건물 부문의 탈탄소화
- Dhanada K. Mishra
- 2023년 6월 20일
- 5분 분량
건설에서 구현된 탄소를 줄이는 새로운 방법
©bobarc/Wikimedia (CC BY 2.0)
탄소 배출을 줄이기 위한 세계적 노력은 잘 진행 중이지만 더 많은 추진력이 필요합니다. 건물 및 기타 건설 활동에서 "구체화된" 탄소 및 에너지 유지 관리 비용을 줄이기 위한 노력을 강화하면 세계가 국제적인 순 제로 목표를 달성할 수 있다는 희망이 다시 생깁니다. 기후 변화에 관한 정부 간 패널(IPCC)은 최근 기후 변화의 다양한 측면에 대한 이전 연도 보고서의 데이터를 결합한 AR6 종합 보고서를 발표했습니다. 보고서의 포괄적인 결론 은 "인간 활동이 지속 불가능한 에너지 사용, 토지 사용, 라이프스타일 및 소비로 인해 1.1°C의 지구 온난화를 확실히 일으켰다"는 것입니다.
그리고 IPCC 제6차 평가 보고서 의 GHG 배출량 미래 추세 평가에 따르면, 2050년까지 순 온도 상승을 2°C 이하로 유지하려는 순 제로 배출 목표조차 그 어느 때보다 달성하기 어려워 보입니다 . 따라서 아직 오지 않은 기후 재앙의 최악의 영향을 피하기 위해 가능한 한 빨리 온실 가스 배출을 통제하려는 경쟁이 벌어지고 있습니다.
2021년 총 배출량은 약 550억 톤 CO2e (이산화탄소 환산량)에 달했으며, 대기 중 CO2 농도는 적어도 200만 년 동안 어느 때보다 높습니다. 2020년에 건물은 전 세계 에너지 관련 탄소 배출량의 약 40%를 차지했으며, 그 중 약 28%는 운영 배출량(예: 난방, 냉방 및 전력 공급에 필요한 에너지)에서 발생했고 나머지 11%는 구체화된 탄소 (그림 1)로 알려진 재료 및 건설에서 발생했습니다.
그림 1 - 부문별 연간 글로벌 온실 가스(GHG) 가스 분포와 건물 부문 배출량을 구체화된 탄소와 운영적 탄소로 구분한 결과입니다.
건물의 구체화된 탄소와 운영 탄소
체화된 탄소는 건축 자재의 제조, 운송, 설치, 유지관리 및 폐기로 인해 발생하는 온실 가스 배출을 말합니다. 운영 탄소는 조명, 난방/냉방 및 기타 운영과 같은 건물 에너지 소비로 인한 온실 가스 배출을 말합니다. 체화된 탄소는 건물의 수명 동안 최대 절반의 환경 영향을 차지할 수 있습니다.
©Habib M'henni/Wikimedia (CC BY 4.0)
모든 건물에는 많은 양의 체화된 탄소가 있습니다. 강철, 콘크리트, 알루미늄, 단열재와 같은 원자재는 이러한 배출 의 주요 원인 중 일부입니다 . 운영 배출과 달리 대부분의 체화된 탄소는 건설 단계에서 선불로 발생합니다.
운영 탄소는 건물에서 소비되는 에너지에서 쉽게 측정할 수 있으며 범위 I 및 II GHG 배출량의 일부를 형성합니다. (범위 I 배출량은 현장에서 생성된 소비 에너지에서 발생하고 범위 II 배출량은 발전소와 같은 외부 소스에서 소비되는 에너지에서 발생합니다.) 반면, 구체화된 탄소는 추정하기 어렵고 범위 III 배출량(부동산 소유자의 직접적인 영향을 받지 않는 소스에서 발생)에 속합니다.구체화된 탄소를 줄이기 위한 솔루션을 찾아야 한다는 요구가.). 따라서 순 제로 목표를 충족하기 위해 운영 탄소 배출량을 줄이는 데 중점을 두었습니다. 그러나 도시화와 인구 증가로 인해 2060년까지 주택 수요가 두 배로 늘어날 것으로 예상됨에 따라 구체화된 탄소를 줄이기 위한 솔루션을 찾아야 한다는 요구가 다시 커지고 있습니다.
©US EPA/Wikimedia Public Domain
건설 방법 및 탄소 발자국
또한 재활용 및 저탄소 재료(예: 콘크리트의 재활용 골재, 플라이 애시(발전소의 석탄 연소 잔여물), 시멘트 대체재인 분쇄 과립 고로 슬래그(GGBFS))를 사용하고 건설 폐기물을 줄이면 탄소 발자국을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 탄소 발자국을 완전히 이해하려면 건설 방법의 전체 수명 주기를 평가하는 것이 필수적입니다. 다양한 건설 방법은 서로 다른 탄소 발자국을 갖습니다. 예를 들어, 목재(특히 재활용되거나 지속 가능하게 재배된 숲에서 공급)는 콘크리트나 강철 구조보다 탄소 발자국이 낮습니다. 콘크리트와 강철의 생산 공정에는 화학 반응과 고온으로 인해 상당한 양의 탄소 배출이 수반됩니다. 콘크리트의 단위 중량당 배출량은 강철보다 훨씬 적지만, 사용되는 순수한 양(물에 이어)으로 인해 상당한 배출원이 됩니다. 반면에 일부 목재 건설 방법은 숲을 개간하고 생태계에 피해를 줄 수 있으며, 이는 전체 탄소 발자국을 증가시킬 수 있습니다. 또한 재활용 및 저탄소 재료(예: 콘크리트의 재활용 골재, 플라이 애시(발전소의 석탄 연소 잔여물), 시멘트 대체재인 분쇄 과립 고로 슬래그(GGBFS))를 사용하고 건설 폐기물을 줄이면 탄소 발자국을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 탄소 발자국을 완전히 이해하려면 건설 방법의 전체 수명 주기를 평가하는 것이 필수적입니다.
대규모 재료 속성 데이터베이스와 결합된 수명 주기 평가(LCA) 소프트웨어 도구는 이제 점점 더 정교해지고 쉽게 구할 수 있습니다. 따라서 건물의 내재 탄소를 미리 계산하여 최소화하기 위한 조치를 취하는 것이 더 쉬워졌습니다.
구체화된 탄소 감소
건설에서 구체화된 탄소 배출을 줄이는 방법은 여러 가지가 있습니다. 3R(Reduce, Recycle, Reuse)의 항상 관련성 있는 원칙 외에도 구체화된 탄소 배출을 줄이는 데 도움이 되는 혁신적인 기술이 등장하고 있습니다. 몇 가지 두드러진 예로는 소성 점토와 석회로 만든 LC3 시멘트, 녹색 수소 기반 강철 , 지속 가능한 재료를 사용하여 건물을 3D로 인쇄하는 것, 콘크리트 생산에 탄소 포집 기술을 통합하는 것이 있습니다.
저탄소 발자국 건설의 예
여러 회사가 저탄소 발자국 건설 및 친환경 건축 자재를 개척하고 있으며, 심지어 드론과 AI를 배치하여 검사를 안전하고 효율적이며 저렴하게 만들어 더 나은 수리 및 유지관리로 이어지고 있습니다. 몇 가지 예는 다음과 같습니다.
시멘트 — 인도에 본사를 둔 JK Laxmi Cement는 LC3 시멘트와 기타 기술을 사용하여 2047년까지 순 제로 배출 목표를 달성할 계획입니다. LC3 시멘트는 시멘트의 클링커 계수를 50%, 탄소 발자국을 40% 줄입니다.
©Macao500/Wikimedia Public Domain
클링커는 결절성 물질로, 시멘트 생산의 주요 성분이며, 주로 석회석(탄산칼슘)과 점토(실리카, 알루미나, 산화철)의 혼합물을 매우 높은 온도, 일반적으로 약 2642°F(1450°C)에서 가열하여 생산합니다. 이 공정은 석회석을 석회(산화칼슘)로 분해하고 규산염, 알루미네이트, 페라이트와 같은 다양한 광물 화합물을 형성하여 시멘트에 결합 특성을 부여합니다. 클링커 생산은 매우 에너지
집약적이고 이산화탄소(CO2) 배출의 주요 원인입니다.
CarbonCure Technologies는 저탄소 콘크리트 생산의 선두주자입니다. 이 회사는 기술을 사용하여 열전소 굴뚝과 같은 다양한 산업적 공급원에서 포집한 이산화탄소를 콘크리트에 주입하여 탄소 발자국을 줄입니다.
녹색 강철— 전 세계의 많은 제조업체가 철광석의 녹색 수소 기반 직접 환원에 돌입하고 있으며, 그 다음이 전기 아크로 제강입니다. 강철 제조업체인 오바코는 스웨덴의 제철소 중 한 곳에 수소 시설을 건설하여 저탄소 녹색 강철을 생산합니다 .
교차 적층 목재(CLT) 는 건설 분야에서 인기를 얻고 있는 저탄소 건축 자재입니다. Structurlam, SmartLam, Katerra를 포함한 여러 회사가 CLT 생산을 개척하고 있습니다.
©By Olivier DUPORT - Hemp Workshop (CC BY-SA 3.0)
AI 검사 -이러한 솔루션을 제공하기 위해 인프라에 대한 이러한 솔루션을 제공하기 위해 인프라에 대한 이러한 솔루션을 제공하기 위해 인프라에 대한 안전하고 효율적이며 저렴한 자동 검사를 통해 구축된 인프라의 서비스 수명을 늘리고, 더 나은 유지 관리와 더 긴 서비스 수명을 가져오는 것도 전체 수명에 걸친 탄소 발자국을 줄이는 중요한 전략입니다. RaSpect AI와 같은 회사는 이러한 솔루션을 제공하기 위해 인프라에 대한 AI 기반 드론 검사를 제공합니다.
녹색 벽돌— 벽돌은 중요한 건설 제품입니다. 압축 점토 블록, 플라이 애시 벽돌, 기포 콘크리트 블록, 설탕 콘크리트 및 대마 콘크리트와 같은 생체 재료로 만든 대체 벽돌 및 블록(참조: " 대마로 건축하면 기후 인식이 높아집니다"(theearthandi.org)) 은 건설의 탄소 발자국을 줄이는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 재생 가능한 식물 기반 공급원으로 만든 벽돌과 블록은 콘크리트 및 강철과 같은 기존 건축 자재보다 탄소 발자국이 낮습니다.
'코브라 효과'에 주의하세요
건설 개혁에 적용될 수 있는 바람직하지 않은 정책적 결과에 대한 교훈이 있습니다.
19세기 후반 영국령 인도에서는 한때 코브라 문제가 있었습니다. 예를 들어 수도인 델리에서만 많은 사람이 코브라에게 물려 죽었습니다.
정부는 죽은 코브라를 가져오는 시민에게 보상을 주는 계획으로 대응했습니다. 당연히 사람들은 살인 뱀을 쫓았고, 많은 사람들이 죽은 채로 들어왔습니다.
뱀물림 사망자 수가 감소하면서 문제가 해결된 것처럼 보였지만, 예상치 못한 일이 발생했습니다. 사람들이 야생에서 잡아 죽일 뱀이 없어지자 보상을 위해 뱀을 번식시키고 죽이기 시작했습니다. 이를 깨달은 정부는 보상을 중단했고, 물론 사람들은 모든 뱀을 풀어주는 것 외에는 선택의 여지가 없었습니다! "코브라 효과" 또는 " 비뚤어진 인센티브 " 이론은 의도치 않은 결과를 낳는 선의의 정책의 완벽한 예입니다.
오늘날 효율성과 재생 에너지를 추진하는 정책은 새로운 기술 측면에서 좋은 결과를 가져왔습니다. 하지만 소비를 늘리는 데에도 도움이 되었고, 배출량을 줄이는 대신 배출량을 늘렸습니다.
탄소 문제를 새롭게 검토할 때입니다. 예를 들어, Reduce, Recycle, Reuse 대신, 팟캐스터 Seth Scott은 Replace, Remove, Recover를 핵심 원칙으로 채택할 것을 권장합니다.
또한, 효율성을 측정하는 것만으로는 순 제로 배출 목표를 달성하기에 충분하지 않습니다. 훨씬 더 나은 방법은 범인인 화석 연료를 대체하고 탄소 제로 대안으로 대체하는 것입니다.
*Dhanada K Mishra is a PhD in Civil Engineering from the University of Michigan and is currently based in Hong Kong. He writes on issues around the environment, sustainability, climate crisis, and built infrastructure.
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