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문제 정의
- 본 연구는 공동주택 단지에서의 CO2 배출량을 평가할 수 있는 평가기준을 구축하였으며, Simplified LCA 방법을 이용한 특정 정보 입력만으로도 신뢰도 높은 CO2 배출량을 산출할 수 있는 방법을 제시한 본 연구에서의 주요 결과는 다음과 같다.
- 본 연구에서는 공동주택 단지에서의 CO2 배출량을 평가할수 있는 평가기준의 구축 및 공동주택 단지의 평가 대상 건축물의 자재투입에 따른 특성을 정의할 수 있는 특정 정보 입력만을 통해 CO2 배출량을 산출하는 평가방법 제시를 목표로 하고 있다.
- 이상 본 연구는 탄소배출 평가기준 구축 및 평가방법을 제시하였다. 본 연구로 인하여 그동안 공동주택 단지에 있어 분석하는데 어려움이 많았던 CO2 배출량을 손쉽게 산출함과 동시에 평가가 가능할 것으로 판단되며, 추후 이를 활용한 친환경 평가 기준에 대한 연구가 이루어 질 수 있을 것으로 사료된다.
- 이에 본 연구에서는 건축물의 전생애 단계 중 자재생산단계에 한정하여 국내 건축물 중 공동주택 단지를 대상으로 다수의 공동주택 단지에서의 CO2 배출량 분석을 통한 평가기준을 구축하고, 또한 공동주택 단지에 대한 특정 정보만을 이용하여 CO2 배출량을 산출할 수 있는 방법 제시를 궁극적인 목적으로 한다.
제안 방법
- (1) 탄소배출 평가기준 구축을 위해 공동주택 27개 단지에서의 투입자재에 대해서 단위면적당(/㎡) 평균 CO2 배출량을 분석하였다. 시설별 평균 CO2 배출량의 경우 아파트가 445,412g-CO2/㎡, 지하주차장 474,322g-CO2/㎡, 복지 시설 483,523g-CO2/㎡, 판매시설 729,957g-CO2/㎡, 기타시설 743,560g-CO2/㎡, 토목 26,782g-CO2/㎡, 조경 43,659gCO2/㎡, 옥내시설 1,113g-CO2/㎡, 옥외시설 11,251g-CO2/㎡, 공통가설 891g-CO2/㎡가 발생하는 것으로 분석되었다.
- (2) 공동주택 단지에 대한 특정 정보만을 통해 CO2 배출량을 산출할 수 있는 방법을 제시하였다. 이를 위해 아파트 및 지하주차장의 투입자재를 대상으로 선택자재 및 공통자재로 분류하였으며, 공통자재의 경우 단지마다 상대적으로 변화량이 큰 자재를 주요자재로, 나머지 자재를 기타자재로 정의하여 분류하였다.
- (3) 선정된 선택자재 및 공통자재에 대한 CO2 배출원단위 DB를 구축하였으며, 이를 활용하여 CO2 배출량을 산출하였다. Simplified LCA 방법을 이용한 CO2 배출량산출은 선택요소만을 이용한 경우와 주요자재까지 활용하여 적용한 두 가지 경우에 대해 수행하였다.
- CO2 배출량 산출을 위한 방법으로 국제표준화기구(ISO, International Organization for Standardization)에서 제시하는 ISO14040 방법론을 적용9)하였으며, 이를 통해 산출된 CO2 배출량에 대한 평가기준 구축을 위해 다수의 공동주택 단지에 대한 Full Scale LCA를 수행하여, 단지를 구성하는 시설별 단위면적 당(/㎡) 평균 CO2 배출량 기준을 제시하였다.
- Simplified LCA 방법을 이용하여 CO2 배출량을 산출하기 위해 총 27개 단지에 대한 단지개요 및 투입자재를 분석하였으며, 이에 단지별 특성이 반영되는 선택요소를 선정 및 선택요소에 따른 세부 자재를 분류하였다.
- 배출량과 비교 평가 하였다. Simplified LCA 방법을 이용한 CO2 배출량 분석은 단지의 특정 정보인 선택요소만을 이용한 경우와 주요자재까지 활용하여 적용한 두 가지 경우에 대해 수행하였다.
- 배출량을 산출하였다. Simplified LCA 방법을 이용한 CO2 배출량산출은 선택요소만을 이용한 경우와 주요자재까지 활용하여 적용한 두 가지 경우에 대해 수행하였다.
- ① 공동주택 단지에서의 탄소배출 평가기준 구축을 위해각 특성이 다른 다수의 공동주택 단지를 대상으로 모든 투입자재에 대한 내재에너지 및 CO2 배출량을 산출하는 Full Scale LCA를 수행하였다. LCA 분석방법으로는 산업연관표 (2008년)1)를 이용한 산업연관분석법을 적용하였다.
- ③ 평가 대상 건축물에 대한 특정 정보(건축개요)를 고려하여 구축된 CO2 배출원단위를 적용, CO2 배출량을 산출하였다. 그리고 본 연구에서 제시한 CO2 산출방법에 대한 신뢰도 검증을 위해 Full Scale LCA 수행 결과와 비교 평가하였다.
- 각 시설별 기준 면적의 경우 아파트 및 지하주차장, 복지 시설, 판매시설, 기타시설은 각 시설에 대한 연면적을 적용하였으며, 토목, 조경과 같이 단지 내 전체적으로 적용되는 경우는 대지면적을 적용하여 산출하였다. 옥내시설 및 공통가설의 경우 아파트에 대한 내역으로 구성 되고 있어 아파트의 연면적을 적용하였으며, 옥외시설은 토목, 조경과 동일하게 단지 내 전체적으로 적용되고 있는 것으로 나타나 대지면적을 적용하였다.
- 공동주택 단지에서의 탄소배출 평가기준 구축을 위해 27개 단지에 대한 Full Scale LCA를 수행하였다.
- 공통자재는 선택자재가 제외된 단지별 공통으로 적용되는 자재로 정의하였으며, 단지별 변화량에 따라 주요자재와 기타자재로 추가 분류하였다.
- 반면 아파트 및 지하주차장을 제외한 나머지 시설의 경우 전체 CO2 배출량의 약 12% 이하로 나타고 있으며, 단지별 투입되는 자재의 종류가 유사하거나 단지별 투입량의 변화량이 크게 나타지 않는 바, 주요자재 및 공통자재의 선정 없이 27개 단지 평균 CO2 배출량을 배출원단위로 적용하였다.
- 본 연구에서는 공동주택 단지를 구성하고 있는 투입자재의 CO2 배출량 평가를 목표로 하고 있는 만큼, 자재생산단계를 분석범위로 선정하였다.
- 선정된 공통자재 및 선택자재를 활용하여 Simplified LCA 방법을 이용한 CO2 배출량을 산출하였으며, 본 연구의 산출방법에 대한 신뢰도 검증을 목표로 앞서 Full Scale LCA를 통해 산출된 공동주택 단지별 실제 CO2 배출량과 비교 평가 하였다. Simplified LCA 방법을 이용한 CO2 배출량 분석은 단지의 특정 정보인 선택요소만을 이용한 경우와 주요자재까지 활용하여 적용한 두 가지 경우에 대해 수행하였다.
- 선택요소 적용에 따른 CO2 배출량 평가의 경우 아파트의 분양형태 및 평균 세대면적에 따른 공통자재의 배출원단위를 적용하였으며, 각 단지별 선택요소에 대한 CO2 배출량을 반영하였다. 아파트를 제외한 나머지 시설에 대해서는 앞서 분석된 시설별 단위면적당(/㎡) CO2 배출원단위를 적용하여 분석하였다.
- 셋째, 단지 정보에 따른 선택자재, 주요자재 및 기타자재에 대한 원단위 DB를 구축하며, 이후 이를 이용하여 특정 정보만을 통해 공동주택 단지에서의 CO2 배출량을 산출한다. 본 연구에서 제시하는 탄소배출 평가기준 및 평가방법을 다음 <그림 1>에 나타낸다.
- 배출량을 반영하였다. 아파트를 제외한 나머지 시설에 대해서는 선택요소만을 이용한 경우와 동일하게 앞서 분석된 시설별 단위면적당(/㎡) CO2 배출원단위를 적용하여 분석하였다.
- 배출량을 반영하였다. 아파트를 제외한 나머지 시설에 대해서는 앞서 분석된 시설별 단위면적당(/㎡) CO2 배출원단위를 적용하여 분석하였다.
- <표 2>에 제시된 시설별 CO2 배출량의 경우 단지별로 시설 및 대지에 대한 면적 기준이 서로 다르며, 단지 내 각 시설의 면적 비율 역시 단지별로 다르게 나타나고 있는 만큼 직접적인 비교가 어려운 바, 단지에서의 배출량을 평가할 수 있는 평가기준 구축을 위해 각 시설별로 각각의 면적을 적용하여 단위면적당(/㎡) CO2 배출량을 산출하였다.
- 산출할 수 있는 방법 제시를 위해 Simplified LCA 방법을 이용하였다. 이를 위해 Full Scale LCA에서 분석된 다수의 단지별 투입 자재를 비교 분석하였으며, 분석결과 공통적으로 적용되는 자재와 단지별 특성에 따라 다르게 나타나는 자재(선택)를 분류하였다. 이후 분류된 자재(&시스템)별 CO2 배출원단위를 구축하였다.
- 배출량을 산출할 수 있는 방법을 제시하였다. 이를 위해 아파트 및 지하주차장의 투입자재를 대상으로 선택자재 및 공통자재로 분류하였으며, 공통자재의 경우 단지마다 상대적으로 변화량이 큰 자재를 주요자재로, 나머지 자재를 기타자재로 정의하여 분류하였다. 아파트공사의 경우 주요자재는 총 15종류로 선정되었으며, 지하주차장의 경우 8종류로 선정되었다.
- LCA 분석방법으로는 산업연관표 (2008년)1)를 이용한 산업연관분석법을 적용하였다. 이후 Full Scale LCA를 통해 나타난 CO2 배출량을 이용하여 공동주택 단지에서의 평균 배출량을 산출하여 평가기준을 구축하였다.
- 이후 분류된 자재(&시스템)별 CO2 배출원단위를 구축하였다.
- 주요자재 선정을 위해 각 단지에 따른 투입량 및 단지별 변화율을 모두 고려하였으며, 또한 투입량 및 변화율이 큰 자재 순으로 주요자재의 종류가 증가하여도 단지별 평균 오차율에 변화가 일정해지는 구간을 분석하여 주요자재를 선정하였다.
- 첫째, 각 단지별로 공사 시 공통적으로 적용되는 자재를 공통자재로 정의하여 분류하며, 단지의 특성이 반영된 즉, 단지마다 다르게 나타나는 자재를 선택자재로 정의하여 자재(&시스템)별로 분류한다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 평가기준 구축 외에도 Simplified LCA 방법을 목표로 하고 있는 만큼, Simplified LCA 수행을 위한 공통자재는 아파트와 지하주차장을 중심으로 선정하였으며, 아파트공사의 경우 설계개요에 따른 건물의 특성이 반영되고 있는 것으로 나타나 선택자재를 추가로 선정하였다.
- 분석을 위해 2009∼2010년도에 설계 신축된 총 27개(282동)의 공동주택 단지를 선정하였으며, 선정된 공동주택 총 27단지의 공사내역서 분석 결과 아파트 단지 내역서는 다음 과 같이 분류하고 있는 것으로 나타났다.
- 선택자재는 아파트마다 공통적으로 적용되지 않는 자재 즉, 내부마감의 등급 혹은 장식물, 빌트인 가구, 욕실타입, 타일 및 돌 종류, 추가적인 옵션 등 아파트의 특성이 나타나는 자재(&시스템)로 선정하였다.
- 이를 위해 아파트 및 지하주차장의 투입자재를 대상으로 선택자재 및 공통자재로 분류하였으며, 공통자재의 경우 단지마다 상대적으로 변화량이 큰 자재를 주요자재로, 나머지 자재를 기타자재로 정의하여 분류하였다. 아파트공사의 경우 주요자재는 총 15종류로 선정되었으며, 지하주차장의 경우 8종류로 선정되었다.
- 이중 지하주차장의 경우 단지별 투입자재가 크게 다르게 나타나지 않아 선택자재에 대한 분류가 없어 모든 자재를 대상으로 주요자재를 선정하였다.
데이터처리
- 배출량을 산출하였다. 그리고 본 연구에서 제시한 CO2 산출방법에 대한 신뢰도 검증을 위해 Full Scale LCA 수행 결과와 비교 평가하였다.
이론/모형
- 배출량을 산출하는 Full Scale LCA를 수행하였다. LCA 분석방법으로는 산업연관표 (2008년)1)를 이용한 산업연관분석법을 적용하였다. 이후 Full Scale LCA를 통해 나타난 CO2 배출량을 이용하여 공동주택 단지에서의 평균 배출량을 산출하여 평가기준을 구축하였다.
- ② 공동주택 단지에 대한 특정 정보만을 이용하여 CO2 산출할 수 있는 방법 제시를 위해 Simplified LCA 방법을 이용하였다. 이를 위해 Full Scale LCA에서 분석된 다수의 단지별 투입 자재를 비교 분석하였으며, 분석결과 공통적으로 적용되는 자재와 단지별 특성에 따라 다르게 나타나는 자재(선택)를 분류하였다.
- 각 분석에 적용된 Simplified LCA 방법을 정리하여 다음에 나타낸다.
성능/효과
- 각 시설별 주요자재의 종류에 따른 평균오차율의 변화분석 결과 아파트에서의 주요자재는 15종류, 지하주차장의 경우 6종류 이상부터 평균 오차율의 변화가 미미하게 나타나는 것으로 분석되었으며, 이 구간에서의 각 평균 오차범위는 아파트 3% 미만, 지하주차장 2% 미만인 것으로 분석되었다.
- 48%로 분석되었다. 단지 전체에 대한 발생총량의 오차율은 최대 21.21%, 최소 0.11%, 평균 7.51%인 것으로 분석되었다.
- 01%로 분석되었다. 단지 전체에 대한 발생총량의 오차율은 최대 9.40%, 최소 0.19%, 평균 3.24%인 것으로 분석되었다.
- 분류 결과 아파트의 경우 기타자재의 수량은 1,433종류로 평균 CO2 배출량은 77,893g-CO2/㎡으로 나타났으며 지하주차장의 경우 536종류로 평균 CO2 배출량은 55,982g-CO2/㎡로 분석되었다.
- 다음 <표 7>에서 단지별 특정 정보를 분석하여 나타낸다. 분석 결과 건축요소의 경우 돌공사, 수장공사, 유리공사, 타일공사와 설비요소 중 위생기구공사 및 오배수공사의 옵션사항에서 여러 자재가 중복 적용되는 것으로 분석되었다.
- 분석 결과 공동주택 단지에서의 전체 CO2 배출량 중 아파트와 지하주차장이 약 88% 이상을 차지하고 있는 것으로 분석되었으며, 나머지 시설의 경우 약 12% 이하만을 차지하는 것으로 분석되었다.
- 분석결과 구조 및 자재가 정형화 되어있는 아파트와 지하주차장의 경우 총 27개 단지에서 각 평균 대비 최대 약 1.3배 및 약 1.5배 가량 차이나는 것으로 나타났으나, 복지 시설 및 판매시설과 같이 정형화되어있지 않는 경우 2배 이상 차이나는 것으로 분석되었다. 특히 차이가 많이 나는 기타시설의 경우 앞서 제시된 4종류의 건물 외 나머지 건물들에 대한 결과로 단지에 따라 종류가 상이한 관계로 상당한 차이가 나타나는 것으로 분석되었다.
- 선택 및 주요자재를 이용한 CO2 배출량 분석 결과 아파트 건물에서의 Full Scale LCA에 대한 오차율은 최대 10.01%, 최소 0.12%, 평균 3.47%로 나타났으며, 지하주차장의 경우 최대 6.01%, 최소 0.26%, 평균 2.01%로 분석되었다. 단지 전체에 대한 발생총량의 오차율은 최대 9.
- 선택요소만을 이용한 CO2 배출량 분석 결과 단지 전체에 대한 발생총량의 오차율은 최대 21.21%, 최소 0.11%, 평균 7.51%인 것으로 분석되었으며, 선택 및 주요자재를 이용한 경우의 오차율은 최대 9.40%, 최소 0.19%, 평균 3.24%인 것으로 분석되어 많은 시간을 소비하지 않는 선택요소에 대한 간단한 정보입력만으로도 실제 CO2 배출량과 유사한 결과를 산출할 수 있을 것으로 나타났으며, 주요자재까지 적용 시에는 실제 CO2 배출량 산출 결과와 근접한, 신뢰도 높은 결과 값을 산출 할 수 있는 것으로 평가되었다.
- 선택요소만을 이용한 CO2 배출량 분석 결과 아파트 건물에서의 Full Scale LCA에 대한 오차율은 최대 18.04%, 최소 0.50%, 평균 9.10%로 나타났으며, 지하주차장의 경우 최대 35.42%, 최소 0.75%, 평균 10.48%로 분석되었다. 단지 전체에 대한 발생총량의 오차율은 최대 21.
- 선택요소만을 이용한 경우와 주요자재까지 적용한 경우를 비교한 결과 주요자재를 단지별 변화량이 큰 자재를 대상으로 선정한 만큼, 주요자재에 대한 단지별 배출량이 적용되지 않는 선택요소만을 이용하는 경우에 오차범위가 상대적으로 크게 나타나는 것으로 분석되었다.
- 선택자재 분류 결과 아파트 건물에서 특성이 반영되는 요소는 건축이 11종류, 설비가 4종류로 나타났으며 이에 포함되는 선택자재의 종류는 총 229종류로 분석되었다.
- 배출량을 분석하였다. 시설별 평균 CO2 배출량의 경우 아파트가 445,412g-CO2/㎡, 지하주차장 474,322g-CO2/㎡, 복지 시설 483,523g-CO2/㎡, 판매시설 729,957g-CO2/㎡, 기타시설 743,560g-CO2/㎡, 토목 26,782g-CO2/㎡, 조경 43,659gCO2/㎡, 옥내시설 1,113g-CO2/㎡, 옥외시설 11,251g-CO2/㎡, 공통가설 891g-CO2/㎡가 발생하는 것으로 분석되었다.
- <표 2>에 나타난 바와 같이 아파트에서 총 발생량의 최대 77.8%, 최소 57.3%, 평균 68.5%를 차지하고 있는 것으로 나타났으며, 지하주차장의 경우 최대 31.0%, 최소 8.3%, 평균 19.6%를 차지하는 것으로 나타나, 단지 내 총 CO2 배출량의 대부분을 아파트 및 지하주차장이 차지하고 있는 것으로 분석되었다.
- Ignacio Zabalza Bribián 외 2인은 스페인에서의 벽돌 및 타일, 절연재료, 시멘트 및 콘크리트, 목재제품 등 건축자재에 대한 LCA 분석을 수행하였다. 연구 결과 다른 연구에서 얻은 영향보다 20～30% 증가한 데이터가 나타나 각 국가의 건설산업의 특성에 맞는 기존 재고 DB의 확장 조정이 필요하다는 결론을 제안하였다.7)
- 5배 가량 차이나는 것으로 나타났으나, 복지 시설 및 판매시설과 같이 정형화되어있지 않는 경우 2배 이상 차이나는 것으로 분석되었다. 특히 차이가 많이 나는 기타시설의 경우 앞서 제시된 4종류의 건물 외 나머지 건물들에 대한 결과로 단지에 따라 종류가 상이한 관계로 상당한 차이가 나타나는 것으로 분석되었다.
- 하지만 선택요소만을 이용하는 경우에도 평균 오차율은 7.51%로 분석되는 만큼 많은 시간을 소비하지 않는 공동주택 단지의 특정 정보만으로도 실제 CO2 배출량과 어느 정도 유사한 결과를 산출할 수 있을 것으로 나타났으며, 주요자재까지 적용 시에는 실제 CO2 배출량 산출 결과와 근접한, 신뢰도 높은 결과 값을 산출 할 수 있는 것으로 평가되었다.
후속연구
- 어느 한 종류의 건축물에서 CO2 배출량을 평가하기 위해서는 동일한 용도에 대한 다수의 건축물에서의 CO2 배출량 분석을 수행하여, 건축물에서의 평균 CO2 배출량을 이용한 CO2 평가기준이 구축되어야 한다. 또한 평가기준을 활용을 위한 방법 즉, 평가 대상 건축물에 대한 특정 정보만을 통해서도 CO2 배출량을 산출할 수 있는 Simplified LCA(Life Cycle Assessment)를 이용한 산출방법에 대한 연구가 수반되어야 한다.
- 이상 본 연구는 탄소배출 평가기준 구축 및 평가방법을 제시하였다. 본 연구로 인하여 그동안 공동주택 단지에 있어 분석하는데 어려움이 많았던 CO2 배출량을 손쉽게 산출함과 동시에 평가가 가능할 것으로 판단되며, 추후 이를 활용한 친환경 평가 기준에 대한 연구가 이루어 질 수 있을 것으로 사료된다.
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