국토교통부의 건축물 말소대장(MOLIT, 2017)을 기반으로 국내 주거환경을 반영한 목조주택 이용수명을 도출하였다. 2016년 12월 기준 건축물 말소대장 내 말소일자와 사용승인일을 비교하여 총 232,791동 중에서 중복 또는 오기, 기록누락 등을 제외한 164,736동을 대상으로 목조주택의 수명을 산정하였다. 전국의 시·군·구 지역을 기반으로 건물용도는 단독주택 및 공동주택, 건물구조는 목구조(일반, 통나무, 트러스 포함)를 대상으로 추출하여 분석하였다.

2050년까지의 국산원목 생산량은 2020년 기준 450만 m³부터 2050년 기준 490만 m³으로 이용이 소폭 확대되는 베이스라인 시나리오와 산림부문 추진전략 내 공급 전망치인 2030년 550만 m³, 2050년 800만 m³까지 연간 동일한 비율로 증가하는 것으로 가정하였다. 국산원목을 제재용(구조용/일반용), 보드용, 펄프용, 기타용 원목의 5가지로 구분하였다. 현재 4% 수준의 바이오매스용 원목은 분석에서 제외하고 2030년까지 단계적으로 감소한다고 가정하였다. 베이스라인 시나리오는 현재 목재이용 용도를 유지하며, 개선 시나리오에서는 산림부문 추진전략 내 목조건축 활성화 추진전략을 기반으로 국산원목 공급량 증가분을 제재목으로 우선 이용하여 2020년 60만 m³에서 2050년 300만 m³까지 확대한다고 가정하였다(Table 1). 제재용 원목은 구조용 및 일반용으로 구분하여 현재 수준인 15%부터 60%까지 점차 확대되는 것으로 가정하여 탄소축적변화량을 분석하였다. 보드용재는 현재 이용 비율(34%)을 유지하면서, 종이 및 기타용재는 2016년부터 2020년까지 5년 평균값을 적용하여 현재 생산량 유지(시나리오①) 및 가공부산물 수집·이용과 재이용·재활용 증진에 따른 원목 투입량 25% 감소 시나리오(시나리오②)를 설정하였다(Table 2). 또한 국립산림과학원에서 시공한 영주 한그린목조관 자료에 기반하여 단위면적당 목조 공공건축물 시공에 투입되는 구조용 목재제품을 0.16 m³/m²로 가정하고, 공공건축물 잠재량을 분석하였다.

목재제품 부문에서의 온실가스 배출·흡수원 대상은 UN기후변화협약 제17차 당사국 총회(COP17)에서 합의된 ‘보고 국가 내 산림에서 수확한 원목으로 생산된 목재제품’ 이다. 산정대상 목재제품은 국내 목재이용 통계자료 구축수준 및 산림부문 추진전략에 기반하여 기존 제재목을 구조용과 일반으로 세분하고, 섬유판, 종이, 기타제품의 1차 목재제품 수준으로 구분하였다.

목재제품의 연간 탄소축적변화량은 국산 목재제품 생산통계 기반 활동자료(activity data)와 2019 IPCC 가이드라인의 산정방법 및 탄소계수, 반감기를 적용하여 축적차이법(stock difference method)에 따라 산정하였다(Eq. 1). 1990년부터 2020년까지의 활동자료 즉, 목재제품별 생산량은 산림청 산림임업통계연보(KFS, 2021b)에서 제공되는 용도별 국산원목 공급량에 산림청 목재이용실태조사(KFS, 2021c)에서 조사한 국산원목으로 생산된 제품별 생산량과 이용비율을 기준으로 제품별 수율을 적용하였다.

목재제품별 초기 탄소저장량은 IPCC 2019 가이드라인에 따라 시작 연도(1990년)를 포함한 5년간의 목재제품별 생산량 자료를 평균하고 이를 연간부후율로 나눈 값을 적용하였다(Eq. 2).

일반적으로 목재제품 생산량은 부피로 조사되고 있으므로 이를 무게로 전환하기 위한 밀도(density)를 곱하고 목재제품 내에 저장되어 있는 탄소의 비율을 산정하기 위한 탄소분율(carbon fraction)을 곱하여 탄소저장량을 구할 수 있다. 산정에 필요한 밀도, 탄소분율 등의 탄소계수는 IPCC 2019 가이드라인에서 제시한 기본값을 적용하였다. 제재목의 밀도는 침·활엽수 평균값 0.458을 적용하였고, 기타제품의 반감기는 목재 사용환경이 유사한 일본의 반감기 3.5년(Hashimoto and Moriguchi, 2004)을 적용하였다(Table 3).

임목 생장 시에 광합성에 의해 흡수한 대기 중의 이산화탄소를 탄소의 형태로 저장하므로 목재제품 내 저장된 탄소는 대기 중에서 흡수한 이산화탄소와 동일하므로, 산정된 탄소량을 관련계수((이산화탄소 분자량)/(탄소 분자량), 44/12)를 곱하여 이산화탄소량으로 전환하였다(Eq. 3).

건축물 말소대장을 기준으로 통계에 보고된 우리나라 목조주택의 최고수명은 369년으로 나타났으며, 이를 포함하여 100년 이상의 장수명 주택은 12,817동으로 전체 약 8%를 차지하였다. 대부분(전체 84%)의 목조주택 이용수명은 1930년대부터 80년대까지 사용승인된 40년부터 90년 사이에 분포하였다(Fig. 1). 대부분(16만동, 97%)의 건축물이 2000년 이후에 폐쇄말소 되었으며, 결측치를 제외한 164,736동을 대상으로 시공 이후 용도를 다하여 철거된 주택의 수명은 60년으로 분석되었다. 이를 바탕으로 주로 목조주택 시공 시에 투입되는 장수명 목제재품인 구조용 제재목의 수명은 목조주택과 동일한 60년으로 가정하였다. 반감기는 동일한 시기에 생산된 제품이 사용환경과 용도에 따라 다양한 시기에 폐기되는 것을 고려하여 탄소의 양이 절반이 되는 시간을 나타내므로 IPCC 가이드라인에 따라 수명을 연간부후율의 역수로 보고, 전환계수(ln(2)=0.693)를 곱하여 목조주택의 반감기를 42년으로 도출하였다. 따라서 구조용 제재목의 반감기를 42년으로, 탄소계수는 제재목과 동일하다고 가정하여 미래 목재제품의 탄소저장량 변화를 분석하였다.

Fig. 1. 
Distribution of life span of wooden house in Korea

산림부문 추진전략의 베이스라인(As-Is) 시나리오에서는 국산 원목 수확량 490만 m³으로 현재 수준의 목재생산량을 계속해서 유지하는 것으로 가정하였다. 분석 결과, 2050년 기준으로 구조용 제재목의 생산량이 18만 m³으로 증가(2020년 5만 m³)하였으나, 목재제품 생산량이 큰 변화없이 유지되며 과거 목재제품에 저장되었던 탄소가 수명을 다하여 다시 대기 중으로 배출되었다. 2020년 70만 tCO₂였던 목재제품의 탄소저장량은 60만 tCO₂으로 감소되는 것으로 전망되었다(Fig. 2).

Fig. 2. 
Changes in carbon accumulation in wood products (Baseline Scenario)

이를 기준으로 산림의 불균형한 나이분포 개선 및 산림순환경영 확대 등 탄소흡수능력을 높이기 위한 변화(To-Be) 시나리오에서는 2050년까지 국산 원목 수확량을 800만 m³까지 확대하는 것으로 전망하였다. 이에 기반하여 국산원목 공급량 증가분을 제재목으로 우선 이용하는 시나리오(시나리오①)에서는 제재용 원목비율을 선진국 수준인 40%까지 확대하고 전체 제재목 생산량 중에 현재 15% 수준인 구조용 제재목 이용비율을 15%에서 60%까지 단계적으로 확대한다고 가정하였다. 분석 결과, 2050년 기준으로 구조용 제재목의 생산량이 27만 m³에서 106만 m³까지 증가하며, 목재제품의 탄소저장량은 196만 tCO₂에서 198만 tCO₂으로 베이스라인 시나리오에 비해 최대 3.3배 증가하는 것으로 전망되었다(Fig. 3). 구조용 제재목 생산비율의 확대에 비해 탄소저장량 변화가 적은 이유는 상대적으로 짧은 분석기간(30년)으로 이용수명 도달에 따른 목재제품 탄소배출량의 차이가 큰 영향을 나타내지 못한 것으로 판단된다.

Fig. 3. 
Changes in carbon accumulation in wood products (Scenario①, structural sawnwood ratio 60%)

자원의 재이용 증진 및 품질향상 등의 분석 가정을 반영한 종이 및 기타용도의 국산원목 투입량 25% 감소(220만 m³ → 165만 m³)에 따른 구조용 제재목 이용량 확대 시나리오(시나리오②)에서는 시나리오①과 동일하게 전체 제재목 중 구조용 제재목 이용비율을 15%에서 60%까지 단계적으로 확대할 경우, 2050년을 기준으로 구조용 제재목의 생산량이 32만 m³에서 126만 m³까지 증가하며, 목재제품의 탄소저장량은 213만 tCO₂에서 215만 tCO₂으로 전망되었다(Fig. 4). 도출된 시나리오②의 구조용 제재목 60% 이용 시나리오를 적용하여 시공가능한 공공건축물 물량을 산출해 보면, 연면적 7,875천 m² 으로 분석되었다. 2019년 기준으로 신규로 시공되는 공공건축물의 연면적은 6,958천 m²이며, 건축물의 노후화에 따라 최근 5년간 매년 2.7%씩 증가하는 추세이다(AURI, 2021). 이에 따라, 2050년에는 15,892천 m² 까지 늘어날 것으로 전망되며, 구조용 제재목 생산량을 공공건축물에 우선 투입 시, 약 50%의 물량을 목구조로 시공가능할 것으로 판단된다. 따라서 산림부문 추진전략에서 목표로 제시한 ‘목재와 바이오매스 이용 활성화’ 실행전략을 통해 달성하려는 탄소저장량 220만 tCO₂은 산림순환경영 강화를 위한 국산원목 수확량(800만 m³)을 대폭 확대하고, 생산된 원목을 구조용 제재목 등 장수명 목재제품 우선이용 등 적극적인 목재이용을 통하여 달성가능한 수준으로 판단된다(Table 4).

Fig. 4. 
Changes in carbon accumulation in wood products (Scenario②, structural sawnwood ratio 60%)