최적기법을 이용한 콘크리트 전과정 CO2 배출량 및 경제성 평가시스템 개발

Abstract

지구 온난화로 인한 기후적, 생태적 문제가 경고수준에 다다름에 따라 CO2 배출량을 줄이기 위한 국제적 규제가 1992년 리오 환경개발회의 및 1997년 교토 기후협약 등을 통해 발효되었다. 2020년까지의 온실가스 감축 목표 및 개도국에 대한 감축 지원 등을 주요 의제로 한 협정이 이루어졌으며, 이미 선진국뿐만 아니라 개도국에게까지 지구온난화방지에 대한 적극적인 대응이 요구되고 있다. 최근 건축물 전 과정 평가(LCA:Life Cycle Assessment)관점에서 CO2 배출량 평가에 대한 연구가 진행되고 있으며 동시에 건축재료의 환경부하(CO2)배출량 평가에 관한 연구가 필요 시 되고 있다. 특히, 건설 산업의 주요자재인 콘크리트는 시멘트, 골재, 혼화재료 등의 자재 생산과정에서부터 제조에 이르기까지 다량의 CO2를 배출 할 뿐만 아니라 향후 레미콘 출하 시 관련된 자료에 CO2 배출량 표기 등이 예상되는바 콘크리트 생산에 따른 CO2의 정량적 평가에 관한 연구가 절실히 요구되고 있다. 또한, 콘크리트를 정량적으로 평가하는 기술과 에코(Eco)콘크리트 연구가 필요하게 되면서, 콘크리트 생산 시 CO2 배출량을 저감할 수 있는 설계방법 및 평가기법에 관한 연구가 필요 시 되고 있다. 이에, 환경 선진국에서는 저탄소 콘크리트 조달 시스템 등 CO2 배출량 및 에너지 절약형 콘크리트 생산에 관한 연구가 진행되고 있으나 국내에서는 현재까지 뚜렷한 연구가 진행되고 있지 않고, 기존의 연구에서 도출된 콘크리트 CO2 배출량 원단위는 몇 개의 대표적인 콘크리트 강도만을 대상으로 하고 있고, 콘크리트 생산 시 자재단계의 배합 비, 운송단계의 운송수단, 제조단계의 제조설비 등의 다양한 조건의 생산방식을 갖는 개개 콘크리트 생산업체에 CO2 배출량의 정량적 평가에는 많은 한계점을 내포하고 있다. 또한, 콘크리트 생산업체의 레미콘 생산 시 비용절감에 관한 관심이 증대되고 있으나, 현재 콘크리트의 경제성 평가에 관한 연구는 진행되고 있지 않다. 이에 본 연구에서는 최적설계 기법을 이용한 콘크리트의 CO2 배출량 및 경제성 평가를 위하여 평가방식을 현장입력과 최적설계로 구분하였고, 콘크리트 생산과정의 단계를 자재, 운송, 제조단계로 구분한 후 각 단계별로 정량적 평가 기법을 제안하였다. 먼저 콘크리트를 현장에 출하 전 단계까지의 CO2 배출량 및 경제성 산출기법을 분석하였으며, 각 단계별 CO2 배출량과 경제성을 산정할 수 있는 연산자와 요구되는 DataBase를 통합적으로 구축하였다. 이로 인해 콘크리트 생산 시 CO2 배출량과 경제성의 정량적 평가가 가능할 것으로 기대된다. 이에 따라 본 연구에서는 콘크리트 산업 환경부하(CO2)평가 및 예측시스템 개발 연구의 기초적인 연구로 최적설계기법을 이용한 ‘콘크리트 전 과정 CO2 및 경제성 최적설계시스템 개발’을 목적으로 한다.