 수 있습니다. 흉고단면적은 실제 줄기 크기를 반영하므로 밀도와 입목 목재량을 더 잘 나타내는 지표입니다.

흉고직경은 어떻게 측정하는가? 경사지에서는 오르막 쪽 지면을 기준으로 지면에서 1.3미터 높이의 줄기에 직경 테이프를 감아 측정합니다. 직경 테이프는 줄기 둘레에서 직경을 직접 읽을 수 있게 합니다.

작은 조사구에서 헥타르당 흉고단면적을 구하려면 어떻게 하는가? 조사구의 총 흉고단면적을 헥타르 단위의 조사구 면적으로 나눕니다. 면적이 0.04헥타르이고 총 흉고단면적이 1.2 m²인 조사구의 경우 1.2 ÷ 0.04 = 30 m²/ha입니다.

흉고단면적으로 목재 용적을 추정할 수 있는가? 흉고단면적은 보통 나무 높이와 수종별 형상계수를 함께 사용하는 용적 방정식의 일반적인 입력값입니다. 흉고단면적만으로 용적을 알 수는 없지만, 용적과 강한 상관관계가 있습니다.

참고 문헌

• USDA 산림청, 산림 조사 및 분석(FIA) 프로그램: https://www.fia.fs.fed.us/
• Kershaw, J.A., Ducey, M.J., Beers, T.W., & Husch, B. (2016). Forest Mensuration (5판). Wiley-Blackwell.
• Avery, T.E., & Burkhart, H.E. (2015). Forest Measurements (5판). Waveland Press.
• Bitterlich, W. (1984). The Relascope Idea: Relative Measurements in Forestry. Commonwealth Agricultural Bureaux.