온실가스 배출 저감에 대한 국제적인 공조는 에너지 과소비형 산업구조를 가지고 있는 우리산업에는 커다란 위기와 기회를 제공할 것으로 예측된다. 이러한 기후변화협약 등의 환경규제에 능동적으로 대처하기 위해서는 국가의 각 산업이 배출하는 온실가스의 양을 정량적으로 파악하는 것과 향후 얼마만큼 배출할 것인지에 대한 예측이 국가차원에서 무엇보다도 중요한 사항이 되고 있다.
국내는 환경친화적 건축물의 육성에 관한 정부, 업계, 민간의 높은 관심과 활동이 증대되고 있으며 건축물에서 발생하는 이산화탄소 배출량에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 온실가스 배출량 예측 및 평가를 위한 정량적인 접근 방식에 대한 연구 및 자료가 부족한 상태이고 건축물의 생애주기 단계별 이산화탄소 배출 요인의 분석이 이루어지지 못한 상태이다. 이에 건축물의 온실가스 배출량 산출에 대한 평가기법 개발이 절실히 요구된다.
본 연구에서는 주거건물을 대상으로 전과정평가(LCA ; ...
온실가스 배출 저감에 대한 국제적인 공조는 에너지 과소비형 산업구조를 가지고 있는 우리산업에는 커다란 위기와 기회를 제공할 것으로 예측된다. 이러한 기후변화협약 등의 환경규제에 능동적으로 대처하기 위해서는 국가의 각 산업이 배출하는 온실가스의 양을 정량적으로 파악하는 것과 향후 얼마만큼 배출할 것인지에 대한 예측이 국가차원에서 무엇보다도 중요한 사항이 되고 있다.
국내는 환경친화적 건축물의 육성에 관한 정부, 업계, 민간의 높은 관심과 활동이 증대되고 있으며 건축물에서 발생하는 이산화탄소 배출량에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 온실가스 배출량 예측 및 평가를 위한 정량적인 접근 방식에 대한 연구 및 자료가 부족한 상태이고 건축물의 생애주기 단계별 이산화탄소 배출 요인의 분석이 이루어지지 못한 상태이다. 이에 건축물의 온실가스 배출량 산출에 대한 평가기법 개발이 절실히 요구된다.
본 연구에서는 주거건물을 대상으로 전과정평가(LCA ; Life Cycle Assessment)를 통해 건축물의 생애주기 동안에 발생시키는 이산화탄소 배출량을 정량적으로 예측 평가할 수 있는 분석모델을 제시하였다. 건축물의 전과정평가에 필수 데이터인 건설자재의 생산단계에서의 이산화탄소 배출량 원단위를 산업연관분석법에 의해 도출하고 데이터베이스화 하였다. 또한 전과정평가(LCA)에 의한 주거건물의 이산화탄소 배출량 예측모델을 사례 공동주택에 적용하여 사례대상의 생애주기 동안의 이산화탄소 배출량을 예측하고 건설단계별, 생애주기별 온실가스 배출량의 영향을 분석하고 이를 통한 환경부하 저감 방안 및 효과를 예측하였다.
본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 건축물의 신축, 재건축, 개보수 및 유지관리 등 전과정에 있어서 건설 자재의 투입에 의해 발생하는 환경부하를 평가하기 위해서는 건축자재의 생산 시에 직․간접적으로 배출되는 이산화탄소 배출량 등의 원단위 데이터가 필수적이다. 본 연구에서는 산업연관표에서 에너지투입물량표를 작성하고 산업연관분석법을 활용하여 국내 실정에 적합한 건설자재 생산단계의 환경부하 원단위 데이터를 산출하였다. 산출 원단위 데이터는 건축자재부문 118개, 설비자재부문 57개, 기타 및 추가부문 34개로 총 209개로 데이터베이스화하였다.
2) 건설자재 중 생산단계에서 발생되는 이산화탄소 배출량 원단위가 가장 높은 자재는 철근류로서 직간접 이산화탄소 배출량 원단위가 122.14kg-CO2/만원이고, 강관류의 생산단계에서 직간접 이산화탄소 배출량 원단위는 114.56～79.7kg-CO2/만원으로 높은 값을 나타냈다. 시멘트는 66.16kg-CO2/만원의 직간접 이산화탄소 배출량 원단위를 가지며 콘크리트의 직간접 이산화탄소 배출량은 31.52kg-CO2/만원으로 도출되었다. 전반적으로 각 산업부문별로 생산단계에서의 직접 및 직간접 에너지소비량이 클수록 이에 비례하여 이산화탄소 배출량도 큰 것으로 나타났지만, 그 크기에 있어서는 부분적으로 차이를 보이고 있었다.
3) 공동주택의 6개 면적별 단위세대에 대해 신축단계에서 13개의 주요 건설자재 소비에 따른 이산화탄소 배출량에 대한 분석을 수행해 본 결과, 평균적으로 공동주택 단위면적 당 이산화탄소 배출량은 약 569.5㎏-CO2/㎡로 평가되었다. 이로부터 연간 50만호의 신규주택이 건설된다고 가정할 때 주요 건설자재를 대상으로 한 연간 공동주택 건설에 의한 이산화탄소 배출량은 약 20,912,000Ton-CO2로 예상된다.
4) 전과정 목록분석은 건축물의 생애주기에 따라 설계 및 감리, 신축, 수선, 개수, 건물에서의 운용에너지 사용, 유지관리, 재건축 단계로 분류하고 각 단계별 환경부하 산정방법을 제시하였다.
5) 산업연관분석법에 의해 도출한 건설자재 환경부하 원단위 데이터베이스와 전과정 목록분석에 의한 각 단계별 환경부하 산정방법을 적용한 공동주택의 전과정에 따른 이산화탄소 배출량 예측모델을 제시하였다. 예측모델은 초기화면과 기본정보 입력시트, 건설자재 환경부하 원단위 데이터베이스시트, 건설자재 투입물량 입력시트, 건물 에너지소비량 입력시트로 구성된 입력부분, 전과정평가 결과시트 및 생애주기비용 분석 결과시트로 구성된 결과부분으로 구성하였으며 건축물의 전과정에 따른 이산화탄소 배출량을 평가할 수 있다.
6) 기존의 국내외에서 활용되고 있는 유사 프로그램 및 사례연구 결과와 본 연구에서 제시한 예측모델을 상호 비교한 결과, 전반적으로 본 연구의 모델이 전과정평가를 통한 건축물의 온실가스 배출 또는 환경성능의 평가에 유용하게 활용될 수 있음을 판단해 볼 수 있었다. 기존의 프로그램에 비해 건축물의 생애주기 단계를 충실히 반영함으로써 평가대상 및 평가방법에 있어서 건축물에 대한 활용도가 크다는 장점을 갖는 것으로 파악되었다.
7) 예측모델에 의한 샘플 공동주택의 사례 분석결과, 건축물 수명인 25년동안 매년 단위면적 당 발생하는 이산화탄소 배출량은 64.81kg-CO2/년㎡으로 나타났다. 공동주택 단위세대의 이산화탄소 배출량은 137.56 Ton-CO2/세대이고 대상 공동주택 1개 동(棟)의 전 생애동안(25년) 발생되는 총 이산화탄소 배출량은 약 8,253.6Ton-CO2로 평가되었다. 평가기간동안 건축물의 냉방, 난방, 급탕, 조명 등에 사용하는 운용에너지가 약 62.9 %로 분석목록 중 환경부하 비중이 가장 높은 것으로 나타났다.
8) 건물 수명이 25년이고 평가기간을 100년으로 한 평가결과에서는 단위 세대에서 배출되는 이산화탄소 배출량은 547.3Ton-CO2/세대로 분석되었다. 건축물을 운용하는데 사용되는 에너지 사용량이 배출되는 이산화탄소의 전체 비중의 63.3%로 평가기간 동안 가장 높은 환경부하 비중을 차지하는 것으로 나타났으며 신축공사(3.66kg-CO2/년㎡)보다 25년마다 발생하는 재건축(10.97kg-CO2/년㎡)의 환경부하 비중이 큰 것으로 나타났다. 또한 장기 평가기간 동안 매년 발생하는 수선부분이 이산화탄소 배출량 6.92kg-CO2/년㎡ 로 비중이 10.7%로 크게 나타났다.
9) 사례분석의 결과로부터 건축물의 에너지 효율화에 의한 이산화탄소 배출량의 저감율은 에너지효율화 비율에 정비례하는 것으로 나타나 건물에서의 사용에너지 절감을 위한 에너지효율화는 건축물의 환경부하 저감에 직접적으로 기여할 수 있는 방안임을 알 수 있었다.
10) 건축물의 수명을 증가시키는 장수명화에 따른 환경부하 저감 효과를 분석한 결과, 건축물의 수명이 2배 증가함에 따라 개수에서의 이산화탄소 배출량은 1.3% 증가하였으나 재건축에서의 이산화탄소 배출량이 크게 저감되어 전과정 동안에 약 11.3%의 이산화탄소 배출량 저감을 나타내었다. 또한 건축물의 수명에 의한 환경부하의 감소는 건물의 내구수명이 늘어남에 따라 증가하는 경향을 보이나 선형으로 비례하지는 않는 것으로 나타났다.
주거건물을 대상으로 적용할 수 있는 전과정평가에 의한 이산화탄소 배출량 예측모델에 관한 본 연구의 활용방안 및 기대효과는 다음과 같다.
1) 본 연구에서 산출하여 제시한 건설자재 생산단계의 환경부하 원단위 데이터베이스는 건설분야의 전과정평가(LCA)에 필요한 기반자료로 활용될 수 있을 것이다.
2) 공동주택 등 주거건축물의 전과정에 의해 발생하는 이산화탄소 배출량을 분석 및 평가해 봄으로써 건축물의 설계 시 환경부하가 적은 친환경적인 최적대안 선정 등 의사결정 도구로 활용 가능한 기반을 제공할 수 있다.
3) 장수명화 대책, 에너지절약 대책, 리모델링 육성정책 등 건축정책이 갖는 장기적 환경부하의 저감에 대한 효과분석 및 친환경적인 기술개발을 촉진할 수 있다.
주요어 : 전과정평가, 이산화탄소, 환경부하, 공동주택, 산업연관분석법, 예측모델
온실가스 배출 저감에 대한 국제적인 공조는 에너지 과소비형 산업구조를 가지고 있는 우리산업에는 커다란 위기와 기회를 제공할 것으로 예측된다. 이러한 기후변화협약 등의 환경규제에 능동적으로 대처하기 위해서는 국가의 각 산업이 배출하는 온실가스의 양을 정량적으로 파악하는 것과 향후 얼마만큼 배출할 것인지에 대한 예측이 국가차원에서 무엇보다도 중요한 사항이 되고 있다.
국내는 환경친화적 건축물의 육성에 관한 정부, 업계, 민간의 높은 관심과 활동이 증대되고 있으며 건축물에서 발생하는 이산화탄소 배출량에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 온실가스 배출량 예측 및 평가를 위한 정량적인 접근 방식에 대한 연구 및 자료가 부족한 상태이고 건축물의 생애주기 단계별 이산화탄소 배출 요인의 분석이 이루어지지 못한 상태이다. 이에 건축물의 온실가스 배출량 산출에 대한 평가기법 개발이 절실히 요구된다.
본 연구에서는 주거건물을 대상으로 전과정평가(LCA ; Life Cycle Assessment)를 통해 건축물의 생애주기 동안에 발생시키는 이산화탄소 배출량을 정량적으로 예측 평가할 수 있는 분석모델을 제시하였다. 건축물의 전과정평가에 필수 데이터인 건설자재의 생산단계에서의 이산화탄소 배출량 원단위를 산업연관분석법에 의해 도출하고 데이터베이스화 하였다. 또한 전과정평가(LCA)에 의한 주거건물의 이산화탄소 배출량 예측모델을 사례 공동주택에 적용하여 사례대상의 생애주기 동안의 이산화탄소 배출량을 예측하고 건설단계별, 생애주기별 온실가스 배출량의 영향을 분석하고 이를 통한 환경부하 저감 방안 및 효과를 예측하였다.
본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 건축물의 신축, 재건축, 개보수 및 유지관리 등 전과정에 있어서 건설 자재의 투입에 의해 발생하는 환경부하를 평가하기 위해서는 건축자재의 생산 시에 직․간접적으로 배출되는 이산화탄소 배출량 등의 원단위 데이터가 필수적이다. 본 연구에서는 산업연관표에서 에너지투입물량표를 작성하고 산업연관분석법을 활용하여 국내 실정에 적합한 건설자재 생산단계의 환경부하 원단위 데이터를 산출하였다. 산출 원단위 데이터는 건축자재부문 118개, 설비자재부문 57개, 기타 및 추가부문 34개로 총 209개로 데이터베이스화하였다.
2) 건설자재 중 생산단계에서 발생되는 이산화탄소 배출량 원단위가 가장 높은 자재는 철근류로서 직간접 이산화탄소 배출량 원단위가 122.14kg-CO2/만원이고, 강관류의 생산단계에서 직간접 이산화탄소 배출량 원단위는 114.56～79.7kg-CO2/만원으로 높은 값을 나타냈다. 시멘트는 66.16kg-CO2/만원의 직간접 이산화탄소 배출량 원단위를 가지며 콘크리트의 직간접 이산화탄소 배출량은 31.52kg-CO2/만원으로 도출되었다. 전반적으로 각 산업부문별로 생산단계에서의 직접 및 직간접 에너지소비량이 클수록 이에 비례하여 이산화탄소 배출량도 큰 것으로 나타났지만, 그 크기에 있어서는 부분적으로 차이를 보이고 있었다.
3) 공동주택의 6개 면적별 단위세대에 대해 신축단계에서 13개의 주요 건설자재 소비에 따른 이산화탄소 배출량에 대한 분석을 수행해 본 결과, 평균적으로 공동주택 단위면적 당 이산화탄소 배출량은 약 569.5㎏-CO2/㎡로 평가되었다. 이로부터 연간 50만호의 신규주택이 건설된다고 가정할 때 주요 건설자재를 대상으로 한 연간 공동주택 건설에 의한 이산화탄소 배출량은 약 20,912,000Ton-CO2로 예상된다.
4) 전과정 목록분석은 건축물의 생애주기에 따라 설계 및 감리, 신축, 수선, 개수, 건물에서의 운용에너지 사용, 유지관리, 재건축 단계로 분류하고 각 단계별 환경부하 산정방법을 제시하였다.
5) 산업연관분석법에 의해 도출한 건설자재 환경부하 원단위 데이터베이스와 전과정 목록분석에 의한 각 단계별 환경부하 산정방법을 적용한 공동주택의 전과정에 따른 이산화탄소 배출량 예측모델을 제시하였다. 예측모델은 초기화면과 기본정보 입력시트, 건설자재 환경부하 원단위 데이터베이스시트, 건설자재 투입물량 입력시트, 건물 에너지소비량 입력시트로 구성된 입력부분, 전과정평가 결과시트 및 생애주기비용 분석 결과시트로 구성된 결과부분으로 구성하였으며 건축물의 전과정에 따른 이산화탄소 배출량을 평가할 수 있다.
6) 기존의 국내외에서 활용되고 있는 유사 프로그램 및 사례연구 결과와 본 연구에서 제시한 예측모델을 상호 비교한 결과, 전반적으로 본 연구의 모델이 전과정평가를 통한 건축물의 온실가스 배출 또는 환경성능의 평가에 유용하게 활용될 수 있음을 판단해 볼 수 있었다. 기존의 프로그램에 비해 건축물의 생애주기 단계를 충실히 반영함으로써 평가대상 및 평가방법에 있어서 건축물에 대한 활용도가 크다는 장점을 갖는 것으로 파악되었다.
7) 예측모델에 의한 샘플 공동주택의 사례 분석결과, 건축물 수명인 25년동안 매년 단위면적 당 발생하는 이산화탄소 배출량은 64.81kg-CO2/년㎡으로 나타났다. 공동주택 단위세대의 이산화탄소 배출량은 137.56 Ton-CO2/세대이고 대상 공동주택 1개 동(棟)의 전 생애동안(25년) 발생되는 총 이산화탄소 배출량은 약 8,253.6Ton-CO2로 평가되었다. 평가기간동안 건축물의 냉방, 난방, 급탕, 조명 등에 사용하는 운용에너지가 약 62.9 %로 분석목록 중 환경부하 비중이 가장 높은 것으로 나타났다.
8) 건물 수명이 25년이고 평가기간을 100년으로 한 평가결과에서는 단위 세대에서 배출되는 이산화탄소 배출량은 547.3Ton-CO2/세대로 분석되었다. 건축물을 운용하는데 사용되는 에너지 사용량이 배출되는 이산화탄소의 전체 비중의 63.3%로 평가기간 동안 가장 높은 환경부하 비중을 차지하는 것으로 나타났으며 신축공사(3.66kg-CO2/년㎡)보다 25년마다 발생하는 재건축(10.97kg-CO2/년㎡)의 환경부하 비중이 큰 것으로 나타났다. 또한 장기 평가기간 동안 매년 발생하는 수선부분이 이산화탄소 배출량 6.92kg-CO2/년㎡ 로 비중이 10.7%로 크게 나타났다.
9) 사례분석의 결과로부터 건축물의 에너지 효율화에 의한 이산화탄소 배출량의 저감율은 에너지효율화 비율에 정비례하는 것으로 나타나 건물에서의 사용에너지 절감을 위한 에너지효율화는 건축물의 환경부하 저감에 직접적으로 기여할 수 있는 방안임을 알 수 있었다.
10) 건축물의 수명을 증가시키는 장수명화에 따른 환경부하 저감 효과를 분석한 결과, 건축물의 수명이 2배 증가함에 따라 개수에서의 이산화탄소 배출량은 1.3% 증가하였으나 재건축에서의 이산화탄소 배출량이 크게 저감되어 전과정 동안에 약 11.3%의 이산화탄소 배출량 저감을 나타내었다. 또한 건축물의 수명에 의한 환경부하의 감소는 건물의 내구수명이 늘어남에 따라 증가하는 경향을 보이나 선형으로 비례하지는 않는 것으로 나타났다.
주거건물을 대상으로 적용할 수 있는 전과정평가에 의한 이산화탄소 배출량 예측모델에 관한 본 연구의 활용방안 및 기대효과는 다음과 같다.
1) 본 연구에서 산출하여 제시한 건설자재 생산단계의 환경부하 원단위 데이터베이스는 건설분야의 전과정평가(LCA)에 필요한 기반자료로 활용될 수 있을 것이다.
2) 공동주택 등 주거건축물의 전과정에 의해 발생하는 이산화탄소 배출량을 분석 및 평가해 봄으로써 건축물의 설계 시 환경부하가 적은 친환경적인 최적대안 선정 등 의사결정 도구로 활용 가능한 기반을 제공할 수 있다.
3) 장수명화 대책, 에너지절약 대책, 리모델링 육성정책 등 건축정책이 갖는 장기적 환경부하의 저감에 대한 효과분석 및 친환경적인 기술개발을 촉진할 수 있다.
주요어 : 전과정평가, 이산화탄소, 환경부하, 공동주택, 산업연관분석법, 예측모델
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