1. 서론

일본에서는 사회자본 정비 분야에서의 이산화탄소(CO2) 배출량의 감소에 대한 대응이 활발하지 않았다. 이는 수십 년간의 건설투자가 감소하고 있는 영향이나 자재의 제조 등과 관련한 CO2 배출량이 타 분야에서 산정되고 있는 상황 하에서 건설산업에서만 발생하는 CO2 배출량의 감소의 여지가 적었기 때문이다. 또, 저탄소화에 대응하지 못하는 이유 중 하나는 자재 제조 등과 관련한 CO2 배출량을 사회자본 정비의 관계자의 시점에 맞춰 산정하는 수법이 확립되지 않아, 저탄소화를 목표로 하는 시도가 실시하기 어려운 환경에 있었던 것도 들 수 있다.

본 자료는 국토기술정책종합연구소가 실시한 종합기술개발 프로젝트 “사회자본의 라이프 사이클을 통한 환경평가 기술의 개발”(2008∼2010년도)에서의 연구 성과로, 이를 통해 사회자본 정비에서의 저탄소화 방향에 대해 고찰하였다. 해당 프로젝트는 원료 채취부터 공사 시공까지의 전체 CO2 배출량을 평가하는 척도의 개발을 목적으로 실시하였다.

2. 사회자본 정비에서의 저탄소화의 방향성

가. 배출의 억제와 흡수 작용의 보전․강화

지구 온난화를 초래하는 CO2 농도의 상승은 배출원에 의한 CO2 배출량과 흡수원에 의한 CO2 흡수량의 균형이 무너지는 것이 원인이다. 따라서 저탄소화의 방책은 CO2 배출량의 억제와 흡수 작용의 보전․강화로 크게 나눌 수 있다.

사회자본 정비의 사업에서의 CO2 배출량의 억제로는 교토의정서 목표 달성 계획에서 제시한 저연비형 건설기계의 보급 외에도, CO2 배출량이 보다 적은 건설 자재의 조달, 건설 자재의 조달 총량을 줄이기 위한 구조물의 형상 연구, 건설기계의 가동 방법의 연구 등이 있다. 사회자본의 유지 관리를 포함하면, 구조물의 장수명화나 수선 방법의 연구도 CO2 배출량의 억제에 공헌할 수 있다. 보다 시야를 넓히면, 사회자본 정비는 교통흐름의 개선이나 교통기관 분담의 변화, 집약형 도시 계획 등을 통한 CO2 배출량의 감소에도 공헌할 수 있다.

한편, 흡수 작용의 보전․강화로는 교토의정서 목표 달성 계획에서도 제시하고 있는 도시 녹화 등에 의한 CO2 고정이 대표적이다. 사회자본 정비에서는 도시공원이나 도로 녹화 등을 통해 CO2 고정에 공헌하고 있다. 도시 녹화 등에 의한 CO2 고정량은 연간 약 70만 톤이다. 또, 교토의정서 목표 달성 계획에서는 제시하지 않았지만, 사회자본 정비로 널리 이용되는 콘크리트나 콘크리트 덩어리를 재자원화한 재생 쇄석은 시멘트 수화물의 탄산화를 통해 CO2를 고정하고 있다.

나. 라이프 사이클 사고(思考)의 필요성과 유효성

CO2 등의 배출량 억제 등을 위해, 각 주체가 실시 가능한 대응을 진행하는 것이 중요하지만, 실시하는 대응의 결정에서는 라이프 사이클 사고가 중요하다.

원료 채취부터 공사 시공까지의 사회자본 정비에 수반해 배출되는 CO2 내역을 보면, 건설기계의 가동 등에 필요한 에너지 소비 등에 의해 건설 현장에서 배출되는 CO2 배출량은 약 10%이며, 약 90%는 건설 자재의 제조 등에서 배출되고 있다. 즉, 사회자본 정비에 수반하는 CO2 배출량의 대부분은 라이프 사이클 사고에 근거해야 비로소 삭감 대상이 될 수 있다. 따라서 사회자본 정비에서의 저탄소화에서는 라이프 사이클 사고가 필수라고 할 수 있다. 또, 사회자본 정비는 시공에 이르기까지의 다양한 과정에서 각종 검토가 이루어지고 있어 이러한 검토 시 적절히 저탄소화의 검토도 실시해야, 여러 측면에서의 저탄소화를 도모할 수 있다.

다. 사회자본 정비에서의 라이프 사이클 사고의 방향

(1) 전과정평가(Life Cycle Assessment)

라이프 사이클 사고에 근거한 환경평가는 전과정평가(LCA)로 불린다. 사회자본 정비에서의 저탄소화에서도 LCA는 필요하고 유효한 수법이다. 원래 LCA는 대상의 원재료의 채취부터 폐기에 이르는 전과정에서의 여러 환경 요소를 통합적으로 취급하는 수법이지만, 본 자료에서는 공사 시공까지의 CO2 배출량을 취급하는 탄소 발자국(Carbon footprint)의 의미로 사용한다.

사회자본 정비에서 LCA의 정착이 지연되는 주요 원인은 2가지로 볼 수 있다. 하나는, LCA가 여명기부터 확립기에 걸쳐 제품이나 서비스를 전제로 검토가 이루어져 왔기 때문에, LCA의 틀이 사회자본의 특징을 충분히 반영하지 못하고 있다. 또 하나는, 사회자본에 LCA의 응용을 시도한 선구적인 사례는 개별 대상에 관한 검토가 대부분으로, 제도화를 응시한 검토가 적었기 때문에 제도화의 전제가 되는 수법의 공통화가 진행되지 않았다.

(2) LCA의 역할

사회자본 정비에서의 저탄소화를 위해서는 건설업에 한정하지 않고, 관련한 다른 산업계나 대학 등의 학계와도 인식을 공유하고, 각각의 역할을 명확화하기 위한 공통 수법이 필요하다.

관계자가 다방면에 걸친 지구 환경 문제에 대해, 실시하는 주체가 스스로 대책을 검토하는 수법이 요구된다. 관계자가 스스로 전체 최적의 시나리오를 검토하는 공통의 수법으로 대상의 전체 과정을 통해 환경에 미치는 영향을 평가하는 LCA가 적합하다.

3. 사회자본 정비의 이산화탄소 배출량의 산정 기술의 개발

국토기술정책종합연구소는 토목학회와 협력해 사회자본 정비에 수반하는 CO2 배출량의 산정 기술을 개발하였다.

이 산정 기술은 원료 채취부터 공사 시공까지를 대상으로 하고 있다. 따라서 공용이나 폐기 단계에서의 CO2 배출량을 포함한 평가가 필요한 경우에는 사회자본의 각 분야에서의 개발 상황 등을 근거로, 별도 고려할 필요가 있다. 공용이나 폐기 단계를 기술개발의 대상 외로 한 것은 공용시의 CO2 배출은 사회자본의 분야에 따라 배출원이나 양이 다양해 수법의 공통화가 어렵고, 사회자본은 기능이 폐지된 후에 해체 등의 프로세스의 발생 여부는 건설 수요에 의존하고 있는 측면이 강해 사회자본의 정비 단계에서 이의 판단이 어렵기 때문이다. 또, 사회자본이 일반적으로 장수명인 것 등을 감안하면, 폐기 단계의 CO2 배출량이 라이프 사이클을 통한 CO2 총배출량에 차지하는 비율은 제한적일 것으로 추측된다.

4. 사회자본 정비에서의 흡수 작용의 보전․강화에 관한 연구 동향

가. 도시 녹화 등에 의한 이산화탄소 고정

교토의정서 보고에서는 일본은 식생 회복을 보고 항목으로 선택하고 있다. 이 식생 회복은 도로나 도시공원 등의 공공시설에 새롭게 녹화하는 것에 의한 흡수량을 산출하는 것이지만, 산출에서는 IPCC(기후변화에 관한 정부간 패널)가 작성한 “토지 이용, 토지 이용 변화 및 임업에 관한 굿 프랙티스 가이던스”를 채용하는 것이 정해져 있다. 해당 가이던스에서는 미국의 수목 성장량의 연구 성과로부터 얻어진 연간 성장량이 디폴트값(10개의 수종 그룹별)으로 제시되어 있어 자국의 디폴트값 등이 없는 경우에는 사용할 수 있다고 되어 있다. 일본의 보고에서도 지금까지는 미국의 디폴트값을 사용해 보고해 왔다. 그렇지만, 미국의 디폴트값을 사용하는 경우, 수령 20년을 넘으면 수목의 성장량과 고손(枯損) 등에 의한 손실량이 동일하다고 가정해 산출 대상에서 제외시켜야하므로 일본 실정에 맞지 않는다. 또, 이 가이던스에서는 자국에서의 성장량 등을 이용하는 것을 권장하고 있다. 이에, 국토기술정책종합연구소에서는 일본에서의 50년 전후의 수령까지를 적용 범위로 한, 도시 녹화에 많이 사용되고 있는 수종의 상대성장(相對生長, allometric growth)식 및 연간 CO2 고정량 산정식의 작성을 차례차례 진행해 교토의정서 또는 그 이후의 보고로의 활용을 목표로 하고 있다.

나. 콘크리트 덩어리의 재자원화에 의한 CO2 고정

콘크리트 내에는 시멘트와 물이 반응해 시멘트 수화물을 구성하고 있다. 시멘트 수화물의 pH는 대체로 높고, 초기 콘크리트에서는 약 12.5이다. 이 때문에, 대기중의 CO2가 콘크리트의 표면을 통해 내부에 용해해 탄산이온이 되면, 산염기 반응이 발생해 탄산칼슘으로 고정된다. 이러한 반응을 “탄산화”라고 하며 콘크리트의 pH가 저하하는 “중성화”의 주된 요인이다.

중성화는 철근 콘크리트 구조물의 철근 부식을 초래하는 원인의 하나이기 때문에, 종래는 억제해야 할 현상으로 널리 인지되고 있었다. 다만, 재자원화된 재생 쇄석을 노반재 등에 이용하고 있는 경우에는 철근 부식의 문제가 없기 때문에, 콘크리트 덩어리의 재자원화에 의한 CO2 고정이 내구성 관점에서 문제가 없다.

일본에서는 건설 리사이클이 발달해, 2008년에만 약 3,000만 톤에 이르는 콘크리트 덩어리를 재자원화하고 있다. 그렇지만, 콘크리트 덩어리의 재자원화에 의한 CO2 고정량에 관한 국내외 지식이 매우 한정되어 있어 건설 리사이클을 통한 저탄소화로의 공헌에 대해 정량적으로 평가하는 것이 불가능했다.

한편, 국토기술정책종합연구소는 관계자의 협력을 얻어, 2010년에 콘크리트 덩어리의 재자원화에 의한 CO2 고정량에 대해 전국 조사를 실시하였다.

<조사 결과>

조사 결과, 콘크리트 덩어리의 재자원화에 의한 CO2 고정량은 평균으로 약 8.5kg-CO2/t였다. 2008년도에 재자원화된 약 3,000만 톤의 콘크리트 덩어리가 평균적으로 동량의 CO2를 고정하고 있다고 가정하면, 연간 고정량은 26만 톤에 이른다.

게다가 CO2를 고정하는 모체인 시멘트 수화물의 소비 상황을 조사한 결과, 최대로 현재의 4배 이상의 CO2 고정도 가능할 것으로 보인다. 현재는 재자원화 방법의 확대에 대응하기 위해, 재자원화 방법 연구에 의한CO2 고정의 촉진 방법 등에 대해 연구를 진행하고 있다.