지난 수십 년간의 경제성장은 환경보다는 생산성과 효율성을 중시하며 진행되었다. 그 결과, 현재 전 세계는 인류의 생존을 위협하는 지구온난화라는 심각한 환경위기에 직면하게 되었다. 이에 따라 온실가스 감축과 지속가능한 발전을 위한 국제적 노력으로 '기후변화에 관한 UN협약(UNFCCC)'과 '교토의정서(Kyoto Protocol)'가 공식 발효되었다. 그러나 건설 산업의 노력은 에너지 저감 기술의 개발과 적용에 치중되어있다. 따라서 본 연구는 건설 산업의 온실 가스배출량을 모니터링 하기 위한 시스템을 개발하였다. 본 연구에서 제안한 모니터링 시스템은 온실가스 배출전망치와 실제배출치의 산정을 통해 단계별로 모니터링하고 이를 비교 평가한다. 이를 위해, 건설 프로젝트의 일반적인 생애주기에 따르는 온실가스 배출요인을 분석하였으며, 이를 설계도서 등 기초 데이터자료의 수집용이성, 배출계수의 구축여부를 기준으로 본 연구의 온실가스 모니터링 분석범위를 결정하였다. 또한, 사업단계별 배출량 산정방법의 구축을 통해 모니터링 시스템을 구축하였다. 본 연구의 모니터링 시스템은 설계시점에서 배출전망치 산정을 통한 친환경적인 의사결정과 실제 시공 및 운영시점에서 실제 배출치 산정을 통한 녹색건설현장 구현, 그리고 배출전망치와 실제 배출치 간의 비교 평가를 통한 녹색건설 성과평가 지원도구로 활용이 기대된다.
지난 수십 년간의 경제성장은 환경보다는 생산성과 효율성을 중시하며 진행되었다. 그 결과, 현재 전 세계는 인류의 생존을 위협하는 지구온난화라는 심각한 환경위기에 직면하게 되었다. 이에 따라 온실가스 감축과 지속가능한 발전을 위한 국제적 노력으로 '기후변화에 관한 UN협약(UNFCCC)'과 '교토의정서(Kyoto Protocol)'가 공식 발효되었다. 그러나 건설 산업의 노력은 에너지 저감 기술의 개발과 적용에 치중되어있다. 따라서 본 연구는 건설 산업의 온실 가스배출량을 모니터링 하기 위한 시스템을 개발하였다. 본 연구에서 제안한 모니터링 시스템은 온실가스 배출전망치와 실제배출치의 산정을 통해 단계별로 모니터링하고 이를 비교 평가한다. 이를 위해, 건설 프로젝트의 일반적인 생애주기에 따르는 온실가스 배출요인을 분석하였으며, 이를 설계도서 등 기초 데이터자료의 수집용이성, 배출계수의 구축여부를 기준으로 본 연구의 온실가스 모니터링 분석범위를 결정하였다. 또한, 사업단계별 배출량 산정방법의 구축을 통해 모니터링 시스템을 구축하였다. 본 연구의 모니터링 시스템은 설계시점에서 배출전망치 산정을 통한 친환경적인 의사결정과 실제 시공 및 운영시점에서 실제 배출치 산정을 통한 녹색건설현장 구현, 그리고 배출전망치와 실제 배출치 간의 비교 평가를 통한 녹색건설 성과평가 지원도구로 활용이 기대된다.
For several decades, economic growth has achieved in the aspect of productivity and effectiveness not environmental friendly. As a result, global warming is a major agenda to solve. Therefore, global effort to sustainable development has been adopted like UNFCCC and Kyoto protocol that aimed to redu...
For several decades, economic growth has achieved in the aspect of productivity and effectiveness not environmental friendly. As a result, global warming is a major agenda to solve. Therefore, global effort to sustainable development has been adopted like UNFCCC and Kyoto protocol that aimed to reduce greenhouse gas. However, the construction industry has only focused on applying techniques for using less energy sources not monitoring sustainable construction and development. Therefore, this study developed a tool for monitoring greenhouse gas emissions in construction industry. The proposed system evaluates and estimates BAU (Business as usual) for each phase of a construction project. For this purpose, analyzed the greenhouse gas emission factors coincide to life cycle of a construction project. The scope of monitoring is determined according to data availability and emission factor. Then, the system framework is developed and the calculation logic is proposed the system features provide comparison between the emission estimates for eco-friendly design and the actual emission of construction and operation phases. The system would be utilized as a tool for supporting to green construction realization and green construction performance evaluation.
For several decades, economic growth has achieved in the aspect of productivity and effectiveness not environmental friendly. As a result, global warming is a major agenda to solve. Therefore, global effort to sustainable development has been adopted like UNFCCC and Kyoto protocol that aimed to reduce greenhouse gas. However, the construction industry has only focused on applying techniques for using less energy sources not monitoring sustainable construction and development. Therefore, this study developed a tool for monitoring greenhouse gas emissions in construction industry. The proposed system evaluates and estimates BAU (Business as usual) for each phase of a construction project. For this purpose, analyzed the greenhouse gas emission factors coincide to life cycle of a construction project. The scope of monitoring is determined according to data availability and emission factor. Then, the system framework is developed and the calculation logic is proposed the system features provide comparison between the emission estimates for eco-friendly design and the actual emission of construction and operation phases. The system would be utilized as a tool for supporting to green construction realization and green construction performance evaluation.
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문제 정의
건설자재는 원료의 채취에서부터 분쇄, 가공, 화학공정 등의 가공단계를 거치면서 온실가스를 배출하게 된다. 따라서 본 연구는 구매단계를 프로젝트에 필요한 건설자재가 생산되는 단계로 간주하고 투입자재 생산에 의해 발생되는 온실가스 배출을 구매단계의 배출요인으로 한다.
또한 기존의 온실가스 배출량 측정을 위한 LCA (Life Cycle Assessment) 또는 기타 온실가스 산정 프로그램은 복잡한 구성에 의한 사용편의성의 한계, 데이터 구축을 위한 자료수집의 한계, 입력 데이터의 과다 등에 의해 활용도가 낮은 실정이다. 따라서 본 연구를 통해 활용가능한 건설단계별 온실가스 모니터링 시스템을 제시하였다.
본 연구는 건설 사업에 의해 발생되는 온실가스의 산정과 효율적인 관리를 위해 전생애주기적 관점의 온실가스 모니터링 시스템을 개발에 목적을 두었다. 이에 본 연구는 건설 활동에 의해 발생되는 온실가스를 단계별, 일정별로 모니터링 할 수 있는 시스템을 개발하였으며, 사업 전 예상되는 배출전망치와 사업 후의 실제배출치의 산정을 통해 이를 비교·평가 할 수 있다.
본 연구는 도로, 철도, 댐, 항만, 건축물 등의 시설물을 대상으로 건설 활동에 의해 발생되는 온실가스 배출량을 효과적으로 관리하기 위한 모니터링 시스템을 제시하였다. 세부적으로는 건설공사의 생애주기를 기획 및 설계, 시공, 운영, 해체 및 재활용단계로 구분하여 각 단계별 온실가스 배출 영향요인을 도출하고, 각 영향요인에 대한 온실가스 산정방법을 제시하였다.
이를 통해, 본 연구는 건설단계별 온실가스 배출 영향요인을 도출하여 모니터링을 위한 분석영역을 설정하였다. 그리고 도출된 각 영향요인에 대한 온실가스 배출량 산정방법을 기존 연구의 방법론을 활용하여 구축하였다.
이에 본 연구는 건설 활동에 의해 발생되는 온실가스를 단계별, 일정별로 모니터링 할 수 있는 시스템을 개발하였으며, 사업 전 예상되는 배출전망치와 사업 후의 실제배출치의 산정을 통해 이를 비교·평가 할 수 있다.
제안 방법
그리고 도출된 각 영향요인에 대한 온실가스 배출량 산정방법을 기존 연구의 방법론을 활용하여 구축하였다. 그 후, 건설사업의 단계별, 일정별 온실가스 모니터링을 위한 시스템을 개발하였다. 그리고 프로젝트 진행시 수집이 용이한 자료를 활용하여 데이터 구축을 간소화하고, 입력 데이터와 산정수식의 단순화를 통해 사용자 편의성을 향상시켰으며 국가 고유 온실가스 배출계수를 활용하여 정확성을 높였다.
특히, 기존 시스템에서 적용한 연료량을 기준으로 연소에 의해서 발생되는 온실가스량을 산정하였다. 그러나 본 시스템은 장비별로 특화된 온실가스 배출계수를 사용함으로써 장비의 온실가스 배출특성에 맞는 정확한 측정이 가능하도록 하였다. 그러나 우리나라에 구축된 온실가스 배출계수 데이터의 양이 매우 부족한 실정으로 분석범위에 포함된 사업 단계에서의 배출량 분석도 제한적으로 이루어진 부분이 있다.
또한, 건설사업의 생애주기인 기획 및 설계, 시공, 운영, 해체 및 재활용단계에서 세분화된 온실가스 배출요인을 분석하여 도출하였다. 그리고 도출된 건설사업 단계별 배출요인에 대해 각각의 온실가스 배출량 산정방법을 구축하였다. 특히, 기존 시스템에서 적용한 연료량을 기준으로 연소에 의해서 발생되는 온실가스량을 산정하였다.
1과 같이 국내외 기후변화관련 정책 및 대응방안을 분석하여 본 연구의 필요성을 증명하였다. 그리고 온실가스 배출 영향요인과 온실가스배출량 산정방법론의 고찰을 통해 이론적 토대를 마련하였다.
그리고 운영단계는 시설물 준공 이후 해체까지 시설물을 사용하고 유지를 위한 개·보수를 진행하는 단계이며, 해체 및 재활용 단계는 시설물을 해체하고 자재들을 폐기하거나 재활용하는 단계로 분류하였다.
세부적으로는 건설공사의 생애주기를 기획 및 설계, 시공, 운영, 해체 및 재활용단계로 구분하여 각 단계별 온실가스 배출 영향요인을 도출하고, 각 영향요인에 대한 온실가스 산정방법을 제시하였다. 그리고 이를 통해 해당 건설공사에 의해 발생되는 온실가스를 공정별, 일정별로 구분하여 모니터링 할 수 있도록 하였다. 이를 위해 본 연구는 Fig.
본 연구에서 제시하는 온실가스 모니터링 시스템은 단계별 모니터링과 일정별 모니터링을 구분하여 제공한다. 단계별 모니터링은 건설 사업단계 중 시공단계에서 발생되는 온실가스에 대해 설계단계에서 배출전망치를 산정하고 시공단계에서 실제 배출치를 산정해 이를 비교‧평가할 수 있도록 하였다. 또한, 일정별 모니터링은 공사의 착공 시점을 기준으로 시공단계의 온실가스 배출량은 일(day)단위, 운영단계에서의 온실가스 배출량은 월(month)단위로 산정하여 제공되도록 하였다.
4와 같이 그래프에 바(bar)형태로 표시된다. 또한 공사가 진행되는 일정에 따라 해당일자의 온실가스 배출량과 공사기간동안의 누적 배출량이 자동으로 계산되어 그래프에 선(line)형태로 나타나도록 하였다. 그리고, 운영단계의 일정별 모니터링은 시공단계의 일정별 모니터링 구성과 동일하나 운영단계에서 분석하는 요인의 데이터 수집 특성을 고려하여 월단위의 온실가스 배출량을 모니터링 할 수 있도록 하였다.
이에 본 연구는 건설 활동에 의해 발생되는 온실가스를 단계별, 일정별로 모니터링 할 수 있는 시스템을 개발하였으며, 사업 전 예상되는 배출전망치와 사업 후의 실제배출치의 산정을 통해 이를 비교·평가 할 수 있다. 또한, 건설사업의 생애주기인 기획 및 설계, 시공, 운영, 해체 및 재활용단계에서 세분화된 온실가스 배출요인을 분석하여 도출하였다. 그리고 도출된 건설사업 단계별 배출요인에 대해 각각의 온실가스 배출량 산정방법을 구축하였다.
또한, 배출전망치와 실제배출치의 배출량 차이를 경제 가치로 나타내기 위해 탄소거래제의 탄소거래가격을 적용하여 경제적 가치로 계산하여 나타내도록 하였다.
단계별 모니터링은 건설 사업단계 중 시공단계에서 발생되는 온실가스에 대해 설계단계에서 배출전망치를 산정하고 시공단계에서 실제 배출치를 산정해 이를 비교‧평가할 수 있도록 하였다. 또한, 일정별 모니터링은 공사의 착공 시점을 기준으로 시공단계의 온실가스 배출량은 일(day)단위, 운영단계에서의 온실가스 배출량은 월(month)단위로 산정하여 제공되도록 하였다.
일정별 모니터링 시트는 시공단계와 운영단계 시트로 구분하여 구성하였다. 먼저, 시공단계의 일정별 모니터링은 일단위로 앞서 프로젝트개요시트에서 입력한 공사기간과 연계되어 공사의 착공일부터 입력되도록 설정하였다. 입력데이터는 73종의 건설 장비를 해당일자에 투입대수를 입력하면 장비사용에 의한 일 배출량이 자동으로 산정되어 Fig.
본 연구에서 제시하는 온실가스 모니터링 시스템은 단계별 모니터링과 일정별 모니터링을 구분하여 제공한다. 단계별 모니터링은 건설 사업단계 중 시공단계에서 발생되는 온실가스에 대해 설계단계에서 배출전망치를 산정하고 시공단계에서 실제 배출치를 산정해 이를 비교‧평가할 수 있도록 하였다.
본 연구는 도로, 철도, 댐, 항만, 건축물 등의 시설물을 대상으로 건설 활동에 의해 발생되는 온실가스 배출량을 효과적으로 관리하기 위한 모니터링 시스템을 제시하였다. 세부적으로는 건설공사의 생애주기를 기획 및 설계, 시공, 운영, 해체 및 재활용단계로 구분하여 각 단계별 온실가스 배출 영향요인을 도출하고, 각 영향요인에 대한 온실가스 산정방법을 제시하였다. 그리고 이를 통해 해당 건설공사에 의해 발생되는 온실가스를 공정별, 일정별로 구분하여 모니터링 할 수 있도록 하였다.
온실가스 배출량의 산정은 앞서 제시한 환경영향요인에 대해 IPCC 가이드라인의 산정식을 토대로 분석단계별 특성에 맞도록 구축하였으며, ‘국가 LCI 데이터베이스 정보망’에서 제공하는 국가 온실가스 배출계수를 활용하였다.
그리고 이를 통해 해당 건설공사에 의해 발생되는 온실가스를 공정별, 일정별로 구분하여 모니터링 할 수 있도록 하였다. 이를 위해 본 연구는 Fig. 1과 같이 국내외 기후변화관련 정책 및 대응방안을 분석하여 본 연구의 필요성을 증명하였다. 그리고 온실가스 배출 영향요인과 온실가스배출량 산정방법론의 고찰을 통해 이론적 토대를 마련하였다.
그 다음으로 분석단계, 자재명 또는 운송장비명, 건설장비명과 규격을 입력하면 해당 자재 또는 운송장비, 건설장비의 단위와 온실가스 배출계수가 자동으로 지정된다. 이를 통해 설계투입량의 입력으로 배출전망치가 산정되고 실제투입량의 입력으로 실제배출량이 자동으로 산정되도록 하였다.
그리고 도출된 건설사업 단계별 배출요인에 대해 각각의 온실가스 배출량 산정방법을 구축하였다. 특히, 기존 시스템에서 적용한 연료량을 기준으로 연소에 의해서 발생되는 온실가스량을 산정하였다. 그러나 본 시스템은 장비별로 특화된 온실가스 배출계수를 사용함으로써 장비의 온실가스 배출특성에 맞는 정확한 측정이 가능하도록 하였다.
대상 데이터
단계별 온실가스 모니터링은 구매, 운송, 현장시공단계로 구분된 시공단계를 대상으로 한다. 먼저, 구매단계의 배출량 산정은 3단계를 거쳐 총 배출량을 산정하게 된다.
이론/모형
이를 통해, 본 연구는 건설단계별 온실가스 배출 영향요인을 도출하여 모니터링을 위한 분석영역을 설정하였다. 그리고 도출된 각 영향요인에 대한 온실가스 배출량 산정방법을 기존 연구의 방법론을 활용하여 구축하였다. 그 후, 건설사업의 단계별, 일정별 온실가스 모니터링을 위한 시스템을 개발하였다.
그리고 운영단계는 시설물 준공 이후 해체까지 시설물을 사용하고 유지를 위한 개·보수를 진행하는 단계이며, 해체 및 재활용 단계는 시설물을 해체하고 자재들을 폐기하거나 재활용하는 단계로 분류하였다. 따라서 기존 연구(Chun et al., 2009; Hong et al., 2011; Bae and Park, 2012; Jeong, 2009; Truitt 2009)를 기반으로 아래와 같이 단계별 온실가스 배출영향요인을 도출하였다.
성능/효과
그 후, 건설사업의 단계별, 일정별 온실가스 모니터링을 위한 시스템을 개발하였다. 그리고 프로젝트 진행시 수집이 용이한 자료를 활용하여 데이터 구축을 간소화하고, 입력 데이터와 산정수식의 단순화를 통해 사용자 편의성을 향상시켰으며 국가 고유 온실가스 배출계수를 활용하여 정확성을 높였다.
이 단계의 온실가스 배출은 실질적인 설계를 위한 사무활동과 이러한 사무활동을 지원하는 지원활동에 의한 배출로 구분할 수 있다. 먼저, 사무활동에 의한 배출은 사무공간의 전력, 상수도, 유류 등 에너지 사용이 가장 큰 영향요인이다. 그리고 지원활동에 의한 배출은 현장답사 등의 외부활동과 참여인력의 통근 등 교통수단에 의해 발생되는 배출을 요인으로 한다.
후속연구
그리고 온실가스의 효율적이고 효과적인 절감을 위해 기존의 ‘온실가스 목표관리제’에서 2015년부터는 ‘온실가스 배출권거래제’를 시행함으로써 법적·제도적 틀을 구축해 지속적인 녹색성장 체제 정착에 기여할 것으로 예상된다.
그러나 우리나라에 구축된 온실가스 배출계수 데이터의 양이 매우 부족한 실정으로 분석범위에 포함된 사업 단계에서의 배출량 분석도 제한적으로 이루어진 부분이 있다. 따라서 추후 연구는 건설사업 단계별 배출요인에 따라 발생되는 온실가스 배출량 산정을 위한 데이터 구축 방안을 구체적으로 명확히 하여야 하며, 아직 미구축된 우리나라 고유의 온실가스 배출계수 데이터의 구축이 필요하다.
본 연구를 통해 설계단계에서 배출전망치 산정을 통한 친환경 설계 의사결정과 시공 및 운영단계에서 실제 배출치 산정을 통한 녹색건설현장의 구현, 그리고 배출전망치와 실제 배출치간의 비교·평가를 통한 녹색건설 성과평가 지원도구로 활용이 기대된다. 또한, PMIS (Project Management Information System)와의 연계를 통한 프로젝트의 온실가스 배출량 정보의 구축과 공유, 설계의 경제성 검토단계에서 이루어지는 LCA분석의 도구로 활용될 것으로 기대된다. 이를 위해서는 본 연구를 통해 개발된 시스템을 활용한 파일럿 데이터 수집 및 활용에 대한 연구가 지속적으로 수행되어야할 것이다.
본 연구를 통해 설계단계에서 배출전망치 산정을 통한 친환경 설계 의사결정과 시공 및 운영단계에서 실제 배출치 산정을 통한 녹색건설현장의 구현, 그리고 배출전망치와 실제 배출치간의 비교·평가를 통한 녹색건설 성과평가 지원도구로 활용이 기대된다.
또한, PMIS (Project Management Information System)와의 연계를 통한 프로젝트의 온실가스 배출량 정보의 구축과 공유, 설계의 경제성 검토단계에서 이루어지는 LCA분석의 도구로 활용될 것으로 기대된다. 이를 위해서는 본 연구를 통해 개발된 시스템을 활용한 파일럿 데이터 수집 및 활용에 대한 연구가 지속적으로 수행되어야할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
교토의정서에서 규정하는 선진국의 감축량은?
특히, 강제적인 온실가스 감축에 대한 구속력이 없는 기후변화협약의 한계 극복과 온실가스의 실질적인 감축을 위하여 1997년 교토에서 열린 제3차 당사국총회에서 ‘교토의정서’를 채택하여 2005년 공식 발효하였다. 교토의정서는 38개국의 선진국을 대상으로 제1차 공약기간(2008년∼2012년)동안 1990년도 배출량 대비 평균 5.2% 감축을 주요 골자로 각국의 여건에 따라 -8%∼+10%까지 차별화된 감축량을 규정하고 있다. 이에 따라 기후변화와 관련된 국제사회의 정책 및 대응방안 또한 기후변화의 원인을 온실가스의 배출로 규명하고 온실가스 배출량 감축목표 설정을 통해 효율적 관리와 감축을 위한 방안을 마련하고 있다.
IPCC란?
IPCC는 유엔 산하의 기구가 각국의 환경 관련전문가로 구성한 정부 간 협의체로 1996년과 2006년 온실가스 배출량 측정의 기준을 정립한 가이드라인을 제시하였다. 현재 미국, 일본, 호주, 유럽 등의 국가에서 IPCC의 가이드라인(IPCC, 2006)을 사용하고 있다.
온실가스 배출량을 산정하는 방법인 직접적 방법과 간접적 방법의 정의와 장단점은?
온실가스 배출량의 산정은 크게 직접적 방법과 간접적 방법으로 구분할 수 있다. 먼저 직접적 방법은 측정기를 이용하여 농도, 유량 등을 직접 측정하여 산정하는 방법이다. 연료 연소과정이 반영되어 최종 배출량에 대한 정확한 정보를 구할 수 있다는 장점이 있지만, 장비의 설치와 운영에 많은 시간과 비용이 소요되는 점과 측정의 제한성 등의 단점이 있다. 그리고 간접적 방법은 연소되는 연료의 종류와 양, 연소효율 및 배출계수 등을 고려하여 배출량을 이론적으로 추정하는 방법이다. 이는 산정이 용이하다는 장점이 있으나 계수를 통한 방법으로 자료의 정확성, 신뢰성이 떨어진다는 단점이 있다(Kim, 2007). 현재 온실가스 배출량 측정은 IPCC에서 제시한 가이드라인의 배출계수를 활용하여 측정하는 간접적 방법이 주로 사용되고 있다.
참고문헌 (15)
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Chun, M. H., Park, M. S., Lee, H. S. and Shin, J. H. (2009). "Analysis of greenhouse gas (GHG) emission factors during the construction phase." Journal of 2009 KICEM Academy Conference, Korea Institute of Construction Engineering and Management, Vol. 9, pp. 260-265.
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Jeong, Y. S. (2009). A study on prediction model of carbon dioxide emission in life cycle for residential buildings, Master's Thesis, Graduate school of University of Seoul (in Korean).
Kim, J. Y., Lee, S. E. and Sohn, J. Y. (2004). "An estimation of the energy consumption & $CO_2$ emission intensity during building construction." Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol. 20, No. 10, pp. 319-326 (in Korean).
Kim, K. T. and Lee, D. H. (2010). "Development of a method to measure the level of green construction technology." Journal of the Korea Institute of Building Construction, Vol. 10, No. 2, pp. 179-182 (in Korean).
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