탄소 배출 계산기가 건축가의 지속가능한 설계 달성을 지원하는 방법

•  더 나은 건물 내재 탄소 계산 방법에 대한 수요가 높다.
•  내재 탄소를 계산하는 기존 방식은 시간이 오래 걸리고 복잡하다.
•  차세대 소프트웨어 도구는 작업을 단순화하여 건축가와 시공업체가 보다 정보에 입각하여 탄소 배출 및 기타 매개변수 간의 균형을 맞추도록 지원한다.
•  설계 결정이 환경에 미치는 영향을 초기 단계에서 예측하기가 갈수록 쉬워지고 있다.

스웨덴의 생명공학 및 친환경 건축자재 기업인 에코헬릭스(Ecohelix)는 새 공장 건설에 착수했을 당시, 자사의 지속가능성 사명에 따라 환경에 미치는 영향을 최소화하고 싶었다. 에코헬릭스는 목재 부품 전문 기업으로, 새 건물이 숲속에 위치한다는 점을 고려하여 탄소 발자국을 최소화하고자 했다.

숫자를 중시하는 건축, 엔지니어링, 건설(AEC) 산업에서는 탄소 결과를 수량화해야 한다. 에코헬릭스는 첫 단계부터 새 시설의 실제 탄소 발자국을 알고자 했다. "우리 회사는 특정 건물의 가치 사슬에서 발생하는 총 탄소 배출량에 긍정적인 영향을 미치는 목재 기반 제품을 생산합니다." 에코헬릭스의 최고기술책임자인 오스카 슈미트(Oskar Schmidt)가 설명했다. "전면적인 공장 시설을 지을 때 실용적이면서도 경제적으로 실현 가능하면서도 가장 지속가능한 건축 자재를 사용하길 원하죠."

에코헬릭스는 유럽 최대의 건축 및 엔지니어링 컨설팅 기업 중 하나인 스웨코(Sweco)의 건축가와 접촉했다. 스웨코의 사내 솔루션인, C3라고도 불리는 탄소 비용 컴퍼스(Carbon Cost Compass)를 사용하여 초기 설계에 탄소 비용 예측 값을 추가하기 위해서였다. C3는 건축가와 엔지니어가 다양한 설계 및 재료 옵션들 중에서 구조물의 탄소 발자국과 비용 사이의 균형을 맞추는 힘든 프로세스를 단순화하도록 돕는 새로운 범주의 소프트웨어 도구다. 

대부분의 탄소 계산기는 특정 건축 자재의 내재 탄소에 초점을 맞추거나 건물이 사용되기 시작한 후에 운영 비용을 예측한다. 일부는 더욱 심층적으로 공급망 선택과 건물 수명 종료 계획이 미치는 영향을 고려하기도 한다. 

측정할 수 없으면 관리할 수도 없다

온실가스 배출에 있어 AEC는 최고의 악당 중 하나다. 최근 UN 보고서에 따르면, 이 부문의 에너지 소비와 이산화탄소 배출량이 2021년에 사상 최고치를 기록했는데, 전 세계 에너지 및 공정 관련 이산화탄소 배출량의 37%를 차지했다. 이는 2019년에 기록된 최고치보다 2% 높은 수치다.

2060년까지 2300억 제곱미터(PDF, 4페이지)에 달하는 건물들의 신축이 계획되어 있는 가운데, 변화가 없다면 AEC 업계의 내재 탄소 소비와 관련된 배출량은 계속 증가할 것이다. 탄소 계산기는 설계자에게 현장 구획의 초기 단계에서부터 운영에 이르기까지 탄소 및 비용에 영향을 미치는 전략적 선택에 필요한 데이터와 인사이트를 제공하여 건물 건설 방식에 영향을 미칠 수 있다. 

과거에는 많은 데이터를 수집한 후, 주로 스프레드시트에서 이 계산이 이루어졌다. 상세한 계산을 마치고 최종 예측을 얻기까지는 시간과 자원이 소요되었다. 설계 단계와 건물 형상 및 재료에 대한 세부 정보의 가용성에 따라 더 걸릴 수도 있었다. 변경 사항이 있으면 다시 계산해야 했다.

올바른 소프트웨어를 사용하면 이 프로세스가 단 몇 번의 클릭으로 간소화된다. 건축가와 엔지니어는 며칠이 아니라 몇 분 만에 다양한 설계와 후속 변경 사항이 프로젝트의 지속가능성에 어떤 영향을 미치는지 확인할 수 있다. 

최고의 탄소 계산기는 탄소 영향과 관련한 세부 데이터를 수집하여 초기 단계부터 건축가가 설계 모델을 고수할 수 있도록 해준다. 사용자는 탄소 및 비용과 관련한 설계 변경의 영향을 실시간으로 시각화하고 정보를 기반으로 지속가능성과 비즈니스 결과의 균형을 맞추는결정을 내릴 수 있다.  

수명주기 전반에 걸쳐 살피기

각 탄소 계산기의 사용 사례는 건물 수명주기의 특정 단계와 연관되는 경향이 있다. 현재 사용할 수 있는 항목에 대한 간략한 정보를 제공하는 몇 가지 옵션은 다음과 같다. 이 솔루션들은 빌딩 정보 모델링(BIM) 데이터와 원활하게 작동한다. 더 많은 내재 탄소 계산 도구를 찾아보려면 비영리 탄소 리더십 포럼(CLF, Carbon Leadership Forum)제서 제공하는 편리한 리소스를 참조하는 것이 좋다.

초기 콘셉트 단계

초기 스케치가 진행되고 구조의 최종 지오메트리가 완성되면 EHDD 건축가의 EPIC 도구를 사용하여 예상 내재 탄소 비용을 계산할 수 있다. 재료 및 치수에 대한 정보가 제한적일 경우, EPIC은 c.scale 탄소 계산법을 사용하여 초기 설계를 검토하고 업계 데이터를 활용하여 대략적인 탄소 배출량을 산출한다. 스웨코의 C3는 초기 콘셉트 단계에서도 효과적이다. C3를 사용하면 다양한 솔루션을 비교하고 최상의 기후 및 예산 선택사항을 신속히 찾을 수 있다. 이미 에코헬릭스를 비롯한 여러 기업은 탄소 배출량과 건설 비용을 계산하는 데 이를 사용하고 있다.

상세한 설계 단계

프로세스 후반에 완전한 BIM 모델을 생성하기 위한 건물 형상 및 재료의 세부 정보가 충분할 경우, 스웨코의 C3, tallyCAT(아래 참조), 오토데스크 Insight(인사이트): Carbon Insights(카본 인사이트)가 유용한 도구다. Carbon Insights(현 Tech Preview)를 사용하면 오토데스크 Revit(레빗) 내에서 직접 건물 외부 벽과 창문의 "요람에서 건물까지" 분석을 수행할 수 있다. 이는 원료 추출부터 제조 공정까지 다양한 재료의 탄소 영향에 대한 유용한 통찰력을 제공한다.

후반 설계 단계

건설 내재 탄소 계산기(EC3, Embodied Carbon in Construction Calculator)는 빌딩 트랜스패런시(Building Transparency)의 무료 도구다. 현재는 tallyCAT(Tally Climate Action Tool)이라는 또 다른 무료 옵션과 통합되었는데, 이 결합 플랫폼은 건축가, 엔지니어 및 고객이 완성된 건물 설계의 내재 탄소 비용과 운영 탄소 비용에 대한 심층 분석을 할 수 있도록 해준다. 또한 건물의 선택된 자재에 대한 공급망의 내재 탄소 비용 계산을 제공할 수도 있다.

tallyCAT 도구는 건설 내재 탄소 계산기(EC3, Embodied Carbon in Construction Calculator)와 통합되었다.

전체 스펙트럼 분석

원클릭 LCA(One Click LCA)계산기는 건축가가 한층 더 나아가 설계의 업스트림 영향을 계산할 수 있도록 해준다. 이는 최종 철거 및 폐기를 비롯하여 건물의 전체 예상 수명주기를 아우르며, 건축가가 정확한 분석으로 설계 프로세스를 최적화하고 저탄소 건물 솔루션에 대한 인증 기준을 충족하도록 돕는다.

탄소 계산기 사용 사례

FAB 협업 공간

영국 코번트리에 위치한 워윅대의 미술대학 건물(FAB)의 지속 가능한 협업 공간을 설계하기 위해 필든 클레그 브래들리 스튜디오(Feilden Clegg Bradley Studios, FCB 스튜디오)는 자사의 무료 전체 수명 탄소 검토 도구 FCBS 카본(FCBS Carbon)을 활용했다.

FCB 스튜디오는 오토데스크 Revit(레빗) 3D 모델에서 데이터를 가져와서 FCBS 카본에 연결하고 외벽 소재 등의 변경에 따르는 내재 탄소의 영향을 평가했다. 본래 세로로 깊이 홈이 새겨져 있던 테라코타 외벽이 건물 외장에 미치는 효과는 5개의 돌출된 테라코타 타일을 사용하여 만들어질 계획이었다. 그러나 설계 팀은 Revit을 사용하여 타일 5개를 단 2개로 변경했을 때 발생하는 효과를 모델링함으로써 자재 비용을 절약할 수 있었다. 겉면 또한 유광 테라코타에서 무광으로 교체하여 내재 탄소를 35% 줄였다.

그러나 FAB는 미적으로 멋진 데 그치지 않는다. 이 프로젝트의 지속가능성 인증은 수상 후보로 오른 2023 스털링상(RIBA Stirling Prize 2023)에서 심사위원단의 높은 평가를 받았고, RIBA 중서부 올해의 건물상을 수상하는 쾌거로 이어졌다.

바닥 면적 축소, 벽돌 재활용

미국 바닥재 회사 인터페이스(Interface)가 애틀랜타 시내에 지을 새 본사 건물을 구상했을 때, 초기 계획에서는 약 6503제곱미터(7만 제곱피트) 규모의 건물이 필요했다. EC3를 사용하여 설계를 분석(PDF, 8페이지)한 후, 회사의 건축가는 약 3716제곱미터(4만 제곱피트) 건물로도 그 목표를 달성할 수 있다는 것을 깨달았다. 

유연한 좌석 배치와 "핫 데스킹(hot desking)"을 실시하여 전반적인 공간 활용도가 획기적으로 향상되었다. 그리고 건축가는 EC3를 사용하여, 3716제곱미터 규모의 건물 신축과 도심에 있는 3716제곱미터 크기의 1960년대 건물 개조라는 두 가지 옵션을 분석했다. 

인터페이스는 두 번째 옵션을 선택했다. 기존 건물 벽돌을 개조하고 재사용하면 내재 탄소를 50.48% 줄이는(PDF, 9페이지) 동시에 건물(주차장 포함)의 전반적인 영향을 42%까지 줄일 수 있다는 사실을 발견했다. 

시작부터 지속가능성 추진

정확한 지속가능성 측정은 수년 동안 AEC의 의제에 포함되어 있었지만 그 복잡성, 경쟁 모델, 표준의 불일치는 모두 탄소 계산 도구 및 관행의 투명성 부족으로 이어졌다. 탄소 비용 계산기가 개선되고 발전하면서, 건축가와 고객이 프로세스를 현대화하고 영향력 있는 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

"프로젝트 초기 단계에서 탄소 비용과 다양한 건설 자재 비용 사이에는 강력한 시너지 효과가 있습니다." 스웨코의 디지털 개발 책임자인 마티아스 넬(Mathias Näll)이 말했다. "지속가능성과 자재에 관한 결정은 초기에 내릴수록 더 큰 통제력을 갖게 될 것입니다."