국산목재의 순환이용 증진을 위한 물질흐름분석 연구

전상진 ( Sangjin Chun ),이상준 ( Sang-joon Lee ),장윤성 ( Yoon-seong Chang ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1

세계 주요 선진국들은 지구온난화에 대응하기 위하여 탄소중립을 선언하고 있다. 영국의 경우 2019년 G7 국가들 가운데 최초로 2050 탄소중립을 선언하고 법제화했으며, 같은 해 EU, 2020년 일본과 중국, 2021년 미국 등이 각각 2050년 탄소중립을 선언하였다. 이에 따라 기후변화 관련 규제 및 기준 강화 움직임에 대하여 목재이용 분야의 적극적 대응이 필요한 실정이다. 목재의 효율적인 순환이용에 대한 정책사회적 수요에 대응하고 국내 목재시장의 수요와 공급, 용도를 고려한 목재생산 가공 유통의 선순환체계를 확립하기 위해 국내 목재자원의 물질흐름분석 연구를 수행하였다. 물질흐름분석 연구는 질량, 부피 등으로 자원의 흐름과 축적을 도식화하는 기법을 사용하고 제품별, 단계별 분류 등을 통해 범위를 설정한다. 즉 물질수지(mass balance) 원리를 적용하여 자원이 생산되고 폐기되기까지 전체 공정에서 투입과 산출, 축적량을 산정하고 자원의 이동 경로를 연결시킴으로써 시스템으로 정의된 특정 범위에서 자원의 모든 흐름과 축적량을 완전하고 일관되게 적용시킬 수 있다. 본 연구에서는 2019년 우리나라 목재자원의 이용 흐름을 수입 원목과 비교 분석 하였다. 특히 수입 원목은 제재용으로 86%가 이용되는 반면에 국산 원목의 경우는 제재용 13%, 보드용 36%, 펄프용 29%로 이용흐름이 자원의 지속가능한 이용 측면에서 효율적이지 못한 형태로 이용되었다. 탄소중립 관점에서 기후변화 완화에 기여가 높은 목재제품을 장기간 이용하는 건축, 가구산업 등으로 우선 투입하고, 재활용을 통해 목재를 다시 활용하는 산업 구조를 형성할 수 있도록 목재자원의 전과정 이용단계별 전략을 수립할 필요가 있다.

국내 파티클보드 생산 공정을 반영한 환경영향평가 분석

전상진 ( Sangjin Chun ),한연중 ( Yeonjung Han ),엄창득 ( Changdeuk Eom ),김민지 ( Min-ji Kim ),김지안 ( Jian Kim ) 한국목재공학회 2023 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2023 No.1

국산 제재목의 탄소저장효과 분석

전상진 ( Sangjin Chun ),이상준 ( Sang-joon Lee ),장윤성 ( Yoon-seong Chang ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1

나무는 생장하면서 대기로부터 흡수한 이산화탄소를 탄소의 형태로 저장하며, 수확 이후에도 목재제품의 형태로 탄소를 저장하는 역할을 한다. 일반적으로 목재의 전건 무게 중 절반이 이에 해당하며, 이를 통해 목재제품의 탄소 저장량을 계산한다. 목재제품이 소각되거나 매립되면 저장되어 있는 탄소는 다시 대기 중으로 환원된다. 과거 IPCC 가이드라인에서는 원목을 수확하는 것과 동시에 흡수된 이산화탄소가 전량 대기로 배출되는 것으로 정의하고 목재제품에 저장된 탄소량을 ‘0’으로 산정하였다. 2011년 11월, 더반에서 열린 17차 더반 기후변화협약 당사국총회(COP)에서는 “국가 내에서 자란 나무를 수확하여 생산한 국산 원목을 국내에서 가공한 목재제품이 지닌 탄소”만을 국가 수확된 목재제품(HWP, Harvested Wood Products) 탄소 축적량으로 인정하였다. 일반적으로 ‘탄소저장량표시제도’는 해당 제품이 현재 단계에서 실제로 저장하고 있는 탄소저장량을 표시하는데 목적이 있어 제품의 탄소저장기간, 즉 수명(반감기)을 고려하고 있지 않다. 이에 본 연구에서는 목재제품을 사용함으로써 실제 온실가스 저감에 영향을 미칠 수 있는 탄소저장량을 산정하기 위해 제품 부후(반감기)를 고려한 ‘수명 간 평균 탄소저장량’을 추가적으로 산정하여 제품 1㎥ 당 탄소저장량을 산출하였다. 대상 목재제품의 탄소저장량은 생산 시 투입되는 원목 1m3을 기준으로 제재목 기건밀도(침/활 평균) 458kg/㎥, 탄소함유율 0.5, 이산화탄소 전환계수 44/12, 침엽수 제재목 기준 100년 평균 탄소저장율 0.47을 적용하여 제재목 1㎥에 저장되는 이산화탄소 양을 계산하였다. 온실가스 배출량은 LCI DB 결과를 활용하고 초기 탄소저장량은 국산 원목으로부터 가공된 제재목이 포함하는 탄소저장량을 의미한다. 국산 목재의 활성화를 위하여 지속가능한 산림경영과 장수명 목재제품의 활용을 통한 탄소저장효과 결과를 토대로 온실가스 저감 정책에 기여하고자 한다.

국내 목질판상재의 탄소저감효과 분석

전상진 ( Sangjin Chun ),엄창득 ( Chang-deuk Eom ),김명길 ( Myung-kil Kim ),손동원 ( Dong-won Son ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.2

수확된 목재제품(HWP, Harvested Wood Products)이 국가온실가스인벤토리에 포함될 수 있는 하나의 탄소저장고로 인정되면서 온실가스를 감축시킬 수 있는 중요한 수단으로 주목받고 있다. 국내 목질판상재인 MDF의 전과정목록 분석과 환경영향평가 결과를 바탕으로 국가 온실가스 감축 목표에 기여하기 위하여 생산공정의 개선을 통해 이산화탄소 배출량 최소화가 필요하다. 특히, MDF 생산 시 에너지원인 스팀과 경유의 비율을 달리하여 최적값을 도출하였는데, 기존 MDF 1 ㎥를 생산 시 이산화탄소 배출량은 305 kgCO₂ eq.이며, 시나리오를 적용 시 약 기존 온실가스 배출량의 67.8% 수준으로 나타났다. 이는 MDF 생산 시 원재료 및 에너지 사용 방안을 제시할 수 있어 MDF 생산 전반의 온실가스 배출량 감축에 기여할 것으로 기대된다.

산림분야 탄소흡수원 확충을 위한 목재제품 탄소계정 평가

장윤성 ( Yoon-seong Chang ),전상진 ( Sangjin Chun ),엄창득 ( Chang-deuk Eom ),김민지 ( Min-ji Kim ) 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1

신기후체제가 시작되면서, 수확된 목재제품(Harvested Wood Products; HWP)은 기존의 입목을 포함한 토양, 낙엽층, 고사목 등과 함께 산림부문 탄소저장고로 인정받고 있다. 이와 관련한 목재제품 탄소산정 방법이 IPCC 2006 가이드라인부터 제시되어왔으나, 기초자료의 부족으로 온실가스 통계를 산정하지 못하였다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 수집되고 있는 목재제품 관련 통계자료를 조사하여 활동자료(activity data)로 활용가능한 통계자료를 제시하였다. 또한 이를 바탕으로 30여년(1990-2018)동안의 국산목재제품의 이용에 따른 탄소축적량을 평가하였다. 대상 목재제품으로는 제재목과 목질판상재인 합판, 파티클보드, 섬유판과 종이 및 판지를 포함한 종이제품을 선정하였다. 목재제품 관련 국가 통계자료인 ‘임업통계연보’와 ‘목재이용실태조사’를 비교분석하여 제품별 생산량과 생산수율, 원재료비율, 국산재비율을 도출하였다. 목재제품의 탄소축적량 평가방법으로 2006 IPCC 지침의 ‘축적차이법(stock-change method)’를 적용하였다. 기본밀도, 탄소분율, 반감기는 IPCC에서 제시한 기본값을 이용하였다. 산정결과, 국산 목재제품 이용에 따라 약 100만 tCO₂ 의 이산화탄소를 저장하는 것으로 평가되었다. 이러한 연구결과를 바탕으로 목재제품의 온실가스 저장효과의 정량화 및 이를 통한 친환경성 정립으로 국산 목재제품의 이용활성화가 가능할 것으로 기대된다.

국산 구조용 제재목의 생산공정 개선에 따른 온실가스 배출량 평가

장윤성 ( Yoon-seong Chang ),전상진 ( Sangjin Chun ),신유진 ( Yoo Jin Shin ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.2

파리협정 이후, 저탄소경제 확산, 환경규제 강화 등 범국가적인 탄소중립 추진전략이 제시되고 있다. 특히 국가별 상황과 여건을 반영한 온실가스 흡수원으로서 산림 및 목재의 기여도가 부각되고 있다. 목재의 이용은 저장효과에 따른 직접적인 탄소저감뿐만 아니라 철, 콘크리트 등 탄소집약재료를 대체하여 온실가스 배출을 감소시키는 간접적인 효과도 기대할 수 있다. 이러한 효과를 정량화하기 위해서는 용도, 기능, 가격에 따른 대체재 선정과 생산단계까지 얼마나 많은 자원 및 에너지 투입이 필요한지에 대한 환경정보 구축이 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 전과정평가 방법론을 적용하여 장수명 용도로 이용되는 구조용 제재목의 전과정목록(LCI, Life Cycle Inventory) DB를 구축하고자 한다. 단, DB의 환경영향 결과를 정량적인 수치로 도출하기 위해서 전과정 영향평가 및 해석 단계를 함께 수행하였다. LCI DB의 시스템경계는 원료채취부터 제조단계(CtG, Cradle to Gate)까지로 하여 추후 제품(목조건축물, 목조시설)의 전과정평가 수행 시 투입 제재목의 상위흐름 환경영향을 타당하게 포함할 수 있도록 하였다. 일반적으로 제재목은 제재, 건조, 가공 공정으로 구분되며, 건조공정이 환경영향의 80% 이상을 차지하는 주요 공정이므로 현장 데이터 수집을 바탕으로 건조 에너지원 개선 시의 환경적 이득을 분석하였다. 산정결과, 기존 건조열원인 LNG를 목재펠릿으로 대체할 경우 약 50% 이산화탄소를 적게 배출하는 것으로 평가되었다. 본 연구결과를 바탕으로 목재제품 온실가스 대체효과 정량화 및 환경성적표지인증 등 관련 제도와의 연계를 통한 친환경성 정립으로 국산 목재제품의 이용활성화가 가능할 것으로 기대된다.

국산 건조 제재목의 생산공정 개선에 따른 온실가스 저감효과 분석

장윤성(Yoon-Seong Chang),전상진(Sangjin Chun),신유진(Yoo Jin Shin) 한국가구학회 2021 한국가구학회지 Vol.32 No.4

The contribution of forests and wood as carbon sinks reflecting the situation and conditions of each country is being highlighted. The use of wood can not only directly reduce carbon due to the storage effect, but also have an indirect effect of reducing greenhouse gas emissions by replacing carbon-intensive materials. Therefore, this study was aimed to quantify the amount of carbon dioxide emissions and to suggest suitable plans which consider the carbon emission reduction in the manufacturing process of dried domestic lumber. Since the drying process is that accounts for more than 80% of the environmental impact. The environmental benefits of improving the drying energy source were analyzed based on field data collection. Results show that the carbon dioxide emissions for sawing, drying and planing process are 34.8, 20.6, 36.2 kgCO2eq./m³, respectively. It was decreased about 37% when the fossil fuel would be replaced with biomass fuel in drying process. Based on the results of this study, it is expected that it will be possible to activate the use of domestic wood products by establishing eco-friendliness through quantification of the greenhouse gas substitution effect of wood products and linking with related systems such as environmental labeling certification.

목재문화에 대한 인식 및 선호도 조사: Ⅰ. 목재문화에 대한 인식

한연중 ( Yeonjung Han ),이상민 ( Sang-min Lee ),전상진 ( Sangjin Chun ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.2

목재이용을 문화로 정착시키기 위하여 국민의 목재에 대한 인식제고가 필수적이므로 목재문화에 대한 인식과 선호도를 조사하여 목재문화의 확산전략을 마련할 필요가 있다. 본 연구에서는 전국의 만 19세 이상 일반인을 대상으로 목재문화에 대한 인식과 선호도에 대한 조사를 수행하였다. 조사의 주요내용은 목재문화에 대한 인식, 목재문화 이용현황, 목재문화에 대한 선호와 요구의 3가지 대분류로 구분하였으며, 이 중 본 연구에서 분석된 목재문화에 대한 인식은 목재와 목재문화에 대한 연상 이미지, 목재와 가까운 느낌, 목재에 대한 인식, 목재관련 직업의 인지여부, 목재문화체험 관련 국가사업의 인지 및 참여여부의 5가지 중분류로 구분하였다. 「목재」에 대한 연상 이미지로는 ‘나무를 이용한 문화/원목/통나무’라는 응답이 31.2%로 가장 많았고, 다른 응답은 ‘가구’, ‘한옥/집/통나무집’, ‘따뜻함’, ‘친환경’, ‘건축/건축자재’, ‘자연친화적’의 순이었다. 「목재문화」에 대한 연상 이미지로는 ‘한옥/집/통나무집’, ‘전통적’, ‘가구’, ‘자연친화적’, ‘공예/목공품/공방’, ‘친환경’, ‘나무를 이용한 문화’, ‘나무로 만든 문화재’의 순으로 조사되었다. 5점 척도를 기준으로 목재에 대한 인식을 조사한 결과, ‘목재 활용은 인간의 신체에 긍정적인 영향을 준다(4.13)’, ‘목재활용은 인간의 정신에 긍정적인 영향을 준다(4.13)’, ‘목재 사용시 이산화탄소가 감소한다(3.53)’는 긍정적 의견이 있는 반면에, ‘목재를 활용하는 것은 산림을 파괴한다고 생각한다(3.31)’는 부정적인 인식도 존재하였다. 목재관련 직업에 대한 인지도는 ‘목수(인테리어/경량목구조/한옥 목수 등)’와 ‘목공기술자’ 등 기능인에 대한 응답이 각각 95.5%와 86.1%로 높게 조사된 반면에 ‘목공지도사’와 ‘목재교육전문가’ 등 교육인에 대하여 각각 31.4%와, 24.4%로 낮게 나타났다. 목재문화체험 관련 국가사업에 대한 인지도는 ‘목조건축대전’, ‘상상놀이터’, ‘목재 감성 페스티벌’, ‘아이러브 우드 캠핑’, ‘목공버스’의 순이었으나 인지율과 참여율이 모두 50%이하로 조사되었다.

공공건축의 목재이용 잠재량에 따른 원목사용량 예측

한연중 ( Yeonjung Han ),양명선 ( Myung Sun Yang ),전상진 ( Sangjin Chun ),김지안 ( Jian Kim ),손동원 ( Dong Won Son ),김명길 ( Myungkil Kim ) 한국목재공학회 2023 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2023 No.1

목재이용 가치사슬분석에 따른 탄소저장량 증진효과 평가

장윤성 ( Yoon-seong Chang ),한희 ( Hee Han ),김영환 ( Young-hwan Kim ),전상진 ( Sangjin Chun ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1

전 세계는 탄소중립 사회로의 전환을 가속화하면서 탄소국경세 도입, 배출규제 강화, 신재생에너지 이용확대와 더불어 탄소흡수원으로서 산림과 목재의 역할에 주목하고 있다. 탄소흡수원을 증진하기 위한 산림조성·관리전략 마련 및 산림자원을 효율적으로 이용하기 위하여 단계적·순환이용 원칙에 기반한 목재이용 전략을 수립하고 있다. 특히 산림의 지속가능성 내에서 생산된 장수명(long-lived) 목재제품은 탄소를 저장하고 화석자원 기반 탄소집약재료를 대체함으로써 국가 탄소중립 목표에 기여할 수 있다. 특히 기존 온실가스 배출원인 건설부문을 탄소흡수원으로 전환하고자 건축용 목재제품의 이용을 확대하기 위한 탄소저장 및 온실가스 배출량 등 환경에 미치는 영향을 정량화하여 기존 제품 대비 우수성을 입증할 필요가 있다. 또한 생산단계에서 발생하는 부산물인 목분이나 죽데기 또한 수집·관리체계 마련을 통하여 에너지원 및 섬유판이나 파티클보드와 같은 목질판상재의 원료로의 이용을 확대한다면 탄소저장 기간의 연장 및 화석연료의 대체효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 ‘2050 탄소중립 산림부문 추진전략’ 내 흡수량 증진 시나리오를 기반으로 목재이용 확대 정책(①구조용 제재목 이용 증진 및 ②제재부산물의 목질판상재 등 소재이용 확대)에 따른 탄소저장효과를 분석하였다. 국산원목으로 생산한 목재제품의 탄소저장량 산정 결과, 전체 국산 재제목 중 구조용 제재목 이용 비율 및 제재부산물의 목질판상재 원재료 등 소재로의 이용을 확대할 경우, 약 10%의 추가적인 탄소저장량을 확보할 수 있는 것으로 평가되었다. 본 연구결과는 건축물의 목재제품 탄소저장량 표시제도 및 목재자원 순환이용 증진정책 수립에 기초자료로 활용가능할 것으로 기대된다.