세계적 기후변화 대응 관련하여, 도로분야에서는 국토교통부의 국가 R&D인 '탄소중립형 도로 기술개발' 연구단 과제가 수행되었고, 최근에는 지속가능한 발전이 다시 논의되고 있다. 연구단에서는 녹색도로 인증제 (안), 탄소저감형의 친환경 도로를 만들기 위한 녹색도로 설계와 시공 기술 개발, 도로에서의 탄소배출량을 산정하고 관리하기 위한 녹색도로기술 투자평가 시스템(G-TIES) 등이 개발되었다. 앞으로는 이들 기술의 적용 확대와 함께, 그 내용의 범위를 보다 확대한 지속가능의 개념을 고려하여 지속가능도로 시스템을 구축해 나가야 하며, 본 논문에서는 그 방안을 제안하였다.
세계적 기후변화 대응 관련하여, 도로분야에서는 국토교통부의 국가 R&D인 '탄소중립형 도로 기술개발' 연구단 과제가 수행되었고, 최근에는 지속가능한 발전이 다시 논의되고 있다. 연구단에서는 녹색도로 인증제 (안), 탄소저감형의 친환경 도로를 만들기 위한 녹색도로 설계와 시공 기술 개발, 도로에서의 탄소배출량을 산정하고 관리하기 위한 녹색도로기술 투자평가 시스템(G-TIES) 등이 개발되었다. 앞으로는 이들 기술의 적용 확대와 함께, 그 내용의 범위를 보다 확대한 지속가능의 개념을 고려하여 지속가능도로 시스템을 구축해 나가야 하며, 본 논문에서는 그 방안을 제안하였다.
An R&D project, 'Carbon Neutral Road Technologies Development', sponsored by the Korean Ministry of Land, Infrastructure, and Transport was performed and sustainable development is being discussed in relation to global climate change. A draft of the green highway certification system, the green high...
An R&D project, 'Carbon Neutral Road Technologies Development', sponsored by the Korean Ministry of Land, Infrastructure, and Transport was performed and sustainable development is being discussed in relation to global climate change. A draft of the green highway certification system, the green highway design and construction technologies for making low carbon eco-friendly roads, and Green Highway Technology Investment Evaluation System (GTIES) for estimating and managing carbon emissions from roads have been developed from the results of the R&D project. A scheme for expanding the application of these technologies and building sustainable road systems by considering the concept of sustainability was proposed in this research.
An R&D project, 'Carbon Neutral Road Technologies Development', sponsored by the Korean Ministry of Land, Infrastructure, and Transport was performed and sustainable development is being discussed in relation to global climate change. A draft of the green highway certification system, the green highway design and construction technologies for making low carbon eco-friendly roads, and Green Highway Technology Investment Evaluation System (GTIES) for estimating and managing carbon emissions from roads have been developed from the results of the R&D project. A scheme for expanding the application of these technologies and building sustainable road systems by considering the concept of sustainability was proposed in this research.
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문제 정의
본 논문에서는 정부의 큰 정책 기조가 변한다 하더라도 본래의 도로가 어떤 방향으로 나아가고, 어떤 모습을 갖추어야 할지를 그려볼 수 있는 ‘지속가능 도로’에 대해 논하고자, 관련된 주요 개념과 기존 연구들을 살펴보고 발전방안을 제시하였으며, 특히 녹색도로 인증제의 확대 시행을 통한 지속가능도로의 평가 방안을 모색해보았다.
LCA 기반 탄소저감형 도로설계기술 개발 연구로 도로선형과 주행속도, 차량중량과 노면상태에 따른 탄소배출량 산정 프로그램 개발과 함께 탄소배출량 저감을 위한 오르막 구간과 평면선형 설계 지침을 마련하였다. 본 연구에서는 도로선형설계기법을 비롯한 탄소 흡수원 확보차원의 횡단면설계기법, 도로수목 식재기법 등을 개발, 그린네트워크 도로설계기술을 정립하였다.
교통부문과 관련하여 정부는 녹색교통 추진전략에서 ‘철도·해운·그린카·사람중심의 저탄소 녹색교통 실현’이라는 비전 아래 2020년까지 교통부문 온실가스 배출량을 BAU 대비 33-37% 감축하는 적극적인 목표를 제시한 바 있다. 이러한 관점에서 도로시스템을 그 동안 다루어 온 탄소중립형 도로 개발기술의 연장선에서, 어떻게 녹색화하고 지속가능한 발전에 기여할 것인지에 대한 논의를 본 논문에서 다루었다.
제안 방법
탄소흡수용 도로재료 개발과 관련하여 콘크리트 제조 시 주재료인 시멘트 대신 산업부산물인 고로슬래그를 사용하여 이산화탄소 발생량을 저감시키는 동시에 활성화제를 통해서 표면을 개질화 시켜 능동적으로 이산화탄소 포집이 가능한 도로 재료와 구조체를 개발하였다. 또한 기존의 흙 포장 재료에서 시멘트를 대체, 탄소를 저감할 수 있는 기술로 유기계열 첨가제를 이용한 탄소저감형 흙포장 기술과 무시멘트 무기계 습식 흙포장 기술을 개발하였다. 또한 대기 중으로 배출되는 CO2를 효과적으로 저감하기 위한 유일한 대안인 DAC (direct air capture)를 활용한도로 CO2 흡수 시설물 장치를 개발하였다.
또한 기존의 흙 포장 재료에서 시멘트를 대체, 탄소를 저감할 수 있는 기술로 유기계열 첨가제를 이용한 탄소저감형 흙포장 기술과 무시멘트 무기계 습식 흙포장 기술을 개발하였다. 또한 대기 중으로 배출되는 CO2를 효과적으로 저감하기 위한 유일한 대안인 DAC (direct air capture)를 활용한도로 CO2 흡수 시설물 장치를 개발하였다.
시공 과정에서의 탄소저감을 위하여 탄소배출량-공사 기간-공사비용을 연계, 최적의 녹색시공 기법을 선택할 수 있는 의사결정 방법을 제시하였다. 토공과 포장공의 공정관리방법과 장비운용 시뮬레이션 등을 조합, 녹색시공 모델을 도출하고, 이를 편람에 제시하였다.
이 녹색도로기술 투자평가 시스템(Green Highway–Technology Investment Evaluation Systems, G-TIES)은 탄소배출량 산정 및 관리를 위한 탄소관리시스템, 에너지 사용량 산정 및 관리를 위한 에너지/자원 분석시스템, 생애주기별 비용 산정을 위한 LCC (life cycle cost) 분석시스템, 녹색도로기술의 정책적 경제적 분석을 위한 의사결정시스템, 그리고 이들 시스템의 연계와 표출을 통해 개발 기술들의 상용화를 지원하기 위한 시스템으로 구성되어 있다. 시스템의 사용 목적에 따라 기능을 기술평가, 사업 평가, 도로망 평가로 분류하여 각각의 분석시스템이 개발되었다.
연구단 과제에서는 탄소저감형의 친환경 도로를 만들기 위하여 몇 가지 녹색도로 설계와 재료 및 시공에 대한 기술이 개발되었다. LCA 기반 탄소저감형 도로설계기술 개발 연구로 도로선형과 주행속도, 차량중량과 노면상태에 따른 탄소배출량 산정 프로그램 개발과 함께 탄소배출량 저감을 위한 오르막 구간과 평면선형 설계 지침을 마련하였다.
도로 분야에서의 탄소배출량을 산정하고 관리하기 위해서는 녹색도로 국가 인벤토리 DB 구축과 자재생산부터 시공, 유지관리, 재활용, 폐기와 해체 단계까지 즉, 도로 생애주기 기반으로 탄소배출량을 산출할 수 있어야 한다. 이를 위하여 연구단에서는 국제 표준에 부합하는 도로 부문 탄소배출량 산정 방법 개발을 포함한 탄소배출량 산정에 활용되는 인벤토리 DB와 원단위 구축, 도로부문의 탄소배출 베이스라인 산정과 녹색도로 기술의 정량적인 탄소저감량 산정기술 개발을 포함해 도로 부문의 온실가스 배출량의 종합적인 관리와 평가를 위한 시스템을 개발하였다.
탄소 저감량을 비롯해 에너지 · 자원 사용 절감량과 생산량, 생애주기 비용을 예측하고, 결과를 활용해 기술 · 정책 · 경제성 분석을 수행할 수 있는 도로 건설·관리의 전생애주기를 고려한 녹색도로 기술개발과 적용을 지원하는 시스템도 개발하였다.
탄소흡수용 도로재료 개발과 관련하여 콘크리트 제조 시 주재료인 시멘트 대신 산업부산물인 고로슬래그를 사용하여 이산화탄소 발생량을 저감시키는 동시에 활성화제를 통해서 표면을 개질화 시켜 능동적으로 이산화탄소 포집이 가능한 도로 재료와 구조체를 개발하였다. 또한 기존의 흙 포장 재료에서 시멘트를 대체, 탄소를 저감할 수 있는 기술로 유기계열 첨가제를 이용한 탄소저감형 흙포장 기술과 무시멘트 무기계 습식 흙포장 기술을 개발하였다.
시공 과정에서의 탄소저감을 위하여 탄소배출량-공사 기간-공사비용을 연계, 최적의 녹색시공 기법을 선택할 수 있는 의사결정 방법을 제시하였다. 토공과 포장공의 공정관리방법과 장비운용 시뮬레이션 등을 조합, 녹색시공 모델을 도출하고, 이를 편람에 제시하였다. 이는 공사비, 공사시간에 탄소발생량을 포함, 최적의 녹색시공기술의 평가가 가능해 경제성과 환경성을 동시에 고려한 최적 대안 제시가 가능하다.
대상 데이터
1과 같다. 본 연구는 정부 및 기업에서 활용할 수 있는 실용화 중심의 연구개발 사업으로, 주관연구기관은 한국건설기술연구원, 협동연구기관은 한국도로공사, 그리고 정부연구기관, 산업체 및 학계 컨소시움으로 구성하여, 2011년 11월부터 2015년 3월까지, 40개월에 걸쳐 수행되었다.
이들 내용을 바탕으로 수행된 ‘탄소중립형 도로 기술개발 연구단’은 ‘한국형 탄소중립형 녹색도로 구현’이라는 비전을 가지고, ‘도로 전생애단계인 기획/계획/설계/시공/운영에서의 각종 녹색도로 기술과 도로 배출 탄소의 흡수/전환 기술 연구 개발’을 목표로 하고 있다. 이를 위해 크게 2개의 세부과제로 (1세부과제, 탄소중립형 도로 제도 정립 및 설계 기술 개발; 2세부과제, 탄소중립형 도로 재료 및 시공 기술개발) 구성되었다 (KICT 2015).
성능/효과
이들 연구내용과 결과는 종합하여 최종적으로 ‘탄소저감형 녹색도로 기술편람’으로 제시되었다.
후속연구
또한 녹색도로 인증제도를 도입함으로써 지속가능 사회에서의 저탄소 녹색성장을 도모하고 기후변화협약 대응을 통한 국제적 공조에 참여함으로써 국가 이미지 개선에도 기여할 수 있다. 그리고 본 연구단을 통해 개발된 기술은 녹색도로기술 중 도로정책, 설계, 재료 및 시공 기술의 일부분에 해당된 것이며, 도로에서의 탄소배출량을 더욱 효과적으로 낮추기 위해서는 교통운영이나 도로에서의 에너지 하베스팅 등과 같은 다양한 더 많은 녹색 도로 기술이 추가로 연구 개발되고 적용되어야 하겠다.
탄소중립형 도로 기술개발은 도로분야에서의 탄소배출량을 저감시킬 뿐 아니라, 탄소순환형 그린네트워크 설계시스템을 활용한 생태네트워크 복원 및 조성기법 등의 녹색기술과 저탄소 친환경 도로포장기술 개발을 통하여 녹색도로와 관련된 신산업을 육성함으로써 창조경제를 도모할 수 있다. 또한 녹색도로 인증제도를 도입함으로써 지속가능 사회에서의 저탄소 녹색성장을 도모하고 기후변화협약 대응을 통한 국제적 공조에 참여함으로써 국가 이미지 개선에도 기여할 수 있다. 그리고 본 연구단을 통해 개발된 기술은 녹색도로기술 중 도로정책, 설계, 재료 및 시공 기술의 일부분에 해당된 것이며, 도로에서의 탄소배출량을 더욱 효과적으로 낮추기 위해서는 교통운영이나 도로에서의 에너지 하베스팅 등과 같은 다양한 더 많은 녹색 도로 기술이 추가로 연구 개발되고 적용되어야 하겠다.
이 시스템의 활용으로 도로 건설, 운영, 유지관리 단계에서의 탄소배출과 에너지 사용량 감소, 녹색도로기술 개발 활성화, 녹색도로에 대한 정부 및 민간의 효율적 재정투자 등의 효과를 기대할 수 있다. 또한 사회경제적으로 도로시설이 탄소를 많이 배출하는 부정적 외부효과 발생원으로 여겨지고 있는 만큼, 녹색도로의 합리적인 투자는 이러한 이미지를 개선시키고 국가적으로 온실효과를 감소시킴으로써 국민의 건강, 전 세계적인 환경보전에 이바지할 것이다.
이들 연구개발 내용들이 실증검토를 통하여 일반적으로 적용할 수 있는 정규 도로설계와 시공 지침에 반영된다면 지속가능도로 시스템의 구축이 보다 앞당겨질 수 있을 것이다. 또한 첨단 재료와 기법의 접목으로 다양한 녹색도로 기술 개발이 추진되어야 하겠다.
이 시스템의 활용으로 도로 건설, 운영, 유지관리 단계에서의 탄소배출과 에너지 사용량 감소, 녹색도로기술 개발 활성화, 녹색도로에 대한 정부 및 민간의 효율적 재정투자 등의 효과를 기대할 수 있다. 또한 사회경제적으로 도로시설이 탄소를 많이 배출하는 부정적 외부효과 발생원으로 여겨지고 있는 만큼, 녹색도로의 합리적인 투자는 이러한 이미지를 개선시키고 국가적으로 온실효과를 감소시킴으로써 국민의 건강, 전 세계적인 환경보전에 이바지할 것이다.
이들 연구내용과 결과는 종합하여 최종적으로 ‘탄소저감형 녹색도로 기술편람’으로 제시되었다. 이는 향후 녹색 도로 인증제 시행과 함께 실무에 적용할 수 있을 뿐만이 아니라, 현재에도 보다 환경친화적인 도로건설과 관리를 위한 가이드로 사용할 수 있다. 이들 연구개발 내용들이 실증검토를 통하여 일반적으로 적용할 수 있는 정규 도로설계와 시공 지침에 반영된다면 지속가능도로 시스템의 구축이 보다 앞당겨질 수 있을 것이다.
이는 향후 녹색 도로 인증제 시행과 함께 실무에 적용할 수 있을 뿐만이 아니라, 현재에도 보다 환경친화적인 도로건설과 관리를 위한 가이드로 사용할 수 있다. 이들 연구개발 내용들이 실증검토를 통하여 일반적으로 적용할 수 있는 정규 도로설계와 시공 지침에 반영된다면 지속가능도로 시스템의 구축이 보다 앞당겨질 수 있을 것이다. 또한 첨단 재료와 기법의 접목으로 다양한 녹색도로 기술 개발이 추진되어야 하겠다.
인증제도는 공공발주기관의 도로시설물 건설공사 수행 시 설계와 시공업체 선정평가, 사업평가 등에 활용이 가능하며, 또한 발주기관 자체의 노력과 모든 도로건설 관련자의 인식 확산 및 실행으로 향후 도로시스템이 지속가능한 환경으로 가꾸어질 것이다. 특히, 지속가능한 녹색시대의 요구 성능에 부합하는 국내 원천기술의 확보와 발전을 도모하는 동시에 선진국에 비해 뒤처진 녹색기술 수준을 향상시키고, 향후 개발도상국 지원도 가능할 것이다.
인증제도는 공공발주기관의 도로시설물 건설공사 수행 시 설계와 시공업체 선정평가, 사업평가 등에 활용이 가능하며, 또한 발주기관 자체의 노력과 모든 도로건설 관련자의 인식 확산 및 실행으로 향후 도로시스템이 지속가능한 환경으로 가꾸어질 것이다. 특히, 지속가능한 녹색시대의 요구 성능에 부합하는 국내 원천기술의 확보와 발전을 도모하는 동시에 선진국에 비해 뒤처진 녹색기술 수준을 향상시키고, 향후 개발도상국 지원도 가능할 것이다. 현재 마련된 인증제 (안)에 대해 그 내용의 범위를 보다 확대한 지속가능의 개념을 고려해 인증제 (안)을 보완하고 이를 실행할 수 있는 법 제도가 마련되어야 하겠다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지속가능성이란?
지속가능성 (sustainability)이란 인간 사회의 환경, 경제, 사회적 양상의 연속성에 관련된 체계적 개념으로, 현재는 물론 불확실한 미래에도 사람과 환경에 모두 최선을 주는 것이다. 한편 지속가능한 개발 (sustainable development)이란 용어가 사회의 다양한 분야에서 매우 광범위하게 사용되고 있다.
교통 분야에서 논의 되는 지속가능한 개발은?
일반적으로 환경에 건전하며 동시에 지속가능한 개발 (ESSD, environmentally sound &sustainable development)의 의미로 사용되고 있다. 교통 분야에서는 ‘지속가능한 교통’이 논의되고 있다.
탄소중립형 도로의 조건은?
‘탄소중립 도로 (CNR, carbon neutralized road)’는 도로의 계획 및 설계, 시공, 운영, 유지관리 등 전생애주기 동안 CO2 발생을 최소화하고, 발생한 CO2를 흡수, 전환, 해소하여 궁극적으로 CO2 발생효과가 ‘0’ 상태인 도로이다. ‘탄소중립형 도로’는 탄소중립 도로를 완성하기 위한 전단계로 CO2 발생효과가 60% (기존대비 40% CO2 감소) 수준인 도로로 정의한다. ‘녹색도로(green highway)’는 에너지와 자원을 절약하고 효율적으로 사용하여 온실가스 및 오염 물질의 배출을 최소화하면서 안전하고 쾌적한 이동성을 확보하는 친환경 도로로, 탄소중립형 도로와 생태계를 위한 그린 네트워크 (green network), 도로 에너지 하베스팅 (energy harvesting)이 통합된 도로이다 (KICT 2011).
참고문헌 (5)
Brundtland, G., Khalid, M., Agnelli, S., Al-Athel, S., Chidzero, B., Fadika, L., et al. 1987. Our Common Future. http://brundtland report. Assessed 30 August 2016.
KICT. 2010. Sustainable Green Road Pursuing the Environment and Growth, Brand Series 2. Korea Institute of Construction Technology, Goyang, Korea. (in Korean)
KICT. 2011. Report of Planning Research for Carbon Neutral Road Technology Development. Korea Institute of Construction Technology, Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, Goyang, Korea. (in Korean)
KICT. 2015. Carbon Neutral Road Technology Development, Final Report. Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology, Ministry of Land, Infrastructure, and Transport, Goyang, Korea. (in Korean)
Park, J.W., Lee, D.H., Ku, J.D. and Noh, K.S. 2014. Development of evaluation factor of certification system for Korean green road - focused on design/construction stage of expressway and national highway. Korea Journal of Construction Engineering and Management 15(6): 16-25.
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