1. 서론

• 2050년대에 이르면 세계 경제활동 규모는 현재에 비해서 5배가 증가하고, 제조업 활동도 3배 이상 증가할 것으로 예상되고 있다. 이러한 성장 예상치와 함께, 환경영향을 최소화 하는 동시에, 성능, 내구성 및 재생가능성을 최대화 하는 지속가능한 제품개발의 중요성이 점차 증대되고 있다.

• 지속가능한 개발 및 법률적/재정적 추진동력에 대한 일반 대중들의 관심증대로 인해, 제조업 분야의 기업들은 이러한 수요증대에 부응하는 지속가능한 건설제품 및 건축물 들을 개발하고 있다. 간단히 말하면 인공구조물 환경의 지속가능한 제품이라는 것의 의미는 다른 제품들과 비교할 때 환경에 대해 보다 긍정적 역할을 수행하거나 환경영향을 최소화 하는 건설자재 및 건축물을 말한다. 이러한 지속가능한 생산품은 단독으로 사용하는 경우도 있지만 대부분의 경우에는 통합적 지속가능한 계획된 전략의 일부분으로서 사용되는 경우가 많으며, 해당제품의 선택은 그 제품 단독으로만 고려되어 선정되지는 않는다. 예를 들어, 열에너지를 고르게 반사하는 반사판을 선정할 때, 에너지 효율을 최대화하기 위한 외부 단열재를 함께 고려하여 선정한다. 그러므로 발주자와 설계 책임자는 통합적 지속가능한 설계해법에 적합한 지속가능한 제품을 선택하는 것이 상당히 중요하고 어려운 문제가 된다. 이렇게 최적의 제품을 선정 시, 다음과 같이 즉, 에너지 효율, 수자원 보호, 내구성 및 유지관리, 사용 및 폐기 시 환경오염 최소화 등 전체 시스템에 대한 설계개념을 고려하여야 한다. 또한, 제조 및 재활용에 대한 배포 및 효용성과 같은 건설 및 제조와 관련된 사항도 반영하여야 한다.

• 본 보고서는 호주의 지속가능한 에너지 및 제품형식에 대한 현주소를 파악해 보기 위한 목적으로 작성되었다. 여기서, 최신 개발된 4가지의 제품을 선정하여 이들이 호주의 건축 및 건설산업의 지속가능성을 강화하는데 기여하는 혁신적 방안에 대해 살펴보기로 한다. 이러한 대상 주제의 광범위성을 고려하여 전체적인 혁신사례 중 일부를 발췌하여 상세 분석하는 것이 필요하다.

 

2. 지속가능한 제품의 혁신

• 대상 사례분석 제품들이 제시되어 이러한 제품 주변의 시스템적 추진동력에 대해 알아보기로 한다. 그 이후에 해당 제품들이 전 호주 건설 산업에의 전파에 대한 추진력과 장애요소를 파악해 보기로 한다. 해당되는 4 가지의 대상 사례분석 제품들은 태양광 기술, 소규모 풍력발전, 첨단 콘크리트 기술 및 중온 아스팔트 제품기술 등이다.

 

1) 태양광 에너지 기술

• 태양광 광전기 배열판은 대기오염 및 폐기물 등과 같은 환경파괴 요인은 거의 발생시키지 않으면서 전기를 생성한다. 일반적으로 이러한 장비들은 동작하는 부분이 없기 때문에 신뢰성이 높고 유지관리가 용이하며 수명이 길다.

• 비록 이 광전기 배열판(PV)은 건축 산업에서는 그다지 최신기술로 볼 수는 없지만, 현재에도 지속적으로 기술적 진화를 거듭하며 상당한 성과를 나타내고 있다. 이 기술이 광범위하게 적용되는 것에 가장 큰 장애요소로는 태양광을 전기에너지로 변환시킬 경우의 낮은 효율성이 문제로 대두된다.

• 그러나, 기술이 발전됨에 따라 이 효율성도 같이 개선되고 있어서, 최근의 태양광에너지의 전지에너지 변환비율은 거의 40.8% 에 이르고 있다.

• 호주에서는 이러한 기술에 대한 주요 적용사례는 자가 전력 빌딩 주거시스템과 산업, 통신 및 농업부문에서의 "자체전력시스템"에서 주로 형성되어 있다. 주거 빌딩에 대한 자체전력 적용사례는 일반사용 전기의 보조전력 및 예비전력의 개념으로 적용되고 있으며, 대규모 태양광 배열판의 경우는 상업시설에서 비 첨두시간대에서 전력공급을 위해 사용되고 있다.

• 최근의 연구를 통해 호주 국립대학교(ANU)에서 개발한 투명 인쇄 가능형 태양광 방열판이 현재 적용단계에 있다. 이러한 획기적인 제조기술은 태양광 배열판의 가격효율성을 상승시키고, 또한 빌딩 및 건물의 외벽유리 등에 적용될 수 있을 것으로 보고 있다.

• 이러한 태양열 배열판(PV) 관련기술 중, 새로이 부상하고 있는 또 다른 건축물 관련 신 기술은 “통합 건물 광발전 기술(BIPV)”이다. 간단히 말하면, BIPV는 광발전 물질을 일반적인 건축요소인 지붕, 외벽 및 유리 등에 대한 대체 재료로서 사용하여 건축물 특징 내에서 미적요소 및 통합적인 특징을 부각시키는 방법이다. 호주의 건축 산업에서 이러한 혁신적인 접근방법은 성공적인 실험결과를 거두었으며, 현재 호주의 산업여건에서 대단히 소중한 자원인 전기에너지를 얻을 수 있는 것으로 입증되었다. 향후 이러한 제품시장은 태양광 배열판 기술이 보다 발전할 수 있도록 활성화 될 것으로 예상된다.

 

2) 소규모 풍력 터빈

• 호주는 세계 어느 나라 보다도 풍부하고 강력한 풍력자원을 보유하고 있으며, 아직도 이를 완전히 활용하고 있지 못한 상태이다. 풍력기술은 세계적으로 급속한 성장세를 보이고 있으며, 풍력은 전 세계의 재생에너지 부문에서 가장 많은 투자를 이끌어내고 있다. 풍력발전에 대한 현재의 대부분의 투자는 대규모 풍력발전 농장(Farm)에 집중되어 있으나, 최근 부상하는 소규모 풍력터빈에 대한 기술혁신은 다양한 원거리 시설물에 대한 전기 공급용도로 사용될 수 있다.

• 현재, 풍력발전산업은 대규모 시설에 집중적으로 투자되고 있으며, 소규모 시설은 상대적으로 주목받지 못하고 있는 실정이다. 그러나 자가발전에 대한 정부의 관심이 증대됨에 따라 소형풍력터빈 연구단이 발족하게 되었다. 이러한 기조와 동일한 맥락에서, 호주정부는 2008년 8월에 호주서부의 Perth 시에 위치한 Murdoch 대학의 지속가능한 에너지 연구소 내에 "소형 풍력터빈" 시험 센터의 건립을 지원한다는 계획을 발표하였다. 이러한 연구는 주거 및 상업건물 지대에서 사용되는 소형 풍력터빈 기술개발을 지원하게 될 것이다.

• 미국 풍력에너지 협회(AWEA, 2008)의 소형 풍력터빈에 대한 세계시장 보고서에 의하면, 최근의 이 분야의 기술발전 내용은 다음과 같다.

 

- 강풍 시 일정풍력 획득을 유지하기 위한 능동적 피치조절 기술 및 최적 풍력획득을 위한 자동 날개피치 조절기술

- 소음 감소를 위한 로터속도 저감 및 진동차폐 기술

- 첨단 블레이드 설계법

- 저 풍속에서의 운동기술

- 돌풍 시 자체보호 메카니즘

- 자체전력 및 전력망 연결 형태에 대한 단일모델화

- 무선 모니터링 및 소프트웨어 지원

- 기존 시설물에 터빈 결합기술

- 미적인 디자인

 

• 풍력터빈은 주거건물에 대한 발전 뿐 만 아니라 대형 산업건물 또는 상업용 건물의 환기센터의 전력공급도 담당하고 있다. 이러한 방식의 성공적인 적용사례는 멜버른의 CO2 빌딩이다. 이 CO2 빌딩은 빌딩의 북측 벽체의 덕트를 통해서 공기를 배출하도록 6개의 풍력터빈이 장착되어 가동되고 있다. 이 풍력터빈은 일반적으로 사용되는 공기순환시스템에 전력을 공급하기 위한 전기 팬의 용도를 대체하고 있다.

 

3) 첨단 콘크리트 기술

• 지난 10년간 콘크리트 관련기술은 대단히 급속한 속도로 발전하였다. 이러한 발전부분은 배합, 골재, 구조설계, 내구성 및 실험 부분 등이 해당된다. 그러나 이러한 첨단기술의 상당부분이 아직도 설계표준에 채택되지 못하고 있다.

• 이러한 사항들 중에서 현재 건설 산업에서 가장 광범위하게 수용되고 있는 기술은 고성능 콘크리트(HPC)기술이다. HPC 는 특수골재와 혼화제를 재래적인 포틀랜드 시멘트와 혼합하여 높은 내구성과 강력한 압축강도를 나타낸다.

 

- 급결재, 지연재, 부식방지제 및 감수제 등과 같은 첨단 화학혼화재의 개발

- 플라이애시 및 실리카흄과 같은 첨단 결합 보충재

- 슬래그 골재와 같은 재활용 자재의 폭넓은 사용

- 콘크리트 배치 공정 및 연구개선에 의한 배합방법의 개선

- 특수한 목적에 부합하는 콘크리트의 내구성 특징 및 변형형태

- 콘크리트 시험절차의 개선으로 강도와 내구성 결과의 신뢰도 향상

- 첨단 양생절차, 콘크리트 강도 도입 및 균열예방 등을 위한 모니터링 소프트웨어의 사용

 

• 최근의 혁신적인 시멘트 재료로는 일명 "에코시멘트"라 부르는 호주의 TecEco사에서 개발된 제품이 있다. 이 에코시멘트는 반응 마그네시아가 포함된 재래의 포틀랜드 시멘트의 칼슘기반의 석회성분을 대체하게 된다.

• 일반적인 포틀랜드 시멘트의 재료에는 칼슘 카보네이트를 생성하기 위해 대단히 높은 온도가 요구된다. 하지만, 이 에코시멘트는 기존의 절반정도의 온도에서 제조될 수 있다. 이러한 에너지 소비의 획기적인 감소는 시멘트 제조 시 발생되는 이산화탄소의 배출량을 7% 이상 절감하도록 한다.

• Pearce (2002)에 따르면 이러한 에코시멘트가 재래의 포틀랜드 시멘트 보다 가장 우수한 점은 이 시멘트가 탄소화 과정을 통해 양생될 때 공기 중의 이산화탄소를 급격하게 흡수하는 능력이다. 이렇게 됨으로서 만일 에코시멘트로 일반 벽돌을 제조하면 마치 산림의 나무가 하는 역할과 같이 공기 중의 이산화탄소를 흡수할 수 있는 가능성을 가지고 있다. 이 밖에 다른 장점으로는 강도저하 없이 재생재료를 골재로 사용할 수 있다는 점 등이 있다. 현재까지 이 제품은 건설 산업에서 많이 적용되고 있지 못하며, 기본적인 자재의 단가도 상당히 고가이다.

 

4) 중온 혼합 아스팔트

• 도로건설 분야의 흥미로운 혁신적 신기술로는 중온 혼합 아스팔트(WMA)라고 하는 포장재료의 개발이다. 재래적으로 고온 혼합 아스팔트의 경우, 골재와 역청재료를 170도 이상의 대단히 높은 온도에서 가공 후, 그 상태로 도로에 포설하여 상온에서 냉각되면서 양생되는 형태이다. 중온 혼합 아스팔트의 경우(2000년대 유럽에서 개발)에는 2단계의 작업공정을 거치되 되는데, 첫 번째 특수 연질 고착제를 상대적으로 낯은 온도(약 120도)에서 혼합한 뒤, 두 번째로 추가 고착제를 혼합하여 재래적인 아스팔트와 같은 혼합물을 제조한다. 이 WMA는 사용연료를 약 30% 이상 절감하고 재래식 공법에 비해 이산화탄소 및 먼지의 발생량을 1/3 이상 감소시켜 준다.

 

3. 신제품의 개발 동력

• 사업수주가 주된 업무형태인 건설회사와 설계회사들은 점차적으로 생태적으로 지속가능한 설계(ESD)를 미래의 주요 산업 군으로서 그 중요성을 인지하고 있으며, 많은 건설 회사들은 ESD 및 지속가능한 건설재료의 사용이 호주건설 시장의 향후 5년 후면 대세가 될 것으로 예상하고 있다. 또한 정부 및 발주기관 들이 ESD를 점차 중요시 여기게 됨에 따라 자체 유통망(제조기업 및 유통기업)은 이러한 수요를 충족시키기 위해서 지속가능한 제품의 생산 및 보급에 중점을 두고 있다. 현재, 이러한 수요는 다양한 사업에 대한 중, 소규모의 제조수요를 충족시키는 틈새시장을 형성하고 있다.

• 지속가능한 제품사용의 촉진은 주로 공급시스템 측면에 집중하는 경향을 보이고 있다. 그러나 시장에서 혁신적 제품의 개발과 보급은 자산의 장기적인 효율성을 염두에 둔 시설관리자, 사용자 및 발주자들의 수요에 의해 대단히 의존적일 수 밖에 없다. 지속가능한 제품의 선택은 역시 시설관리에 대한 사업기반을 지닌 기업들에 의해 의존할 수 밖에 없다. 사업을 추진하는 기업은 발주처가 얻을 수 있는 편익을 제시함으로서 이러한 제품의 저변확대를 종용하게 된다. 예를 들어, 견적기술자들은 발주처와 설계팀들에게 지속가능한 제품사용으로 인해 획득이 가능한 편익을 정량적으로 제시하여 이러한 제품사용의 촉진에 중요한 역할을 담당하게 된다.

• 규제 및 기관들은 제품시스템 내에서 기술개발을 촉진하고 확산속도를 가속화 하는데 도움을 주게 된다. 혁신적인 재무기법 및 정부차원의 인센티브는 호주건설 산업에서 현재 지속가능한 제품의 저변확대의 주된 동력으로 작용하고 있다. 일단 인센티브를 받은 제품이 시장에 진입하고 기술이 발전되면 규모의 경제가 작동되어 가격하락이 가능해 진다. 예를 들어, 호주정부의 태양광 보상제도는 전기에너지를 1.5KW 까지 생산하는 가정, 기업 및 지역사회에 대해 재정적인 리베이트를 제공하는 제도이다. 이 제도에는 태양광 배전판, 풍력터빈 및 소형 수력발전기 등이 포함된다. 수요가 증대되면 경쟁 및 생산량 증대로 인해 가격이 내려갈 것을 기대하고 있다.

• 정부규제 또한 지속가능한 제품을 사용하고 개발하는데 대단히 중요한 역할을 한다. 호주의 건축시방서(BCA)에서는 건축물에 대해서 최소 필요에너지 효율에 대한 규정만 제시하고 있으며, 호주 공업규격에서도 새로운 기술과 제품의 최소성능기준을 제시하고 있다. 또한 호주의 주정부 및 지방정부도 해당지역에 ESD의 적용을 활성화하기 위해 자체적인 건축물 환경성능표준을 보유하고 있다.

• 이러한 규제와 재정지원책을 조합하는 접근방법은 호주의 혁신적인 지속가능한 제품의 사용을 촉진하는데 성공적으로 작동하고 있기는 하지만, 건설관련기업들 및 발주처/사용자들에 대한 이러한 편익에 대해 추가적인 교육을 시행하는 것이 보다 높은 효과를 얻을 수 있을 것이다. 이러한 방식을 일반 주거 주택구입자 및 상업/행정기반시설 발주자들도 포함하여 적용하는 것이 바람직하다.

 

4. 지속가능한 제품의 보급

• 혁신에 대한 경각심은 "기술전수"에 대단히 중요한 사항이다. 많은 건설 산업관계 전문가들은 아무리 ESD 및 지속가능성에 중요성을 부여한다고 해도 이러한 원칙을 광범위하게 도입하여 적용하는 데에는 많은 장애가 있다는데 동의하고 있다. 상업적으로 가능한 지속가능한 제품들의 보급수준은 건설 산업의 가격구조와 규제상황 등에 영향을 받는다. 예를 들어, 최근 호주에서 도입을 추진하는 균등 "발전차액 지원제도(Feed in tariff)" 개념은 주거건축물 분야의 재생에너지 제품의 도입을 가속화 할 것으로 예상된다. 현재 모든 호주의 주정부는 자체적인 "발전차액 지원제도"를 운영하여 주민들에게 자가발전을 주 전력망에 공급할 경우 보상을 받을 수 있도록 하는 기회를 부여하고 있다. 일반적으로 자체 발전된 전기는 가정용 전기 사용체계와 분리되어 일반적인 전기 공급회사의 소비전기 가격보다 높은 가격으로 상계처리 된다. 2008년 호주의회에서는 새로운 발전차액 지원제도 프로그램의 국가적인 원칙을 개발하는 법안에 동의하였다. 호주의 발전차액 지원제도에 대한 규정보완은 이러한 소규모 자체발전의 비용효율성을 증대시킬 것으로 내다보고 있다.

• Terry, Walker-Morison 등(2007)의 보고서에 의하면 호주 산업 전반에서 지속가능한 건축재료 및 제품 등의 확산을 방해하는 실제적 또는 잠재적 요소 등은 다음과 같다;

 

- 건설부문의 보수성 및 건축물 완공 후 인도까지의 느린 진척속도, 새로운 제품을 시범 적용하는 한정된 표본사업의 수

- 난립된 평가방법으로 인한 평가체계의 혼란

- 지속가능성에 대한 강제적인 표준의 부재로 인해 산업계의 적용관련 일관성의 부재

- 제품의 총 생애주기비용 개념이 아닌 초기비용으로의 비교로 인한 상대적으로 높은 가격

- 부적절하고, 피상적인 지식으로 인한 건설시스템 내에서의 새로운 제품이 기여하는 진정한 가치의 몰이해

- 새로운 제품을 적극적으로 적용하기 위해 필요한 공기차원의 여유, 설계 및 시공방법을 기꺼이 수정하려는 의지와 같은 마음가짐의 변화

 

• 혁신적 지속가능성 제품 및 절차의 개발은 R&D 및 시험비용을 감당할 수 있을 만큼의 규모가 큰 기관에 의해 추진되어야 한다. 그러나 이러한 제품들의 개발에 가장 지장이 되는 사항은 이러한 제품이 적용되는 분야에는 대부분 이러한 혁신적 제품군으로 새로운 시장을 개척하고 개발하기에는 너무 벅찬 중소규모의 기업들이 대부분이라는 점이다. 따라서 해당 산업계에서는 이러한 소규모 개발업체와 대형 건설사들 간의 전략적 제휴를 통해서 이러한 혁신적 기술이 전파되는데 필요한 문화적 및 자원측면의 걸림돌이 제거되도록 하여야 할 것이다.

• Crabtree 와 Hes(2009) 의 연구결과에 의하면 이러한 건설관련 제품 정보들이 호주의 설계사 및 건설사에 전파되도록 하기 위해서는 지속적인 노력이 필요한 것으로 나타났다. 여기에는 지속가능한 설계측면의 광범위한 저변확대에 필요한 재정적 환경과 관련된 혼란과 기존의 통념을 해체하기 위하여 지식공유 및 협력체계 강화 등의 조치가 포함된다.

• 일단 산업화가 성숙시기에 접어들게 되면 환경관련 문제들이 설계 및 시공단계에서의 가장 중요한 문제로 부각되게 되며, 이러한 조건들을 통합적으로 고려하는 절차가 수행될 것이다.

• 여러 가지 경제적 자원요소들이 재래적 시스템에서 벗어나 보다 지속가능한 제품으로 변화됨에 따라 일부 기업들은 일정기간 동안 사업조정을 위해 어려움을 겪게 될 것이다. 정부의 정책법안들을 이용하여 이러한 기업들의 필요한 사업조정에 도움을 줄 수 있을 것이다.

 

5. 결론

• 본 보고서는 호주의 건축 및 건설재료 산업 전반에서 상당한 성능개선을 제공하는 새롭게 부상하는 지속가능한 혁신적인 제품에 대해 분석하였다. 이러한 혁신들은 호주의 보다 지속가능한 건설 환경을 창조하는데 상당한 기여를 하고 있다. 이러한 주제의 중요성을 감안할 때 해당되는 전 분야의 혁신적 사항들 중에 엄선하여 분석하는 것이 필요하다. 이러한 선정결과는 다소 주관적일 수도 있지만 각각 대상 분야의 전문가들의 자문에 근거하여 선정되었다. 이러한 선정된 혁신사항들의 개별적인 가능성 들은 향후 연구에 의해 보다 자세히 정량화 될 것이지만, 그러한 작업을 시작하는 의미에서 본 보고서에서는 이러한 혁신적 지속가능한 제품들의 적용과 관련된 저변화 동력을 파악해 보고자하며 이러한 광범위한 보급에 장애가 되는 요소들을 도출해 보기로 한다.

• 가장 중점적으로 본 보고서는 호주정부가 지속가능한 제품사용의 저변확대를 촉진하는데 기여하는 중요한 역할에 대해 다루고 있다. 이러한 역할은 다양한 형태에 적용되지만 특히 발주처, 규제제정, 교육재원, 훈련 및 연구개발 분야의 주체로서 적용된다. 발주처 입장에서의 호주정부는 관련기준 및 규정을 검토한 후 이러한 첨단 지속가능한 제품 및 관련된 혁신기술이 보다 원활히 보급될 수 있도록 개정 및 조정할 수 있다. 정부정책이 이러한 방향으로 대대적으로 전환하게 되면 민간부문의 발주형태도 정부와 보조를 맞추게 될 것이다. 정부의 규제제정자로서의 역할에 대해서는 호주정부는 해당 지속가능한 제품의 사용승인에 관련되어 불확실성 및 업무중복과 관련된 난관에 봉착해 있다, 다시 말하면 혁신개발자들은 종종 제품 사용승인을 다양한 행정구역에서 취득하기 위해서 상당히 많은 비용을 감당해야 하는 것이 현실이고, 발주처 및 소비자가 지속가능한 제품을 사용하도록 촉진하는 규제 및 가격정책은 현재 전국단위의 행정조직에서 별도로 승인절차에 있는 상황이기 때문이다. BCA와 관련해서는 최근의 환경표준 개정/벤치마크가 이러한 혁신적 지속가능한 제품의 선택을 촉진하는데 일조를 하고 있지만 아직도 보다 강력한 환경성능, 의무적인 지속가능 표준 및 성능기반의 규제책이 필요하다.

• 마지막으로 교육, 훈련, 연구개발과 관련해서는 관련문헌 및 각 개별 전문가들은 각각의 특정한 지속가능 제품혁신과 관련된 실제편익에 대한 적절한 이해가 부족하다는 데 동의하고 있다.

• 호주정부는 교육프로그램, 훈련 및 시범사업들에 대해 중점을 두어 장기적인 생애전체의 비용 및 광범위한 환경편익을 고려한 의사결정 방식의 대대적인 변경을 추진하여야만 한다.