이탈리아 롬바르디아에 건축예정인 병원 건물. 자하 하디드 건축사무소 제공


건물 외벽에 식물이 주렁주렁 달리고 천장으로 햇빛이 쏟아진다. 얼핏 식물원처럼 보이지만 이탈리아 롬바르디아에 지어질 병원이다.
설계를 맡은 영국 자하 하디드 건축사무소는 의료·휴식 기능을 넘어 기후위기에 대응하는 병원을 설계했다. 기후위기가 극심해진 시대 건축은 온실가스 배출을 얼마나, 어떻게 줄일 수 있을까.
● 이산화탄소 내뿜는 숨은 적, 건축
2025년 12월 12일 자하 하디드 건축사무소가 이탈리아 말펜사 병원 게임릴사이트 조감도를 공개했다. 롬바르디아주 보건당국은 밀라노·바레세 주민 100만 명을 위한 신축 병원 설계 공모전을 열어 자하 하디드의 안을 최종 선정했다.
동대문 디자인 플라자(DDP) 등 세계 유수의 건물을 설계한 자하 하디드 건축사무소는 유려한 곡면으로 건물 내외부를 자연스럽게 연결하고 주변 정원과 조화를 이루도록 병원을 완성했다.
바다이야기슬롯그보다 중요한 부분은 따로 있다. 자하 하디드 건축사무소는 보도자료에서 말펜사 병원을 "기후위기에 대응하는 건축물"로 소개했다. 건물 부품을 미리 제작한 뒤 현장에서 조립하는 모듈식 공법을 적용했다.
에너지 절감을 위해 단열 성능을 높인 외피를 채택하고 병원 전체 전력 수요의 4분의 1인 1MWp(메가와트 피크, 태양광 발전 바다이야기디시 기의 최대 출력)를 태양광으로 조달하도록 설계했다. 자하 하디드 건축사무소는 냉방 에너지 수요를 30% 줄이는 설계라고 덧붙였다.



자하 하디드 건축사무소가 설계한 말펜사 병원의 실내. 천장이 뚫려 있어 햇빛으로 실내를 밝힌다. 조명에 드는 에너지를 절감할 수 있게 한 것이다 야마토무료게임 . 자하하디드 건축사무소 제공


말펜사 병원처럼 최근 세계적으로 건축물의 환경적 영향을 평가하고 지속가능성을 고려해 건설하는 사례가 늘고 있다. 건설 분야에서 발생하는 온실가스가 상당하기 때문이다. 1월 14일 캐나다 토론토대 토목·광물학과 연구팀은 건설 분야에서 배출되는 이산화탄소를 분석한 결과를 오션파라다이스다운로드 발표했다.
연구팀은 6개 대륙 1033개 도시의 건설 활동에서 배출되는 이산화탄소량을 계산했다. 매년 200만 t(톤)이 발생했으며 인구로 나누면 1인당 약 2t에 달한다. 실제로 국제연합환경계획(UNEP)은 2023년 건축 분야 온실가스 배출량이 전 세계 온실가스 배출량의 37%를 차지한다고 보고서에 밝혔다.
연구팀은 논문에서 지구 평균 온도 2℃ 상승을 막으려면 20~40년 안에 건설 분야 이산화탄소 배출량을 현재보다 90% 줄여야 한다고 강조했다. 핵심 해결책은 신축 건물이다. 온실가스 배출을 줄이는 방향으로 건물을 짓고 운영 방식을 바꿔야 한다.



2025년 한국그린빌딩협의회가 주관한 ʻ2025 그린빌딩의 날’ 행사에서 그린빌딩 대상을 수상한 국립산림과학원 한그린 목조관. 2019년 건축사무소 IDS는 직교하게 쌓은 목재인 CLT로 한그린 목조관을 지었다. 박영철 제공 


● 이산화탄소 덜 내뿜는 콘크리트
이산화탄소는 건설 전부터 발생한다. 건축 재료를 가공하고 운반하는 단계부터 이산화탄소가 나오기 때문이다. 대표적인 예가 시멘트다. 석회석을 고온에서 산화칼슘으로 전환하는 과정에서 이산화탄소가 생성된다.
2018년 영국의 글로벌 싱크탱크 왕립국제문제연구소는 전 세계에서 인간 활동으로 배출되는 이산화탄소의 8%가 시멘트 생산 과정에서 나온다고 밝혔다.
배출 저감을 위한 대체재로 저탄소 시멘트(LC3)와 지오폴리머 콘크리트가 주목받는다. LC3는 점토와 석회석을 혼합해 만들며 건축에 널리 쓰이는 포틀랜드 시멘트보다 낮은 온도에서 가공 과정을 줄여 생산한다.
지오폴리머 콘크리트는 산업 부산물로 만든 시멘트 기반 재료다. 정진우 한국건설기술연구원 건축에너지연구본부 연구원은 "LC3는 기존 시멘트 대비 이산화탄소 배출량을 30~40%, 지오폴리머 콘크리트는 60~80% 줄인다"고 밝혔다.



영국의 왕립국제문제연구소에 따르면 전 세계 인간 활동으로 배출되는 이산화탄소 배출량의 8%가 시멘트 생산 과정에서 나온다. 시멘트의 석회석이 산화칼슘으로 전환되는 과정에서 이산화탄소가 생성되기 때문이다. 게티이미지뱅크 제공


2024년 한국건설기술연구원 연구팀은 이산화탄소를 포집하는 콘크리트 'CEC'를 개발했다. 나노미터 규모의 기포가 담긴 물을 산업 부산물과 섞어 만든다.
CEC가 이산화탄소와 반응하면 탄산염 광물이 생성되고 기포 안에 저장된다. 1m³당 약 1.5kg의 이산화탄소를 가둘 수 있다.
이산화탄소를 흡수하는 건축 재료로 나무도 다시 주목받는다. 김수민 연세대 건축공학과 교수는 과학동아와의 이메일 인터뷰에서 “교차적층목재(CLT)가 최근 주목받고 있다”고 설명했다. CLT는 직교하게 겹쳐 쌓는 목재다. 
하중 부담이 적어 벽·지붕 등을 미리 제작한 뒤 현장에서 조립하는 프리패브 공법에 적합하다. 공사 기간을 단축하고 현장 폐자재도 줄인다. 전통 재료로 여겨졌던 나무가 친환경 건축의 핵심 소재로 귀환한 셈이다.



코펜하겐의 건축사무소 BIG이 설계한 건물 ʻ더 플러스’.더 플러스는 목재와 저탄소 시멘트, 재활용한 철강으로 지어져 유럽 친환경 건축 인증제 BREEAM의 최고 등급을 받았다. Einar Aslaksen/Vestr 제공


● 열을 가두고 활용해 에너지 절감한다
온실가스 배출은 건설 단계에서 끝나지 않는다. 건물을 짓고 나서 사람이 거주하며 사용하는 에너지를 줄이는 일이 더 중요하다.
서동현 충북대 건축공학과 교수는 건축물 에너지를 아끼는 방법으로 외피 단열 성능 향상과 자연 에너지 활용을 꼽았다.
외벽과 지붕 등 단열 성능을 높이면 외부 열 유입과 내부 열 손실을 동시에 막아 냉난방 에너지를 줄일 수 있다. 외부와 닿는 외피 면적을 최소화할수록 열 교환이 줄어 건물 온도가 안정된다.
다만 모든 건물을 이렇게 짓긴 어렵다. 서 교수는 “모든 건물을 정육면체나 이글루 형태로 지을 수는 없는 노릇”이라며 “대신 단열재 종류와 두께로도 차별화를 둘 수 있다”고 설명했다. 
단열재가 지나치게 두꺼우면 공사가 어렵고 활용 공간도 줄어든다. 스티로폼보다 열 전도율이 낮은 페놀폼·폴리우레탄 등을 쓰면 두께를 늘리지 않고도 단열 성능을 높일 수 있다.
서 교수는 “보온병처럼 벽 사이를 진공으로 만들어 단열하는 대안도 있다”며 “다만 진공 단열은 습기가 생기는 등 진공 구조가 깨지면 단열 기능이 완전히 사라진다는 한계가 남아 있다”고 말했다.
단열 성능 향상이 에너지 손실을 막는 기술이라면 패시브 디자인은 자연 에너지를 직접 끌어쓰는 기술이다. 천장을 개방해 조명 대신 햇빛으로 실내를 밝히거나, 지붕·외벽을 태양광 패널로 구성해 전력을 생산한다.
말펜사 병원도 이 방식을 사용해 설계했다. 건물 외벽에 식물을 둬서 여름철에는 햇볕을 차단하고 겨울철에는 바람을 막기도 한다.
● 건축 시작부터 운영까지, 모두 전기로
서 교수는 건축계가 최근 전전화에 주목한다고 강조했다. 전전화는 건축물 운영 에너지를 화석연료 대신 전기로 전환하는 방식이다. 대표적인 기술로는 ‘히트 펌프’가 있다. 외부 공기에서 열을 조금씩 모아 냉매를 증발시키고 냉매를 압축시켜 실내로 보내 열을 방출해서 실내를 냉난방하는 기술이다.
히트 펌프 외에도 신재생 에너지를 건물에서 바로 쓸 수 있게 연결하는 방법이 있다. 풍력 발전소 등에서 생산한 에너지를 건물에서 바로 쓸 수 있게 연결하고 건물에서 도시가스나 LPG 등 화석연료 기반의 에너지 사용은 금지하는 식이다.
서 교수는 “재생에너지를 공급하는 쪽과 받아서 쓰는 쪽의 기술 개선이 모두 필요하다”고 말했다. 에너지 공급자와 소비자가 실시간으로 정보를 교환해 에너지 효율을 최적화하는 스마트 그리드 기술, 이 에너지를 최대한 절약해 사용하는 스마트 빌딩 기술이 모두 중요하다. 
서 교수는 “인공지능(AI)이 그 역할을 할 것”이라며 “결국 건설 분야의 넷제로는 다른 분야와 유기적으로 연결된 문제”라고 설명했다.



영국 셀퍼드대 연구팀이 건설한 ʻ에너지 하우스 2.0’.실내에서 눈, 비를 포함해 사람이 사는 지구 환경의 90%를 재현한 실험실로 실험을 통해 에너지 효율을 높인 건물을 설계한다. University of Salford 제공


● 건축 분야의 넷제로, 가능할까
넷제로는 온실가스 배출량과 흡수량을 같게 만들어 온실가스 순배출량을 아예 0으로 만드는 환경적 운동이다. 과학동아가 만난 전문가들은 넷제로의 실현 가능성에 대해 “이론상으로는 가능하지만 기존 건물이 변수”라고 입을 모아 답했다. 
소비한 에너지만큼 건물이 에너지를 다시 생산해야 넷제로를 달성하는데 환경을 생각하지 않고 지어진 기존 건물로는 어렵다는 설명이었다.
서 교수는 “기존 건물의 넷제로를 위해 그린 리모델링이 필요하다”고 말했다. 국토교통부는 노후 공공기관 건축물의 에너지 효율을 높이는 그린 리모델링 사업을 운영한다. 리모델링 비용을 지원하고 친환경 건축 전문가가 설계 과정에 참여한다.
기존 건물과 신축 건물 모두 넷제로에 도달하려면 전문가들은 공통으로 경제적 장벽이 해결되어야 한다고 밝혔다. 정 연구원은 “이산화탄소를 적게 배출하는 건축재나 에너지 효율을 높여주는 설비는 비싸서 건축주가 선택하기 어렵다”고 전했다. 
서 교수는 “전기차 구매 보조금처럼 온실가스 감축 목표를 달성한 신축 건물에 보조금을 지급한다면 더 많은 건축주가 온실가스 감축에 나설 것”이라고 말했다.
김 교수는 정량적 기준의 필요성도 역설했다. “저탄소 시멘트 선택을 유도하려면 재료별 탄소 배출량과 장기 성능을 비교하는 기준과 정보가 먼저 갖춰져야 하며 어떤 재료를 '좋은 재료'로 볼지 판단 기준을 세워야 한다"고 강조했다.
<참고자료>
doi: 10.1038/s44284-025-00379-8
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[장효빈 기자 robyne98@donga.com]