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문제 정의
- 이러한 환경부하량을 감소시키기 위해 설계초기 단계에서 환경부하량을 추정하고 이를 완화시키기 위한 적극적인 대책이 필요하며 기존의 연구에서는 설계가 완성된 상태에서 환경부하량을 산출하였기 때문에 설계초기 단계에서 적용한 연구는 없었다. 따라서 본 연구에서는 공종별 환경부하량 배출 특성을 분석하여 설계초기단계에서 환경부하량을 저감, 관리할 수 있는 기초 자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
- 도로공사는 토공, 교량, 터널의 3가지 시설로 분류 할 수 있으며, 본 연구에서는 교량과 터널을 제외한 토공공종만을 대상으로 하였다. EBS (Event Break Down System for Construction)프로그램을 통해 투입되는 자재, 장비의 에너지(경유, 휘발유) 사용량을 파악하여 투입 자원량을 토대로 프로젝트별 환경부하량을 산출한다. 환경부하량 산출은 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA) 기법을 적용하였으며, 이를 위한 LCI (Life Cycle Inventory) 데이터베이스(Data Base, DB)는 산업자원부와 환경부에 의해 이미 구축되어 있는 자료와 Eco-invent와 같은 해외 DB를 참고하였다.
- 또한, 건설현장의 건축공사 이산화탄소 배출 주요 공종에 따른 분석을 위해 시공과정을 공종별 단계로 구분하여 이산화탄소 배출량 평가를 수행하였다(Lee et al., 2015). 뿐만 아니라 산업연관분석법을 이용하여 건축공사에서 발생하는 환경부하량을 산출하여 환경에 미치는 영향을 평가하고 공종별 주요자재 환경부하량과 단위면적당 환경에 미치는 영향을 분석하였다(Ahn et al.
- 목록분석 결과를 분석하고자 하는 환경영향의 범주별(자원고갈, 산성화, 부영양화, 지구온난화, 온존층파괴, 광화학산화물생성, 생태계독성)로 분류화, 특성화, 정규화, 가중화 등의 과정을 거쳐 영향 해석을 실시한다.
- , 2015). 뿐만 아니라 산업연관분석법을 이용하여 건축공사에서 발생하는 환경부하량을 산출하여 환경에 미치는 영향을 평가하고 공종별 주요자재 환경부하량과 단위면적당 환경에 미치는 영향을 분석하였다(Ahn et al., 2012).
- 대표공종 선정은 산출된 환경부하량을 이용하여 누계비중의 커버리지를 계산하고 가장 많은 비중을 차지하는 공종들을 대표공종으로 선정하였다. 선정된 공종별 환경부하량의 특성을 분석하였다.
- 선정된 시스템을 대상으로 해당 시스템에 투입되는 원료 및 에너지, 그리고 배출되는 제품, 부산물, 오염물질 등의 종류와 양을 파악하여 정량화 한다. 그러나 자료수집 과정에서 정보부족 및 회사의 기밀사항 등의 이유로 모든 자료의 수집이 불가능 하여 목록분석 데이터는 시스템 한계내의 각 단위 프로세스에 대하여 집계 한다.
- 수집된 국도건설공사의 내역서상의 수량을 참고하여 설계 내역프로그램 EBS (Event Break down System for construction)를 활용하여 세부공종들의 투입 자원량을 산출하였다. 이후 기 구축된 LCI DB (Life Cycle Inventory Data Base)의 원단위 환경부하량 값과 투입된 자원량을 연산하여 환경부하량을 산정하였다.
- 앞서 집계된 자원(자재 및 장비사용에 따른 연료)별로 LCI DB를 이용하여 도로분야 100개의 사례에 대한 환경부하량을 산정하였다. 산정된 환경부하의 영향범주로는 자원고갈(Abiotic Resource Depletion, ARD), 산성화(Acidification, AC), 부영양화(Eutrophication, EU), 지구온난화(Global Warming, GW), 오존층파괴(Ozone layer Depletion, OD), 광화학물생성(Photochemical Oxident, POC), 생태계독성(Eco-Toxicity, ET), 인간독성(Human-Toxicity, HT)으로 ISO에서 제시하고 있는 8대 영향범주와 같다.
- 수집한 사례를 기반으로 환경부하량을 분석하여 일부 사례 프로젝트 내역서상에서 자재대공종이 부대공으로 이월되어 작성되어있는 내역서를 발견하였다. 이를 수량산출서, 설계내역서, 단가산출서 등을 참고하여 자재를 투입되는 공종으로 환원하는 잡업을 수행하였다. Fig.
- 수집된 국도건설공사의 내역서상의 수량을 참고하여 설계 내역프로그램 EBS (Event Break down System for construction)를 활용하여 세부공종들의 투입 자원량을 산출하였다. 이후 기 구축된 LCI DB (Life Cycle Inventory Data Base)의 원단위 환경부하량 값과 투입된 자원량을 연산하여 환경부하량을 산정하였다.
대상 데이터
- 2000년 이후 설계된 국도건설공사 중 터널과 교량구간을 제외한 도로분야 100건의 자료를 설계업체를 통하여 수집하였으며 수량산출서 및 설계내역서, 단가산출서를 통해 Table 2와 같은 자료 DB를 구축하였다.
- 환경부하량 산출은 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA) 기법을 적용하였으며, 이를 위한 LCI (Life Cycle Inventory) 데이터베이스(Data Base, DB)는 산업자원부와 환경부에 의해 이미 구축되어 있는 자료와 Eco-invent와 같은 해외 DB를 참고하였다. 대표공종 선정은 산출된 환경부하량을 이용하여 누계비중의 커버리지를 계산하고 가장 많은 비중을 차지하는 공종들을 대표공종으로 선정하였다. 선정된 공종별 환경부하량의 특성을 분석하였다.
- 도로토공부의 환경부하량 배출특성을 분석하기 위하여 국내에서 수행된 국도건설공사 100개의 사례를 사용하였다. 도로공사는 토공, 교량, 터널의 3가지 시설로 분류 할 수 있으며, 본 연구에서는 교량과 터널을 제외한 토공공종만을 대상으로 하였다. EBS (Event Break Down System for Construction)프로그램을 통해 투입되는 자재, 장비의 에너지(경유, 휘발유) 사용량을 파악하여 투입 자원량을 토대로 프로젝트별 환경부하량을 산출한다.
- 도로토공부의 환경부하량 배출특성을 분석하기 위하여 국내에서 수행된 국도건설공사 100개의 사례를 사용하였다. 도로공사는 토공, 교량, 터널의 3가지 시설로 분류 할 수 있으며, 본 연구에서는 교량과 터널을 제외한 토공공종만을 대상으로 하였다.
- 본 연구에서 사용된 LCI DB 목록은 지식경제부(Ministry of Knowledge Economy)와 환경부(Ministry of Environment)에서 과거에 구축한 20개의 국가 LCI DB와 2005년 한국건설기술연구원(Korea Institute of Civil engineering and building Technology)에서 구축한 4개의 국내 LCI DB를 활용하였다. 하지만 국내 DB가 없는 아스팔트, PVC, 규산소다, 프로판가스, 아세틸렌, 아스콘은 해외 LCI DB인 Eco-invent DB를 활용 하였다.
- 본 연구에서 사용된 국도건설공사 100개의 사례들 중 포장재료의 종류는 아스콘포장이 93건이고 콘크리트 포장은 7건으로 조사되었기 때문에 아스콘 재료가 대부분의 환경부하량을 차지하고 있으나 콘크리트 재료 포장의 경우 환경부하량비율이 다르게 나타날 수 있다.
- 앞서 집계된 자원(자재 및 장비사용에 따른 연료)별로 LCI DB를 이용하여 도로분야 100개의 사례에 대한 환경부하량을 산정하였다. 산정된 환경부하의 영향범주로는 자원고갈(Abiotic Resource Depletion, ARD), 산성화(Acidification, AC), 부영양화(Eutrophication, EU), 지구온난화(Global Warming, GW), 오존층파괴(Ozone layer Depletion, OD), 광화학물생성(Photochemical Oxident, POC), 생태계독성(Eco-Toxicity, ET), 인간독성(Human-Toxicity, HT)으로 ISO에서 제시하고 있는 8대 영향범주와 같다.
- 목록분석 및 환경영향평가로부터의 고찰 결과를 목적과 범위에 맞추어 결합하는 단계이다. 전과정 평가중 목록분석에 사용한 LCIDB는 산업자원부와 환경부에 의해 이미 구축되어 있는 자료를 사용하였으며, Table 1은 본 연구에서 사용된 국도건설공사 토공사 작업에 투입되는 주요 자원의 원단위 산출표를 나타낸 것이다.
- 본 연구에서 사용된 LCI DB 목록은 지식경제부(Ministry of Knowledge Economy)와 환경부(Ministry of Environment)에서 과거에 구축한 20개의 국가 LCI DB와 2005년 한국건설기술연구원(Korea Institute of Civil engineering and building Technology)에서 구축한 4개의 국내 LCI DB를 활용하였다. 하지만 국내 DB가 없는 아스팔트, PVC, 규산소다, 프로판가스, 아세틸렌, 아스콘은 해외 LCI DB인 Eco-invent DB를 활용 하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 산업통상자원부에서 국내 현실을 반영하여 개발한 Korea Indicator 방법론을 활용하였다. Korea Indicator는 환경성 지표 방법론으로 Damage범위, 임계 Damage, 상응되는 Damage 수준 등을 우리 현실에 맞게 규정하고, 외국에서 개발된 환경성 지표 방법론을 개선한 한국형 방법론이다(Lee et al.
- 도로 건설공사 설계초기 단계의 가용정보에 대한 대표공종선정에 관한 국내의 연구는 여러 방면에서 진행 되었다. 시공 단계에서 발생 가능한 환경부하 요인을 저감하기 위해 주요 관리되어야 하는 공종들을 퍼지-계층분석기법을 활용하여 정량적으로 평가하였으며(Jo et al., 2013) 시공현장에서의 공종별로 환경개선 필요성에 맞추어 친환경기술 적용 시 환경부하량의 개선을 제시하였다(Lee et al., 2012).
- EBS (Event Break Down System for Construction)프로그램을 통해 투입되는 자재, 장비의 에너지(경유, 휘발유) 사용량을 파악하여 투입 자원량을 토대로 프로젝트별 환경부하량을 산출한다. 환경부하량 산출은 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA) 기법을 적용하였으며, 이를 위한 LCI (Life Cycle Inventory) 데이터베이스(Data Base, DB)는 산업자원부와 환경부에 의해 이미 구축되어 있는 자료와 Eco-invent와 같은 해외 DB를 참고하였다. 대표공종 선정은 산출된 환경부하량을 이용하여 누계비중의 커버리지를 계산하고 가장 많은 비중을 차지하는 공종들을 대표공종으로 선정하였다.
성능/효과
- 77%의 환경부하량을 차지하였고 재료들 중에서는 레미콘 환경부하량이 대부분 이었다. 레미콘에 대한 환경부하량 중 지구온난화 비중이 가장 높았으며 다음으로 자원고갈, 광화학산화물생성이 뒤를 이었다.
- 배수공의 환경부하량은 대부분이 레미콘에서 발생하였으며 레미콘의 환경영향범주는 지구온난화와 자원고갈이 대부분을 차지하였다.
- 배수공의 환경부하량을 산정한 결과 Fig. 7과 같이 측구공이 약 46%로 가장 많은 환경부하량을 차지하였으며 암거공,배수관공, 콘크리트 개거를 포함하여 총 4개의 공종만으로 배수공의 약 90%의 환경부하량을 차지하는 것을 알 수 있었다.
- 본 연구는 국도건설공사 100개의 사례를 대상으로 도로부분의 환경부하량을 조사하였으며, 그 결과 토공, 배수공, 포장공의 환경부하량이 높으며 전체의 약 85%의 환경부하량을 차지하였다.
- 본 연구에서 수집된 100건의 국도건설공사 내역서상 도로부분의 공종들이 사례들 마다 서로 상이하기 때문에 토공(Earth Works), 비탈면 안정공(Slope Stabilization Works), 배수공(Drainage Works), 포장공(Paving), 교통안전 시설공(Traffic Safety Fadlities), 부대공(Appurtenant Works)의 대 공종으로 나누었으며, 국도건설공사 도로부의 총 환경부하량 중 83%가 토공(14%), 배수공(36%), 포장 공(33%)으로 구성되는 것을 알 수 있다. 따라서 국도건설 공사도로분야의 토공, 배수공, 포장공의 환경부하량을 조사하면 도로분야의 환경부하량을 추측할 수 있기 때문에 토공, 배수공, 포장공을 대표공종으로 선정하였다.
- 기타 자재는 매우 적은 양의 환경부하량을 차지하고 있었다. 암거공, 배수관공, 콘크리트 개거 역시 마찬가지로 레미콘의 환경부하량이 가장 높은 것을 알 수 있었다. 이는 배수공 공사의 재료로 Table 5에서처럼 레미콘을 가장 많이 사용하기 때문에 다음과 같은 결과가 나온 것을 확인 할 수 있다.
- 포장공의 경우 자재비, 아스콘 층 다짐이 약 93%의 환경부하량을 차지하였다. 자재비중 약 77%를 차지하는 아스콘 자재는 생태계 독성이 강한 것으로 나타났으며, 아스콘층 다짐 공종에서 환경부하량은 경유량이 대부분을 차지하였으며 자원고갈의 비중이 가장 높았다. 그러나 콘크리트 포장의 경우는 환경부하량의 비중이 다르게 나타날 수 있다.
- 토공의 경우 세부공종의 환경부하량 값을 도출하는 과정에서 현재 적용중인 LCI DB 중 Table 4와 같이 장비사용에 따른 경유와 휘발유의 사용이 토공부의 환경부하량 중 약 99.9%를 차지하는 것을 알 수 있었다.
- 토공의 경우 유용토 운반, 흙깍기, 순쌓기 운반, 흙쌓기, 사토공종의 환경부하량 비중이 약 95%를 차지하였고 재료들 중 약 99.87%가 경유량 이였으며, 경유에 대한 환경부하량 중 자원고갈의 비중이 가장 큰 것으로 나타났다.
후속연구
- 본 연구의 결과를 바탕으로 기획단계 혹은 설계 초기단계에 환경부하량이 최소화 되도록 각 공종의 수량을 조절하여 친환경 도로건설공사 의사결정에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
- 포장 재료의 선택에 따라 환경부하량의 특성이 달라질 수 있으며 추후 연구를 통하여 친환경적인 포장재료 결정에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
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