철근콘크리트 건축물의 유형 및 지역에 따른 콘크리트 생산시 CO2 배출량 평가에 관한 연구

Abstract

건설 산업은 전 산업분야 중 CO2 배출량이 많은 환경 저해 산업으로 인식되어져 왔으며 특히 건설 산업의 주요자재인 콘크리트는 시멘트, 골재, 혼화재료 등의 재료생산 과정에서부터 제조에 이르기까지 CO2가 많이 배출되는 것으로 알려져 있다. 특히, 건설현장에서 CO2 배출량이 적은 고강도 콘크리트 적용 및 CO2 저배출 자재에 대한 조달 시스템의 적용 등 콘크리트의 생산에서부터 현장 조달 과정까지 발생하는 CO2량의 정량적 평가 방법의 구축 및 이를 이용한 건설현장의 CO2 저감 방안의 제안이 요구되고 있다.

본 연구에서는 콘크리트의 생산과정에 따른 CO2 배출량의 정량적 평가 방안을 제안 하였다. 평가방법은 개별적산법을 이용한 국가 LCI DB와 산업연관분석법을 이용하는 혼합방식을 통하여 LCA 전과정 평가 프로세스에 따라 콘크리트의 CO2 배출량 평가 방법을 제안하였다. 콘크리트 생산과정의 단계를 자재, 운송, 제조단계로 구분한 뒤 각 단계별 CO2 배출량을 자재단계에서는 투입재료의 원단위 CO2 배출량을 근거로 하고, 운송단계에서는 각 재료의 운송거리를 측정하고, 제조단계에서는 레미콘사의 에너지 사용량을 통해 평가하였다.

제안된 평가 방법을 통하여 총 10개의 지역별, 용도별 특성을 가진 프로젝트를 대상으로 각 프로젝트의 규격별 콘크리트의 자재, 운송, 제조 단계에서의 발생하는 단위 물량당 CO2 배출량을 산출하여 재료레벨별 (강도 및 슬럼프), 건축물의 유형별 (오피스, 공동주택, 주상복합), 지역별 (인천, 서울・ 경기, 부산) 분석을 통해 각 특성에 따른 CO2 배출량의 차이 및 그 원인을 분석하였다.

평가에 대한 결과로 CO2 배출량은 콘크리트 강도에 따라 증가하였으며, 콘크리트가 건축물에 사용되는 부분에 따라 배출량의 차이를 보이는데 기초로 사용된 경우에는 수화열 감소를 위해 시멘트보다는 고로슬래그의 혼합 비율을 높여 CO2가 적게 배출되는 것을 알 수 있었다. 동일한 강도 및 슬럼프의 경우 건축물의 유형, 재료의 산지에 따른 운송단계, 생산단계의 레미콘사의 특성 등 여러 가지 원인에 따라 CO2 배출량이 달라지는 것으로 분석되었다.

건축물의 유형에 따른 분석에서는 공동주택, 오피스, 주상복합의 순으로 CO2량이 감소하는 경향이 나타났다. 이는 주상복합의 경우에는 공동주택 및 오피스에 사용된 동일강도의 콘크리트보다 고로슬래그 및 플라이애쉬를 시멘트 대체 혼화재료로 사용한 비율이 높았기 때문으로 사료된다. 콘크리트의 지역적 특성 분석에서는 인천이 가장 CO2 배출량이 적었는데 이는 내염해에 강한 배합의 구성을 사용한 이유라고 할 수 있다.

상기의 분석을 바탕으로 몇 가지 제안된 CO2 저감에 방안에 대해 고강도 콘크리트로 설계 변경하고자 하는 현재 신축중인 판교지역의 오피스 프로젝트를 선정하여 CO2 배출량 저감 방법을 적용・ 평가하였고 그 결과는 RC구조의 고강도 콘크리트의 적용시 SRC 구조의 저강도 콘크리트 적용 보다 약 17%의 CO2 배출량이 절감되는 것으로 나타났으며 RC 구조의 기둥에서는 저강도 콘크리트를 사용하는 기둥보다 고강도의 기둥을 사용한 기둥의 경우 약 10%의 CO2 배출량이 절감되는 것으로 나타났다.

건설단계에서의 콘크리트 생산부분의 CO2 배출량 저감방법은 고강도 콘크리트의 적용, 고로슬래그 등을 사용한 CO2 배출 저감 배합표의 표준화, 레미콘 사 선정시 CO2 배출량이 적은 업체 선정 등으로 요약 될 수 있으며 본 평가를 통해 건설현장에서 콘크리트에 대한 CO2 배출량을 저감할 수 있는 방안을 도출하여 향후 프로젝트 수행 시 적용해 보고자 한다.; This study intends to establish method of quantitative evaluation of CO2 amount generated from concrete production to field procuring process and propose method of reducing CO2 in construction field using it. As for the amounts of CO2 of concrete, the amounts of CO2 generated in the stages of material, transportation and manufacturing are evaluated from input material, transported distance and energy using amount. Based on the evaluation method proposed, the unit amounts of CO2 generated in concrete material, transportation and manufacturing stages by the size of each project are calculated, and the causes of the CO2 emission amounts by each characteristic are analyzed through analyses by material levels, and building types and areas.

CO2 emission amount analysis and causes are as follows:

1. Concrete showed increase of CO2 emission amount by the strengths, and the amounts of CO2 were different depending on the locations of concrete use like cases of being used as structure and those of being used as ground. When strength and slump are the same, the amounts of CO2 emission differed depending on building types and the characteristics of ready-mixed concrete sand in the stage transportation from producing area and production stage.

2. Regarding building types, CO2 emission amounts decreased in the sequential order of apartment houses, office and residential commercial complex, and in the case of residential commercial complex, that is the reason the using amounts of blast slag or flyash instead of cement are increased for improvement of strength.

3. As for the difference of concrete by the areas, CO2 emissions were low in the sequential order of Busan, Incheon, Seoul and Gyeonggi. In the case of Incheon, that is the reason they used a composition of combination sturdy for endurance against salt of the sea.

4. By applying the above analysis in the field, the cases were analyzed. As a result of analyzing CO2 emission amounts by applying high strength concrete while modifying SRC structure column to RC structure column, about 83% of CO2 emission were reduced when RC structure high strength concrete was applied.

5. It is anticipated that the results of this study will enable proposal of method to reduce CO2 in concretes in construction fields and quantitative evaluation for the reduction of CO2 later on.