지구 온난화는 1850~1950년 대비 2011~2020년까지 최근 10년간 동안 지구 지표면 온도는 1.09^oC가 상승하였다. 이에 세계 각국은 기후변화 심각성을 인지하고, 기후변화대응을 위한 국제적 공조 필요성을 인식하여, 이를 막기 위해 128개국이 탄소중립을 선언한 바 있다[1]. 국내 역시 2020년 10월 탄소중립 선언국가에 합류하였고, 이에 「2050 탄소중립 추진전략」, 「탄소중립기술혁신 추진전략」등을 수립하였지만, 탄소중립 사회실현을 위한 ‘기술개발, 정책수립, 체계강화’ 추진이 지속적으로 요구되는 실정이다[2]. 2030년 지구 기온상승을 2^oC 미만으로 하기 위해서는 각국의 NDC보다 탄소배출량을 120~140억 톤을 더 줄여야 하며, 1.5^oC만 상승하도록 하기 위해서는 각국의 NDC보다 150~170억 톤을 더 줄여야 한다. 하지만 탄소중립을 위한 다양한 노력에도 불구하고, 오히려 탄소배출량은 증가하는 추세이다. 2018년 기준으로 총 배출량은 727.6백만톤 CO₂-eq.으로 1990년대 149%이며 전 세계 8위이다. 특히, 건설분야의 탄소배출은 최종 사용자 기반의 탄소 배출량에서 건축부문은 총 배출량의 38%를 점유하고 있으며, 이 중 건설시공은 10% 가량 차지한다. 탄소중립 달성과 관련하여 건설시장의 환경 변화를 보면, 2020년까지 전세계적으로 시멘트와 철강의 생산량은 증가하였고, 특히 2000년 이후 시멘트 생산량이 급속도로 급승하고 있다. 콘크리트나 시멘트 산업의 탄소배출은 전세계 총 배출량의 4%를 차지하고 있으며 2050년 탄소중립 목표시기에도 생산량은 지속적으로 증가할 것으로 예측되고 있다[3].

이러한 온실가스 다량 배출산업인 시멘트 산업은 저탄소 건설재료의 활용도와 탄소저감의 증대를 위해 탄소중립을 대비한 고성능 콘크리트 기술 개발 병행이 필요한 시점이나 국내를 포함한 선진국은 현재까지 관련 기술 개발은 초기단계에 불과하다. 콘크리트의 탄소중립 기여기술은 디자인 및 건설 효율성, 콘크리트의 생산 효율성, 시멘트 및 결합재의 절약, 클링커 생산 감축, CCUS 기술 활용, 전기의 탈탄소화, 재탄산화 등의 다양한 연구가 진행중이다. 하지만 개발된 기술의 상용화까지는 시간이 필요하므로 장기적인 관점에서 이를 추진해나가면서, 단기적으로는 탄소집약재료의 대체를 통하여 사용량을 줄여나가는 전략이 필요하다[4].

한편, 우리나라는 국토 대비 64%가 산림이며, 높은 인구밀도로 인해 토지이용 특성상 산지가 개발됨에 따라 각종 사회 기반시설 및 주택, 공장이 산록부에 위치하여 토사재해 위험성이 잠재적으로 항상 노출되어 있다[5]. 또한, 최근 기후변화 영향으로 국지성 집중호우의 강도 빈도가 증가 추세이며, 이로인해 하류지역의 토사재해가 대형화를 초래하여 심각한 피해를 일으키고 있다[6]. 특히, 강원도는 전국에서 고지대 및 산림이 가장 많이 형성되어 있는 지역으로 집중호우 시 산사태로 인한 대규모 재난이 빈번하여 토사 유출이나 낙석으로부터 주변산림을 포함한 하류지역 보호를 위해 산간협곡에 콘크리트 등 건설자재를 사용한 수많은 사방댐이 건설되고 있다[7]. 이러한 사방댐은 황폐계류상에서 종･횡침식에 의하여 발생하는 자연석(돌, 자갈 등), 모래, 흙 등과 같은 침식과 붕괴를 억제하고 산사태로 인한 토사석에 대한 피해를 저지하기 위해 계류를 횡단하여 설치하는 공작물이다[8]. 이는 산사태로 흘러내리는 토석류를 미리 차단, 계곡물의 유속완화와 주택 및 하류농경지를 보호함으로써 재해예방에 크게 기여하고 있다[9]. 이런 산사태･토석류를 최소화하기 위해 사방예방사업의 시행은 상당히 중요하다[10]. 현재 국내의 사방댐은 지난 20년간 집약적으로 약 90.0%가 건설되었고[11], 해당 공작물은 약 15,000개로 추정된다[12]. 하지만 최근 기후변화로 인해 연간 산사태 발생면적은 1980년대 231 ha, 1990년대 350 ha, 2000년대 713 ha로 발생면적이 매년 증가 추세로[13], 미래에도 사방 구조물의 수요가 증가할 수 밖에 없는 대체 불가능한 사방공작물이다[14]. 하지만 자연재해로부터 인･물적을 보호해야 하는 상황에서 시공시 환경성까지 고려하면서 진행된 연구는 현재까지 진행되고 있지 않다[15]. 이에 본 연구에서는 사방댐 건설시 시공재료 변경에 따라 환경에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고자 전과정평가를 수행하였다.

본 연구는 사밤댐의 환경성적 산정을 위해 한국환경산업기술원 환경성적표지를 사용하여 6개의 환경영향범주, 즉. 탄소발자국(Carbon footprint), 자원발자국(Resource footprint), 오존층영향(Ozone depletion), 산성화(Acidification), 부영양화(Eutrophication), 광화학스모그(Photochemical smog)에 대하여 전과정평가를 실시하였다. 환경성적표지(Environmental Produt Declaration)는 제품의 원료취득, 생산, 수송, 유통, 사용, 폐기, 재활용까지 전과정에 대한 환경영향을 정량적으로 산출함으로써 지속적인 환경개선을 위해 제조 산업을 중심으로 활발히 적용되고 있다. 이를 현재 주재료로 가장 많이 사용되는 콘크리트 사방댐에 적용하여 정량적인 환경범주를 산출 후 대체 재료로 변경하는 시나리오를 세워서 결과값을 비교분석하였다.

본 연구에서는 강원도 양구군 인근에 설치된 사방댐을 대상으로 건설시공 재료를 분석 후 전과정평가기법을 이용하여 각 시나리오 단계에 따라 주 재료를 변경함으로써 환경영향을 평가하였다. 사방댐의 필수 건설자재로 투입되는 레미콘을 각 단계에 대한 목록분석 결과를 이용하여 6개의 환경영향범주로 수행하여 다른 주요 시공 재료인 자연석으로 변경하여 환경평가수치를 정량화하였다. 그 결과, 자연석으로 변경시 최대 차이는 6대 범주 모두 상당히 낮은 결과값을 보였고, 해당 범주 중 탄소발자국이 가장 큰 차이를 보였다. 이는 레미콘의 생산과정 중 온실가스 배출량이 가장 큰 환경부하를 나타내는 것으로 확인되었다. 이에 본 연구결과를 토대로 추후 사방댐의 건축 전 단계에서의 환경성을 고려하여 시공계획을 세우는 노력이 필요하다. 사방댐 시공의 환경성 개선을 위해서는 환경영향이 상당한 레미콘 재질을 상대적으로 낮은 자연재질인 자연석, 자갈, 쇄석 등을 활성화함과 동시에 시공시 친환경 기술 개발 도입도 병행되어야 할 것이다. 본 연구가 추후 지속적으로 설치 예정인 사방댐 환경성 개선에 도움이 될 수 있기를 기대한다.