Notice
전 세계적인 이상기후 현상으로 인한 탄소중립의 중요성 전 세계적으로 지구온난화 및 이상기후 현상으로 기후변화 대응을 위해 탄소중립 정책이 강화되고 있으며, 국가별로 국가온실가스 감축목표(NDC)를 설정하여 탄소중립에 대한 정책을 실현하고 있습니다. 2021년 기준 우리나라 총 탄소배출량 중 건물 부문이 차지하는 비중은 24.6%에 달하며, 이는 건물 부문이 주요 탄소배출원임이 확인되었습니다. 따라서 건물 부문은 탄소 감축 잠재력이 높은 영역으로 평가되며, 현재 건물 부문에서의 탄소 배출을 줄이기 위한 다양한 대안들을 검토 중에 있습니다. 위 표는 2021년 우리나라 산업 부문별 총 탄소배출량입니다. *건물 부문 탄소중립 실현을 위한 대안, 목구조에 주목 탄소중립 실현을 위한 다양한 대안 가운데 공학용 목재 기반 목구조가 주목받고 있습니다. * 건물 부문 탄소중립 실현을 위한 대안, 목구조에 주목 목구조의 주요 자재 중 공학용 목재는 천연목재의 단점을 보완한 산업재로서 높은 구조적 안정성과 함께 이산화탄소 저장 효과를 갖는 친환경 자재로 평가받고 있습니다. 기술 발전에 따라, 공학용 목재는 중층 및 중대형 건축물에서의 적용 가능성이 확대되고 있으며 목구조의 환경적 효과를 과학적으로 입증하고 정량적으로 비교·분석을 위한 연구의 필요성이 제기되고 있습니다.
건축물 전과정평가(Building Life Cycle Assessment, LCA)
LCA는 국제표준화기구(International Organization for Standardization, ISO) 산하 기술위원회에서 제정된 일련의 표준에 따라 수행되며, 이 중 SC5 소위원회는 LCA를 전담하고 있습니다. 본 소위원회에서 마련한 핵심적인 기술 규격은 ISO 14040s로, 이 시리즈는 ISO 14040부터 ISO 14049까지 구성되어 있으며, LCA의 원칙, 프레임워크, 요구사항 및 해석 방법을 체계적으로 제시하고 있습니다. SO 기반의 LCA 수행 절차는 단순히 데이터 분석에 그치지 않고, 건축물의 기획, 설계, 시고, 운영 및 해체에 이르는 전 생애주기 전반에 걸쳐 환경적 영향을 사전에 예측하고 저감할 수 있는 기반 정보를 제공합니다. 특히 건축물 전과정평가 가이드라인 개발 시에는 ISO 14040s를 참조함으로써 분석의 국제적 정합성과 기술적 일관성을 확보할 수 있으며, 이는 국내외의 친환경 인증 제도 (G-SEED, LEED 등) 대응뿐만 아니라 제로에너지건축물(ZEB) 및 탄소중립형 도시계획 수립에도 실질적 기여를 할 수 있을 것으로 생각됩니다. 전과정평가(LCA)는 크게 네 개의 주요 단계로 구분되며, 각각 건축물의 전 생애주기에 걸친 물질적 흐름과 에너지 흐름을 분석하는 단위로 작동합니다. 구체적으로 생산단계, 시공단계, 운영 에너지단계, 폐기단계로 구성되며, 각 단계는 세부적으로 다시 분류됩니다. 생산단계는 건축물에 사용되는 자재가 탄생하기까지의 초기 과정을 말합니다. 전과정평가 전반에 있어 환경부하의 상당 부분을 차지하는 경향이 있으며, 자재의 종류 및 생산공정에 따라 탄소배출량에 큰 차이를 유발 할 수 있습니다. 예컨대 철근콘크리트와 같은 고에너지 기반 자재는 제조과정에서 다량의 이산화탄소를 배출하는 반면, 목재와 같은 마이오매스 자재는 생산단계에서의 탄소배출량이 상대적으로 낮고 탄소 저장 기능을 일부 제공하기도 합니다. 시공단계는 생산된 자재가 건축 현장으로 운송되고, 실제로 건축물로서 조립 및 설치되는 일련의 과정을 포함합니다. 시공단계의 탄소배출량은 상대적으로 짧은 기간동안 발생하지만, 특히 대규모 건축물이나 복합 구조물의 경우에는 시공 장비의 사용량이 많고, 운송 경로가 길 경우 배출량이 비약적으로 증가할 수 있습니다. 또한 시공방식에 따라 이 단계에서의 환경부하 특성이 뚜렷하게 달라지는 만큼, 구조 형식 비교 시 본 단계에 대한 고려가 반드시 요구됩니다. 운영단계는 건축물이 실제로 사용되는 전체 기간을 말합니다. 운영단계는 건축물의 총 생애주기 중 가장 긴 기간에 해당하며, 에너지 절감 설계, 재생에너지 적용, 고효율 설비 도입 여부에 따라 탄소배출량의 편차가 크게 발생하는 특징을 지니고 있습니다. 특히 제로에너지건축물(ZEB)와 같은 고성능 건물의 경우, 탄소배출을 획기적으로 절감할 수 있어 환경 성능 평가에서 중요한 비교 기준이 됩니다. 폐기단계는 건축물의 사용 수명이 종료된 이후 해체부터 최종 폐기 처리에 이르는 전 과정을 말합니다. 이 단계에서는 건축물의 물리적 수명이 종료된 이후 발생하는 환경영향을 반영하며, 폐기물의 처리 방식 및 자재의 순환 가능성에 따라 배출량이 크게 달라질 수 있습니다. 또한 목재와 같은 바이오매스 자재는 소각 시 바이오에너지로 활용되거나 탄소 중립적 성격을 가질 수 있어 탄소배출량 저감 효과를 기대할 수 있습니다. 위에 언급한 총 4단계의 과정을 통해 건축물의 탄소저감 전략 수립에 있어 과학적이고 체계적인 근거를 제공할 수 있게 되었으며, 이는 장기적인 탄소중립 목표 실현과 지속가능한 건축 실천에 있어 결정적인 기여를 하였습니다. * 전과정평가 비교 분석 대상 각 구조별로 전과정평가를 진행를 진행하기 위해 비교 대상이 되는 건축물의 건축면적, 연면적, 용도, 층수, 수명 등 주요 물리적 변수는 양 구조에서 동일하게 설정되었습니다. 이와 같은 방식은 구조 형식을 제외한 외부 변수의 영향을 배제함으로써, 구조체 자체의 에너지 및 탄소 성능 차이를 명확히 도출하고자 하는 분석 설계의 기본 원칙에 부합합니다. 이와 같은 조건은 각 구조 형식 간 비교 시 발생할 수 있는 왜곡을 최소화하며, 구조체 자재 특성 및 공법에 기인한 에너지 소비량의 차이를 상대적으로 명확히 드러낼 수 있도록 하였습니다. * 전과정 평가 결과 분석 결과, 구조 형식에 따라 탄소배출량에 유의미한 차이가 발생하는 것으로 확인되었습니다. 전체 생애주기 탄소배출량은 철근콘크리트 구조의 경우 2,960kg-CO₂eq/㎡, 목구조는 2,370kg-CO₂eq/㎡로 산정되어, 목구조가 약 590kg-CO₂eq/㎡, 즉 20.02%의 탄소배출 저감 효과를 보였습니다. 특히 생산단계에서는 목재가 대기 중 CO₂를 흡수하여 저장하는 특성으로 인해 철근콘크리트 구조 대비 -232.14%의 감축률을 보였고, 시공단계에서는 자재 경량화에 따른 운송·시공 효율성 증가로 –80.17%의 배출량 감소효과가 확인되었습니다. 반면, 운영단계에서는 두 구조 간 에너지 소비가 동일하게 설정되어 탄소배출량에 차이가 없었으며, 폐기단계에서는 목재의 낮은 재활용률과 대부분 소각되는 재료적 특성으로 인해 철근콘크리트 구조보다 높은 탄소배출량을 기록하였습니다. 이러한 결과는 구조체에 사용되는 자재의 물리적·환경적 특성에 따라 건축물의 생애주기 전반에서 발생하는 탄소배출량에 상당한 차이가 발생할 수 있음을 명확히 보여주는 사례로 해석됩니다. 특히 목구조는 생산단계에서의 탄소 흡수 효과와 시공단계에서의 에너지 소비 절감이라는 두 가지 측면에서 철근콘크리트 구조 대비 뚜렷한 탄소저감 효과를 나타내었으며, 이는 향후 탄소중립 사회 실현을 위한 건축분야의 전략 수립에 있어 중요한 시사점을 제공하는 결과입니다. 이러한 목구조의 재료적 및 환경적 특성은 건축물의 전체 생애주기에서 발생하는 온실가스 배출량을 효과적으로 저감함으로써, 탄소중립 건축물 실현에 실질적으로 기여할 수 있는 가능성을 보여줍니다. 따라서 목구조는 단순한 구조 형식의 대안에 그치지 않고, 지속가능한 미래를 위한 건축적 해법으로서 유망한 대안이 될 수 있음을 정량적으로 입증하고 있다고 볼 수 있습니다.