공공건축물의 저탄소 계획요소의 활용 및 탄소감축 효과분석 -충북 청주시 사례를 중심으로- A study on the low-carbon planning element and carbon reduction effect in public buildings -Focused on Cheongju city-원문보기
지구온난화에 따라 이상기후 현상이 빈번해지면서 세계 모든 국가들은 온실가스 감축을 위해 다양한 분야에서 기후변화대응 정책들을 제시하고 있는 중이다. 특히 최근에는 도시 건축물과 관련하여 건축물에서 발생되는 온실가스를 줄여야 한다는 인식이 고조되고 있는데, 이는 건축물이 국가 온실가스 배출의 25%를 차지하고 도시 내에서도 절반 이상의 비율을 점유하고 있기 때문이라 할 수 있다. 이에 따라 정부는 공공부문에서 저탄소 녹색 정책 및 추진전략을 선도적으로 실천할 필요성이 있다고 보고, 공공건축물의 저탄소 녹색화를 통해 대내 외적인 이미지를 고양시키고 민간부문의 온실가스 감축을 촉진시키고자 하고 있다. 이와 같은 배경에서 본 연구는 청주시를 사례로 공공건축물의 저탄소 녹색화를 위한 계획요소의 활용 특성을 고찰하고 그에 따른 탄소감축량 산정 및 경제성 분석을 통해 탄소감축 효과를 분석함으로서 공공건축물의 저탄소 녹색화를 위한 정책적 시사점을 제시하고자 한다.
지구온난화에 따라 이상기후 현상이 빈번해지면서 세계 모든 국가들은 온실가스 감축을 위해 다양한 분야에서 기후변화대응 정책들을 제시하고 있는 중이다. 특히 최근에는 도시 건축물과 관련하여 건축물에서 발생되는 온실가스를 줄여야 한다는 인식이 고조되고 있는데, 이는 건축물이 국가 온실가스 배출의 25%를 차지하고 도시 내에서도 절반 이상의 비율을 점유하고 있기 때문이라 할 수 있다. 이에 따라 정부는 공공부문에서 저탄소 녹색 정책 및 추진전략을 선도적으로 실천할 필요성이 있다고 보고, 공공건축물의 저탄소 녹색화를 통해 대내 외적인 이미지를 고양시키고 민간부문의 온실가스 감축을 촉진시키고자 하고 있다. 이와 같은 배경에서 본 연구는 청주시를 사례로 공공건축물의 저탄소 녹색화를 위한 계획요소의 활용 특성을 고찰하고 그에 따른 탄소감축량 산정 및 경제성 분석을 통해 탄소감축 효과를 분석함으로서 공공건축물의 저탄소 녹색화를 위한 정책적 시사점을 제시하고자 한다.
As abnormal climate phenomena frequently happen due to the after-effect of the global warming, all nations suggest climate change response policies in many different fields to prevent global warming by reducing greenhouse gas. Especially, these days, the realization that the greenhouse gas from city...
As abnormal climate phenomena frequently happen due to the after-effect of the global warming, all nations suggest climate change response policies in many different fields to prevent global warming by reducing greenhouse gas. Especially, these days, the realization that the greenhouse gas from city buildings should be decreased is growing, and it is because that buildings are accounted for a quarter of national greenhouse gas emission and it is more than half the percentage of emissions within the city. Accordingly, Korean government sees the need to take an initiating role to fulfill low-carbon green policies and promotion strategies in the public sector, and wants to facilitate greenhouse gas reduction in the private sector as well. In this background, this study tries to examine the low-carbon planning element in public buildings and figure out the amount of carbon reduction and economic analysis centering Cheongju city as case study. Lastly, we propose some suggestion for low-carbon and greening of public buildings.
As abnormal climate phenomena frequently happen due to the after-effect of the global warming, all nations suggest climate change response policies in many different fields to prevent global warming by reducing greenhouse gas. Especially, these days, the realization that the greenhouse gas from city buildings should be decreased is growing, and it is because that buildings are accounted for a quarter of national greenhouse gas emission and it is more than half the percentage of emissions within the city. Accordingly, Korean government sees the need to take an initiating role to fulfill low-carbon green policies and promotion strategies in the public sector, and wants to facilitate greenhouse gas reduction in the private sector as well. In this background, this study tries to examine the low-carbon planning element in public buildings and figure out the amount of carbon reduction and economic analysis centering Cheongju city as case study. Lastly, we propose some suggestion for low-carbon and greening of public buildings.
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문제 정의
본 연구는 충북 청주시의 공공건축물을 대상으로 저탄소 계획요소의 적용 특성을 고찰한 후 시설별 탄소감축량을 산정하였다. 또한 저탄소 계획요소 도입에 관한 경제성 분석을 통해 사업비에 따른 투자비 회수기간을 산출하고, 탄소감축량 대비 투자비용 분석을 통해 저탄소 계획요소별 탄소저감 효과를 분석하고자 하였다. 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
본 연구는 충북 청주시의 공공건축물을 대상으로 저탄소 계획요소의 적용 특성을 고찰한 후 시설별 탄소감축량을 산정하였다. 또한 저탄소 계획요소 도입에 관한 경제성 분석을 통해 사업비에 따른 투자비 회수기간을 산출하고, 탄소감축량 대비 투자비용 분석을 통해 저탄소 계획요소별 탄소저감 효과를 분석하고자 하였다.
이에 따라 관련 문헌을 통해 다양한 저탄소 계획요소를 도출하고 건축물에 적용 가능한 계획요소들을 따로 검토하여 [Table 2]와 같이 건축물 입면, 재료/설비, 형태, 배치, 기타의 측면으로 분류하였다. 이 중 본 연구는 사례 공공건축물의 구체적인 저탄소 계획 내용을 파악하기 힘들었으며 또한 경제성 분석을 위해 정량적인 성격의 계획요소를 활용하고자 재료/설비 부문에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다.
이는 현재 각 국가들이 지구온난화에 따른 기후변화에 대응하기 위해 다양한 정책들을 제시하고 있는 가운데, 특히 건축물 분야에서의 에너지 절약을 통한 온실가스 감축의 필요성을 시사하고 있다. 이에 우리 정부는 공공측면에서 에너지 절약을 통한 녹색 건축물 활성화를 꾀하고자 단계적 목표 및 세부 대책을 세워 적극적인 공공건축물 녹색화를 실현하고자 하고 있다.
이와 같은 배경에서 본 연구의 목적은 공공건축물에서 저탄소 계획요소의 활용 특성을 파악하고, 탄소감축량 산정 및 경제성 분석을 통해 탄소감축 효과를 분석함으로써 향후 공공건축물의 녹색화를 위한 방안을 제시하고자 하는 데에 있다.
제안 방법
가경동과 월오동의 복지 시설은 ‘BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 친환경 시스템’을 도입하여 복합적 기능을 갖춘 녹색 건축물로 조성하였으며.
그러나 본 연구에서는 관련 자료의 한계로 단순계산식에 의해 분석하였다. 즉, 청주시에서 투입한 저탄소 시설 투자비 회수기간을 산출하기 위해 전력 요금을 활용하여 분석하였다.
선정된 공공건축물의 시설 설치비, 규모, 연간 에너지 생산량 등의 사항은 관련 기관에 자료 요청을 통해 확보하였으며, 특히 청주시에서 제공한 ‘연도별 신재생에너지 보급 및 개발투자 실적’을 활용하였다[5].
즉, 청주시에서 투입한 저탄소 시설 투자비 회수기간을 산출하기 위해 전력 요금을 활용하여 분석하였다. 이를 위해 기존과 신축건물별로 각 5개씩의 건축물을 대상으로 연간 전력생산량에 전력요금 유형별 기준단가를 곱하여 년간 전력요금을 구하였다. 여기에서 전력요금의 유형별 기준단가는 한국전력에서 적용요금 기준으로 활용하는 일반용(갑)과 교육용의 기준단가를 적용하였다.
이를 위해 본 연구는 먼저 이론적 고찰을 통해 공공건축물의 개념과 유형에 대해 살펴보고 공공건축물에 저탄소 계획요소 도입의 필요성에 대해 살펴보았다. 이어서 청주시 공공건축물을 사례로 저탄소 계획요소의 활용 특성을 고찰하고 탄소감축량을 산정하였다.
이를 위해 본 연구는 먼저 이론적 고찰을 통해 공공건축물의 개념과 유형에 대해 살펴보고 공공건축물에 저탄소 계획요소 도입의 필요성에 대해 살펴보았다. 이어서 청주시 공공건축물을 사례로 저탄소 계획요소의 활용 특성을 고찰하고 탄소감축량을 산정하였다. 마지막으로 저탄소 계획요소 도입에 따른 경제성 분석을 통해 초기 사업비에 따른 투자비 회수기간을 산출하였으며, 향후 저탄소 공공건축물의 확대를 위한 정책적 시사점을 제시하였다.
최근 여러 분야에서 폭넓게 활용되고 있는 저탄소 계획 또는 녹색 계획은 탄소배출량을 저감시키기 위한 다양한 계획요소들을 포함하고 있다. 이에 따라 관련 문헌을 통해 다양한 저탄소 계획요소를 도출하고 건축물에 적용 가능한 계획요소들을 따로 검토하여 [Table 2]와 같이 건축물 입면, 재료/설비, 형태, 배치, 기타의 측면으로 분류하였다. 이 중 본 연구는 사례 공공건축물의 구체적인 저탄소 계획 내용을 파악하기 힘들었으며 또한 경제성 분석을 위해 정량적인 성격의 계획요소를 활용하고자 재료/설비 부문에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다.
저탄소 계획요소 투자비용 대비 탄소감축 효과를 분석하기 위해 저탄소 공공건축물별로 투입된 비용을 탄소감축량으로 나누어 탄소감축 1톤 당 소요된 비용을 산출해 보았다.
그러나 본 연구에서는 관련 자료의 한계로 단순계산식에 의해 분석하였다. 즉, 청주시에서 투입한 저탄소 시설 투자비 회수기간을 산출하기 위해 전력 요금을 활용하여 분석하였다. 이를 위해 기존과 신축건물별로 각 5개씩의 건축물을 대상으로 연간 전력생산량에 전력요금 유형별 기준단가를 곱하여 년간 전력요금을 구하였다.
대상 데이터
사례대상인 15개 청주시 공공건축물에 적용된 저탄소 계획요소에 의한 총 탄소감축량은 4,169.1tCO₂으로, 열회수 시스템 3,461.9tCO₂, 소수력발전 484.6tCO₂, 태양광 발전시설 222.6tCO₂ 으로 나타났다.
2005년부터 2011년까지 청주시는 공공건축물의 저탄소 녹색화를 위해 총 64억원의 사업비를 투입하여 총 23,089kw급의 25개 저탄소 시설을 보급하여 운영하고 있다. 이에 따라 본 연구는 해당 시설이 적용된 25개의 건축물 중 자료 취득이 가능한 15개 공공건축물을 분석 대상으로 선정하였다.
이론/모형
탄소감축량 분석은 에너지관리공단에서 제시하고 있는 가이드라인(2006)에 근거하여 연간 전력생산량(Mwh)에 이산화탄소 배출계수(tCO₂/Mwh)를 적용하여 계산하였다. 사례대상인 15개 청주시 공공건축물에 적용된 저탄소 계획요소에 의한 총 탄소감축량은 4,169.
성능/효과
넷째, 전력생산에 따른 수익과 총 사업비 간의 비교분석에 의하면 투자비 회수기간은 기존 건축물이 평균 38.36년인 반면, 신축건축물은 평균 33.66년으로 기존 건축물보다 다소 짧은 것으로 나타났다.
다섯째, 탄소감축 1톤당 소요비용은 평균 3,909,808원으로, 소수력발전이나 폐열회수 시스템에 비해 태양광발전이 8∼10배 비용이 많이 들어 탄소저감 효과는 낮은 것으로 나타났으며, 신축 건축물이 기존 건축물에 비해 다소 많은 비용이 소요되는 것으로 분석되었다.
둘째, 저탄소 공공건축물에 적용된 저탄소 계획요소는 태양광 발전시설이 전체의 76.5%로 가장 많은 비중을 차지하고 있고 기타 열회수 시스템, 소수력발전, 태양열발전 등이 일부 적용되고 있어 저탄소 계획요소의 다변화가 필요한 것으로 분석되었다.
셋째, 사례 대상 15개 청주시 공공건축물에 적용된 저탄소 계획요소에 의한 총 탄소감축량은 4,169.1tCO₂으로, 적용 계획요소는 태양광 발전시설이 가장 많았으나 탄소감축량은 미미한데 비해, 열회수 시스템은 적용사례는 적으나 탄소감축에의 기여도는 가장 높은 것으로 나타났다.
신축 건축물의 경우는 평균 33.66년으로 기존 건축물보다 다소 작은 값을 보였으며, 청주시 광역소각장의 폐열회수시설이 1.7년으로 가장 빨리 투자비 회수가 가능한 것으로 분석되었다. 청주 노인전문병원은 54.
신축 건축물의 경우는, 탄소 1톤을 감축하기 위해서는 평균 4,262,567원으로 기존 건축물에 비해 다소 많은 비용 투자가 필요한 것으로 분석되었다. 청주광역권 쓰레기 처리장이 1,158,365원으로 탄소감축 대비 투자효율성이 높은 것으로 나타났으며, 태양광 발전 시설의 탄소감축 1톤 당 소요비용은 기존 건축물과 유사한 평균 12,000,435원으로 나타났다.
4%를 차지하는 열회수 시스템이 규모면에서 가장 큰 시설이다. 이에 단위 변환을 통해 1kw 당 연간 에너지 생산량을 계산해 본 결과, 열회수 시스템이 3.65kwh, 태양광 발전이 0.62kwh, 소수력발전이 0.13kwh으로, 열회수 시스템이 단위 규모 당 가장 많은 연간 에너지를 생산하고 있는 것으로 나타났다.
첫째, 저탄소 계획요소의 적용대상을 공공건축물 유형에 따라 분류해 본 결과, 행정 및 공공 관련시설이 46.7%, 복지 관련시설이 20.0%로 전체의 65% 이상을 차지하고 있으며, 기존 건축물보다는 신축건물에 적용하는 경우가 2.5배 정도로 많이 나타나고 있다.
신축 건축물의 경우는, 탄소 1톤을 감축하기 위해서는 평균 4,262,567원으로 기존 건축물에 비해 다소 많은 비용 투자가 필요한 것으로 분석되었다. 청주광역권 쓰레기 처리장이 1,158,365원으로 탄소감축 대비 투자효율성이 높은 것으로 나타났으며, 태양광 발전 시설의 탄소감축 1톤 당 소요비용은 기존 건축물과 유사한 평균 12,000,435원으로 나타났다.
36년으로 산출되었다. 청주시 환경사업소의 소수력 발전시설이 11.2년으로 가장 빠르게 투자비를 회수 할 수 있는데 비해, 충북 도청은 56.1년으로 가장 긴 기간에 걸쳐 투자비를 회수할 수 있는 것으로 분석되었다.
기존 건축물의 경우, 탄소 1톤을 감축하기 위해 평균 3,526,560원이 투자된 것으로 분석되었다. 청주시 환경사업소의 소수력 발전시설이 탄소 1톤을 감축하기 위해 1,526,403원이 소요되어 가장 저렴한 것으로 분석된데 비해, 태양광 발전시설은 평균 12,816,255원으로 투자효율성이 가장 낮은 것으로 나타났다.
청주시에서 보급한 저탄소 공공건축물을 공공건축물 유형에 따라 분류한 결과, 전체 건축물 중 행정 및 공공 관련시설이 46.7%로 가장 많았으며, 이어서 복지 관련 건축물이 20.0%로 나타났다.
후속연구
둘째, 시설 보급의 측면에서 건축물의 연면적, 규모 등의 환경여건을 잘 고려하여 단위 당 탄소감축률이 높은 계획요소를 적용해야 할 것이다. 또한 비용 대비 효과가 큰 순으로 우선순위를 정하여 이를 통해 실질적으로 탄소배출이 저감되는 효과를 얻을 수 있도록 해야 한다.
한편 본 연구는 경제성 분석에 있어서 감가상각비나 내부수익률 등의 다른 제약 사항들을 전혀 고려하지 않은 채, 단순 계산식을 사용하여 투자비 회수기간을 산정하였다는 점에서 연구의 한계가 있다고 할 수 있다. 따라서 향후 연구에서는 충분한 자료를 바탕으로 비용편익분석이나, 건축물 생애주기에 따른 LCC분석 등을 통해 탄소저감 효과를 보다 정교하게 분석하도록 해야 할 것이다.
첫째, 저탄소 공공건축물을 조성하기 위해서 무엇보다 기존 건축물에 대한 구체적인 저탄소 녹색화 정비 방법이 제시되어야 할 것이다. 또한 고효율 단열재, 고효율 창호, LED조명 등 공공건축물의 저탄소 녹색화를 특화하여 적용할 수 있는 다양한 저탄소 계획요소의 검토가 필요할 것으로 보인다.
이어서 청주시 공공건축물을 사례로 저탄소 계획요소의 활용 특성을 고찰하고 탄소감축량을 산정하였다. 마지막으로 저탄소 계획요소 도입에 따른 경제성 분석을 통해 초기 사업비에 따른 투자비 회수기간을 산출하였으며, 향후 저탄소 공공건축물의 확대를 위한 정책적 시사점을 제시하였다.
셋째, 민간으로의 저탄소 건축물 확대를 위해 건축물과 관련한 녹색 계획요소마다 탄소저감 효과성, 민간의 적용가능성, 경제성 등과 같은 항목을 제시하고 목록화하여 민간부문으로 하여금 녹색 건축물을 조성하는데 원활한 의사결정이 되도록 지원이 필요하다.
첫째, 저탄소 공공건축물을 조성하기 위해서 무엇보다 기존 건축물에 대한 구체적인 저탄소 녹색화 정비 방법이 제시되어야 할 것이다. 또한 고효율 단열재, 고효율 창호, LED조명 등 공공건축물의 저탄소 녹색화를 특화하여 적용할 수 있는 다양한 저탄소 계획요소의 검토가 필요할 것으로 보인다.
한편 본 연구는 경제성 분석에 있어서 감가상각비나 내부수익률 등의 다른 제약 사항들을 전혀 고려하지 않은 채, 단순 계산식을 사용하여 투자비 회수기간을 산정하였다는 점에서 연구의 한계가 있다고 할 수 있다. 따라서 향후 연구에서는 충분한 자료를 바탕으로 비용편익분석이나, 건축물 생애주기에 따른 LCC분석 등을 통해 탄소저감 효과를 보다 정교하게 분석하도록 해야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
저탄소 공공건축물별로 투입된 비용을 탄소감축량으로 나누어 탄소감축 1톤 당 소요된 비용을 산출한 결과는?
기존 건축물의 경우, 탄소 1톤을 감축하기 위해 평균 3,526,560원이 투자된 것으로 분석되었다. 청주시 환경사업소의 소수력 발전시설이 탄소 1톤을 감축하기 위해 1,526,403원이 소요되어 가장 저렴한 것으로 분석된데 비해, 태양광 발전시설은 평균 12,816,255원으로 투자효율성이 가장 낮은 것으로 나타났다.
신축 건축물의 경우는, 탄소 1톤을 감축하기 위해서는 평균 4,262,567원으로 기존 건축물에 비해 다소 많은 비용 투자가 필요한 것으로 분석되었다. 청주광역권 쓰레기 처리장이 1,158,365원으로 탄소감축 대비 투자효율성이 높은 것으로 나타났으며, 태양광 발전 시설의 탄소감축 1톤당 소요비용은 기존 건축물과 유사한 평균 12,000,435원으로 나타났다.
Green Design SEOUL에서 무엇을 발표하였는가?
2011년 7월에 개최된 ‘Green Design SEOUL’에서는 2008년도 서울시 온실가스 배출량이 1990년과 비교해 5,400 KtonCO₂증가한 50,383 KtonCO₂이며, 그 중 건축물 부문이 30,924 KtonCO₂으로 총 배출량의 61.4%를 차지하는 것으로 발표되었다[1]. 이는 현재 각 국가들이 지구온난화에 따른 기후변화에 대응하기 위해 다양한 정책들을 제시하고 있는 가운데, 특히 건축물 분야에서의 에너지 절약을 통한 온실가스 감축의 필요성을 시사하고 있다.
경제성 분석이란?
경제성 분석은 비용과 편익을 사회적 입장에서 측정해 경제적 수익률을 계산하여 그 타당성의 여부를 결정하는 분석방식이라 할 수 있으며 대표적인 분석 방법으로 비용편익 분석(CBA), LCC분석, LCA분석 등을 들 수 있다.
참고문헌 (10)
Y. S. Choi, "Cases of Climate Change & Eco-Friendly Policies", Presented kit at the international seminar, pp. 4-5, July, 2011.
S. H. Kim, et al, "Study on the direction of the design of a public building", April, 2004.
S. H. Kim, et al, "Research on the development of quality indicators for improving the design of public architecture design", Auri, 2009.
Seoul-si, "Design seoul, public buildings guideline", 2008.
Cheongju-si, "Investment in renewable energy development and dissemination", 2011.
National Institute of Environmental Research, "Analysis of $CO_2$ reduction effect according to the air quality improvement measures promoting in metropolitan", 2006.
Y. H. Jin, et al, "The study on the calculate carbon emissions of cultural infrastructure and manage savings goals", Korea Culture and Tourism Institute, 2010.
H. M. Jo, "Special column-the public buildings energy-saving efforts increase growth engines in future", ESCO, energy service company, pp. 28-33, 2010.
Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, "Public institutions leading green building measures", 2011.
Korea Institute of Registered Architects, "Competition-Cheongju Geriatric Hospital", pp. 70-71, 2007.
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