탄소배출 감소를 위한 건설재료 변경에 대한 연구

Abstract

건설재료의 변경이 탄소배출 감소에 영향을 미칠 수 있는지에 대해서 연구를 진행하였다. 현재 정부는 2050년까지 탄소중립을 만들기위해 노력하고 있으며, 이를 위해서는 건설분야에서의 탄소 중립이 절실히 필요하다. 건설분야에서의 탄소를 중립하는데는 여러 방법이 있겠지만, 그 중 건설재료 자체를 변경하는 데에서 올 수 있는 탄소배출 감소 효과에 주목하였다. 변경 건설재료는 목재로 선정하였다. 진교진 외 3명(2023)에 따르면, 나무가 자라서 건축용 목재가 되면 대기에서 탄소를 흡수하며, 수명동안 나무에 의해 흡수된 탄소의 양이 사용 중에 생성된 것보다 더 크기 때문에 탄소절감에 효율적인 재료가 될 수 있다. 그 중에서도 ‘목재 신재료’로 주목받고있는 글루램과 CLT는 친환경재료임과 동시에 철근콘크리트에 비교하여 강도가 뛰어나기 때문에 기존의 RC구조를 대체하기에 부족함이 없다. 연구는 대상건물을 선정하고, 해당 건물의 기존 RC구조에 따른 탄소배출량과 목재로 건설재료를 교체하였을때의 탄소배출량을 각각 산출하여 비교하는 방식으로 진행되었다. 기존 RC구조 중 축 부재인 기둥, 계단, 보는 글루램으로, 면 부재인 슬라브는 CLT로 대체하였다. 대체하는 과정에서 본 연구는 재료의 대체로 영향을 끼칠 수 있는 탄소 감소량에 초점을 맞추었기 때문에, 구조적 비교를 배제하고, 레미콘과 동일한 수량으로 1:1 치환했다. 탄소배출량 산정에 필요한 GWP 기준의 경우, 글루램과 CLT는 아직 국내의 적용이 적어 국내 기준이 없기 때문에 덴마크의 GWP를 기준을 사용하여 탄소배출량을 산출했다. 그 결과 철근콘크리트를 사용하여 증축한 건물의 탄소배출량 합과 공학목재를 사용하여 증축한 건물의 탄소배출량 합은 각각 5.73E+07kg-CO₂eq (=57,300,000)와 –2.49E+05kg-CO₂eq (=249,000)으로, 약 –230배의 차이를 보였다. 다만, 공학목재의 사용 시 탄소배출량이 음수로 나타나기 때문에 탄소배출량을 단순 배수로 나타냄에 어려움이 있음을 볼 수 있다. 연구를 진행한 결과 다음과 같은 아쉬움이 있었다. 첫째, 국내 공학목재 GWP 기준이 없어 덴마크의 GWP를 기준으로 했기 때문에 국내 기준 데이터 생성 시 탄소배출량에 오차가 생길 수 있으며, 본 논문에서는 생산단계 이외의 탄소배출량을 미반영했기 때문에 전과정을 반영할 시 오차가 생길 수 있다. 둘째, 글루램 및 CLT가 국내에서 생산 및 수송, 그리고 국내의 기후와 해충에게 받는 영향에 대한 사전 연구와 데이터가 부족하여 국내에 대한 적용 가능성 검토가 필요하다. 하지만, 철근콘크리트를 대체할 수 있는 친환경 건설재료라는 점, 강도가 뛰어나 부재를 줄일 수 있기 때문에 뛰어난 공간활용성을 기대해볼 수 있다는 점에서 앞으로 글루램과 CLT가 더 연구되어 적용되면 큰 효용성이 있을 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 탄소배출 감축을 위해서는 정책 뿐 아니라 재료의 변경 등의 부분에서 적극적인 도입이 필요하다고 판단되었으며, 이를 위한 연구 및 신자재 도입에 적극적이어야할 필요가 있다고 생각된다.|A study was conducted on whether changes in construction materials could affect carbon emission reduction. Currently, the government is working to create carbon neutrality by 2050, which desperately requires carbon neutrality in the construction sector. There are many ways to neutralize carbon in the construction sector, but among them, we focused on the carbon emission reduction effect that could come from changing the construction material itself. Wood was selected as the construction material for the change. According to Jin Kyo-jin and three others (2023), when a tree grows and becomes building wood, it absorbs carbon from the atmosphere, and since the amount of carbon absorbed by the tree during its lifetime is larger than that generated during use, it can be an efficient material for carbon reduction. Among them, Gluram and CLT, which are attracting attention as "new wood materials," are eco-friendly materials and have superior strength compared to reinforced concrete, so there is no shortage of replacing the existing RC structure. The study was conducted by selecting the target building and calculating and comparing the carbon emissions according to the existing RC structure of the building and the carbon emissions when the construction material was replaced with wood. Among the existing RC structures, pillars, steps, and beams were replaced with glurams, which are shaft members, and slabs, which are cotton members, were replaced with CLT. In the replacement process, since this study focused on the amount of carbon reduction that can generally affect the material, structural comparisons were excluded and 1:1 substituted with the same quantity as the ready-mixed concrete. In the case of the GWP standard required to calculate carbon emissions, Gluram and CLT have not yet been applied in Korea, so there is no domestic standard, so the carbon emissions were calculated using Denmark's GWP standard. As a result, the sum of carbon emissions of buildings expanded using reinforced concrete and the sum of carbon emissions of buildings expanded using engineered wood was 5.73E+07kg-CO ₂eq (=57,300,000) and -2.49E+05kg-CO ₂eq (=249,000), respectively, showing a difference of about -230 times. However, it can be seen that it is difficult to represent the carbon emissions as simple multiples because the carbon emissions appear as negative when using engineered wood. As a result of conducting the study, there were the following regrets. First, because there is no GWP standard for domestic engineering wood, it is based on Denmark's GWP, so there may be errors in carbon emissions when generating domestic reference data, and in this paper, there may be errors when reflecting the entire process because carbon emissions other than the production stage were not reflected. Second, there is a lack of prior research and data on the effects of gluram and CLT on domestic production and transportation, as well as on climate and pests in the country, requiring a review of applicability in the country. However, since it is an eco-friendly construction material that can replace reinforced concrete and can reduce the number of members due to its excellent strength, excellent space utilization can be expected, if gluram and CLT are further studied and applied in the future, it is expected to be of great utility. Through this study, it was judged that active introduction was necessary not only in policy but also in material changes to reduce carbon emissions, and it is thought that it is necessary to actively introduce research and new materials for this purpose.