전과정평가에 의한 건설부문 자원순환 회피배출량 분석 연구 = An Analysis of Avoided Emissions from Resource Circulation in the Construction Sector using Life Cycle Assessment

국문 초록 (Abstract)

건설폐기물은 2023년 사업장폐기물 중 36.5%로 발생 비중이 높은 폐기물로 분류된다. 건설폐재류 중 폐콘크리트와 폐아스팔트콘크리트는 약 90% 이상의 구성 비율을 차지하며, 순환골재로 재자원화되어 도로 기층, 보조기층용, 성토·복토용을 포함하여 사용하고 있다. 건설폐기물의 자원순환은「순환경제사회 전환 촉진법」과 순환골재 의 무사용 제도를 통해 확대되고 있으나, 환경적 평가는 순환굵은골재와 순환잔골재 환경영향계수만 제한적으로 공표하고 있다. 폐콘크리트와 폐아스팔트콘크리트는 발생원, 물리적 특성, 주요 활용 용도가 상이하므로 자원의 특성을 반영한 세분화된 환경영향계수의 개발이 요구된다. 전과정평가（Life Cycle Assessment, LCA） 방식 중 Cut-off 방법론은 생산 단계의 직접 배출만을 평가 대상으로 삼아 재활용에 따른 환경적 편익을 반영하지 못하는 한계를 가진다. 순환발자국（Circular Footprint Formula, CFF）은 제품의 전 생애주기에서 시장 현황과 재활용에 따른 영향을 공급자·사용자 간 배분하는 순환경제（Circular Economy） 방법론으로 평가된다. 폐콘크리트와 폐아스팔트콘크리트를 대상으로 순환골재 생산 과정의 환경영향을 LCA 기반으로 산출하여 환경영향계수를 세분화하고, 순환발자국을 적용하여 천연골재 대체에 따른 회피배출량（Avoided Emissions）을 산정하는 것을 목적으로 한다. 순환골재는 품질인증을 받은 생산업체의 현장 데이터를 기반으로 원료 물질, 보조물질, 에너지 사용량을 포함하여 투입요소와 대기배출물, 폐기물 등 산출요소를 수집, 분석하여 LCA를 수행하였다. 기능단위는 무게 단위로 거래되는 골재의 특성을 반영하여 순환골재 1kg 생산을 기준으로 설정하였다. 시스템 경계는 폐콘크리트 및 폐아스팔트콘크리트의 선별, 분쇄, 분류 및 야적의 순환골재 생산 전 과정을 포함하는 Cradle to Gate로 정의하였다. 데이터 품질은 EN 15804+A2의 기술적 대표성, 지리적 대표성, 시간적 대표성을 기준으로 DQR（Data Quality Rating）을 적용하여 평가하였다. 환경영향 평가는 EF 3.1 방법론을 적용하여 16개 영향범주에 대해 수행하였고, 기후변화영향 지표（Global Warming）를 중심으로 분석하였다. 수송거리는 국내 평균 30km를 기준으로 적용하고, 수송거리 시나리오별 민감도를 함께 분석하였다. 수송거리 30km 적용, 기후변화영향 지표는 폐콘크리트 순환굵은골재 0.03934kgCO2eq./kg, 폐콘크리트 순환잔골재 0.13024kgCO2eq./kg, 폐아스팔트콘크리트 순환골재 0.10250kgCO2eq./kg으로 산출되었다. 폐콘크리트 순환굵은골재는 폐콘크리트가 약 30%로 가장 높은 기여도를 차지하고, 전력 약 23%, 폐기물 중 기타잡골재 약 17% 순으로 분석되었다. 폐콘크리트 순환잔골재는 순환굵은골재 생산 이후 후공정에서 생성되는 특성에 따라 순환굵은골재가 약 84%로 주요 기여 요인으로 분석되었으며, 폐유 약 6.47%, 기타잡골재 약 5.22% 순으로 나타났다. 폐아스팔트콘크리트 순환골재는 폐아스팔트콘크리트가 약 38%로 가장 높고, 혼합건설폐기물 약 19%, 사업장폐기물 약 18% 순으로 확인하였다. 수송을 고려하지 않을 경우, 폐콘크리트 순환굵은골재 0.03497kgCO2eq./kg, 폐콘크리트 순환잔골재 0.11846kgCO2eq./kg, 폐아스팔트콘크리트 순환골재 0.09827kgCO2eq./kg으로 산출되어, 수송거리가 감소할수록 기후변화영향 계수가 감소하는 경향이 확인되었다. 순환골재의 환경영향이 원료 특성뿐만 아니라, 에너지, 수송에 따라 영향성이 큰 것으로 확인하였다. 순환발자국 물질부문 매개변수별 분석에서는 환경부담비율, 재활용비율, 품질비율 중 환경부담비율과 재활용비율이 회피배출량을 결정하는 중요한 매개변수로 확인하였다. 환경부담비율과 재활용비율이 낮을수록 환경부하가 사용자보다 공급자에 배분되어 사용자 측면의 회피효과가 증가하였다. 품질비율의 변화에 따른 영향은 상대적으로 미비하였다. 동일 조건에서 품질비율 변동에 따른 회피배출량 변동 폭은 재활용비율 변동 폭보다 100배 이상 낮은 수준으로 확인하였다. 순환골재 회피배출량은 환경부담비율, 재활용비율, 품질비율이 낮을수록, 건설폐기물 재활용비율과 대체되는 순환골재 배출량이 높을수록 더 크게 도출되는 것으로 확인된다. 천연골재를 순환골재 대체 순환발자국 적용 회피배출량 최대값은 폐콘크리트 순환굵은골재 –0.02185kgCO2eq./kg, 폐콘크리트 순환잔골재 –0.08636kgCO2eq./kg, 폐아스팔트콘크리트 순환골재 –0.06914kgCO2eq./kg으로 산출하였다. 순환발자국의 물질부문 산정식을 천연물질항, 재활용투입항, EoL（End of Life） 재활용항으로 구분하여 각 항과 매개변수가 결과값에 미치는 영향을 분석하였다. 세 가지 순환골재 모두 천연물질항과 재활용투입항에서 양의 값이 산출되고, EoL 재활용항에서 음의 값이 산출되어 사용자 측면의 회피효과가 발생하기 위해서는 EoL 재활용항의 매개변수가 중요한 것으로 분석되었다. 순환골재의 배출량이 천연골재의 배출량보다 높은 경우에도 시장 현황과 공급자·사용자 간 환경부담 배분을 반영하여 사용자 측면의 회피효과를 산정할 수 있는 확장된 평가 체계로 확인하였다. 순환발자국은 기존 배분 방법 Cut-off를 포함하여 재활용 제품, 시장 현황, 품질이 반영하지 못하는 한계를 회피배출량으로 정량화할 수 있다. 환경부담비율을 통해 재활용 제품의 수요·공급 관계를 반영하고, 품질비율을 도입하여 다운사이클링에 따른 품질 손실을 평가에 반영하고, EoL 재활용 크레딧을 명시적으로 산정하여, 기존 배분 방법의 한계를 재활용의 환경적 편익 회피배출량으로 정량화할 수 있다. 본 연구는 국내 제도에서 통합된 형태로 제공되던 순환골재 환경영향 계수를 폐콘크리트 순환굵은골재, 폐콘크리트 순환잔골재, 폐아스팔트콘크리트 순환골재로 세분화하여 제시하였다는 점에서 차별성과 재활용에 따 른 환경적 편익을 순환발자국으로 회피배출량 도출하여 순환경제 관점의 평가 체계 확장에서 학문적 의의가 있다. 순환발자국 기반 회피배출량 분석은 건설부문 자원순환의 환경적 가치를 평가하는 방법론으로 건설자재 분야의 탄소중립 정책 수립, 자원순환 촉진 정책 개발, 국가 LCI 데이터베이스 구축을 포함하여 활용될 수 있는 기초자료로 기여할 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제1절 연구의 배경 및 필요성 1
• 제2절 연구의 목적 4
• 제3절 연구의 내용 및 범위 6
• 제2장 이론적 고찰 9
• 제1절 건설폐기물과 순환골재 9
• 제2절 전과정평가 32
• 제3절 순환경제와 자원순환 41
• 제4절 회피배출량 48
• 제5절 선행연구 분석 61
• 제3장 연구 방법 69
• 제1절 순환발자국 산정 방법 69
• 제2절 환경영향계수 산정 방법 81
• 제4장 순환골재의 회피배출량 분석 101
• 제1절 순환골재 환경영향계수 산정 101
• 제2절 순환골재 회피배출량 산정 126
• 제5장 결론 149
• 제1절 연구 요약 149
• 제2절 연구의 한계 및 시사점 151
• 참고문헌 153