1. 서 론

 

지속적으로 증가하는 발주처의 탄소이력 추적 시스템 서비스에 대한 요구는 SKANSKA사로 하여금 Deep Green 과 Color Pallete 사업을 추진할 수 밖에 없도록 하는 동력이 되었다. Skanska 는 여러 가지 방법을 통해서 노르웨이, 핀란드, 영국, 미국 및 스웨덴의 빌딩 사업에서의 탄소 이력을 계산하였다. 개별 사업소에서 개발한 프로그램과 더불어 Skanska 는 그룹차원의 탄소 이력계산 장치를 녹색 도구상자 라는 프로젝트를 통해 개발하여 아직까지 자체적인 탄소 이력계산 프로그램이 없는 사업팀 및 사업소에 제공하였다.

 

 

빌딩건설 사업에서의 탄소이력이란 건설에 필요한 자재를 원료에서 추출하는 과정, 자재 제작과정, 자재를 현장으로 운반하는 과정, 현장에서 행하는 공사행위 및 폐기물 처리 등 모든 과정에서 발생되는 이산화탄소의 발생 총량을 나타낸다. 이러한 탄소배출 이력은 동등탄소량(CO₂e) 이라는 수치로도 표현하기도 하는데, 이는 얼마만큼의 온실가스가 발생하였는지를 이산화탄소를 기준으로 산출한 수치로서, 지구 온난화에 미치는 영향을 계량화한 수치이다. 여기서 “탄소” 라고 일컫는 물질은 일반적으로 이산화탄소와 이산화탄소 아류(CO₂e) 가스의 배출을 통칭한다.

 

탄소배출 이력은 내재된 탄소배출과 운용시의 탄소배출로 나눌 수 있다. 내재된 탄소배출은 건설 재료들과 건설 행위에 의해 발생되는 총 탄소 배출량을 나타내며, 운용중 탄소배출은 빌딩의 생애주기 동안 사용하는 난방 및 전력사용량으로 인하여 발생하는 탄소배출량을 나타낸다. 빌딩의 탄소배출이력의 구성은 일반적으로 내재된 탄소배출량이 20% 정도이고, 운용시의 탄소배출량이 80% 정도로 구성되어 있다. 하지만 최근의 빌딩들이 점점 더 운용시의 에너지 효율을 강화하고 있는 추세에 따라 빌딩의 생애주기 동안의 총 탄소배출이력에서 내재된 탄소배출량의 중요성이 점점 더 커지고 있는 상황이다. 빌딩의 탄소배출 이력에 대한 연구범위는 연구의 목적과 자료의 한계에 따라 달라질 수 있으며, 빌딩의 운영과 폐기시의 탄소배출 이력의 측정시 Skanska 사의 가용 자료의 한계가 있을 경우는 검토대상에서 제외 하였다.

 

1) 핀란드

Skanska 핀란드는 BIM(건물정보 모델링기법)을 사용하여 탄소배출 해석을 수행하는 실험을 시행하였다. 이때 적용한 사업은 Skanska 핀란드의 새로운 본부건물 건축사업 이었는데, 이 건물은 9,100m² 의 면적과 8층으로 구성된 건물로서 헬싱키에 자리잡고 있다. 이 기법을 사용하여 빌딩의 내재된 탄소이력을 계산한 결과 총 7,418 t CO₂e 즉, 390kg CO₂e/m² 으로 추정되었다. 하지만, 이 계산에서는 교통 및 건설행위로 인한 탄소발생 이력은 포함되지 않았다. BIM 기법은 건설재료에 대한 속도가 빠르고 비용효율이 뛰어난 탄소이력 계산법인 것으로 밝혀졌으며, Skanska 핀란드는 이러한 결과를 바탕으로 향후 사업에서 내재된 탄소배출이력을 구현하기 위해 BIM 기법과의 협력작업을 수행하기로 하였다.

 

 

2) 노르웨이

Skanska 노르웨이는 노르웨이 정부의 탄소측정 툴인 Klimagassregnskap을 사용하고 있다. 이 시스템은 Nesodden Community Center 사업에 적용되었는데, 이 사업은 학교, 도서관, 레져센터 및 행정동을 포함하여 총 건축면적 11,270m² 의 대규모 건축사업이다. 이 사업에 대해 계산된 총 탄소배출 이력은 17,545t CO₂e 즉, 1.5 tCO2e/m²을 전체 생애주기 동안 배출하는 것으로 계산되었는데, 이 추정치에는 폐기시에 방출되는 탄소배출량은 고려되지 않은 수치이다.

 

3) 스웨덴

Skanska 스웨덴은 2010년에 ECO₂ 라는 툴을 개발하였는데, 이것은 비용추정 프로그램과 결합하여 대상 사업의 탄소배출이력을 계산한다. 이 ECO₂ 툴은 Nyhamn-Gavle Strand 주거지 조성사업에 사용되었는데, 이 사업은 6층 건물 2개동의 24세대를 건축하는 사업이다. ECO₂ 는 이 사업에 대한 생애주기 동안의 탄소이력 발생치를 총 2,664t CO₂e 즉, 854 kg CO2e/m² 으로 계산하였다. 향후에 Skanska 스웨덴에서는 ECO₂ 툴을 계속 개발하고 BIM 프로그램과 연계하여 사업의 초기에 좀 더 자세하고 신뢰성 있는 데이터를 획득할 수 있도록 함과 동시에 저탄소 재료 및 건설 대안을 찾을 수 있도록 개량할 계획을 가지고 잇다.

 

4) 영국

Skanska 영국은 One, Two Kingdom Street 사업에 대한 탄소배출 이력을 산출하는 과업에서 컨설턴트 회사와 공동업무를 수행하였다. 이 사업은 런던 중심부의 Paddington Central 개발사업의 일부로서 Two Kingdom Street 사업의 경우 13층 사무용 건물로 건축면적이 21,368m² 에 달하는 사업이다. 이 사업에 대해 계산된 탄소배출 이력치는 92,230 tCO₂e 즉, 2.6 tCO2e/m² 이며 이는 60년 공용기간 동안의 배출량을 나타낸다. 공용중 발생하는 탄소배출량은 총 배출량의 61%를 차지하고, 내재된 탄소배출 이력 수치는 총 배출량의 39% 에 달하는 것으로 분석되었는데, 이는 대상 건물이 에너지 효율을 높이도록 설계된 것에 기인한다. 영국은 현재 미래의 빌딩사업에 적용하기 위해 운용 중 및 내재된 탄소배출이력을 포괄하는 6개의 탄소발생 저감 시나리오에 대한 모델링을 연구 중에 있다.

 

5) 미국

Skanska USA Building 은 컨설턴트 업체와 공동으로 Hillsboro Intermodal Transport Facility (HITF) 건설사업에서 저탄소 설계, 조달 및 현장 운수에 대해 환경 친화적이며 경제적인 지표 도출을 위한 자문업무를 수행하였다. 이 과업에서 보강부재, 콘크리트 재료, 강재 스크린 월, 벽돌, 거푸집 운송 및 태양광 패널 등의 자재 선정 시 저탄소 소재를 선정함으로서 총 3,611t CO₂e 의 온실가스 배출량을 저감하였다. Skanska USA 상업개발 측은 워싱턴 DC의 733 10th 및 G Project 에 대한 탄소배출 이력을 산출하였는데, 이 사업은 미국에서 최초로 탄소배출 이력을 측정한 사업이었다. 특히 이 과업은 Skanska Uk에서 수행한 Kingdom Street 사업의 경험을 바탕으로 수행되었으며, Skanska USA 측은 이 사업을 탄소이력 측정의 벤치마크로 삼는 동시에, 향후 예상되는 탄소이력 추정 및 감소 시장으로의 변환에 대비한 교육자료로 활용할 계획이다.

 

2. 지속가능한 개발을 위한 기여

 

탄소 배출이력 조사는 탄소배출량을 저감할 수 있도록 설계 및 시공기간 중에 저 탄소 발생 사업 추진방법을 발견하고 적용할 수 있도록 하는 주요한 수단이 된다. 탄소배출 이력 측정 툴은 건물의 에너지 효율 제고 및 에너지 원으로서 재생에너지를 사용는 등의 수단을 통해 운용기간동안의 탄소배출량을 저감할 수 있도록 한다. 탄소배출이력은 지역 건설자재의 사용 및 상대적으로 가까운 운송거리로 인하여 수송으로 인한 탄소발생을 저감시켜 지역경제에 큰 도움이 된다. 이러한 탄소저감 빌딩은 반드시 지속가능한 도시계획 개념에 따라 시공되어야만 하는데 그렇게 함으로서 건물의 생애주기 동안의 탄소발생량을 현저히 저감할 수 있다. 건물에 대한 최종 탄소배출 이력 결과는 향후 비슷한 사업에 대해 탄소배출 저감량 및 성능에 대한 벤치마크로서의 역할을 수행할 수 있다.

 

3. 사회적 측면

 

사업 파트너 협력

탄소배출 이력의 측정은 사업발주처와 시공사, 하청업체 및 입주자들 간의 긴밀한 협력이 필요한 과업이다. 예를 들어, Skanska 는 상기에 언급한 HITF 사업의 저탄소 대안 및 다양한 사업대안을 분석하기 위해서 협력업체 및 하청업체와 긴밀한 협조관계를 유지하였다.

 

지속가능성에 대한 지식 및 경각심의 상승

탄소배출이력 측정을 포함하는 빌딩건설 사업은 사업 수행팀, 발주처, 입주자 들 뿐만 아니라 일반 대중들에게 까지도 기후변화에 대한 지식 및 경각심을 상승시키는 작용을 한다. 예를 들어, 미국에서 최초로 이러한 작업을 수행하였던 733 10th G 탄소 연구 사업에서 Skanska가 당면한 최초의 난관은 훈련방침을 통해서 하청업체에 교육을 시행하는 사안이었다. Skanska는 Kingdom 사업 팀에게 경각심 켐페인 및 사업의 영속성을 위한 파트너쉽 발현 등을 통해 지속가능성에 대한 경각심을 불어 넣었다. Skanska 는 초등학교 학생들을 대상으로 하는 프리젠테이션 및 Westminster Exellence 와 같은 시(city) 프로그램과 같은 지역 활동을 바탕으로 대중에게 사업의 지속성에 대한 중요성을 고취하려고 시도하고 있다. 국영 및 지역 방송매체들도 이 Kingdom Street 사업의 탄소배출 이력에 대한 연구를 보도하며 관심을 나타내었다.

 

장수건물의 시공

탄소분석은 장수건물의 시공을 촉진하여 상대적으로 긴 생애기간의 설계개념을 도입함으로서 이 늘어난 공용기간 동안 보다 작은 탄소를 배출할 수 있도록 한다. 예를 들어, Two Kingdom Street 탄소연구 에서는 좀 더 공용기간이 긴 외장재를 설치하였을 경우 건물의 총 수명기간 동안 1,645tCO₂e 만큼의 탄소배출량을 저감할 수 있으며, 건물의 총 내재된 탄소배출량도 5% 나 감소할 수 있는 것으로 분석되었다.

 

지속가능한 도시 계획

탄소 억제 빌딩들은 편의시설 및 대중교통 시설과 인접한 지역에 설치하여 건물의 생애기간 동안 교통관련 탄소배출량을 감소할 수 있도록 하는 등의 지속가능한 도시계획 기준에 따라 설계되어야 한다. 이러한 사항은 본 보고서에서 기술한 모든 사업에 공통적으로 적용되는 사실이다.

 

4. 경제적 측면

 

지역 건설자재 및 지역 하청업체

탄소배출 이력은 대상지역에서 생산되는 자재를 발견하는데 도움이 되므로, 상대적으로 낯은 교통비용이 발생하는 지역 건설자재로 대체하도록 함으로서 지역경제의 활성화를 유도한다. 그러나 이러한 지역 자재의 구입은 그때 그때의 사업 상황에 맞게 판단하여야 하며 항상 탄소 배출이 최소가 되는 자재를 사용하는 것이 철칙은 아닐 것이다. 이러한 “지역제품의 구입” 정책은 HITF 사업의 탄소배출이력 해석방법에 포함되어 95%의 직접 사업비용을 오레곤 주 내에서 소비되도록 하였는데, 이 금액은 무려 1,600만 달러에 달하였다. 지역 하청업체 및 자재에는 레미콘, 벽돌, 거푸집 및 비게의 조달, 태양광 패널 및 사업에 적용되는 대부분의 철제 제품이 해당된다. 태양광 패널 하나만 보더라도 지역경제에 30만 달러의 경제효과를 유발하였고 23,750 달러의 주 및 지방세금을 징수할 수 있도록 하였다.

 

비용 효율적인 저탄소 빌딩의 건설 촉진

탄소배출 이력 기술에 BIM 해석기법을 접목하면 비용 추정이 가능한데 이를 통해서 경제적 및 환경적 비용분석이 가능하고 비용 효율적인 녹색 빌딩의 건축을 촉진시킬 수 있다. 예를 들어, Skanska 핀란드는 상당한 경험을 보유하고 있는 BIM 기법을 이용하여 발주처에게 경제적 및 환경 친화적인 해법을 제공하고 있다.

 

운용중 탄소배출 저감으로 인한 재무적 이득

탄소배출 저감 빌딩 사업은 에너지 효율을 높여 운용중의 탄소배출량을 저감하는 방법을 찾는데 이는 직접적으로 빌딩 입주자들에게 재무적인 이득을 가져다 준다. 예를 들어, Gavle Strand 사업의 경우 스웨덴 빌딩 설계기준 보다 약 35% 적은 에너지를 소모함으로서 운용 중 탄소배출량을 상당량 감소시키도록 설계되었다.

 

 

5. 환경적 측면

 

저탄소 건설재료의 사용촉진

탄소배출 이력은 높은 내재 탄소량을 갖는 건설재료를 밝혀내어 저탄소 건설재료의 사용을 촉진하도록 한다. ECO₂ 툴은 Gavle Strand 사업에서 가장 많은 탄소배출이력을 갖는 건설재료로서 강재와 콘크리트를 지목하였다. 이들은 사업 전체의 탄소배출량의 절반 이상의 배출량을 나타내었다. Two Kingdom Street 의 탄소배출이력을 살펴보면 강재, 콘크리트, 알루미늄 및 유리가 전체 건물의 내재된 탄소배출량의 90%를 담당하고 있는 것을 나타내고 있다. 이러한 탄소배출 이력 결과로서 알 수 있는 내용은 탄소 저감 전략수립 시 주요 건설재료의 저탄소화가 매우 중요한 사항임을 입증하는 결과이다.

 

조달체계에 대한 탄소 지도가 Two Kingdom Street 사업을 위해 작성되었는데, 이는 사업의 내재된 탄소발생량을 저감시키기 위해 지목해야할 조달 품목을 선별하는데 도움을 준다. 몇 가지의 사후 조치들로 인해서 Two Kingdom Street 사업의 내재된 탄소량이 저감되었는지를 보여주고 있다. 이 내용에는 플라이애시 콘크리트의 사용은 일반 포틀랜트 시멘트의 절반을 플라이애시로 대체함으로서 약 8% 의 내재된 탄소배출량을 저감한 것으로 보고하고 있다. 이 보고서에는 Icelandic 알루미늄의 사용으로 인해서 전체 내재된 탄소량 중 9%를 감소할 수 있었다고 밝히고 있는데, 이 Icelandic 제조 플랜트는 알루미늄을 생산할 때 지열 에너지를 사용함으로서 일반적인 알루미늄 생산 시 보다 내재된 탄소량의 발생을 약 60% 저감시킬 수 있는 것으로 밝히고 있다.

HITF 사업에서의 환경적 및 경제적 지표들은 최소의 내재 탄소량을 가진 건설공법을 선정하는데 도움이 되었다. 벽돌과 거푸집 조달공사는 운송과 관련된 탄소배출량으로 인하여 25% 이상 감소시켰고, 95% 이상의 현지 자재 조달을 통해서 자동차 운행거리를 감소시켰다. 예를 들어, 콘크리트 비계공의 경우 인근 공사현장에서 사용한 자재를 들여와 재 사용 함으로서 일반적인 조달공정을 거칠 때 발생하는 4,330 km 의 운송거리를 줄이는 데 성공하였다. Skanska 는 콘크리트 제조 및 공급업체와 작업을 공동으로 수행하여 탄소배출량을 조달체계 해석 및 GeoPier Foundation을 통해서 108t CO₂e 만큼 감소시켰다. 이때 기초의 개수를 늘리지 않고 지지층을 개량하는 공법을 도입함으로서 결과적으로 탄소배출량을 111 tCO₂e 만큼 감소시켰다.

태양광 패널은 Hillsboro 의 지역 제조회사에서 구입함으로서 운송 관련 탄소배출량을 가장 가까운 공급처에서 조달 시와 비교하여 50% 이상 감소시켰다. 강관재료를 제외한 모든 금속재료는 해당 지역의 고철 처리업체로부터 공급받아 신제품을 사용할 때 보다 내재된 탄소배출량이 저감되도록 하였다. 예를 들어, 강재 스크린을 이 지역업체에서 제작시 일반적인 강재 제작 업체의 재사용 강재 사용비율인 55% 에 비해 재사용 재료를 99% 이상 많이 사용함으로서 탄소배출량을 9% 이상 감소할 수 있었다.

 

시공중 환경영향 감소

빌딩의 탄소배출 이력에는 빌딩의 건설당시의 제반 관련행위에 의한 탄소배출량도 포함된다. 이러한 관련행위에 의한 배출량은 에너지 효율이 좋은 가설사무실 사용, 조명 및 플랜트 기계, 공인받은 친환경적 전기장치 및 근로자 운송 프로그램 등을 적용하여 감소시킬 수 있다. Kingdom Street 사업 수행 시 현장의 전기사용 자제를 위한 캠페인을 진행하였다. 현장 포스터를 설치하고 작업 근로자들에게 매일 이메일을 발송하여 종업원들로 하여금 현장을 이탈할 경우에는 모든 컴퓨터 및 에어컨을 끄도록 하였다. 현장의 작업등은 필요할 경우에만 점등시키고 현장 보안 시스템을 철저하게 강화하여 최소한의 야간 보안등만 점등할 수 있도록 배려하였다. 이 Two Kingdom Street 건설 사업으로 인하여 총 651 tCO₂e 의 온실가스가 배출되었는데, 이 중 73%는 전기의 사용으로 인한 배출량이고, 나머지 27% 는 연료로 인한 배출량이었다.

 

Skanska 는 HITF 사업에서 근로자 운송 프로그램을 처음 도입하였는데, 이를 통해서 약 12 tCO₂e 의 배출가스를 감소시켜 총 교통 관련 온실가스 배출량을 9% 감소시켰다. 이 프로그램은 근로자들로 하여금 자동차를 함께 타도록 권장하였고 Skanska 종업원의 63% 가 회사에서 제공된 무료 대중교통 패스를 가지고 대중교통을 이용하여 현장을 출퇴근 하였다.

 

 

폐기물 관리법

폐기물은 Kingdom Street 및 733 10th G 프로젝트의 탄소배출 이력에 포함되어 같이 검토되었다. 폐기물 처리공정은 시공 중에 계속 모니터링 되었으며, 폐기물에 대한 생애주기 동안의 탄소발생량이 계산되었는데, 이때 폐기물은 재사용, 재생, 소각 및 매립되는 경우에 대하여 각각 검토되었다. Two Kingdom 사업의 폐 건설자재로 인한 통 탄소배출 이력은 2,792 tCO₂e 로 나타났다. 콘크리트, 합금, 철, 강재 및 목재들은 대상사업의 건설 폐기물로 인한 탄소배출량의 대부분을 차지하는 재료들로 나타났고 따라서 향후 프로젝트에서는 이러한 재료들의 폐기물을 감소시키는 노력이 필요할 것이다.

 

에너지 효율이 좋은 건물 건설의 촉진

운용 에너지효율의 증대는 빌딩의 총 탄소배출 이력을 상당히 감소시킬 수가 있다. 예를 들어 Gavle Strand 빌딩은 연간 85kWh/m² 의 에너지를 소모하도록 설계되었는데, 이는 스웨덴 설계기준의 130kWh/m² 보다 대단히 작은 수치이다. 또한 Two kingdom Street 의 연간 운용 중 탄소배출량은 34 kgCO₂e/m² 으로서 이는 당초 목표했던 수치 보다도 28% 작은 양이다.

예를 들어보면, 대상 빌딩에 대단히 효율적인 온도특성을 보이는 유리창을 장착하였고, 마찰저항이 대단히 낮아 기존 재래식의 엘리베이터 보다 전기사용량이 절반에 불과한 엘리베이터를 설치하여 운용하였다. Two Kingdom Street 해석에서는 4-pipe 에어컨 팬 코일 유닛, 고효율 chillers 및 biomass 보일러 등을 설치할 경우 추가적으로 건물의 운용을 위한 탄소배출량을 향후 30년 동안 30% 이상 절감할 수 있는 것으로 나타났다.

 

재생 에너지

건축물의 탄소배출 이력은 건물의 운용 에너지원을 친환경적인 에너지원을 사용하거나 현장에서 재활용 에너지를 발전하여 사용하기도 한다. Skanska 스웨덴은 Gavle Strand 사업의 운용 중 탄소발생량을 24% 즉, 2.3 kgCO₂e/m² 으로 저감하였는데, 이는 건물의 전력원을 친환경적인 에너지원으로부터 공급받도록 하여 달성하였다. 또한 바이오매스를 연료로 사용하는 지역 열병합 시스템을 건물에 연결하여 상대적으로 적은 탄소를 배출하는 난방시스템을 구비하였다.

One Kingdom Street 의 경우 지열 및 태양열 난방시스템을 구비하여 대략 건물 난방의 5% 및 온수의 1/3을 공급함으로서 저탄소화를 실현하였다. 이 지열 시스템은 건물의 기초 말뚝에 부착되었는데, 이 말뚝은 Skanska 사의 특허 제품으로서 210kWh 의 난방과 85kW 의 냉방을 건물에 제공하도록 설계되었다. 태양광 온수시스템은 60개의 지붕 패널로 구성되어지며 이들은 350kW의 열을 전달하여 온수를 생산한다. 이 시스템은 모든 샤워실, 세척실 및 탕비실등에 온수를 공급하도록 설계되었다.

HITF 건물은 지붕에 photovoltaic 태양광 패널 시스템을 설치하여 대략 연간 107,200kWh 의 전력을 생산한다. 이 260개의 모듈 시스템은 그리드 시스템으로 연결되어 건물의 조명에 필요한 전력량의 약 90%를 제공한다. 이 시스템으로 인하여 연간 탄소배출량은 106 t CO₂e 만큼 저감 되는 것으로 분석되었다.

 

 

6. 사례분석으로 인한 교훈

 

건물의 탄소배출 이력은 아직 걸음마 단계이다. 그러나 본 보고서에서 기술한 바와 같은 여러 프로젝트의 적용 사례로부터 얻는 지식과 경험은 좀 더 완벽하고 유용한 탄소이력 배출 연구에 소중하게 사용될 수 있으며, 향후 프로젝트의 생애주기 탄소배출량을 대폭적으로 저감하는 꿈을 실현시켜 줄 것으로 기대한다.

 

▣ 원문제목 : Carbon Footprinting in Construction examples from Finland, Norway, Sweden, UK and US 

  

▣ 원문의 주요목차*******************************************************************

1. 사업 개요

2. 지속가능한 개발을 향한 노력

3. 사회적 측면

4. 경제적 측면

5. 환경적 측면

6. 사업적용을 통한 교훈