[논문]토공사 환경오염물질 부하량 및 공사비를 이용한 장비조합방법 연구

강민호; 박형근

doi:10.12652/ksce.2013.33.3.1215

토공사 환경오염물질 부하량 및 공사비를 이용한 장비조합방법 연구
A Study of the Combination Method for Earthwork Equipments Using the Environmental Loads and Costs 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.33 no.3, 2013년, pp.1215 - 1224

강민호 (대림산업(주)) , 박형근 (충북대학교)

초록
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1997년 "기후 변화에 관한 국제연합 규약의 교토의정서"가 채택된 이후 우리나라를 비롯한 세계의 여러 나라에서 이산화탄소를 포함한 온실가스 배출을 줄이기 위한 노력을 진행해 왔다. 각 산업별로 온실가스 배출을 저감시키는 산업 구조로 개편 및 녹색 기업으로 체질 개선에 힘쓰고 있으나 타 산업에 비하여 건설 산업은 온실가스 배출의 효율적인 관리를 위한 정확한 배출량 저감을 위한 논의가 미흡한 상황이며 오히려 환경을 파괴시키는 산업이라는 오명을 가지고 있는 실정이다. 우리나라는 경제규모에 비해 환경오염물질 배출량이 많으며 이는 에너지 다소비 업종의 비중 증가에 따른 것이다. 이에 따라 에너지 다소비업종 중 하나인 건설관련 공사에 대한 효율적인 에너지 절약이 이루어지지 않은 문제점이 대두되고 있다. 뿐만 아니라 근래에는 대규모 건설이 많으므로 에너지 절감효과를 갖기 위해서는 건설공사의 전과정(Life Cycle) 중 시공단계에서 발생하는 에너지소비량, 환경오염물질 배출량, 환경비용 등 기본적인 데이터베이스 및 활용방안 개발이 필요하다. 그러나 건설현장 특성상 정량화가 어렵다는 이유 등으로 친환경 건설에 관한 연구는 대부분 구조물 사용 및 유지 보수 단계에 집중되어 있다. 이에 본 연구에서는 지식경제부와 환경부에서 제시하는 LCI DB를 활용하여 굴착작업 시 발생하는 환경오염물질 배출량을 산출하고 환경오염물질별 환경비용을 환산하여 토공사에 대한 환경경제성을 평가하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Great efforts have been made worldwide to reduce the Green House Gas (GHG) emission following the "Kyoto Protocol" declared during the United Nations Framework Convention on Climate Change in 1997. Many industries have restructured to meet the standard set by the Protocol. However, no clear guidance has been established for the purpose of reducing the GHG emission in construction industry. In addition, no significant effort has been made to conserve the energy during construction activities. For more effective energy saving in construction industry, it is essential to collect data about energy consumption, quantity of environmental emissions and costs. However, most studies on sustainable construction have been concentrated on the use of equipment, maintenance and repair works during construction due to the difficulties of collecting such data. This study suggests a method to select the most environmentally friendly equipment combination for earthwork with comparing environmental loads and costs using the database of Life Cycle Inventory in the Ministry of Knowledge Economy and Ministry of Environment of Korea.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 연구범위를 표준품셈을 바탕으로 토공사의 불도저와 굴삭기의 환경부하량 산정을 연구범위로 제한하였다. 그리고 설계 토공량 4,000m³ 작업 시 환경부하량을 산정하여 최적의 장비조합을 제시하고자 한다. 연구방법은 굴삭작업 시 사용되는 경유에 대한 환경부하량을 산출하기 위하여 LCA기법을 활용하였다.
현재 지경부, 환경부에 의하여 에너지 소비에 대한 전과정 목록 분석(Life Cycle Inventory, LCI) DB 작업이 많이 진행되었지만, 이를 활용하여 환경성을 평가하는 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 LCI DB를 활용한 토공사의 환경성 평가와 환경오염에 의한 경제적 손실을 분석하여 현재 건설초기단계인 기획단계에서 환경성 분석을 통한 장비조합의 객관적인 의사결정 기초자료로 활용하는데 연구목적이 있다.
연구방법은 굴삭작업 시 사용되는 경유에 대한 환경부하량을 산출하기 위하여 LCA기법을 활용하였다. 따라서 본 연구에서는 토공사 환경부하량산정 방법을 제시하고 토공사에서의 환경부하량을 기존의 연구보다 정확히 산정할 수 있는 방안을 마련하고자 한다.
환경부하량이 높은 조합과 낮은 조합을 비교함으로써 환경부하량크기의 상대적인 크기를 알 수 있다. 본 논문에서는 설계토공량 4000m³시의 환경부하량을 계산함으로써 각 장비 크기 별 부하량 크기를 알 수 있었다.
본 연구에서는 토공사시 환경오염물질을 적게 배출 가능한 방안을 제시하고, 토공사시 환경영향평가에 대응하기 위한 기초 자료로서 유용하게 활용하도록 하였다. 불도저, 굴삭기의 사례를 근거로 정량적인 환경부하량을 전과정평가에 적합한 프로세스를 통하여 산출하였고 이를 통한 장비선정 개선방안을 제시하였다.
비점이 약 200~370 범위에 속하는 선박, 기관차, 자동차 등의 각종 기계 및 디젤엔진에 이용되는 연료유 또는 기타 가공유 원료를 경유라고 정의하고 본 연구에서는 경유 생산에 대한 표준 전과정 목록분석 데이터를 활용하고자 한다.

제안 방법

Crude Oil, Naphtha, NaOH, Hydrogen을 원료로 하는 경유는, 원유를 정제하여 나온 물질들을 원하는 품질을 가지는 비율로 섞어서 제품을 생산하며 각 공정에서 발생하는 환경부하량은 문헌자료를 토대로 계산하였으며 그 데이터는 지식경제부 및 환경부에서 기 구축된 LCI DB를 활용하여 본 연구에 적용한다.
박광호(2000)는 고속도로 시공단계에서 투입되는 건설자재의 생산단계, 시공단계, 유지보수단계, 해체 및 재활용단계에서 발생되는 환경부하량을 평가하였다. 각 단계에서의 환경부하량은 단계별 에너지 소비량에 에너지원별 환경오염 물질 배출계수를 적용하여 산정하였다.
다음은 표준품셈을 바탕으로 변수 값을 제시하였다. 각각의 변수에 대해 모두 고려하기는 불가능하므로 가장 일반적인 값을 적용하였다.
경유에 대한 전과정 목록분석 결과를 토대로 특성화된 환경영향을 분석한다. 특성화 환경영향을 도출하기 위해 사용된 환경영향범주는 자원고갈, 지구온난화, 오존층파괴, 광화학산화물생성, 산성화, 부영양화 등이며 2009년 저탄소 녹색성장을 위한 과학기술 정책 자료에 의한 그 분석결과는 Table 12와 같다.
공사비와 환경비용의 합계로서 경제성측면과 환경성측면이 고루 갖춰진 장비를 도출하였다. Table 24는 불도저 최적장비 선정결과 불도저 19톤이 공사비 측면과 환경성 측면에서 유리한 것을 알 수 있었다.
굴삭기 변수는 장비의 크기별로 Q값이 달라지므로 각 장비에 대한 Q값을 산정하기 위해 표준품셈을 바탕으로 변수를 제시하였다.
불도저 변수는 장비의 크기별로 Q값이 달라지므로 각 장비에 대한 Q값을 산정하기 위해 표준품셈을 바탕으로 변수를 제시하였다.
본 연구에서는 토공사시 환경오염물질을 적게 배출 가능한 방안을 제시하고, 토공사시 환경영향평가에 대응하기 위한 기초 자료로서 유용하게 활용하도록 하였다. 불도저, 굴삭기의 사례를 근거로 정량적인 환경부하량을 전과정평가에 적합한 프로세스를 통하여 산출하였고 이를 통한 장비선정 개선방안을 제시하였다. 이러한 연구를 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
토공사의 굴착작업은 불도저와 굴삭기의 조합으로 이루어져있으므로 이 두 장비의 조합에 따른 환경부하량의 합을 산정하였다. 환경부하량이 높은 조합과 낮은 조합을 비교함으로써 환경부하량크기의 상대적인 크기를 알 수 있다.

이론/모형

그리고 설계 토공량 4,000m³ 작업 시 환경부하량을 산정하여 최적의 장비조합을 제시하고자 한다. 연구방법은 굴삭작업 시 사용되는 경유에 대한 환경부하량을 산출하기 위하여 LCA기법을 활용하였다. 따라서 본 연구에서는 토공사 환경부하량산정 방법을 제시하고 토공사에서의 환경부하량을 기존의 연구보다 정확히 산정할 수 있는 방안을 마련하고자 한다.

성능/효과

(1) 설계토공량이 같을 경우 장비의 조합에 따라 환경부하량이 달라지는 것을 알 수 있었다. 따라서 향후 LCA분석을 통하여 최소화된 환 경부하량 장비조합을 선정할 수 있다.
(2) 환경부하량과 공사비를 고려한 굴착작업 최적 장비 조합 선정결과 불도저 19톤과 굴삭기 0.7m³의 장비조합이 가장 친환경적이며 경제적인 장비 조합이라는 것을 알 수 있었다.
(3) 지금까지의 건설사업 진행 시 사업비절감 방안만 고려하였다. 앞으로 환경 친화적인 건설문화 정착을 위해서는 환경적인 요인을 배제할 수 없을 것이다.
36배 나타나는 것을 알 수 있었다. 가정은 장비가 큰 것일수록 환경부하량이 클 것이라 예상했지만 각 장비의 연비 차이가 환경부하량에 가장 영향을 크게 주는 것을 알 수 있었다. 이러한 토공 장비의 조합에 따라 환경부하량을 감소시킬 수 있을 것이다.
굴삭기 공사비 산출결과는 Table23과 같으며 설계토공량이 4000m³시 굴삭기의 공사비 산출결과 굴삭기 0.12m³의 장비가 가장 큰 공사비를 나타내었고 0.7m³ 장비가 가장 낮은 공사비를 나타내었다. 이는 공사기간에 가장 큰 영향을 받기 때문으로 분석되었다.
이는 각 인자 별 환경부하량을 모두 표현된 것이 며 이를 바탕으로 Table 16, 17과 같은 결과 값이 도출 되었다. 분석 결과 불도저 4톤이 가장 환경부하량이 높았고 불도저 12톤이 가장 환경부하량이 낮은 것을 알 수 있었다. 또한 굴삭기에서는 2m³이 가장 높은 환경부하량을 나타내었고 0.
그리고 Table 25는 굴삭기 규격별로 공사비와 환경비용의 합계로서 경제성측면과 환경성측면이 고루 갖춰진 장비를 보여주고 있다. 분석결과 굴삭기 0.7m³이 공사비 측면과 환경성 측면에서 유리한 것을 알 수 있었다.
이러한 LCA 평가를 통해 토공사 단계에서 설계토공량이 4000 m³시 환경부하량이 높은 조합과 낮은 조합의 부하량의 차이가약 1.36배 나타나는 것을 알 수 있었다. 가정은 장비가 큰 것일수록 환경부하량이 클 것이라 예상했지만 각 장비의 연비 차이가 환경부하량에 가장 영향을 크게 주는 것을 알 수 있었다.
이를 통하여 최적 장비조합은 불도저 19톤과 굴삭기 0.7m³의 장비조합이 친환경적이면서 경제적인 조합인 것을 알 수 있었다.

후속연구

(1) 설계토공량이 같을 경우 장비의 조합에 따라 환경부하량이 달라지는 것을 알 수 있었다. 따라서 향후 LCA분석을 통하여 최소화된 환 경부하량 장비조합을 선정할 수 있다.
앞으로 환경 친화적인 건설문화 정착을 위해서는 환경적인 요인을 배제할 수 없을 것이다. 따라서 향후 사업계획 시 엔지니어들은 타당성분석과 경제성 분석 뿐 아니라 LCA분석을 통하여 친환경적이고 경제성도 좋은 최적의 공사수행을 해야 할 것이다.
공사비가 환경비용과 비교 했을 때 상대적으로 금액이 높아 순위가 공사비를 따라가는 양상을 보이는 한계를 보였다. 하지만 대규모 공사 시 환경적 측면을 고려하지 않을 수 없기 때문에 환경비용에 대한 가중치를 적용 한다고 하면 경제성 및 환경성에 최적화 된 장비조합 선정을 할 수 있을 것이다.
또한 일본 표준보괘의 경우 장비 별 대기오염물질 기준이 제시되어 있지만 국내 표준품셈의 경우에는 그렇지 못한 실정이다. 향후에는 환경의 영향이 커지므로 표준보괘나 표준품셈에서는 대기오염물질 기준이 아닌 환경부하량 기준이 제시되어야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국내의 환경오염물질 배출량이 경제규모에 비해 많은 이유는 무엇인가?	우리나라는 경제규모에 비하여 환경오염물질 배출량이 많으며 이는 에너지 다소비업종의 비중증가에 따른 것이다. 그 중 건설업은 다소비업종의 한 분야이며 건설공사에 대한 효율적인 에너지 절약이 이루어지지 않는다는 문제점이 대두되고 있다.
	건설업의 문제점은 무엇인가?	우리나라는 경제규모에 비하여 환경오염물질 배출량이 많으며 이는 에너지 다소비업종의 비중증가에 따른 것이다. 그 중 건설업은 다소비업종의 한 분야이며 건설공사에 대한 효율적인 에너지 절약이 이루어지지 않는다는 문제점이 대두되고 있다. 특히 시공단계는 토목공사가 대형화되면서 기계화시공으로 이루어지는 부분이 많아 에너지소비량 및 환경오염물질 배출량이 전체 공정 중 큰 부분을 차지한다.
	에너지 다소비업종의 예시는 무엇이 있는가?	우리나라는 경제규모에 비하여 환경오염물질 배출량이 많으며 이는 에너지 다소비업종의 비중증가에 따른 것이다. 그 중 건설업은 다소비업종의 한 분야이며 건설공사에 대한 효율적인 에너지 절약이 이루어지지 않는다는 문제점이 대두되고 있다. 특히 시공단계는 토목공사가 대형화되면서 기계화시공으로 이루어지는 부분이 많아 에너지소비량 및 환경오염물질 배출량이 전체 공정 중 큰 부분을 차지한다.

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상세보기
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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