Embodied Carbon Benchmarking for Low-Carbon Smart Buildings in Saudi Arabia Waqar Hussnain

모든 건물은 문을 열고 대중에게 공개되기 훨씬 전부터 탄소 발자국을 남깁니다. 많은 관심이 건물의 수명 동안 실내를 가열, 냉방 및 조명하는 데 사용하는 에너지에 집중되어 왔지만, 총 배출량의 상당 부분은 건설이 시작되기도 전에 발생합니다. '내재 탄소(embodied carbon)'라고 알려진 이 숨겨진 비용은 원자재 추출, 제조, 건설 현장으로의 운송, 그리고 이를 물리적으로 결합하는 과정에서 발생합니다. 건물이 점점 더 에너지 효율적으로 변하고 운영 중 배출량이 감소함에 따라, 이러한 초기 탄소 부담은 전체 환경 영향에서 차지하는 비중이 점점 커지고 있습니다. 비전 2030 이니셔티브 아래 거대한 신도시와 관광 허브가 급격히 부상하고 있는 사우디아라비아 왕국에게 있어, 이 초기 비용을 이해하고 측정하는 것은 매우 중요합니다. 명확한 측정 방법이 없다면 설계자와 건설업자는 이를 효과적으로 줄일 수 없습니다.

새로운 연구에서 연구원 와카르 후스네인(Waqar Hussnain)은 대규모 상업용 건물의 내재 탄소를 측정하고 비교할 수 있는 실질적인 프레임워크를 구축함으로써, 왕국을 위한 이 문제 해결의 첫걸음을 뗐습니다. 이 연구는 특정 격차를 다룹니다. 유럽이나 북미의 건물에 대한 국제적 데이터는 존재하지만, 사우디아라비아의 독특한 자재, 기후 및 건설 관행에 맞춤화된 것은 없었습니다. 이 연구는 거대한 호텔, 복합 용도 타워, 관광 단지와 같이 지형을 재편하고 있는 '기가 프로젝트(giga-projects)'에 초점을 맞춥니다. 실제 프로젝트 데이터를 분석함으로써, 이 연구는 건축가와 개발자가 자신의 설계가 현재의 표준, 모범 사례 및 미래 목표와 어떻게 비교되는지 확인할 수 있는 일련의 참조점을 설정합니다.

연구원은 건물의 생애 주기를 아주 초기 단계부터 살펴보는 방식으로 문제에 접근했습니다. 연구원은 원자재 추출부터 건물이 실질적으로 완공되어 사용 준비가 될 때까지의 기간을 범위로 정의했습니다. 이 기간에는 원자재의 공급, 공장으로의 운송, 제조 과정, 건설 현장으로의 운송 및 최종 설치가 포함됩니다. 연구원이 이 특정 구간을 선택한 이유는 설계 결정이 배출량에 가장 직접적인 영향을 미치는 단계이며, 국제 연구에서 가장 일관되게 측정되는 건물의 생애 단계이기 때문입니다. 연구원은 건물의 일상적인 운영과 최종 철거 시 발생하는 배출량은 제외하고, 구조물 자체를 만드는 데 드는 초기 비용에 집중했습니다.

측정치를 유용하게 만들기 위해, 이 연구는 표준 비교 단위인 건물의 총 연면적 1제곱미터당 배출되는 이산화탄소 환산량을 사용했습니다. 이 접근 방식은 서로 다른 규모의 건물 간에 공정한 비교를 가능하게 합니다. 데이터는 현재 사우디아라비아에서 개발 중인 실제 상업 및 복합 용도 프로젝트의 상세 자재 목록, 즉 물량 산출서(bills of quantities)에서 직접 가져왔습니다. 이 목록에는 이러한 구조물에 사용되는 엄청난 양의 콘크리트와 철강이 상세히 기록되어 있었습니다. 연구원은 이러한 수량을 기존의 자재 탄소 집약도 데이터베이스와 교차 참조하였으며, 특히 주요 성분인 포틀랜드 시멘트, 플라이 애시(fly ash) 및 실리카 퓨머(silica fume)와 같은 혼합 재료, 그리고 철근을 중점적으로 살펴보았습니다.

연구 결과, 사우디아라비아의 모든 자재에 대해 완벽하게 현지화된 환경 데이터베이스는 아직 존재하지 않지만, 실행 가능한 프레임워크는 여전히 구축될 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 연구원은 건물 성능을 분류하기 위해 4단계 시스템을 제안했습니다. 1단계는 현재 건축 법규와 일치하는 최소 허용 한계를 설정합니다. 2단계는 현재 진행 중인 프로젝트의 일반적인 성능을 나타내며, 현재 일어나고 있는 일에 대한 기준점 역할을 합니다. 3단계는 모범 사례를 반영하며, 건설업자들이 콘크리트의 탄소 발자국을 줄이기 위해 보조 시멘트 제품과 같은 첨단 재료를 사용할 때 무엇이 가능한지를 보여줍니다. 마지막 단계는 열망적인 목표를 설정하여, 왕국의 장기적인 탈탄소화 야망에 부합하는 최대 감소 가능성을 향해 나아갑니다.

주요 발견 중 하나는 사우디아라비아에서 사용되는 특정 자재 혼합 방식이 시멘트에 크게 의존하기 때문에, 단순히 다른 지역의 수치를 복사하는 것이 아니라 고유한 벤치마크가 필요하다는 점입니다. 이 연구는 콘크리트의 탄소 비용을 낮출 수 있는 보조 재료의 광범위한 사용이 이미 일부 프로젝트에서 나타나고 있으며, 이를 더 나은 성능을 향한 경로로 인식해야 한다고 강조합니다. 그러나 연구는 또한 중요한 장애물을 언급했습니다. 즉, 현지에서 생산된 자재에 대한 상세한 환경 데이터가 부족하다는 점입니다. 현재 분석의 상당 부분은 지역 자재에 대한 구체적인 환경 제품 선언(EPD)이 여전히 부족하기 때문에 국제 데이터베이스의 일반적인 데이터에 의존해야 했습니다. 이는 불확실성을 초래하며, 현재의 벤치마크가 강력한 시작점은 될 수 있으나 더 많은 현지 데이터가 확보됨에 따라 정교화될 필요가 있음을 의미합니다.

이 연구의 궁극적인 목표는 이러한 벤치마크를 국가 녹색 건축 인증 제도인 '모스타담(Mostadam)'에 통합하는 것입니다. 이 4단계를 인증 과정에 포함함으로써, 사우디아라비아는 건설 부문이 탈탄소화를 달-성할 수 있는 명확하고 실질적인 경로를 만들 수 있다고 연구는 제안합니다. 이를 통해 업계는 성능을 추측하는 단계에서 벗어나 진전을 측정할 수 있는 구조적이고 투명한 방법을 갖게 될 것입니다. 이 프레임워크는 개발자들이 설계 단계에서 구체적인 목표를 설정할 수 있는 방법을 제공하여, 비전 2030 기가 프로젝트를 통해 생성되는 거대한 건물 자산이 첫날부터 낮은 탄소 발자국을 가지고 지어질 수 있도록 보장합니다.

본 연구가 모든 데이터 문제를 해결했다고 주장하는 것은 아니지만, 필수적인 토대를 제공합니다. 적절한 시스템 경계를 설정하고 중요한 자재에 집중한다면, 왕국의 독특한 건설 환경에 맞는 현지화된 벤치마크를 만드는 것이 가능하다는 것을 입증합니다. 이 연구는 역사적으로 주거용 건물과 다른 기후에 더 집중해 온 글로벌 문헌의 중요한 공백을 메웁니다. 사우디아라비아의 기가 프로젝트 파이프라인을 지배하는 상업 및 복합 용도 유형에 맞춤화된 구조를 제공함으로써, 이 연구는 건물 탈탄소화라는 글로벌 퍼즐에 귀중한 조각을 더합니다. 향후 연구는 숫자의 정확도를 높이기 위해 지역으로부터 더 구체적인 데이터를 수집해야 하겠지만, 프레임워크 자체는 왕국의 더 푸른 건설 환경을 위한 명확하고 실행 가능한 경로를 제시하고 있습니다.