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자원의 순환과 지속가능성을 실현하는 작지만 위대한 첫 걸음, 순환건축

앞서 우리는 사용한 자원을 폐기하는 대신 재생 또는 재활용이 가능하도록 만들어 자원을 최대한 장기간 순환시키면서 이용하고, 이를 통해 폐기물 등의 낭비를 최소화하는 경제 모델인 ‘순환경제(Circular Economy)’에 대해 살펴본 적이 있습니다. 순환경제와 업사이클링의 가장 큰 차이가 제품의 생산 또는 제작 단계부터 기술적 주기와 생물학적 주기를 모두 고려한 제품이 만들어지고, 사용이 끝난 제품의 재료는 동일한 품질로서 다시 원래의 주기로 돌아간다는 점도 함께 짚어보았는데요. 이처럼 그 동안 주로 제조업에서 통용되던 순환경제가 이제는 건축 분야까지 범위를 넓혀 영향을 미치기 시작하면서 급기야 ‘순환건축(Circular Architecture)’이라는 새로운 개념이 등장하게 되었습니다. 

순환건축이란, 쉽게 말하면 자원 순환과 지속가능성을 중시하는 건축을 의미합니다. 즉, 자원의 낭비는 물론, 건축물이 환경에 미치는 영향 역시 최소화하자는 개념입니다. 이를 위해 자원의 재활용(Recycle)이나 재사용(Reuse), 재생(Repair) 등의 방식을 통해 건축 자재와 건축물을 지속적으로 활용하는 것을 지향합니다. 지난 3월, 유엔환경계획(UNEP)과 세계건물·건설연합(Global Alliance for Buildings and Construction: 이하 GlobalABC)이 발표한 ‘2024/2025 건물·건설 부문 글로벌 현황 보고서(The Global Status Report for Buildings and Construction 2024/2025)’에서도 알 수 있듯이 여전히 건설 분야는 전 세계 에너지 수요의 32%, 이산화탄소 배출량의 34%를 차지하고 있습니다. 에너지 효율 개선과 재생에너지 비율 확대라는 소기의 성과를 달성하고는 있지만 기후 위기 극복을 위해서는 여전히 많은 과제가 남아있는 상황입니다. 

2015~2023년 건물 분야의 이산화탄소 배출량 및 2023년 에너지 수요 비중

출처: 유엔환경계획(UNEP)

에너지 소비와 이산화탄소 배출량을 최소화하는 순환건축의 선구자들

이처럼 녹록지 않은 현실 속에서 순환건축은 중요한 전환의 패러다임이 될 수 있습니다. 세계적인 명성을 자랑하는 네덜란드의 수많은 건축사무소 가운데, 가장 빠르게 순환건축의 개념을 실제 프로젝트에 적용해온 ‘드 아키텍튼 씨(de Architekten Cie: 이하 Cie)’의 행보는 바로 이러한 점에서 주목할 필요가 있습니다. Cie는 건축의 미래가 자원의 선순환에 있음을 확신하고, 이를 실천에 옮기는 일에 집중하고 있는데요. 1948년 설립 이후 오랜 시간 동안 순환건축의 원리와 효과를 실질적으로 입증해왔습니다. 이들이 추구하는 순환건축은 단순히 친환경 요소를 추가하는 정도가 아닌, 건물의 설계와 시공은 물론, 해체와 재활용에 이르기까지의 전 과정을 통합적으로 아우르는 시스템의 대대적인 변화를 의미합니다. 

즉, 순환건축에서 가장 중요한 것은 건물의 생애주기를 고려한 체계적 접근인 셈인데요. 이에 Cie는 그 동안 수많은 프로젝트를 수행하며 쌓아온 순환건축을 위한 건축적 해법들을 소개하고자 <순환건축>이라는 책을 발행하기에 이릅니다. 이 책은 ‘순환건축의 선구자’로 불리는 순환 설계 전문가이자 Cie의 책임 건축가(Circularity Lead)인 한스 하밍크(Hans Hammink)의 인터뷰로 시작되는데요. 그는 “지난 수십 년간 건축 분야가 지구에 가한 행위의 결과가 점차 수면 위로 모습을 드러내고 있으며, 건축가는 바로 이 문제에 대한 책임의식을 가져야 한다”고 말하고 있습니다.

무엇보다 이 책의 핵심은 그간 Cie가 진행한 실제 프로젝트 사례를 바탕으로 순환건축을 소개하고, 순환건축이 되기 위한 조건과 명확한 기준 역시 함께 제시하고 있다는 점인데요. 그 중 Cie가 가장 먼저 강조하고 있는 부분은 바로 에너지 소비와 이산화탄소 배출량을 최소화해야 한다는 것입니다. 그리고 동시에 화석 연료와 유독 물질 등을 사용하지 않으면서 희소자원 사용에도 주의를 기울일 것을 주문하고 있는데요. 이것이 순환성의 본질이기 때문입니다. 건축에서 에너지 소비를 최소화하는 방법에는 고효율 창호나 단열재 등을 사용해 건물 자체의 열 손실을 줄이는 방법과, 자연 채광을 최대한 활용하여 필요한 에너지 사용량을 줄이는 방법 등이 대표적입니다. 최근에는 건물 에너지 관리 시스템(BEMS: Building Energy Management System)을 활용해 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링하고, 이를 통해 에너지 절감 효과를 극대화하는 사례들도 늘어나고 있습니다. 

또한, 재생 에너지 사용을 확대하는 선택 역시 건축물에서 발생하는 탄소 배출을 최소화하는 좋은 방법인데요. 태양광, 지열 등의 신재생 에너지 설비를 별도로 설치하거나 관련 시스템을 적용하여 건물에 필요한 에너지를 자체적으로 생산해 사용하는 것을 의미합니다. 이 두 가지 조건을 모두 만족하는 대표적인 예가 바로 네덜란드의 ‘엣지 암스테르담 웨스트(EDGE Amsterdam West)’입니다. Cie가 직접 리모델링에 참여한 이 건물은 1970년대부터 사용해오던 오피스 건물을 여러 개의 팔각형 구조로 새롭게 설계했고, 어느 공간에서든 건물의 중심부에 위치한 원형의 아트리움으로 접근할 수 있는 독창적인 디자인을 구현하고 있습니다.

뿐만 아니라 엣지 암스테르담 웨스트는 기존에 있던 외벽들을 부분 철거하고 이전에는 사용하지 않던 중정 공간을 독특한 디자인의 거대한 유리 돔으로 화려하게 장식함으로써 건물 전체에 자연 채광을 극대화했습니다. 이처럼 유리 시공으로 마무리한 건물의 중심부는 덕분에 에너지 소비를 큰 폭으로 줄일 수 있었고, 기타 건물 내 축열 시스템과 태양열 집열판, 공기 및 물·열 펌프 등을 적극 활용해 건물 유지 운영에 필요한 에너지 역시 자체적으로 생산 가능하도록 관련 시설을 구축했습니다. 리모델링 이후 6.5배나 상승한 엣지 암스테르담 웨스트의 경제적 가치는 세련된 건축 디자인뿐만 아니라 그만큼 높아진 에너지 효율과 생산성이 고스란히 반영된 결과라 하겠습니다. 

건물의 해체와 자재의 재활용까지 고려한 순환 설계의 필요성

다음으로 짚어볼 순환건축의 기준은 건물의 해체나 재조립이 용이한 순환 설계를 지향하고 있는지에 대한 부분입니다. 설계 초기 단계부터 건물의 수명과 재료의 속성을 기반으로, 해체 및 재활용을 고려한 ‘해체 계획(Deconstruction Plan)’이 반드시 필요하다는 것인데요. 해체 계획을 수립하기 위해서는 건물 해체 시 필요한 정보, 즉 자재의 종류와 위치, 연결 방식 등을 꼼꼼히 기록해둠으로써 과정의 효율성을 높이는 것이 중요합니다. 이와 함께 수명을 다한 건축 자재는 쉽게 분해가 가능해야 하고, 또 곧바로 재사용할 수 있어야 합니다. 이는 자재의 수명을 연장하면서 건설 및 건축 분야에서 발생하는 폐기물의 양을 적극적으로 줄이는 한편, 그에 따른 처리 비용까지 함께 절감할 수 있다는 장점이 있습니다. 이미 한번 가공된 재료를 다시 사용하게 되면 기업은 그만큼 온실가스 배출을 줄일 수 있고, 지구 환경에 미치는 영향 또한 최소화할 수 있습니다. 

하지만 재사용 자재를 활용하는 방식을 선택한 프로젝트에는 더 많은 인력과 노동시간, 또 비용이 들어가는 것이 건축 분야의 현실입니다. 설계 및 준비 단계는 물론, 실제 엔지니어링 단계에서도 더 많은 시간과 비용이 소요될 수밖에 없습니다. 그럼에도 불구하고 순환건축은 이와 같은 문제점을 감수하면서까지 자재의 재사용이 일반화, 보편화되는 사회를 지향합니다. 이러한 노력이 얼마나 긍정적인 효과를 가져올 수 있는지는 암스테르담에 위치한 순환경제 플랫폼 ‘서클(CIRCL)’을 통해 짐작해볼 수 있습니다. 

대부분의 건축 자재를 재활용, 재사용한 서클(CIRCL)의 단면도

출처: 드 아키텍튼 씨(de Architekten Cie) 건축사무소

서클은 네덜란드의 민간은행인 ABN AMRO의 주도로, 도시가 지향하는 순환경제의 모델을 실현하기 위해 만들어진 사회적 리빙랩(Living Lab: 생활 속 문제를 해결하기 위해 주민들이 직접 참여하고 실험하며 해결책을 찾는 방법론)입니다. 네덜란드에서 순환건축 디자인을 실제 현장에 적용한 최초의 사례로 꼽히는데요. 이러한 철학을 성공적으로 구현하기 위해 Cie는 델프트 공과대학(TU Delft), 네덜란드 최대 건설사인 BAM과 협력하여 가장 적합한 디자인 방식을 고민했습니다. 그 결과 건축에 사용된 대부분의 자재는 오래된 재료를 재사용하고, 건물 내부의 가구들 역시 버려진 폐기물 등으로 새롭게 제작되었습니다. 

서클의 천장 단열재는 1만6천여 벌의 중고 청바지를 사용해 만들어졌고, 폐기된 목재 창틀을 잘라 바닥재로 재사용했습니다. 또, 재활용 콘크리트에 실내 온도를 조절하는 물질(PCM)을 첨가해 타일 바닥을 만들었으며, 벨기에에서 쓰다 남은 타일과 버려진 세탁기는 의자로 재탄생하고, ABN AMRO 은행에서 사용하지 않는 가구들 역시 모두 서클 안에서 재활용되고 있습니다. 반면, 재사용 자재를 활용하기 어려운 엘리베이터의 경우 이동에 대한 서비스를 구매한다는 내용으로 임대 계약을 체결하고, 10년 후 제조사에 엘리베이터를 반환하면 이는 다시 제조사의 자산으로 유지되어 기존 엘리베이터에 사용된 부품을 다른 용도로 재사용하는 순환 방식을 선택했습니다. 서클의 전체적인 구조 역시 교체 또는 철거가 진행될 경우 모두 재사용, 재조립이 가능하도록 매우 실용적으로 설계되어 있습니다. 

건물의 생애주기를 아우르는 통합적 관리 시스템, 빌딩 패스포트와 BIM 기술

위에서 살펴본 기준들을 충족한다면, 이제 건물의 생애주기를 적절하게 관리해 자원의 선순환을 이루는 핵심 도구로서 ‘빌딩 패스포트(Building Passport)’를 적극 활용해야 한다는 점에 주목해야 합니다. 순환건축을 실행에 옮기기 위해서는 설계 단계에서부터 축적된 많은 양의 관련 정보와 데이터 등이 완공 후에도 건물 관리자나 책임자에게 빠짐 없이 전달되어야 합니다. 빌딩 패스포트는 바로 이러한 정보를 체계적으로 보관하고 전달하는 역할을 하는데요. 건물을 구성하는 각 요소의 특성, 주요 유지·관리 지침 및 예상 수명 등에 대한 폭넓은 정보를 포함한 데이터 모니터링 시스템인 셈입니다.

한편, 빌딩 패스포트와 마찬가지로 건물의 구조적 안정성과 재료의 내구성을 강화해 건물 자체의 수명을 늘리기 위한 또 하나의 요소가 바로 ‘BIM(Building Information Modeling)’이라고 불리는 건물정보모델링 기술입니다. 건물의 기능적, 물리적 특성을 디지털화하여 3D 모델로 구현한 BIM 기술은 순환건축을 위한 핵심적인 도구이자 수단으로 활용될 수 있습니다. 그 이유는 BIM이 다양한 정보를 통합하여 효율적인 의사결정을 지원하고, 지속가능한 건축 설계가 가능하도록 돕는 혁신 기술이기 때문입니다. 

Cie 역시 이 책을 통해 BIM 모델 없이는 순환 건축이 불가능하다고 강조하고 있습니다. BIM 기술을 활용하면 모든 건축 파트너들이 정확한 정보와 데이터를 빠르게 공유할 수 있고, 특정 재료나 요소의 교체 시기는 물론, 건물 철거 시 재사용이 가능한 자재와 제품에 대한 평가까지도 가능하게 됩니다. 다시 말해 건물의 전 생애 주기에 걸쳐 필요한 모든 의사 결정에 관여하는 것입니다. 특히, 네덜란드 정부가 2050년까지 100% 순환경제를 목표로 하고 있는 만큼, 이를 달성하기 위해서는 BIM과 빌딩 패스포트가 향후에도 가장 필수적인 요건이 될 것으로 보입니다. 

Cie가 설계한 또 다른 대표작, ‘엣지 올림픽(EDGE Olympic)’은 빌딩 패스포트와 BIM 기술을 가장 적절하게 활용하고 있는 예입니다. 암스테르담의 올림픽 경기장 근처에 위치한 오피스 건물로, 탄소중립을 실현하기 위해 2017년 대대적인 리노베이션 과정을 거쳤습니다. 특히, 빌딩 패스포트를 전면 도입해 건물의 사용 범위와 주기적인 관리가 필요한 부분, 또 마모되는 정도 등을 꼼꼼히 기록하고 모니터링하여 건물의 유지 및 관리에 대한 결정을 빠르고 정확하게 내릴 수 있도록 했는데요. 이처럼 빌딩 패스포트와 BIM 기술은 건물 관리자가 관련 데이터 및 정보에 쉽게 접근할 수 있게 하여 장기적인 유지보수 일정을 설정하는 데 도움을 줄 뿐만 아니라 작업에 효율성을 높이고, 이를 통해 건물의 수명을 연장하는 일에도 핵심적인 기능을 수행합니다. 

전 세계적으로 확산되고 있는 순환건축 개념과 ‘완전한 재사용’의 가치

이처럼 Cie가 지속가능한 건축을 위한 새로운 해법으로 순환건축의 개념을 제시하고, 오랜 기간에 걸쳐 네덜란드의 건축 문화를 바꿔가고 있는 것처럼, 순환건축은 이제 전 세계적으로 확산되고 있는 추세입니다. 스위스 뒤벤도르프(Dübendorf)에 위치한 지속가능한 건축 기술 및 자원 순환경제를 위한 실험적 플랫폼 ‘UMAR(Urban Mining & Recycling)’은 다른 지역에 지어진 건물의 일부를 가져와 완성한 주거 겸용 오피스 건물입니다. 오스트리아의 한 교회에서 구리를 공수해왔고, 벨기에의 은행에서는 문고리를, 네덜란드에서는 재활용 벽돌을, 독일에서는 재생 유리판을 가져와 재사용했습니다. 

출처: http://nest-umar.net/

모듈식의 UMAR을 공동 설계한 건축가 베르너 소벡(Werner Sobek)과 더크 헤벨(Dirk Hebel), 펠릭스 하이젤(Felix Heisel) 세 사람은 자원 부족과 건축 폐기물에 초점을 맞추고, 이 문제에 대한 효과적인 솔루션을 제공하기 위해 최대한 많은 양의 재활용 소재를 사용하는 것을 첫 번째 원칙으로 삼았습니다. 또한, 타 지역에서 쓸 만한 재료를 가져와 사용했기 때문에 UMAR 자체가 미래를 위한 임시 자재 저장소로서의 기능도 수행한다고 생각했습니다. 이곳에 보관하고 있는 재료들이 훗날 필요한 목적과 쓸모에 맞게 다시 한번 재활용될 날을 대비하는 것입니다. 이에 UMAR의 모든 구성 요소는 해체가 용이하도록 만들어졌으며, 새로운 곳에 이축될 경우에도 ‘완전한 재사용’에 어려움이 없도록 설계되었습니다. 

출처: http://nest-umar.net/

덴마크 코펜하겐(Copenhagen)에 위치한 친환경 주거단지 ‘리소스 로우(Resource Rows)’ 역시 순환형 설계의 대표적인 사례 중 하나입니다. 폐쇄된 칼스버그(Carlsberg) 양조장과 코펜하겐 지하철 재건축 현장에서 수거한 벽돌과 목재, 유리 등 총 463톤의 폐자재를 재활용해 리소스 로우의 건물 외벽과 창문을 만들었습니다. 외벽을 둘러싸고 있는 벽돌 색이 각각 다른 이유도 모두 다른 지역에서 공수해왔기 때문인데요. 이처럼 통일되지 않은 재료의 조합이 오히려 창의적인 디자인을 가능케 했습니다. 또, 단지 한가운데 놓여 양쪽을 잇는 공중 다리는 인근 공장에 설치되었던 것을 원래 모습 그대로 옮겨와 재사용했고, 입주민을 위한 단지 내 정원의 벤치나 데크 등도 인근 건설현장에서 쓰고 남은 목재로 만들어진 것이라고 합니다. 

출처: https://lendager.com/project/resource-rows/

리소스 로우의 설계와 시공을 담당한 건축회사 레네어 그룹(Lendager Group)에 따르면, 전체 사용된 자재 중 건설 폐기물을 재활용한 비중은 약 10% 정도라고 하는데요. 그럼에도 불구하고 새로운 자재만을 사용하는 기존의 건축 방식과 비교해 약 29%의 탄소 배출량을 줄일 수 있었을 정도로 고무적인 효과를 거두었습니다. 여기에 더해 단지 내에 태양광 패널과 수열을 이용한 히트 펌프 등을 설치하여 친환경 에너지까지 사용할 수 있도록 했습니다. 현재 레네어 그룹은 순환건축의 성장 가능성을 보여준 리소스 로우에 만족하지 않고, 덴마크와 아이슬란드, 독일까지 무대를 넓혀 아파트, 은행, 상업시설, 유치원 등의 다양한 프로젝트를 통해 순환건축의 개념과 가치를 꾸준히 전파하고 있습니다.