본 연구에서는 건축물의 전생애주기 동안의 경제적 비용과 환경적 비용을 합리적이고 종합적으로 평가할 수 있는 효용성 높은 LCC-LCA 종합분석 모델을 제안하고, 이를 실제사례에 적용하고 기존의 분석방법들과 비교하여 에너지 절감측면이 부가된 본 모델의 유효성을 검증하고자 한다. 개선된 LCC 분석과 일반적인 LCC 분석을 실시하여, 각 대안의 연간 소요되는 누적비용을 산출한 결과 모두 동일하게 경과년수 20년을 기점으로 손익분기점이 발생하였다. LCC 분석의 모든 평가항목을 적용하지 않고 가중치 및 영향도가 높은 평가항목들을 선별하여 경제성 평가를 수행하는 것이 보다 효율적임을 알 수 있다. 개선된 LCC 분석을 통해 각 대안별 소요되는 누적비용을 산출한 결과 경과년수 20년을 기점으로 손익분기점이 발생하였으며, 개선된 LCC-LCA 종합분석을 적용한 경우 개선된 LCC 분석 결과에 비해 손익분기점이 10년이 단축되었다. 이는 비용적 측면과 환경적 측면을 모두 고려하는 것이 보다 객관적인 대안의 선택이 가능한 것으로 나타났다. 실제 건축물에 활용하기 위한 개선된 LCC-LCA 종합분석의 평가항목은 경제성 평가 시 영향도 및 가중치가 높은 평가항목의 선별을 통해 일반적인 LCC 분석의 모든 평가항목을 적용하지 않고 선별한 평가항목들을 비용 산출하여 경제성 평가를 실시하는 것이 합리적인 평가 방법으로 사료된다.
본 연구에서는 건축물의 전생애주기 동안의 경제적 비용과 환경적 비용을 합리적이고 종합적으로 평가할 수 있는 효용성 높은 LCC-LCA 종합분석 모델을 제안하고, 이를 실제사례에 적용하고 기존의 분석방법들과 비교하여 에너지 절감측면이 부가된 본 모델의 유효성을 검증하고자 한다. 개선된 LCC 분석과 일반적인 LCC 분석을 실시하여, 각 대안의 연간 소요되는 누적비용을 산출한 결과 모두 동일하게 경과년수 20년을 기점으로 손익분기점이 발생하였다. LCC 분석의 모든 평가항목을 적용하지 않고 가중치 및 영향도가 높은 평가항목들을 선별하여 경제성 평가를 수행하는 것이 보다 효율적임을 알 수 있다. 개선된 LCC 분석을 통해 각 대안별 소요되는 누적비용을 산출한 결과 경과년수 20년을 기점으로 손익분기점이 발생하였으며, 개선된 LCC-LCA 종합분석을 적용한 경우 개선된 LCC 분석 결과에 비해 손익분기점이 10년이 단축되었다. 이는 비용적 측면과 환경적 측면을 모두 고려하는 것이 보다 객관적인 대안의 선택이 가능한 것으로 나타났다. 실제 건축물에 활용하기 위한 개선된 LCC-LCA 종합분석의 평가항목은 경제성 평가 시 영향도 및 가중치가 높은 평가항목의 선별을 통해 일반적인 LCC 분석의 모든 평가항목을 적용하지 않고 선별한 평가항목들을 비용 산출하여 경제성 평가를 실시하는 것이 합리적인 평가 방법으로 사료된다.
For a successful construction project, systematic and objective decision-making is a prerequisite from the planning and designing stages. However, previous LCC analysis methods have focused only on simple cost savings and the accompanying economic efficacy while missing the environmental aspects of ...
For a successful construction project, systematic and objective decision-making is a prerequisite from the planning and designing stages. However, previous LCC analysis methods have focused only on simple cost savings and the accompanying economic efficacy while missing the environmental aspects of a structure. Although recently, a new approach of integrated $CO_2$ analysis has been introduced, which is more advanced than the existing simple LCC methods, it is difficult to collect all of the data necessary for each evaluation item since the product-specific cost is not presented under the LCC. In this research, cost evaluation items were selected by relatively high weights and items with heavy influence over a decision-making process in order to suggest an LCC-LCA integrated analysis model that is useful in comprehensively assessing the economic cost and environmental cost throughout the whole life cycle of a structure. The developed LCC-LCA integrated analysis model was applied to actual practices and compared with previous methods to test the model's effectiveness.
For a successful construction project, systematic and objective decision-making is a prerequisite from the planning and designing stages. However, previous LCC analysis methods have focused only on simple cost savings and the accompanying economic efficacy while missing the environmental aspects of a structure. Although recently, a new approach of integrated $CO_2$ analysis has been introduced, which is more advanced than the existing simple LCC methods, it is difficult to collect all of the data necessary for each evaluation item since the product-specific cost is not presented under the LCC. In this research, cost evaluation items were selected by relatively high weights and items with heavy influence over a decision-making process in order to suggest an LCC-LCA integrated analysis model that is useful in comprehensively assessing the economic cost and environmental cost throughout the whole life cycle of a structure. The developed LCC-LCA integrated analysis model was applied to actual practices and compared with previous methods to test the model's effectiveness.
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문제 정의
LCC 분석과정에서 방대한 평가항목으로 인해 실질적인 자료 수집 및 평가에 어려움을 보완하고자 가중치 및 영향도 높은 평가항목을 선정하여 경제적 비용과 환경적 비용이 모두 고려된 LCC-LCA 종합분석 모델을 제시하고자 한다. 제시된 모델의 신뢰성을 확인하기 위해 기존 연구에서 가상 건물에 제한된 부분을 보완하여 실제 건물에 적용하여 분석하고자 한다.
본 연구에서는 비용평가 항목 중에서 의사결정에 영향도가 높은 항목만을 선별하여, 건축물의 전생애주기 동안의 경제적 비용과 환경적 비용을 종합적이고 합리적으로 평가할 수 있는 LCC-LCA 종합분석 모델을 제안하고자 한다. 또한, 이를 실제사례에 적용하고 기존의 분석방법들과 비교하여 에너지 절감측면이 부가된 본 모델의 유효성을 검증하고자 한다.
본 연구에서는 비용평가 항목 중에서 의사결정에 영향도가 높은 항목만을 선별하여, 건축물의 전생애주기 동안의 경제적 비용과 환경적 비용을 종합적이고 합리적으로 평가할 수 있는 LCC-LCA 종합분석 모델을 제안하고자 한다. 또한, 이를 실제사례에 적용하고 기존의 분석방법들과 비교하여 에너지 절감측면이 부가된 본 모델의 유효성을 검증하고자 한다.
이 기법의 대상으로는 단순한 제품에서 복잡한 시스템에 이르기까지 목적에 따라 다양하며, 환경에 대한 영향으로는 환경오염물의 배출뿐만 아니라 자원, 에너지의 소비 또는 인간의 건강, 생태학적 영향까지 포함된다. 이 기법의 목적은 인간 활동의 다양한 국면에서 환경부하를 저감하는 방향으로 의사결정을 하기 위한 판단자료를 제공하는 데 있으며, 이러한 측면에서의 평가방법이 지역 환경문제와 동시에 지구환경 문제를 억제하는데 있어 유효하다.
LCC 분석과정에서 방대한 평가항목으로 인해 실질적인 자료 수집 및 평가에 어려움을 보완하고자 가중치 및 영향도 높은 평가항목을 선정하여 경제적 비용과 환경적 비용이 모두 고려된 LCC-LCA 종합분석 모델을 제시하고자 한다. 제시된 모델의 신뢰성을 확인하기 위해 기존 연구에서 가상 건물에 제한된 부분을 보완하여 실제 건물에 적용하여 분석하고자 한다.
제안 방법
· 가중치 및 영향도 높은 평가항목으로 구성되는 개선된 LCC 분석과 전체 평가항목으로 구성되는 일반적인 LCC 분석을 실시하여 비교·검증한다.
1) 기존 문헌연구에서 LCC 분석을 위해 적용한 평가항목을 바탕으로 전문가 인터뷰 실시하였으며, 가중치 및 영향도가 높은 항목은 초기투자비용에서는 자재비와 설치비, 유지관리비용은 교체비, 보수비, 에너지비로 선정되었다.
LCA 분석은 건축물의 자재별, 에너지소비량에 따른 CO2 배출량을 측정한 환경부하를 정량화하여 환경성능을 평가하며 LCA 분석의 방법론 2단계인 전과정 목록분석단계를 통하여 LCC 분석 단계에 따라 자재별, 에너지 소비량을 종합하여 CO2 배출량을 산출한다.
둘째, LCC 및 LCA 경제성 평가항목 도출은 전문가 인터뷰와 기존문헌을 바탕으로 산정하고, 평가항목은 가중치와 영향도가 높은 것을 선정하여 종합분석 모델을 구축한다.
따라서 LCA 분석의 단계별 CO2 배출량을 유럽기후거래소의 탄소배출권 시세 및 환율을 적용하여 LCC 분석의 단위인 ‘원’ 환산으로 LCC 분석과 LCA 분석의 단위를 통일 시켜 CO2 비용을 산출한다.
비용평가 항목 중에서 가중치가 높고 의사결정에 영향도가 높은 항목만을 선별하여, 건축물의 전생애주기 동안의경제적 비용과 환경적 비용을 합리적이고 종합적으로 평가 할 수 있는 효용성 높은 LCC-LCA 종합분석 모델을 제안하였다. 또한, 이를 실제사례에 적용하고 기존의 분석방법들과 비교하여 본 모델의 유효성을 검증하였다.
분석기간은 ‘법인세법 시행규칙 제 15조’에 의해 건축물의 내용연수인 40년으로 설정하였으며, 건축물에 에너지 저감 시스템을 설치한 후 운영단계의 시작시점을 분석시점으로 설정하였다.
비용평가 항목 중에서 가중치가 높고 의사결정에 영향도가 높은 항목만을 선별하여, 건축물의 전생애주기 동안의경제적 비용과 환경적 비용을 합리적이고 종합적으로 평가 할 수 있는 효용성 높은 LCC-LCA 종합분석 모델을 제안하였다. 또한, 이를 실제사례에 적용하고 기존의 분석방법들과 비교하여 본 모델의 유효성을 검증하였다.
사례건축물에 대한 경제성 평가를 실시하기 위해 다음 Table 4와 같이 분석기간, 분석시점, 할인율, 분석항목들의 변수를 설정하였다.
새로운 모델 개발을 위한 LCC 분석 평가항목 선정을 위하여 14개의 문헌연구를 바탕으로 정리된 항목들에 대하여, 총 7명의 LCC 전문가 및 LCC 관련 연구를 수행한 연구자들과 인터뷰를 실시하고 각 평가항목들의 가중치 및 영향도를 산출하였으며 그 결과는 다음 Table 1과 같다.
셋째, 개선된 LCC-LCA 종합분석 모델을 실제 건물에 적용하여 경제성 평가를 실시하고, 다음과 같이 개선된 LCC-LCA 종합분석을 검증한다.
배출 원단위 자료’를 제시한 건설교통부(2004)의 연구결과를 활용하였다. 에너지 저감에 따른 CO2 배출 저감량은 IPCC가 산출한 연료별 탄소배출 계수를 이용하여 CO2 저감량을 산출하였다. 산출된 CO2 발생량 및 저감량은 유럽기후거래소(ECX)에 제시되어 있는 2005년부터 2009년까지 CO2 배출권 평균 거래가격인 19.
전문가 인터뷰를 통하여 산출된 각 평가항목의 가중치 및 영향도와 기존 연구문헌에서 조사한 평가항목들을 토대로 아래와 같은 기준을 설정하여 합리적이고 실질적인 LCC 분석을 위한 평가항목들을 선정하였다.(Table 2)
평가항목별 가중치는 전문가 7명이 산출한 값의 평균값이며, 각 평가항목의 영향도는 Very High, High, Medium, Low, Very Low로 총 5가지로 구분하여, 최빈값을 적용하였다.
대상 데이터
LCC-LCA 종합분석 모델을 적용할 사례로 2010년 건축 심의를 통과한 P센터를 선정하였으며 건물의 개요는 Table 3과 같다. 대상 건축물은 2010년 착공하여 2014년 완공될 초고층 건물이다.
LCC-LCA 종합분석 모델을 적용할 사례로 2010년 건축 심의를 통과한 P센터를 선정하였으며 건물의 개요는 Table 3과 같다. 대상 건축물은 2010년 착공하여 2014년 완공될 초고층 건물이다.
산출된 CO2 발생량 및 저감량은 유럽기후거래소(ECX)에 제시되어 있는 2005년부터 2009년까지 CO2 배출권 평균 거래가격인 19.73 EUR/ton을 적용하였으며, EURO(€)를 국내 화폐단위인 원(￦)으로 환산하기 위해 2012년 연평균 환율인 1,476.07원을 적용하여 원단위로 환산하였다.
이론/모형
기존 연구들이 제시한 LCC 및 LCA 경제성 평가방법은 경제성 평가에 에너지절감의 비용적인 절감 측면을 부각시켰다. 그러나 가상건물을 대상으로한 평가는 실제 적용되는 평가항목을 사용하지 않은 이론적 모델을 사용하였다[1,12,13]. 따라서 실제 적용에 활용하기 위해 가중치가 높고 의사결정에 영향도가 높은 항목 효율성과 활용성이 좋은 모델개발이 필요하다.
또한 LCA 분석을 활용한 CO2 발생량 산출은 산업연관분석법을 활용하여 건축분야 406개의 기본부분(자재 등)에 대해 ‘에너지 소비량 및 CO2 배출 원단위 자료’를 제시한 건설교통부(2004)의 연구결과를 활용하였다.
초기투자단계에서 투입되는 자재별 CO2 배출량을 정량적으로 분석하기 위하여 산업연관분석법을 사용한다. 산업연관분석법은 결과의 정확성에서는 직접조사법에 비하여 다소 부정확하지만 시간과 비용적 측면에서 우수하고 광범위한 분석대상을 가진 건축 산업의 특성에 적합한 방법이다.
성능/효과
2) 일반적인 LCC 분석에서 문제점으로 지적되어온 제품의 모든 평가항목 적용에 따른 분석 결과와 본 연구에서 제시된 선택적 항목의 적용에 따른 분석 결과, 경과년수에 따른 누적비용 그래프의 형태가 동일하며, 경제적인 시스템을 선별하기 위한 의사결정 측면에서 일반적인 LCC 분석과 개선된 LCC 분석 모두 동일한 손익분기점이 나타났다. 따라서 개선된 LCC 분석 모델은 신뢰도가 있으면서, 활용성과 효용성이 높음을 알 수 있었다.
3) 비용적 측면과 환경적 측면을 모두 고려하는 개선된 LCC-LCA 종합분석을 통해 태양광 루버 조명시스템과 전동 롤 블라인드의 연간 소요되는 누적비용을 산출한 결과 경과년수 10년을 기점으로 하여 손익분기점이 나타났다. 각 대안별 소요되는 LCC-LCA 누적 비용은 개선된 LCC 분석과 비교하여 손익분기점이 10년 단축되었다.
4) 비용적 측면과 환경적 측면을 모두 고려한 LCC-LCA 종합분석 모델을 실제건물에 적용한 결과 객관적인 대안의 선택을 위한 경제성 평가방법으로 적용 가능하다는 것을 알 수 있었다.
가중치 및 영향도가 높은 평가항목만을 적용한 개선된 LCC 분석방법을 적용하여 산출한 결과도 일반적인 LCC 분석과 동일하게 경과년수 20년을 기점으로 손익분기점이 발생함을 알 수 있다.
3) 비용적 측면과 환경적 측면을 모두 고려하는 개선된 LCC-LCA 종합분석을 통해 태양광 루버 조명시스템과 전동 롤 블라인드의 연간 소요되는 누적비용을 산출한 결과 경과년수 10년을 기점으로 하여 손익분기점이 나타났다. 각 대안별 소요되는 LCC-LCA 누적 비용은 개선된 LCC 분석과 비교하여 손익분기점이 10년 단축되었다. 이는 비용적 측면과 환경적 측면을 모두 고려함으로써 보다 객관적인 대안의 선택이 가능한 것으로 나타났다.
기존 연구문헌을 조사한 결과 최근의 LCC 분석은 평가요소와 기준이 불명확하며 각 연구들에서 사용 또는 주장되는 LCC 평가항목에는 차이가 있었다.
넷째, 빈도수가 4회 이상 7회 미만의 경우 가중치가 낮고(0.5미만), 영향도가 낮은 경우(L 이하) 제외한다.
단순 비용적 측면만 고려하는 개선된 LCC 분석을 통해 각 대안별 소요되는 누적비용을 산출한 결과 경과년수 20년을 기점으로 손익분기점이 발생하였으며, 비용적 측면과 환경적 측면을 모두 고려하는 방법인 개선된 LCC-LCA 종합분석을 적용하여 각 대안별 소요되는 누적비용을 산출한 결과는 경과년수 10년을 기점으로 손익분기점이 발생하였다. 즉, Figure 5의 (b)와 같이 개선된 LCC-LCA 종합분석을 적용한 경우 개선된 LCC 분석 결과에 비해 Figure 5의 (a)와 같이 손익분기점이 10년이 단축되었다.
둘째, 전체 빈도수의 50 %(7회)이상은 모두 반영한다.
따라서 LCC 분석의 모든 평가항목을 적용하지 않고 가중치 및 영향도가 높은 평가항목들을 선별하여 경제성 평가를 수행하는 것이 보다 효율적임을 알 수 있다.
2) 일반적인 LCC 분석에서 문제점으로 지적되어온 제품의 모든 평가항목 적용에 따른 분석 결과와 본 연구에서 제시된 선택적 항목의 적용에 따른 분석 결과, 경과년수에 따른 누적비용 그래프의 형태가 동일하며, 경제적인 시스템을 선별하기 위한 의사결정 측면에서 일반적인 LCC 분석과 개선된 LCC 분석 모두 동일한 손익분기점이 나타났다. 따라서 개선된 LCC 분석 모델은 신뢰도가 있으면서, 활용성과 효용성이 높음을 알 수 있었다.
하지만 40년간 소요되는 유지관리비용은 전동 롤 블라인드가 약 32억원으로 태양광 루버 조명시스템과 비교하여 월등히 높은 것으로 분석되었다. 따라서 총 LCC 비용은 전동 롤 블라인드가 태양광 루버 조명시스템보다 약 13억원이 높음을 알 수 있다(Table 6).
또한 각 선행연구별로 적용한 LCC 비용항목은 LCC 분석 과정에서 평가요소와 기준이 불명확하여 다소 차이가 있었다. 이는 LCC 분석시 적용하고자 한 제품별로 필요한 모든 요소별 평가 자료의 수집이 불가능하고, 방대한 평가항목으로 인해 실질적인 평가가 어려움으로 발생하는 문제이다.
셋째, 빈도수가 3회 이하이나 그 가중치가 높고(1.0이상) 영향도가 높은 경우(M이상)는 적용한다.
이에 따라, LCC-LCA 총 비용은 태양광 루버 조명시스템이 –5.5억원이며 전동 롤 블라인드는 44.2억원으로 개선된 LCC 분석 결과에 비해 두 대안의 총 비용차이가 약 49억원으로 전동롤 블라인드의 LCC-LCA 총 비용이 월등히 높음을 알 수 있다.
8억원으로 다음 Table 7과 같다. 일반적인 LCC 분석을 통한 각 대안별 총 LCC 비용의 차이가 약 10억원으로 개선된 LCC 분석을 통한 대안간의 총 비용과 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 각 대안의 소요되는 누적비용을 개선된 LCC 분석을 통하여 산출한 결과 건축물 운영단계의 시작예정시점으로부터 경과년수 20년을 기점으로 Figure 4의 (a)와 같이 손익분기점이 발생하였다.
첫째, 빈도수가 3회 이하의 경우 그 중요도가 매우 낮음으로 판단하여 제외한다.
태양광 루버 조명시스템과 전동 롤 블라인드의 개선된 LCC 분석 결과, 태양광 루버 조명시스템의 초기투자비용이 약 31억원으로 전동 롤 블라인드보다 약 19억원 높게 산출되었다. 하지만 40년간 소요되는 유지관리비용은 전동 롤 블라인드가 약 32억원으로 태양광 루버 조명시스템과 비교하여 월등히 높은 것으로 분석되었다.
개선된 LCC-LCA 종합분석을 통해 경제성 평가를 실시한 결과는 Table 8과 같다. 태양광 루버 조명시스템은 전동롤 블라인드에 비해 저감되는 CO2 및 에너지 비용이 약 36억원으로 각 대안의 비용차이가 크게 발생했다. 이에 따라, LCC-LCA 총 비용은 태양광 루버 조명시스템이 –5.
후속연구
첫째, LCC 분석과 LCA 분석에 관한 문헌 및 선행연구들의 고찰을 통하여 기존 연구의 이론적 고찰 및 한계를 파악한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
LCA 분석이란?
LCA 분석이란 제품 또는 시스템의 전 과정에 걸쳐 필연적으로 발생하는 환경부하를 규명하고, 환경부하가 환경에 미치는 영향을 평가하여 이를 저감, 개선하고자 하는 기법이다[7]. 이 기법의 대상으로는 단순한 제품에서 복잡한 시스템에 이르기까지 목적에 따라 다양하며, 환경에 대한 영향으로는 환경오염물의 배출뿐만 아니라 자원, 에너지의 소비 또는 인간의 건강, 생태학적 영향까지 포함된다.
LCA 분석의 목적은 무엇인가?
이 기법의 대상으로는 단순한 제품에서 복잡한 시스템에 이르기까지 목적에 따라 다양하며, 환경에 대한 영향으로는 환경오염물의 배출뿐만 아니라 자원, 에너지의 소비 또는 인간의 건강, 생태학적 영향까지 포함된다. 이 기법의 목적은 인간 활동의 다양한 국면에서 환경부하를 저감하는 방향으로 의사결정을 하기 위한 판단자료를 제공하는 데있으며, 이러한 측면에서의 평가방법이 지역 환경문제와 동시에 지구환경 문제를 억제하는데 있어 유효하다.
LCC 분석의 평가대상으로는 어떠한 것들이 있는가?
LCC 분석이란 시설물의 생산에서 철거에 이르는 전 과정을 나타내는 용어로 기획·설계, 시공, 운영 및 폐기처분 등에 소요되는 총 비용 뿐만 아니라 이를 분석하는 기법 및 과정을 포함한다[3]. LCC 분석은 기본적으로 경제성 평가를 위한 수단이며 평가대상은 프로젝트의 설계 대안, 시스템, 장비, 자재 등으로 다양할 수 있다. 즉, 다수의 프로젝트 또는 설계 대안 등의 경제성을 평가하고 최적 대안을 결정하는 과정에서 LCC 분석을 통해 각 대안의 총 비용을 산정하고 최종적으로 의사결정시 참조하게 된다.
참고문헌 (13)
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