제로에너지 건축의 ‘운영탄소(Operational Carbon)’와 ‘내재탄소(Embodied Carbon)’ 완전 분리 전략

우리가 알고 있던 제로에너지 건축의 개념이 이제는 달라지고 있다. 단순히 냉난방비를 줄이거나 전기를 절약하는 수준이 아니라, 건축 자재의 생산부터 건물이 철거되는 순간까지 전 생애주기에 걸친 탄소 배출을 관리해야 하는 시대로 접어들고 있다. 특히 전 세계적으로 탄소중립 목표가 구체화되면서 건축 분야에서는 ‘운영탄소’와 ‘내재탄소’라는 두 개념을 정확히 구분하고, 이를 각각 효과적으로 줄이기 위한 전략이 요구되고 있다. 이번 글에서는 제로에너지 건축에서 운영탄소와 내재탄소를 어떻게 완전히 분리하여 관리할 수 있는지, 그 전략과 설계 방식에 대해 깊이 있는 분석을 진행해보려 한다.

제로에너지 건축에서 ‘운영탄소’와 ‘내재탄소’의 구분이 필요한 이유

제로에너지 건축물에서 운영탄소는 흔히 우리가 생각하는 전기나 가스 사용을 통해 발생하는 이산화탄소다. 냉난방, 조명, 환기, 가전기기 등 건물의 일상적인 운용에서 발생하는 에너지 사용이 여기에 포함된다. 이러한 탄소는 고효율 설비, 태양광 발전 시스템, 고단열 외피 등을 통해 상대적으로 쉽게 감축이 가능하다. 실제로 제로에너지 기준을 맞추기 위한 많은 기술과 정책이 운영 에너지에 초점을 맞추고 있다.

그러나 이러한 접근은 전체 탄소 배출의 절반만을 관리하는 데 불과하다는 점이 점점 더 명확해지고 있다. 문제는 눈에 보이지 않는 내재탄소다. 내재탄소는 건축 자재가 생산되고 운반되어 시공되는 모든 과정에서 발생하는 탄소로, 건물이 실제로 사용되기 전부터 이미 환경에 영향을 끼치고 있다는 뜻이다. 이산화탄소는 철근, 콘크리트, 유리, 알루미늄 등 거의 모든 자재의 제조 단계에서 배출되며, 특히 고열 공정이 필요한 자재일수록 내재탄소의 비율이 높아지는 경향이 있다.

이러한 내재탄소는 운영탄소처럼 매년 발생하지 않기 때문에 장기적인 전략과 기준이 명확하지 않으면 쉽게 간과될 수 있다. 제로에너지 건축이 진정으로 ‘탄소중립 건축’으로 자리 잡기 위해서는 이 두 가지 탄소를 명확히 분리해 각각 관리하고, 서로의 영향을 혼동하지 않는 구조가 필요하다. 이를 위해 설계 단계에서부터 내재탄소에 대한 정량적 분석이 포함돼야 하며, 운영단계에서의 에너지 시뮬레이션과 별도로 내재탄소 총량을 제한하는 기준을 함께 설정하는 방식이 점차 강화되고 있다.

제로에너지 기준에서 ‘내재탄소’를 고려한 자재 선택 전략

운영탄소와 내재탄소를 분리해 관리하려면 먼저 내재탄소를 발생시키는 주요 원인을 설계 초기부터 식별해야 한다. 내재탄소의 주요 원천은 자재의 종류, 생산 공정, 운송 거리, 재활용 여부 등이다. 따라서 제로에너지 설계자는 자재 선택 시 기능과 내구성뿐 아니라 탄소 발생량 데이터를 함께 고려해야 하며, 이때 필요한 것이 바로 수명주기 기반 데이터다.

최근에는 환경성적표지 인증, 생애주기 평가 데이터 등 자재의 환경정보가 공개되는 경우가 많아졌기 때문에, 설계자는 이를 적극적으로 활용해 내재탄소 총량을 낮출 수 있는 자재 목록을 구축해야 한다. 특히 구조체와 외피는 내재탄소 비중이 크기 때문에 이 부분의 전략적 선택이 매우 중요하다. 콘크리트의 경우 저탄소 혼합제를 사용하는 방식, 철근은 재생철 사용 비율을 높이는 방식, 단열재는 바이오 기반 혹은 기계적 가공 공정이 간단한 재료로 대체하는 방식이 대표적이다.

또한 국산 자재의 비율을 높여 운송 거리에서 발생하는 탄소 배출을 최소화하는 전략도 내재탄소 감축에 직접적인 효과를 낼 수 있다. 건축에서 자주 간과되는 내·외장 마감재나 바닥재, 창호 유리 등도 지속가능한 방식으로 제조된 제품을 선택하고, 가능하면 모듈형 구조를 적용해 시공 과정에서 발생하는 폐기물을 줄이는 것이 중요하다.

이처럼 내재탄소를 제로에너지 설계 초기 단계부터 수치로 제시하고, 자재별 탄소 배출량을 종합해 건물 전체 내재탄소 한계를 설정하는 것이 앞으로의 흐름이다. 이는 단지 기술적인 접근을 넘어서 설계자의 책임과 사회적 역할을 재정립하는 것이며, 탄소중립 사회로 가는 중요한 이정표가 된다.

제로에너지 설계에서 운영탄소 분리 관리를 위한 시스템적 접근

운영탄소는 자재를 어떻게 선택하느냐보다 실제 건물이 운용되는 과정에서 어떻게 에너지를 쓰고 얼마나 절약하는가에 달려 있다. 따라서 이 부분은 물리적인 설계와 디지털 운영 시스템이 동시에 작동해야 실질적인 감축이 가능하다. 제로에너지 기준을 만족하기 위해서는 먼저 태양광, 지열, 연료전지 등 재생에너지 시스템의 효율적 배치를 통해 외부 에너지 의존도를 최소화해야 하며, 동시에 고성능 창호, 기밀 시공, 자연환기 시스템 등을 통해 건물 내 에너지 소비 자체를 줄여야 한다.

여기에 BEMS, EMS 등 에너지 관리 시스템을 연동하여 실제 사용자의 행동 패턴, 기후 변화, 실내외 온도 변화를 실시간으로 분석하고 이에 따라 에너지 공급량을 조절하는 구조를 갖추는 것이 핵심이다. 특히 이러한 시스템은 단순히 에너지 소비량을 모니터링하는 수준이 아니라, 사전 예측과 자동 제어가 가능한 AI 기반 기술을 통해 에너지 흐름 전체를 정교하게 조정할 수 있어야 한다.

운영 단계에서의 탄소 배출을 최소화하기 위한 또 다른 전략은 사용자 교육과 행태 변화 유도다. 아무리 고성능 건축물이더라도 잘못된 사용 습관이나 무분별한 에너지 사용이 이어진다면 운영탄소를 줄이기 어렵다. 이에 따라 입주자에게 맞춤형 에너지 피드백을 제공하거나, 소비 패턴에 따른 자동 제어 기술을 도입해 개인별 소비 효율을 높이는 접근이 주목받고 있다. 이러한 디지털 기반의 운영 전략은 내재탄소 감축과는 다른 방식으로 접근되며, 두 영역은 기술과 제도, 사용자 참여 방식까지 전혀 다른 논리로 설계돼야 한다. 즉, 제로에너지 건축이 진정한 ‘탄소제로’ 건물이 되기 위해서는 운영탄소를 디지털 기술 중심으로 접근하고, 내재탄소는 재료 선택과 설계 단계 중심으로 접근하는 이원화 전략이 반드시 필요하다.

제로에너지 건축에서 운영탄소와 내재탄소를 완전히 분리하는 제도적 기반

탄소중립 건축의 실현을 위해서는 설계자가 기술적으로 이 두 탄소를 분리해 관리하는 것뿐 아니라, 이를 뒷받침할 수 있는 제도적 기반이 갖춰져야 한다. 현재 국내외에서는 운영탄소를 중심으로 한 에너지효율 등급제, 제로에너지 인증제가 시행되고 있지만, 내재탄소까지 통합적으로 평가하는 제도는 여전히 부족한 상황이다.

이를 개선하기 위해서는 운영 단계의 에너지 절감량과 별개로 자재 단계에서의 탄소 발생량을 정량화하고, 이를 건축 인허가, 공공 입찰, 세제 혜택 등과 연계하는 방식이 필요하다. 실제로 일부 국가에서는 설계 시점부터 내재탄소 총량제한을 의무화하거나, 일정 기준 이하의 내재탄소 건축물에만 공공조달 자격을 부여하는 정책을 시행하고 있다. 국내 역시 환경성 자재 정보 데이터베이스 확대, LCA 기반 설계 가이드라인 보급, 그리고 건축물 전 생애주기 탄소 평가제도의 제도화 등이 빠르게 진행되고 있으며, 이는 머지않아 운영과 내재탄소를 독립적으로 평가하고 관리할 수 있는 기반이 될 것이다.

중요한 점은 이 두 가지 탄소 영역이 혼합되어 평가되면 기술적으로도 불완전한 결과가 나오고, 제로에너지 인증의 신뢰성도 떨어지게 된다는 사실이다. 따라서 앞으로는 제로에너지 건축물의 설계서, 시방서, 인증서류에 운영탄소와 내재탄소가 명확히 구분되어 제시되는 형태가 보편화될 것이며, 이는 시장에서의 신뢰도와 경제적 가치에도 영향을 미치게 된다.

결국 이 두 탄소를 완전히 분리해 관리한다는 것은 단지 배출량 계산의 기술적 구분을 넘어서, 건축 설계와 정책, 제도, 산업 생태계 전반을 새롭게 재편하는 미래 전략인 것이다. 이 흐름에 맞춰 모든 이해당사자들이 역할과 책임을 분담하고, 지속가능한 방향으로 건축 생태계를 변화시켜 나가야만 진정한 탄소중립 사회가 실현될 수 있다.