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특별기획

[특별기획] 건축물 전 생애주기 환경영향 평가툴 S-LCA

삼우CM, S-LCA 개발·특허…차별화로 글로벌 녹색건축 선도
자재생산부터 건물폐기까지 환경영향·비용편익 평가



건축산업이 환경에 미치는 영향은 매우 크다. 천연자재(Raw Material)의 50%는 건설공사를 위해 사용되며 국가 총 폐기물의 30%는 건설과정 및 노후건물의 폐기과정에 발생한다. 또한 건물부문은 세계 에너지소비의 40% 이상, 온실가스 배출의 30% 이상을 차지하고 있다.

이에 따라 세계 선진국들은 건물이 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 노력하고 있다. 우리나라 역시 2020년 공공부문, 2025년 민간부문 건물에 대해 nZEB(nearly Zero Energy Building)을 의무화하는 로드맵을 마련하고 시행 중이다.

파리기후변화협약(이하 파리협약)이 비준돼 참여한 195개국이 2030년까지 온실가스 감축목표를 수립·시행하고 있으며 2050년까지의 감축계획을 수립하는 장기저탄소발전전략(LT-LEDS: Long-Term Low-greenhouse gas Emission Development Strategy)을 국가별로 발표하고 있다.

그러나 세계적인 전문가들은 국가 중장기 온실가스 감축을 위해서는 저에너지건축물 조성정책만으로는 한계가 있다고 지적한다. 정책, 보조금 등 조치를 통해 저에너지건축물을 새로 짓거나 기존건축물을 효율화하는 방식으로는 지구평균기온상승을 1.5℃로 제한한다는 목표를 달성하기 힘들다는 것이다.

이에 따라 건물을 짓고 운영하는 과정에서 온실가스를 줄이는 것에서 나아가 자재의 생산·수송, 건축물의 폐기 등 전체 생애주기 동안 환경영향을 평가하는 전과정평가(LCA: Life Cycle Assessment)의 중요성이 주목받고 있다. 전과정평가는 건축재료의 생산, 시공, 운영 및 폐기에 이르기까지 건물의 환경영향을 평가한다.

이와 같은 LCA개념은 △미국 LEED △영국 BREEAM △독일 DGNB △일본 CASBEE 등 각국의 친환경건물인증의 평가항목으로 포함되고 있다. 우리나라도 2016년 G-SEED(Green Standard for Energy and Environmental Design)인증을 시행하면서 혁신항목(Innovative Design)으로 도입해 가산점을 부여하고 있다.

건축물 전 생애주기 동안 환경영향평가의 인식과 필요성이 넓어지면서 이를 평가하는 도구도 △ATHENA(캐나다) △nova-EQUER(프랑스) △ELODIE(프랑스) △Gabi(독일) △Simpro(네덜란드) △IMPACT(영국) 등 다수가 개발돼 운영되고 있다.

삼우CM, 전과정평가 특허 취득
최근 우리나라에서도 고도화된 건축물 LCA 평가도구가 개발돼 주목받고 있다. 삼우씨엠건축사사무소(대표 허인, 이하 삼우CM)는 ‘S-LCA(SAMOOCM-Life Cycle Assessment)’ 개발을 완료하고 지난 10월 특허등록함으로써 프로그램을 공식 출시했다.

삼우CM은 2010년 이후 국내 다수 대기업의 의뢰로 신축건물의 환경영향 평가분석을 자체적으로 수행해 왔다. 2015년 채택된 파리협약이 2016년 국회에서 비준된 이후 건물부문의 온실가스를 포함한 환경영향평가 수요증가를 예측해 2017년부터 S-LCA 프로그램 개발에 착수했다.

개발은 2019년 완료됐으며 이후 한국건설기술연구원(KICT)에 프로그램을 소개하고 세차례의 피드백을 받아 보완한 뒤 지난 10월 특허등록을 완료했다.

S-LCA는 IS0 21937-1(건물 전과정평가방법) 등 우리나라의 G-SEED인증뿐만 아니라 국제적인 기준을 준수하고 있으며 미국 LEED인증에서 요구하는 온실가스를 포함한 6대 환경영향 요소를 분석한다.

또한 많은 실무 프로젝트를 기반으로 프로그램을 개발해 사용자 편의성을 높였다. 자동화된 자재 분류, 가상공간 공동작업이 가능하며 국내에서는 최초이고 세계에서도 손꼽히는 기능인 환경영향과 비용을 연계한 경제성분석(Cost-Benefit Analysis) 기능을 탑재했다.

이는 건축물 설계단계에서 녹색건축물의 대안설계 시 환경영향을 비용과 연계해 제공함으로써 저탄소개발이 필요한 공공 및 민간 발주처에 명확하고 수준 높은 의사결정이 이뤄질 수 있도록 지원한다.




S-LCA, 정확성 한계 극복
S-LCA의 강점은 발주처나 설계사·시공사 등 사용자의 활용도 측면에서 차별성을 갖는 것이 특징이다.

기존의 건축물 LCA 환경영향평가 방법은 예비, 본 인증 단계에서 건축내역서, 국내 LCI DB 표준운송거리 자료 등을 활용해 시공단계에서 발생하는 배출량을 산정하고 있다. 이 경우 실제 시공에 투입된 물량과 상이해 탄소배출량의 차이가 발생하는 등 정확성의 한계가 발생하고 있다.

그러나 S-LCA는 본인증 단계에서 데이터의 정확성 향상을 위해 시공사로부터 실제 운송거리, 투입 자재 물량 등 현장자료를 반영할 수 있는 기능을 구현함으로써 기존 LCA의 한계를 극복했다.

삼우CM이 개발한 S-LCA는 기능의 차별성을 구현함에 따라 2020년 10월 ‘건축물 전과정 환경영향평가 방법 및 건축물 전과정 영향평가 장치’로 특허를 취득했다.

기존 전과정평가 프로그램이 갖고 있던 문제를 해결하기 위해 환경영향평가 결과값에 현장작업일보, 영수증 등 실제DB를 반영할 수 있도록 방법 및 장치를 제공한다. 또한 다양한 경제성 분석지표에 대한 결과값을 나타내며 에너지원의 사용단계까지 반영한 배출계수를 적용, 보다 정확한 건축물 LCA 환경영향평가 방법 및 장치를 포함하고 있다.

또한 S-LCA는 △본사 △현장 △제3자 검증 △전과정평가 프로그램 등이 하나의 네트워크에 연동돼 LCA평가를 위한 설계 및 시공단계 자료의 중앙화가 가능하다. 배출계수 데이터, 운송거리표 등 기본데이터는 실적이 쌓이면서 진화되도록 DB체계를 구성해 개발됐다. 

이와 함께 LCA평가의 온라인시스템화로 데이터 접근 용이성을 높혔으며 배출량 계산이 설계 및 시공단계별로 유기적으로 연동해 분석기능을 수행한다. 이에 따라 입력요소를 최소화할 수 있으며 사용자가 편리하게 사용할 수 있게 됐다.

건축자재 자동산출장치 탑재
환경영향평가에 있어 건축내역서에 기재된 1만여개 이상의 건축자재 정보가 기준에 맞춰 자동으로 추출되는 기능도 큰 차별성이다. 사용법이 간단해 작업자의 편의성과 업무능률을 향상시킬 수 있다.

S-LCA는 가장 보편적인 형태의 건축내역서 파일인 엑셀파일(*.xls)을 업로드하면 설정된 DB 알고리즘에 의해 데이터가 자동추출돼 내역변환의 호완성을 높혔다. 

추출되는 항목들은 탄소배출 영향도 등 환경영향이 높고 95%, 99%의 무게비중으로 투입되는 자재를 스스로 선정해 ISO 14000s, ISO 21931 등 국제적인 기준에 적합하게 산정된다. 이러한 업무편의성, 호완성 및 유효성 증대는 녹색건축인증 및 다양한 환경영향평가 단계에서 시간적 대응이 유리하다.

쌍방향 환경정보관리 ‘차별화’
프로그램 웹페이지의 구축은 쌍방향 환경정보관리로 운영된다. 본사관리자는 현장관리자와 제3자 검증자에게 프로젝트별 ID와 사용자별 사용권한을 부여한다.

본사관리자는 자재 내역서를 통해 건축자재 정보를 자동추출하는 등 산정과정과 DB업데이트, 웹페이지 전반적 운영관리를 실시한다.

현장관리자는 시공과정에서 환경영향평가 결과값이 산출될 수 있는 운송거리, 운송자재량 및 연료사용량 등 실측 데이터 업로드를 통해 자료의 신뢰성 확보를 진행한다.

제3자 검증자의 경우에는 전 과정 DB검증을 요청하고 검증업무의 신속한 피드백 처리가 가능하도록 웹페이지를 구성했다.

이를 통해 삼우CM-시공사-검증자 등 3자간 쌍방향 환경정보관리가 용이토록 했으며 이를 기반으로 삼우CM은 국내 건축설계, 시공 및 CM사 최초로 환경정보 통합관리를 실시할 계획이다.



ISO 6대 배출가스 평가
ISO14040에 준해 한 제품의 기능단위당 생산에 필요한 원료의 채취, 수송, 유통, 사용, 폐기까지 투입량과 산출량을 목록화한 데이터를 사용하며 국가가 제공하는 건축자재 약 30개 LCI DB를 우선 사용하고 독일, 스위스, 유럽 등 해외 LCI DB를 부차적으로 활용, 배출가스를 평가한다.

녹색건축인증의 건축물 전과정평가 항목에서 평가방법은 크게 △개략 전과정평가 △전과정평가 등 2가지로 구분된다.

개략 전과정평가의 경우 6대 배출가스 중 GWP(지구온난화지수)를 반드시 평가항목에 포함시켜야 하며 전과정 평가의 경우 GWP 외 2가지 이상의 항목을 포함시켜야 한다.

삼우CM이 개발한 S-LCA의 경우 국내·외 배출계수 DB를 이용해 6대 항목인 △GWP △ODP(오존층파괴지수) △ADP(자원소모)* △AP(산성화)** △EP(부영양화)*** △POCP(광화학적스모그)**** 등에 대한 배출량 산정을 지원한다.



*ADP(Abiotic resources Depletion Potentila): 광물, 화석연료 등의 개발 및 소비로 인한 영향.
**AP(Acidification Potential): 산성화 물질이 빗물에 녹아 생태계에 미치는 영향.
***EP(Eutrophication Potential): 유기물질의 농도가 과다해짐에 따른 생태계 영향.
****POCP(Photochemical Oxidant Cretion Potential): 빛과 반응해 생성된 오염물질로 인한 생태계 영향.

환경영향, 경제가치로 환산
건축물의 전과정 동안 발생하는 환경오염물질의 영향인 환경영향을 사회, 경제적인 가치로 정량화해 신축·기존건축물의 개발에 따른 환경영향을 대한 경제적 가치를 평가할 수 있는 것도 차별성이다.

설계단계에서 환경친화적 설계대안을 추가해 생성하면 이를 원안과 비교해 환경영향 각 요소의 배출량과 대안을 위한 추가공사비 대비 줄어든 환경영향 가치를 비용으로 산정, 경제성을 분석할 수 있다.

경제성 분석 방법은 ‘비용-편익분석 4차 개정판(Cost-Benefit Analysis Fourth Edition)’을 참고해 비용편익 및 NPV를 산정했다. 혜택증분(△B)은 운영비용(건축물이 30년 운영되는 동안 소요되는 에너지 소비비용)과 사회적비용(건축물 생애동안 발생되는 환경영향 배출량을 금액으로 환산한 환경비용)으로 산정하고 비용증분(△C)은 총공사비(건축물의 초기건설 시 투입되는 총 공사비용)와 수선비용(건축물이 30년 동안 유지되기 위해 수선·교체하는 자재수선비용)을 산정해 B·C비율(Benefit Cost Ratio)과 NPV(Net Present Value, 30년)비교를 통해 투자회수기간을 도출하는 기능을 구현했다.

글로벌 녹색건축인증 호환 ‘장점’
S-LCA 건축물 전과정평가를 통해 도출된 환경영향평가 결과는 국내 G-SEED인증 2016년 버전 건축물의 전과정평가와 호환돼 가산점을 획득할 수 있으며 녹색건축인증 프로젝트가 안정적으로 결과를 도출할 수 있도록 지원한다.

이에 더해 미국 LEED V4 건축물 전과정평가 수행이 가능하고 영국 BREEM NC 2016의 건축물 전과정평가 수행이 가능해 글로벌 녹색건축인증 프로젝트의 점수획득을 지원한다.

이를 통해 건축물 전생애주기 동안 발생하는 환경부하에 대한 정보를 근거로 전과정 단계별 환경부하 저감계획수립을 유도할 수 있다.



삼우CM, 누적DB 활용 친환경전문기업 ‘도약’
최근 갈수록 심각해지는 기후위기로 인해 전 세계 각국은 지속가능한 친환경건축의 필요성을 인지하고 보다 고도의 녹색건축물을 구현하기 위해 노력하고 있다.

이와 함께 코로나19가 전 세계적으로 대유행하면서 기후위기 및 환경문제 등 사회 시스템의 전면적 대 전환을 모색하고 있다.

이에 따라 환경과 사람이 중심이 되는 지속가능한 발전의 페러다임 변화로 화석에너지 중심의 에너지정책을 신재생에너지로 전환하는 등 저탄소 경제구조로 전환되는 그린뉴딜이 각국에서, 각 산업분야에서 동시다발적으로 시행되고 있다.

삼우CM은 S-LCA를 통한 건축물 전과정평가로 누적되는 환경 DB를 기반으로 친환경전문기업 입지를 더욱 견고히 할 방침이다.