먼저, 건축물의 환경영향을 평가할 수 있는 LCA 모델로서, 기존 연구에서 개발된 Hybrid LCA 모델을 정의한다. 둘째, 전국에서 운영되고 있는 초등학교 건축물 중 사례분석 대상을 선정하고, 선정된 건축물에 대한 환경영향을 평가한다. 마지막으로, 사례 건축물들에 대한 환경영향 평가결과를 분석하고, 신축 녹색 초등학교 건축물의 환경영향 감축 효과를 파악할 수 있는 기준을 제시한다.

신축 녹색 초등학교 건축물에 대한 환경영향 감축 효과를 파악하는데 활용될 수 있는 비교 기준을 제시하기 위해서는, 이러한 특성으로 인한 평가 결과의 차이가 고려되어야 한다. 따라서 초등학교 건축물의 규모, 지역, 사용에너지원, 투입 자재비의 차이에 따른 초등학교 건축물의 환경영향을 비교하였다.

수식 (5)에 의해 산출된 배출물 및 투입물은 전과정 영향평가 단계를 통해 여섯 가지 영향 범주에 따른 환경영향으로 변환된다. 본 연구에서는 ISO 14040에서 필수과정으로 규정하는 특성화 단계까지만 진행하여, 6가지 환경영향 범주에 따른 평가결과를 제시하였다. 환경영향은 수식 (6)을 이용하여 수행되며, Table 2의 연구에서 제시된 특성화계수가 사용되었다.

평가 대상으로 선정된 건축물은 운영단계에 에너지원으로 전기와 가스를 각각 사용하거나, 둘 모두를 동시에 사용하도록 건설되었다. 사용되는 에너지원의 종류는 환경영향의 차이를 야기할 수 있는 요소이기 때문에, 사용 에너지원에 따른 환경영향의 차이를 비교하였다.

이로 인하여, 초기 투입되는 공사비의 차이에 따라 자재생산단계와 운영단계의 환경영향을 달라질 수 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 단위면적당 투입 자재비에 따른 환경영향을 비교하였다. Fig.

기후 조건의 차이는 건축물에 적용되는 기술이나 운영단계에서의 에너지 사용량에 영향을 줄 수 있기 때문에, 초등학교 건축물의 환경영향은 지역에 따라 크게 달라질 수 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 지역에 따른 환경영향의 차이를 비교하였다.

건축물의 규모는 시공과정에서 투입되는 자재의 물량과 운영과정에서의 에너지 사용량에 영향을 줄 수 있으며, 이는 건축물의 환경영향에 차이를 야기하는 요소가 될 수 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 초등학교 건축물의 연면적에 따른 환경영향의 차이를 비교하였다.

한편, LCA에서는 다양한 환경 영향을 평가하지만, 대한민국 환경부에 의해 시행되는 환경성적표지제도에서는 지구온난화, 오존층파괴, 자원고갈, 산성화, 부영양화, 광화학산화로 총 여섯 가지 환경문제에 대한 영향을 평가항목으로 정의하고 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 환경영향 범주를 위의 여섯 가지 환경영향 (Global warming potential(GWP), Ozone layer depletion potential(ODP), Abiotic depletion potential(ADP), Acidification potential(AP), Eutrophication potential(EP), Photochemical ozone creation potential(POCP))으로 한정한다.

이때, 무연탄, 유연탄, 연탄에 대한 LCI 데이터는 없기 때문에, 지식경제부에서 구축한 석탄의 LCI 데이터를 동일하게 적용하였다. 전기 역시 수력, 화력, 원자력, 기타발전으로 구분하여 구축한 데이터가 없기 때문에, 지식경제부에서 구축한 전기 LCI 데이터를 동일하게 적용하였다. 에너지원의 연소에 대한 배출물 데이터는 Wang (1999)에 의해 제시된 데이터를 사용하였다(Wang 1999).

또한, 건축물의 종류에 따라 평가결과는 다르게 나타날 수 있기 때문에, 모든 건축물에 대해 하나의 비교기준을 제시하는 것은 타당하지 않다. 따라서 유사한 성격을 갖는 건축물별로 비교기준을 수립하는 것이 타당하며, 이러한 측면에서 본 연구에서는 초등학교 건축물로 평가 대상을 한정한다. 한편, LCA에서는 다양한 환경 영향을 평가하지만, 대한민국 환경부에 의해 시행되는 환경성적표지제도에서는 지구온난화, 오존층파괴, 자원고갈, 산성화, 부영양화, 광화학산화로 총 여섯 가지 환경문제에 대한 영향을 평가항목으로 정의하고 있다.

서울, 부산, 대구, 광주 지역에서 운영 중인 17개 초등학교 건축물을 선정하여, 각 초등학교 건축물에 대한 환경영향을 분석한 결과, 다음과 같은 특징이 파악되었다. 건축물의 규모(연면적), 사용 에너지원의 종류, 지역의 차이와 관계없이, 자재생산단계의 환경영향은 일정한 수준을 유지하는 것으로 확인되었다.

에너지원의 생산 과정에서 배출 및 투입되는 물질에 대한 데이터는 국가 LCI 데이터베이스 정보망(Korea LCI Database Information Network)에서 제공하는 환경부와 前) 지식경제부의 LCI 데이터를 활용하였다(KEITI 2013). 이때, 무연탄, 유연탄, 연탄에 대한 LCI 데이터는 없기 때문에, 지식경제부에서 구축한 석탄의 LCI 데이터를 동일하게 적용하였다.

전기 역시 수력, 화력, 원자력, 기타발전으로 구분하여 구축한 데이터가 없기 때문에, 지식경제부에서 구축한 전기 LCI 데이터를 동일하게 적용하였다. 에너지원의 연소에 대한 배출물 데이터는 Wang (1999)에 의해 제시된 데이터를 사용하였다(Wang 1999).

특히, 운송 및 시공, 해체·폐기단계에 대한 환경영향 평가를 위해서는 운송거리나 공법과 같은 많은 사항들이 가정되어야 하며, 이러한 가정사항은 평가 결과의 신뢰성에 영향을 줄 수 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 초등학교 건축물의 자재생산단계와 운영단계에서 발생하는 환경영향을 평가 범위로 한정하였다. 한편, 건축물 규모에 따른 차이가 고려되도록, 기능단위(Functional unit)는 단위 면적당 환경영향으로 정의하였다.

평가 대상으로 선정된 건축물은 서울, 부산, 대구, 광주 지역에 건설된 초등학교 건축물이다. 기후 조건의 차이는 건축물에 적용되는 기술이나 운영단계에서의 에너지 사용량에 영향을 줄 수 있기 때문에, 초등학교 건축물의 환경영향은 지역에 따라 크게 달라질 수 있다.

평가 대상으로 선정된 건축물은 운영단계에 에너지원으로 전기와 가스를 각각 사용하거나, 둘 모두를 동시에 사용하도록 건설되었다. 사용되는 에너지원의 종류는 환경영향의 차이를 야기할 수 있는 요소이기 때문에, 사용 에너지원에 따른 환경영향의 차이를 비교하였다.

LCA 모델을 구축하기 위하여, 본 연구에서는 한국은행에서 발표한 2010 산업연관표(투입계수표, 생산유발계수표)를 사용하였고, 에너지원의 단위 가격은 국가에너지통계종합정보시스템에서 제시하는 2010년 기준 값을 사용하였다. 선정된 초등학교 건축물의 설계 시점이 다르기 때문에, 한국은행에서 제시하는 생산자물가지수(Produce price index)를 활용하여, 내역서의 자재비를 2010년 기준값으로 변환하였다.

본 연구에서는 초등학교 건축물의 환경영향을 평가하기 위하여, 기존 연구에서 제시한 LCA 모델을 사용하였다(Hong and Ji 2014, Jang et al. 2014). 평가 과정은 직·간접적인 에너지사용량 산출, 배출물 및 고갈 자원 산출, 환경영향 평가로 구성되며, 각 단계별 설명은 아래와 같다.

LCA 모델을 구축하기 위하여, 본 연구에서는 한국은행에서 발표한 2010 산업연관표(투입계수표, 생산유발계수표)를 사용하였고, 에너지원의 단위 가격은 국가에너지통계종합정보시스템에서 제시하는 2010년 기준 값을 사용하였다. 선정된 초등학교 건축물의 설계 시점이 다르기 때문에, 한국은행에서 제시하는 생산자물가지수(Produce price index)를 활용하여, 내역서의 자재비를 2010년 기준값으로 변환하였다. 또한, 내역서에 포함된 자재비 단가는 자재의 운송비 및 이윤 등을 포함하기 때문에, Chang et al.

서울, 부산, 대구, 광주 지역에서 운영 중인 17개 초등학교 건축물을 선정하여, 각 초등학교 건축물에 대한 환경영향을 분석한 결과, 다음과 같은 특징이 파악되었다. 건축물의 규모(연면적), 사용 에너지원의 종류, 지역의 차이와 관계없이, 자재생산단계의 환경영향은 일정한 수준을 유지하는 것으로 확인되었다. 운영단계에서의 환경영향 역시 건축물의 규모나 사용에너지원의 종류에 따라 차이가 나지 않는 것으로 나타났다.

520)의 상관계수가 산출되었으며, ODP, AP, EP, ADP 등 총 4개 범주에 대한 결과가 95% 수준에서 유의한 것으로 나타났다. 그러나 생애주기 환경영향과 연면적의 상관계수는 0.360에서 0.512(ODP 0.360, ADP 0.512)로 감소하였으며, 6개의 환경영향 중 ADP 만이 95%수준에서 유의한 것으로 나타났다. 이에 따라, 건물 규모에 따라 환경영향 평가의 기준을 설정하기에는 무리가 있는 것으로 판단되었다.

특히, 17개의 초등학교 건축물 중 가스만을 에너지원으로 사용하는 초등학교는 B 초등학교가 유일하였고, 가스와 전기를 모두 사용하는 초등학교들은 대부분의 에너지를 얻는데 전기를 사용하였기 때문에, 에너지원의 차이에 따른 환경영향의 차이를 명확하게 파악하는 것은 어려웠다. 다만 가스를 주 에너지원으로 사용하는 B 초등학교의 경우, 전기를 주요 에너지원으로 사용하는 초등학교에 비해 AP와 POCP가 높게 나타나는 것으로 나타났다. 이는 운영단계 에너지 사용량의 차이라기 보다, 가스의 생산 및 연소과정에서 AP와 POCP의 원인 물질이 다량 방출되기 때문인 것으로 여겨진다.

5와 같이, 전기만을 에너지원으로 사용하는 건물들 사이에서도 상당한 차이가 나타났다. 반면, 자재생산 단계에서의 환경영향은 에너지원에 관련 없이, 일정한 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 운영단계의 환경영향 역시 사용 에너지원에 따라 명확하게 구분되지는 않았다.

상관관계 분석 결과, 투입 자재비 단가와 운영단계의 환경영향 사이에서는 –0.275에서 –0.386까지 음의 상관관계가 확인되었으나, 6개 환경영향 범주 모두 95% 수준에서 유의하지 않은 것으로 나타났다.

6을 살펴보면, 투입 자재비 단가가 상승할수록 자재생산단계에서의 환경영향은 증가하는 경향이 관찰되었다. 상관관계 분석결과, 투입 자재비와 자재생산단계의 환경영향 간에 0.622에서 0.945(POCP 0.945, ODP 0.622)의 높은 상관관계가 나타났으며, 6개 환경 영향 범주 모두 99% 신뢰구간에서 유의한 것으로 나타났다.

3과 같이, 운영단계에서는 연면적이 증가함에 따라 환경영향이 다소 증가하는 경향이 관찰되었다. 연면적과 운영단계 환경영향의 상관관계를 분석한 결과, 0.395에서 0.520(POCP 0.395, EP 0.520)의 상관계수가 산출되었으며, ODP, AP, EP, ADP 등 총 4개 범주에 대한 결과가 95% 수준에서 유의한 것으로 나타났다. 그러나 생애주기 환경영향과 연면적의 상관계수는 0.

Table 4는 운영단계에 대한 환경영향 평가 결과를 보여준다. 자재생산단계에서의 환경영향 평가 결과와 달리, 운영 단계에 대한 환경영향은 다소 큰 차이를 가지는 것으로 나타났다. 예를 들어, 운영단계에서 발생하는 GWP는 최소 7.

3은 연면적에 따른 초등학교 건축물의 환경영향 평가 결과를 보여준다. 자재생산단계에서의 환경영향은 연면적의 변화와 관련 없이, 일정한 것으로 확인되었다. 운영단계에서의 환경영향은 자재생산단계에 비해 크게 변화하는 것으로 나타났다.

4는 지역에 따른 초등학교 건축물의 환경영향 평가 결과를 보여준다. 자재생산단계에서의 환경영향은 지역의 변화와 관련 없이, 일정한 수준을 유지하는 것으로 확인되었다. 반면, 운영단계에서의 환경영향은 지역에 따라 큰 차이를 가지는 것으로 나타났다.

지역에 따른 생애주기 환경영향 평가결과의 유의성을 판단하기 위해 Analysis of Variance(ANOVA) 분석을 실시한 결과, Table 5의 결과와 같이 6개 환경영향 모두 지역에 따라 구분하는 것이 타당하게 나타났다.

이는 초기 자재비의 차이에 따라 운영 단계의 환경영향을 구분하기는 어렵다는 것을 의미한다. 최종적으로 투입 자재비와 생애주기의 환경영향과의 상관관계 또한 6개 범주 모두 95% 수준에서 유의하지 않은 것으로 나타나, 투입 자재비를 환경영향 평가비교의 기준으로 보는 것은 적절하지 않은 것으로 나타났다.

Table 3은 사례 건축물의 자재생산단계에 대한 환경영향 평가 결과를 보여준다. 평가 결과, 자재생산단계에서의 환경 영향은 초등학교 건축물에 따라 큰 차이를 가지지 않은 것으로 나타났다. 예를 들어, Fig.

따라서 지역의 차이와 함께, 투입 자재비의 차이를 고려하여 평가기준을 제시하는 것이 필요하다고 볼 수 있다. 하지만, 본 연구에서 평가한 17개 초등학교 건축물에 대한 평가 결과는 투입 자재비의 증가가 자재생산단계의 환경영향의 증가와 상당한 관계를 가지는 것을 명확하게 보여준 반면, 운영단계의 환경영향은 감축와의 관계는 신뢰 가능한 수준으로 나타나지 않았다. 이에 따라, 투입 자재비에 따른 건축물의 환경영향을 명확하게 파악하기 위해서는, 추가적인 초등학교 건축물에 대한 사례평가 및 투입 자재비에 대한 세부적인 분류 등의 후속 연구가 필요하다고 판단된다.

운영단계에서의 환경영향 역시 에너지원의 종류에 따라 크게 차이가 나지 않았으며, 연면적에 따른 영향은 부분적으로 발견되었으나, 일부 범주에 국한되어 있어 일반화하기에는 어려움이 있었다. 하지만, 지역에 따라 운영단계에서의 에너지 사용량이 큰 차이를 가지는 것으로 나타났으며, 이로 인하여 운영단계에서의 환경영향 역시 지역에 따라 뚜렷하게 구분되는 것으로 나타났고, 최종적으로 지역에 따라 생애주기 환경영향이 상이함을 통계적으로 확인하였다.

한편, 투입 자재비의 차이는 자재생산단계의 환경영향에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 지역의 차이와 함께, 투입 자재비의 차이를 고려하여 평가기준을 제시하는 것이 필요하다고 볼 수 있다.

Table 6은 본 연구에서 사례 분석을 통해 도출된 서울, 부산, 대구, 광주 지역 초등학교 건축물의 환경영향 평가결과의 평균값을 제시한다. Table 6의 결과는 신축 녹색 초등학교 건축물의 환경영향 감축 효과를 파악하기 위한 기준 값으로 활용될 수 있을 것이다.

특히, 본 연구에서 분석한 사례 건축물 들은 모두 2008년 이후에 신축된 것으로, 친환경 건축물 우수 등급으로 설계되었기 때문에, 과거 친환경건축물 인증이 적용되지 않은 초등학교 건축물의 환경영향 발생 특성을 보여주지는 못한다. 따라서 향후 연구에서는 보다 이전 시점에 건설된 초등학교 건축물에 대한 사례분석을 추가적으로 수행하고, 건설 시점이나 친환경 등급에 따른 환경영향의 차이가 분석되어야 할 것이다. 또한, 이를 통해 신축 녹색 초등학교 건축물의 전 생애기반의 경제성 및 친환경 수준을 평가할 수 있는 기준으로 발전시켜야 할 것이다.

따라서 향후 연구에서는 보다 이전 시점에 건설된 초등학교 건축물에 대한 사례분석을 추가적으로 수행하고, 건설 시점이나 친환경 등급에 따른 환경영향의 차이가 분석되어야 할 것이다. 또한, 이를 통해 신축 녹색 초등학교 건축물의 전 생애기반의 경제성 및 친환경 수준을 평가할 수 있는 기준으로 발전시켜야 할 것이다.

둘째, 전국에서 운영되고 있는 초등학교 건축물 중 사례분석 대상을 선정하고, 선정된 건축물에 대한 환경영향을 평가한다. 마지막으로, 사례 건축물들에 대한 환경영향 평가결과를 분석하고, 신축 녹색 초등학교 건축물의 환경영향 감축 효과를 파악할 수 있는 기준을 제시한다.

하지만, 본 연구에서 평가한 17개 초등학교 건축물에 대한 평가 결과는 투입 자재비의 증가가 자재생산단계의 환경영향의 증가와 상당한 관계를 가지는 것을 명확하게 보여준 반면, 운영단계의 환경영향은 감축와의 관계는 신뢰 가능한 수준으로 나타나지 않았다. 이에 따라, 투입 자재비에 따른 건축물의 환경영향을 명확하게 파악하기 위해서는, 추가적인 초등학교 건축물에 대한 사례평가 및 투입 자재비에 대한 세부적인 분류 등의 후속 연구가 필요하다고 판단된다.

따라서 본 연구에서는 Table 6과 같이, 사례분석 결과를 바탕으로 지역에 따라 구분된 평가 기준 값을 제시하였다. 제시된 평가 기준값은 신축 녹색 초등학교 건축물의 환경영향 감축 효과를 파악하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

비록 4개 지역의 17개 초등학교 건축물을 평가 대상에 포함하였지만 사례분석에 활용된 대상 건축물이 모든 건축물을 대표하는 것은 아니기 때문에, 신축 녹색 건축물의 환경영향 감축 효과를 명확하게 평가하기 위해서는 보다 많은 초등학교 건축물에 대한 사례분석이 수행되어야 한다. 특히, 본 연구에서 분석한 사례 건축물 들은 모두 2008년 이후에 신축된 것으로, 친환경 건축물 우수 등급으로 설계되었기 때문에, 과거 친환경건축물 인증이 적용되지 않은 초등학교 건축물의 환경영향 발생 특성을 보여주지는 못한다. 따라서 향후 연구에서는 보다 이전 시점에 건설된 초등학교 건축물에 대한 사례분석을 추가적으로 수행하고, 건설 시점이나 친환경 등급에 따른 환경영향의 차이가 분석되어야 할 것이다.