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건축물 전과정 평가 개요 공동주택은 우리 일상에서 가장 보편적인 주거 형태입니다. 그러나 공동주택이 설계되고 시공 사용, 해체까지 전 생애주기에서 배출하는 환경영향은 생각보다 큽니다. 자재의 생산, 운반, 시공하는 과정, 입주 후 수십 년간 사용하는 동안의 에너지 소비, 마지막 해체에 이르기까지 모든 과정에서 온실가스 배출 등 다양한 환경 문제가 수반됩니다. 이러한 환경 부담을 줄이기 위해 최근 건축 업계 전반에서는 정량적인 환경영향 분석과 지속가능한 설계 전략 도입이 활발히 이루어지고 있습니다.이는 단순히 건축물의 운영 효율을 높이려는 수준을 넘어 건축물의 전 생애 단계에서의 환경영향을 최소화하겠다는 실천적인 의지를 반영한 움직임입니다. 자재가 생산되는 순간부터 건물이 철거되어 자원이 재활용되기까지 전 생애 주기 전체를 통합적으로 바라보는 관점에서 친환경성을 평가하고 개선해 나가는 흐름이 본격화되고 있는 것입니다. 이번 게시물에서는 전과정 평가기법을 통해 공동주택이 전 생애 주기 동안 발생시킬 수 있는 잠재적인 환경영향(지구온난화, 자원사용, 오존층영향)을 정량적으로 평가하여 환경영향배출의 현 수준을 파악하고 이를 절감하기 위한 방안을 도출한 평가 사례에 대해 소개해드리고자 합니다.
평가대상 건축물은 서울특별시 동대문구 용두동에 위치한 공동주택으로서 연면적 약 15만㎡, 지상 21층 및 지하 2층 규모의 철근콘크리트(RC) 및 PC 구조의 건축물입니다. 본 평가 대상의 환경성 관점에서의 비교 분석을 위해 LCA 프로젝트 중 본 공동주택과 유사한 약 80건의 공동주택을 선정하였고 환경영향 배출량의 평균값을 기반으로 베이스라인(Baseline)을 설정하였습니다. 데이터 수집 및 계산 데이터 수집 과정에서는 각 단계별로 주요 정보를 수집하고 이를 기반으로 평가를 수행하였습니다.
본 평가의 시스템 경계인 『Cradle to Grave』 는 평가대상 건축물에 투입되는 건축자재를 생산하는 단계에서부터 건축물이 운영 및 유지 관리되는 단계, 건축물의 수명이 다하여 해체되고 건설폐기물이 소각 또는 매립되는 단계까지를 의미합니다. 평가는 시스템 경계 중 필수 평가영역인 생산단계, 시공단계, 운영단계(교체·운영에너지 사용), 폐기단계(해체과정·운송과정·폐기과정)를 대상으로 전과정 평가를 수행하였습니다. 생산단계는 공동주택의 전체 공종 중 건축공사에 투입되는 건축재료의 생산을 위한 원료의 채취와 가공, 제품의 제조 등 생산에 필요한 자원과 에너지를 소비하여 완제품 또는 반제품의 상태로 생산하는 모든 공정을 포함하고 있습니다. 본 평가에서는 건축 물량 내역서를 바탕으로 주요 건축자재를 선정하였으며, 건축공사에 투입되는 건축자재를 대상으로 누적질량 기여도 99% 이상의 주요 건축자재를 산출한 결과 레미콘, 시멘트, 철근, 벽돌, 석고보드, 골재, 석재로 나타났습니다. 이때, 단열재류는 누적질량 기여도 99%에는 해당하지 않으나 환경에 미치는 영향이 큰 자재로 본 평가를 위한 주요 건축자재로 선정하였습니다. 시공단계는 건축물을 구성할 건축자재를 생산지로부터 건설 현장까지 운송해오는 운송과정과 시공 공종별로 에너지 및 각종 기계장비들을 투입하여 건축물을 완성하는 시공과정을 포함합니다. 본 평가에서는 건축물에 투입되는 주요 건축자재의 입고율, 운송거리, 운송수단을 수집하였으며 구입처 및 저장소에서 시공 현장까지의 단위수송량에 대한 운송단계를 평가하였습니다. 또한 각종 건설장비를 이용하여 시공하거나 현장사무소의 운영을 위해 사용되는 에너지 소비에 따른 환경영향을 산정하기 위하여 공정별 투입된 투입장비 및 시공기간 데이터를 수집하여 에너지원별 사용량을 도출 후 시공과정에 대한 환경영향 평가를 실시하였습니다. 운영단계는 완성된 건축물을 해체하기 전까지 이용자가 건물에 상주하면서 다양한 설비기계들을 이용하고 추가적인 수선 및 보수를 통하여 점차 노후화되는 건축물의 상태를 유지하는 과정을 포함합니다. 평가를 위하여 평가대상 건축물의 에너지 시뮬레이션(ECO2)를 이용하여 에너지 부문별 연간 1차 에너지소요량을 도출하였으며, 이를 기반으로 건축물에서 발생되는 운영에너지사용량을 추산하였습니다. 폐기단계는 해체장비를 이용하여 용도가 다한 건축물을 해체하는 해체과정과 해체과정에서 발생된 폐건축자재를 처리장까지 운반하는 폐기물 운송과정, 재활용이 불가능한 폐건축자재의 소각과정과 매립과정을 포함합니다. 평가를 위하여 해체작업 중 해체장비에 의한 에너지 소요량 데이터의 수집이 요구되며, 기존 문헌을 기반으로 구축한 “해체공정의 에너지원별 에너지 사용량 산정 추계모델식”을 이용하여 해체과정의 에너지 사용량을 도출하였습니다. 또한 폐건축자재의 성상별 재활용률, 매립률, 소각률을 적용하여 각 건설 폐기물의 성상별 운송량을 산출하였습니다. 건축물전과정평가 평가결과 평가 대상 건축물의 전 생애 지구온난화 영향은 1.42E+03kg-CO2eq/㎡로 평가되었으며, 생산과정과 운영에너지과정의 지구온난화 영향은 각각 38.13%, 57.70%로서 전체 온실가스 배출량의 약 96%를 차지하는 것으로 분석되었습니다. 시공단계 및 폐기단계의 온실가스 배출량은 각각 전체 온실가스 배출량의 3.90%, 0.27%로서 그 배출량이 비교적 크지 않은 것으로 분석되었습니다. 전 생애 자원사용 영향은 7.90E+00kg-Sbeq/㎡로 평가되었으며, 평가 대상 건축물의 자원사용 영향은 지구온난화와 유사한 경향으로 생산과정과 운영에너지과정에서 큰 것으로 평가되었습니다. 기여도는 각각 37.11%, 58.01%로서 전체 자원사용 영향의 약 95%를 차지하는 것으로 분석되었습니다. 시공단계 및 폐기단계의 자원사용 영향은 각각 전체 자원사용 영향의 4.65%, 0.23%로서 그 영향이 비교적 크지 않은 것으로 분석되었습니다. 자원사용 영향의 평가 결과는 지구온난화 평가 결과와 유사한 경향을 나타났습니다. 전 생애 오존층영향은 4.80E-05kg-CFC11eq/㎡로 평가되었으며, 생산과정에서 전체 오존층영향의 92.00%를 차지하는 것으로 분석되습니다. 건축물의 오존층영향은 주로 건축재료 생산과정과 밀접한 관계가 있는 것으로 분석됨에 따라 오존층영향의 절감을 위해서는 오존층영향의 주요 영향물질의 배출량이 적은 건설재료의 선정이 중요할 것으로 사료됩니다. 베이스라인 대비 환경영향 분석 본 평가 대상의 환경성 관점에서의 비교 분석을 위해 LCA 프로젝트 중 본 공동주택과 유사한 약 80건의 공동주택을 선정하였고 환경영향 배출량의 평균값을 기반으로 베이스라인(Baseline)을 설정하였습니다. 지구온난화의 경우 베이스라인 대비 0.07% 감소로 베이스라인과 매우 유사한 평가결과로 분석되었습니다. 단, 시공 과정에서의 에너지 소비량이 베이스랑 대비 다소 많은 이유로 시공단계의 배출량이 약 37% 증가하는 것으로 평가되었으나 전체 지구온난화 환경영향에 미치는 영향은 미미한 것으로 분석되었습니다. 자원사용과 오존층영향의 경우 베이스라인 각각 약 11%, 28% 증가로서 베이스라인과 유사하거나 증가하는 추세인 것으로 평가되었습니다. 이번 전과정 평가를 통해 확인된 바와 같이, 공동주택은 그 규모와 사용 기간만큼이나 환경에 미치는 영향도 매우 크며, 특히 자재 생산 및 운영 에너지 사용 단계에서 대부분의 환경부하가 집중되어 있음을 알 수 있었습니다. 이는 건축 초기 단계에서의 자재 선정, 에너지 효율을 고려한 설계, 장기적인 운영 전략이 얼마나 중요한지를 시사합니다. 비록 일부 항목에서 베이스라인 대비 환경영향이 소폭 증가한 것으로 나타났지만, 전체적으로는 평균 수준의 환경성능을 확보한 것으로 분석되며, 이는 향후 기술적·설계적 개선 여지를 보여주는 자료로도 활용될 수 있습니다. 지속 가능한 건축을 실현하기 위해서는 정량적인 환경영향 분석을 기반으로 한 과학적 접근과 개선 노력이 필수적입니다. 이번 평가 사례는 이러한 분석의 구체적 과정을 보여주는 좋은 예시가 될 수 있으며, 앞으로 더 많은 건축 프로젝트에서 LCA 기반의 환경 성능 분석이 표준 절차로 자리잡기를 기대합니다.