1992년 브라질 리우회의에서부터 2015년 32.7% 의무감축국이 되기까지 적지 않은 시간을 기후변화와 온실가스(CO₂)의 상관관계 속에서 살고 있다. 건축물은 전세계 탄소배출의 약 40%를 차지하고 있지만 최근 대한건축학회의 「탄소중립설계지침」발간에 따라 탄소 중립시설을 위한 전략적인 사전기획과 사후관리가 가능해졌고, 건축 용도별로 체계적인 분류 코드에 따라 탄소데이터를 수집·공유하기 위한 후속 사업과 빈번한 연구 활동을 예상할 수 있다.
2022년 교육부는 역대 최대 규모 예산 편성하여 일부를 저탄소제로에너지와 첨단디지털 기반의 스마트교실, 학생 중심의 사용자 참여 혁신공간을 조성한다는 방침이다. 이에, 학교시설환경개선 5개년계획에 따라 노후학교를 탄소 중립 공간으로 탈바꿈함과 동시에 학령인구감소에 대응하기 위한 적정한 신축 모듈검토가 절실한 실정이다.
따라서, 본 연구는「탄소중립설계지침」공식 출간 시점에서 사용자 입장으로 접근해보고, 사용 한계점과 긍정적인 피드백을 정리하는데 첫 번째 목적이 있다. 다음으로 국내 교육시설에 대해 연구표본을 토대로 탄소배출량 현황을 살펴보고, 해외 선도그룹의 기준과 견주어 진단하고 평가·고찰하는 것이 두 번째 목적이다. 마지막으로, 미래 교육환경 변화를 수용하고 탄소배출량 저감에 크게 도움이 될 수 있는 교육시설의 구조형식과 모듈 시스템으로의 전환을 위해 합당한 근거와 방법, 그리고 향후 「탄소중립설계지침」운용을 제안하는 것이다.
본 연구는 용도(유치원)가 동일한 유사규모의 철근콘크리트+철골조와 철근콘크리트조 신축 교육시설을 표본으로 「탄소중립설계지침」을 적용하여 공종별 재료물량(㎏)과 공사비(억 원)를 산출하고, CO₂ 배출량(㎏CO2e)을 집계·비교하여 현재 국제 권고기준 대비 국내 교육시설의 탄소배출량 실태를 평가하며, 사용자 측면에서 「탄소중립설계지침」의 장·단점, 향후 교육시설을 비롯한 국내 건축물의 설계단계에서 보완 및 추가연구가 필요한 사항에 대해 제언하는 5단계 과정의 연구 흐름을 가지고 있다.
연구방법에 있어서 주자재의 전생애주기 모듈별 CO₂ 배출량 원단위 산정방법을 살펴보고, 표본별 구조용 자재의 품목 구성을 수집한다. 특히 교육시설 주요 구조형식인 철근콘크리트와 철골조를 구성하는 부자재는 일위대가 단위품목별로 재료물량(㎏)을 산정하고 원단위로 CO₂배출량(㎏CO2e)을 집계·정리하였다.
연구표본의 설정에 있어서, 조작변인은 구조형식인 철근콘크리트+철골조 합성구조와 철근콘크리트조이고 지역, 용도, 규모, 연도 등의 영향을 통제하기 위하여 각각 경기도 남부에서 2017년에 진행한 신축 유치원공사들로 비슷한 연면적과 제1종 지구단위계획구역 건축여건을 고려하여 선정하였다.
철근콘크리트+철골조 표본인 광명시 ○○○유치원의 설계도서(2017년)로 모듈 A1-A5의 CO₂ 표준배출량은 715㎏CO2₂e/㎡ GIA로 산출되었고, 철근콘크리트조 표본인 화성시 ○○○유치원의 설계도서(2017년)로 모듈 A1-A5의 CO₂ 표준배출량은 721㎏CO2e/㎡ GIA로 산출되어 두 표본 모두 영국 SCORS 기준의 B~G등급(150~400㎏CO2e/㎡ GIA) 범주에서 크게 벗어나 있음을 알 수 있었다.
현재의 교육시설(유치원)을 대상으로 설계단계에서「탄소중립설계지침」을 적용하면서 사용자 입장으로 느낀 한계점과 제언은 다음과 같다.
첫째, 우리나라는 자재물량과 공사비는 주로 실시설계 단계에서 취급하기 때문에 기본설계 단계에서 추정 CO₂ 배출량 감소에 따른 경제적 이익과 건식구조 변환에 따른 공사비 증가분을 비교하여 건축관계자들의 의사결정이 가능하고 결정사항에 대한 경제적 타당성을 확보할 수 있는 설계지침이 필요하다.
둘째, 「탄소중립설계지침」의 집필 목적에 부합하게 추정 CO₂ 배출량에 따라 구조형식과 모듈변환이 자유로운 산식이 추가될 필요가 있다. 국내 교육시설은 학령인구의 변동, 용도의 복합화에 대응하기 위해 전통적인 모듈시스템을 벗어나 상황에 맞는 다양한 모듈시스템을 검토해 볼 필요가 있다.