건축물생산부터 폐기까지 전 과정의 탄소중립을 달성하기 위한 대규모 연구개발(R&D)이 진행되고 있어 주목받고 있다. 그간 전생애주기 관점의 건물부문 탄소중립에 대한 논의는 지속돼왔지만 건축자재 내재탄소, 설계 및 공법, 철거 및 폐기, 폐기물 재사용 등을 포함해 말 그대로 건축과정의 전체 사이클을 순환경제 개념으로 풀어낸 연구는 찾아보기 어려웠다.
‘순환경제 기반 탄소중립 건축센터(C·CNB: Centre for the Carbon Neutrality in Building, 센터장 문진우)’는 생산, 사용‧유지관리, 해체‧폐기, 재사용 등 건물 전생애주기에 순환경제 개념을 도입해 투입에너지 및 자원의 재생산과 반복사용을 도모한다. 이를 바탕으로 △자원사용 절감 △폐기물절감 △에너지성능 향상 △재활용율 향상 등을 통해 건축분야 탄소중립을 실현하는 기술을 개발하며 사업모델 개발을 통한 실제사회에의 적용을 추진한다.
중앙대학교가 주관기관으로 참여하는 C·CNB는 한국연구재단 공학연구센터(ERC: Engineering Research Center) 프로그램에 선정됐다. 지난해 7월 연구에 착수해 오는 2030년 2월까지 7년간 연구비 정부지원금 135억원, 기업지원금 21억여원, 교비지원금 2억여원 등 총 156억여원이 투입된다.
C
·CNB는 SDGs(지속가능경제개발목표) 방법론에 근간을 두고 경제계 투입물질이 폐기되지 않고 업사이클링돼 반복사용하는 시스템을 구축한다는 비전을 세웠다. 기존의 선형경제체계에서는 채취자원을 이요해 생산·폐기하는 구조로 투입자원이 회수되지 않는 정체적 모델로서 환경·자원가치가 일회성으로 소모되며 환경오염으로 인한 생태계 파괴를 야기해 지속가능성 개념이 배제된다.
이에 반해 순환경제체계는 생산과 소비에 임하는 자세를 근본적으로 변혁하며 지속가능한 사회를 실현하기 위한 새로운 성장모델로서 지속적 이용을 전제로 물건이나 자산을 경제계 내에서 순환시켜 잠재적 가치를 극대화한다. 단순히 3R(Reduce, Reuse, Recycle) 등 환경부하 저감을 넘어 지속가능성과 이익창출을 동시에 실현하려는 진일보한 접근방법이다.
C·CNB는 탄소중립건축 실현을 위해 원천·통합기술을 개발하고 이를 위한 정책·제도를 제안하는 한편 산·학·연·관 협력체계 구축 및 탄소중립 건축산업의 경쟁력확보와 신시장 개척을 추진할 방침이다.
최종적으로는 건축부문 탄소중립을 목표로 순환경제개념을 도입해 생산·사용·유지관리·해체·폐기·재사용 과정 전반에 걸친 환경·건설·운영부문의 핵심기술을 개발하고 통합운영플랫폼을 제안하며 시범사업 운영과 확장을 통한 글로벌리딩 산·학·연·관 협력 거점센터를 구축한다는 목표다.
사업모델 발굴‧플랫폼 확장 등 상용화 주력
센터는 문진우 C·CNB 센터장(중앙대 교수)을 중심으로 △1그룹 탄소중립 환경기술(그룹장 문진우 중앙대 교수) △2그룹 탄소중립 건설기술(그룹장 이영학 경희대 교수) △3그룹 탄소중립 운영기술(태성호 한양대 교수) 등으로 구성된다.
또한 각 그룹별 연구진 및 실증·사업화를 위한 협력기관·단체·기업으로 5개 정부기관, 14개 국내·외 대학 및 연구소, 7개 협·학회, 23개 기업 등이 참여한다.
그룹별 연구내용을 살펴보면 1그룹(탄소중립 환경기술)은 탄소중립건축 환경계획, 설비기술, 최적제어 및 그린리모델링(GR)기술을 개발하며 이를 통합실증하고 운용한다는 목표를 세웠다.
최종적으로 환경계획·운영 가이드라인 개발, 프로슈머 설비프로토타입 제작, 최적제어 알고리즘 개발, GR기술 및 CPS(가상물리시스템) 기반 통합제어플랫폼 구축 등을 성과물로 제시할 계획이다.
세부적으로는 △전주기 탄소중립 환경계획기술 △블록규모 에너지 및 환경모델링기술 △에너지프로슈머 설비기술 △지능형건물 환경예측 및 설비 최적제어 알고리즘기술 △GR기술 등을 주력으로 연구한다.
2그룹(탄소중립 건설기술)은 내재적 탄소배출 저감을 고려한 재료△구조 및 시공 핵심기술을 개발하며 이를 통합해 실증 및 운용함으로써 개발기술의 고도화를 추진하는 것이 목표다.
최종성과물로는 재자원화기술, 훈환형 모듈러시스템, AI기반 건설시공 탄소배출 실시간 자동화관리플랫폼을 제시할 계획이다.
세부연구내용은 △무기계 건설산업폐기물 활용 건설재료 재자원화기술 △산업부산물 이용 기능성 비구조체 개발 및 재자원화기술 △내재탄소배출 저감 고려 건축구조기술 △AI기반 건설시공 탄소배출 실시간 자동화관리플랫폼 등이다.
3그룹은 건물 탄소중립 평가를 위한 프로그램 및 인증제도를 개발하며 탄소중립 보상체계와 통합운영플랫폼을 개발함으로써 건물 탄소중립을 향상하고 사업화한다는 목표로 연구를 추진한다. 최종성과물로는 평가기술, 인증제도, 관리체계, 보상시스템 및 통합운영플랫폼을 제시할 방침이다.
세부적인 연구내용은 △건물 탄소중립평가·제도 △건축재고 및 폐기물 관리 △탄소중립 정보공유 및 보상시스템 △순환경제 기반 탄소중립건물 통합운영 플랫폼 등으로 구성된다.
특히 C·CNB의 핵심 성과물인 순환경제 기반 탄소중립 통합운영플랫폼은 운영자·사용자·정책자·연구자 등 크게 4개 주체가 이용자로 참여하게 된다. 플랫폼에는 각 주체가 활용할 수 있는 연구성과 결과물 및 정보가 탑재된다. 건축환경·구조·시공·재료 등 연구성과가 탑재돼 연구자들이 이용할 수 있으며 제도·정책·법규·프로토콜·지표 등 내용이 담겨 정책자들이 주도적으로 관여할 수 있다. 또한 운영자는 가치·기술·규범을 조율하며 플랫폼을 구축 및 확장하는 한편 사업모델을 계획하고 플랫폼 참여자들과 협력해 운영하게 된다. 사용자들은 플랫폼 내에서 탄소중립, 에너지, 경제성 등 가치요소를 극대화할 수 있는 방향으로 프로젝트에 적용할 수 있게 된다.
플랫폼은 운영자·사용자·정책자·연구자 등 참여자들의 활동과 필요에 따라 각 영역별로 시스템을 확장하는 성장형 체계로 운영될 예정이다.
C·CNB는 SDGs(지속가능경제개발목표) 방법론에 근간을 두고 경제계 투입물질이 폐기되지 않고 업사이클링돼 반복사용하는 시스템을 구축한다는 비전을 세웠다. 기존의 선형경제체계에서는 채취자원을 이요해 생산·폐기하는 구조로 투입자원이 회수되지 않는 정체적 모델로서 환경·자원가치가 일회성으로 소모되며 환경오염으로 인한 생태계 파괴를 야기해 지속가능성 개념이 배제된다.
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