LCCO2 분석에 의한 공동주택 외피 시스템 평가에 관한 연구

Abstract

우리나라는 전체 에너지의 22%가 건물에서 사용되고 있으며, 건물 생애비용의 16%가 건설단계에서 사용되며, 83%가 유지관리단계에서 사용되고 있다. 따라서 건물의 건설 및 유지관리 단계에서 에너지 사용량을 줄여, CO2 배출량을 줄이는 것이 필요하다. 건축분야의 탄소감축을 위해서는 건축물의 건설, 유지관리, 폐기단계의 전과정에서 탄소배출량을 감소시켜야 한다. 본 연구에서는 건물의 건설 및 유지관리단계에서 CO2 배출량에 많은 영향을 미치는 외피시스템을 개발하고, 이를 LCCO2 분석에 의한 평가를 실시한다.

본 연구는 다음과 같이 수행하였다. ▪ 에너지 다소비형 건물의 CO2 배출량을 줄이는 외피시스템 개발을 위하여 탄소감축을 위한 국내외 동향을 파악하고, LCA에 대한 개념과 구성요소를 이해하여 건축물 LCA에 대한 수행방법 및 방향에 대하여 고찰하였다. ▪ 벽체와 창호를 중심으로 CO2 배출 저감형 외피 시스템을 개발하였다. 벽체에서 CO2 배출을 줄일 수 있는 외장 패널 시스템을 개발하고, 창호에서 3중유리 고성능 창호 시스템을 개발하여 외피 성능 확보 여부를 Mock-up 실험을 통해 평가하였다. ▪ 외피 시스템의 전생애과정을 건설단계, 유지관리단계, 폐기단계로 구분하고 각 단계별 CO2 배출원단위를 산출하여 외피 시스템의 LCCO2 평가 기법을 정립하였다. ▪ 개발된 외피시스템과 기존의 외피공법에 대한 LCCO2 평가를 실시하여, 외피시스템별 생애주기 CO2 배출량을 평가하고, 비교 분석하여 개발 시스템의 우수성을 확인하였다.

본 연구를 통해서 얻어진 연구결과는 다음과 같다.

1) CO2 배출 저감형 외피 시스템 개발하고 성능 평가와 LCCO2 평가를 통한 실용성을 확보하는 것을 목적으로 하였다.

2) 고성능 창호 시스템은 기존 복층유리의 열관류율 대비 2.8배 우수한 1.0 W/m2K의 성능을 가지며, 복층유리 이중창과는 동일한 단열성능을 확보하면서 자재사용량을 33% 줄여 생애기간 CO2 배출량 감소효과가 있는 것으로 나타났다.

3) 외장 패널 시스템은 단열성능이 기존의 법규기준 열관류율인 0.47W/m2K 보다 약 3배 우수한 0.161W/m2K의 성능을 가지며, 기존의 습식공법을 건식화함으로서 자재 생산단계를 포함해 전생애기간의 CO2 배출량 감소효과가 있는 것으로 나타났다.

4) 외피 시스템의 LCCO2 분석을 위하여 전생애기간을 건설단계, 유지관리단계, 폐기단계로 구분하여 단계별 평가 프로세스를 정립하였다.

5) 고성능 창호 시스템과 기존 창호의 LCCO2 평가 결과, 고성능 3중유리창호는 29.8 tCO2, 복층유리 이중창호는 30.46 tCO2, 복층유리창호는 31.74 tCO2로 나타나, 개발 시스템의 생애기간 CO2 배출량이 가장 적은 것으로 나타났다.

6) 외장 패널 시스템과 기존 벽체의 LCCO2 평가 결과, 건식외장패널 시스템은 20.58 tCO2, 외단열 시스템은 31.04 tCO2, 내단열 시스템은 32.39 tCO2로 나타나, 개발 시스템의 생애기간 CO2 배출량이 가장 적은 것으로 나타났다.

7) 15층 60세대인 판상형 공동주택을 기준으로 세대 위치별 열적특성을 고려한 동단위 LCCO2 평가결과, 기존공법의 CO2 배출량은 5,208 tCO2이고 개발공법의 CO2 배출량은 4,070 tCO2 로 나타나 생애주기 CO2 배출 감소량은 22% 감소하는 것으로 나타났다.

8) CO2 배출 저감을 위해 개발된 공동주택 외피 시스템은 기존 외피 시스템에 비해 단열성능이 우수하고, CO2 배출이 적은 자재를 사용하고 있으며 전생애기간 CO2 배출량 또한 줄어드는 것으로 나타났다.