콘크리트 전과정 온실가스 배출량 평가프로그램 개발

Abstract

최근 건설 산업의 온실가스 배출 저감을 위한 국제적인 노력이 지속됨에 따라 건설재료 및 건설제품의 제조특성을 고려한 탄소저감형 기술개발이 요구되고 있다. 특히 콘크리트제품의 경우 사용목적별·제조업체별 다양한 배합설계를 바탕으로 기존의 일반콘크리트를 비롯하여 고성능, 탄소저감형 특수콘크리트가 개발되고 있으며, 콘크리트를 대상으로 전과정평가기법을 적용하여 온실가스 배출량을 정량적으로 산정하고 이를 저감 및 관리하기 위한 평가기술 및 평가프로그램 개발이 요구되고 있다. 하지만 기존 콘크리트 전과정 온실가스 배출 평가기술은 부산물의 생산내역 및 재료의 회수, 재사용과정에 의한 온실가스 배출량이 평가에 고려되지 않아 전과정평가가 국제적·표준적인 수준으로 이루어지지 않는 것으로 분석되었다. 또한, 콘크리트의 종류 및 제조특성에 따른 에너지사용에 대한 온실가스 배출량을 산정하는데 있어서 제조현장데이터의 체계적인 할당방법이 부재하며 평가자별로 할당방법이 상이함에 따라 평가사례를 비교 및 분석하는데 어려움이 있는 것으로 분석되었다. 이에 본 연구에서는 콘크리트의 제조특성별 온실가스 배출량을 정량적으로 평가를 위해 표준적인 전과정평가 시스템을 제안하였으며, 세부 평가단계별 데이터베이스를 구축하였다. 특히, 배합설계단계, 제조공정단계의 제조현장데이터가 체계적으로 할당이 이루어지도록 하였으며 이를 통해 콘크리트 전용 전과정 온실가스 배출량 평가프로그램을 개발하였다. 이를 위해 연구범위를 전과정 평가기법 및 평가프로그램 분석, 시스템 프로세스 구축, 요소기술 개발, 전과정 평가프로그램 개발로 설정하였다. 전과정 평가기법 분석 및 전과정 평가프로그램의 분석에서는 국내·외에서 시행되고 있는 건설재료부문의 전과정 평가프로그램을 목적, 범위, 방법, 요소기술에 따라 분석하였다. 시스템 프로세스 구축에서는 평가프로그램의 분석 결과를 기반으로 개선사항을 도출하였다. 요소기술 개발에서는 도출된 개선사항을 바탕으로 데이터할당 기술, 전과정평가자동화 기술, 평가분석·관리 시스템을 제안하였으며 관련된 세부 데이터베이스를 구축하였다. 데이터할당 기술은 제조현장데이터를 평가범주에 부합하도록 평가프로그램 내 적절하게 분배 및 배치시키는 작업을 의미한다. 전과정평가 자동화 기술은 평가단계별 세부절차를 평가프로그램을 통해 체계적·자동으로 수행하는 작업을 의미한다. 평가분석·관리 시스템은 평가프로그램을 통해 도출된 평가결과를 재료사용측면, 에너지사용측면, 폐기물·부산물배출측면에 따라 분석하고 이를 타 평가사례와 비교를 통해 온실가스 배출 저감방안 수립 등에 활용이 가능하다. 또한, 이와 같이 구축된 요소기술을 콘크리트 전과정평가기법에 적용하였으며, visual basic 소프트웨어 개발도구를 활용하여 콘크리트 전과정 온실가스 배출량 평가프로그램을 개발하고 사례분석을 통해 기술검증을 실시하였다. 본 연구는 콘크리트 전용의 전과정 온실가스 배출량 평가와 물질목록의 영향평가를 통한 비교분석이 가능한 평가 프로그램 개발을 목적으로 하며 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 콘크리트 전용 전과정 온실가스 배출량 평가 프로그램을 평가요소기술인 데이터 할당 기술, 전과정평가 자동화 기술, 결과분석 및 관리기술을 통해 개발하였다. 2) 데이터 할당 기술은 현장수집데이터들의 평가단계별 자동 분배 및 배치를 목적으로 개발하였으며, 이를 위해 부산물에서 자원을 회수하여 재사용하는 공정과 콘크리트 종류별 제조설비의 가동시간의 차이를 고려한 투입물질 산정시스템을 구축하였다. 3) 전과정평가 자동화기술은 평가결과데이터들의 비교분석 활용성을 위해 표준적인 평가체계의 개발을 목적으로 개발하였으며, 이를 위해 공정흐름도작성, 물질흐름정보입력, 목록분석, 영향평가단계를 자동으로 수행되도록 프로그램을 구성하였다. 4) 결과분석 및 관리기술은 평가결과를 온실가스 배출, 자원 재활용, 에너지 효율에 대한 영향분석과 타 프로젝트 평가결과와 상호비교가 가능하도록 하였다. 5) 사례분석의 온실가스 배출량 평가결과는 본 연구 프로그램의 결과값과 탄소성적표지프로그램의 결과값이 매우 근접하게 나타났으며 오차율은 0.4 % 미만을 나타내었다. 회수재료 사용율 평가결과는 A 업체의 Case1, 2 에서 각각 5%, 5.22%를 나타내었고 그 외의 콘크리트는 모두 2%를 나타내었다. 에너지 사용량 평가결과는 본 연구 프로그램은 Case3 의 고강도 콘크리트가 높은 것으로 나타났으나 탄소성적표지프로그램은 모두 동일한 결과값을 나타내었다.