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2 제출문 한국원자력연구원장귀하 본보고서를 2008 년도 LCA 를이용한전자선, 자외선및오존살균방식의환경 성평가 과제의보고서로제출합니다 과제명 : LCA 를이용한전자선, UV 및오존살균방식의환경성평가 과제책임자 : 이건모 참 여 자 : 정인태최요한김진용피라다박정건백춘열천윤영

3 요약문 Ⅰ. 제목 LCA 를이용한전자선, 자외선및오존살균방식의환경성평가 Ⅱ. 연구의목적및필요성 전자선가속기는전기장과자기장을이용하여전자를가속하는장치로서고속으로가속된전자를방출하는장치이다. 이장치는전자를고에너지를전달하는매개체로사용할수있다. 전자선은방사성원료물질을사용하지않기때문에사용에있어서방사능으로자유롭다. 또한전자선은광선이므로빛의형태로조사하여야한다. 따라서고에너지를조사하여야하는분야에사용하기적당하다. 위조건에따르면살균분야는전자선가속장치를응용하기에적합한분야이다. 단, 전자선가속살균장치는전자선가속기규모가크므로가정용, 중 소형사업장용으로는부적절하다. 따라서하수처리장살균장치와같이대용량이고장치설치면적을확보할수있는분야가전자선가속기를설치하기에적절하다. 하수는자연수계로부터취수하여상수로사용한물을다시자연수계로배출하기위해일정한관거를통해수집한물을의미한다. 하수는인간활동에의한다양한오염물을함유하고있다. 따라서오염물질을제거하는공정이필수이며, 이를위해각수계에는하수처리시설을두어수계를보호하고있다. 하수처리시설에는다양한물리학적, 화학적, 생물학적처리장치를이용하여오염물질을제거하는시설을구비하고있으며, 자연수계로방류하기위한공정에병원성미생물을제거하기위한살균공정이존재한다. 살균공정에적용되는주요살균방식으로, 자외선 (Ultra Violet; 자외선 ) 살균방식, 오존 (Ozone, O 3 ) 살균방식, 염소살균방식등이존재한다. 염소살균공정은주로상수처리에사용되고있으며, 하수처리에는거의사용되지않고있다. 현재국내하수처리장배출수살균방식는자외선 ( 자외선살균방식 ) 으로일원화되고있는추세이다. 전국의하수처리장시설중자외선살균방식은약 76% 정도, 오존산화 19%, 기타 1% 등이다. 각살균공정의일반적인장단점을살펴보면다음과같다. 자외선살균방식의장점으로는무독성으로인체위해성없고, 접촉시간이짧으며, 소요부지공간이적게소요된다. 단점으로는잔류성이없고, 고 ( 高 ) 탁도시효과가감소하며, 자외선램프교체등의시설운영비용이많이들어간다. 오존산화살균방식의장점으로는수중염소요구량을감 I

4 소시키고, 수환경생태계에악영향이없고, 살균외탈색, 탈취등에우수하지만, 단점으로는초기투자비과다및부속설비가고가, 전력비용과다사용등이있다. 그리고전자선가속살균장치는다른장치에비해서복잡하고규모가크지만, 전력소모가적고, 효율이뛰어나며, 난분해성유기물분해에도뛰어난것으로알려져있다. 하수처리장설비가간단하고, 살균을위한접촉시간이짧아유량의변화에유연하다. 살균장치로서전자선가속살균장치를사용하기위해서는여러측면에대한검토가이루어져야한다. 우선은현행수질기준에서요구하는살균기준에부합하는지에대한검토, 효율에대한검토, 비용측면에대한검토, 안전측면에대한검토들이이루어져야한다. 또한환경성측면에대해서도검토가이루어져야한다. 이연구에서는전자선가속장치를살균장치로사용하는데에있어서환경성측면에대한고찰을진행한다. 특히기존살균장치와의환경성을비교하여서환경성측면에서전자선가속장치를하수처리장살균장치를사용하는것에대한평가를수행한다. 이를위해서이연구에서는국제표준화기구에서제정한환경성평가도구 <ISO14044:2006 Environmental management - Life Cycle assessment - Requirements and guidelines> 에근거하여살균장치들의전과정에대한환경영향에대한비교전과정평가를환경영향비교평가도구로채택하였다. 전과정평가는제품의전과정 ( 원료물질취득, 제작, 사용, 폐기 ) 에서발생하는모든환경영향을종합하여비교하는도구이다. Ⅲ. 연구개발의내용및범위 이연구는국제표준인 ISO14044:2006 Environmental management - Life Cycle assessment - Requirements and guidelines에의거수행하였으며주요내용은다음과같다. 목적및범주정의 - 연구목적정의 - 하수처리장살균장치의기능규명 - 하수처리장살균장치의기능단위규명 - 각살균장치별기능단위에따른참고흐름규명 - 비교를위한살균장치별시스템경계설정 전과정목록분석 - 각살균장치에대하여시스템경계에따른현장데이터수집 II

5 - 데이터가공 ; 현장데이터및기존 Database SimaPro Ph.D. v7.1.4 Software(PRe Consultant, Netherland) 전과정영향평가 - 환경영향평가방법론 : Eco-indicator 99 - Software: SimaPro v7.1.4 전과정해석 - 주요환경성이슈규명 - 결론, 한계및권고사항 Ⅳ. 연구개발결과 이연구결과를통하여전자선가속살균장치의전과정환경성이다른살균장치들에비하여우수함을확인하였다. 특히그과정을통하여경제성측면과기능측면에서도전자선가속살균장치가다른살균장치에비하여우수함을확인하였다. 환경성측면환경성을비교하기위해서비교전과정영향평가를수행하였고이를통해서 10가지환경영향범주에대한세가지살균장치의영향을정량적으로분석하였다. 환경에미치는여러가지영향을분석하기위해선택한 10가지환경영향범주중 7가지환경영향범주에서전자선가속살균장치가다른두살균장치보다적은환경영향을갖고있음을확인하였다. 기타측면환경성을비교하기위해서기능, 기능단위를설정하는과정에서동일한살균효율을달성하기위해소요되는전력량이전자선가속살균장치가최소임을확인하였다. 또한사용단계의환경영향비교를위해서 20년의수명을가정하여, 자외선살균장치와비교하였을경우, 최대 배의전력소모량의차이가있음을확인하였다. III

6 Ⅴ. 연구결과의활용계획 자외선살균장치와오존살균장치는전력소모가많은장치로설치비용만큼이나유지보수비용이많이들어가는장치이다. 이연구를통하여전자선가속살균장치가자외선살균장치와오존살균장치를대체하기에환경적으로적절한대안이됨을제시하였다. 또한경제적, 기능적인측면에서도기존의살균장치에비해서뛰어남을부분적으로입증하였다. 이연구결과를기존살균장치와의기능성, 경제성, 환경성비교자료로만들어서앞으로신규, 확장, 교체하는하수처리장살균장치설치시에발주및설계담당자들에게전자선가속살균장치의장점을뒷받침하는근거자료로사용할수있다. IV

7 S U M M A R Y 1. Title Environmental assessment of disinfection methods by electron beam, UV and ozone using LCA 2. Background & Objective E-beam accelerator is a device to accelerate electrons with using electric field and magnetic field and emit them at high-speed. This device can be the vehicle for transferring high-energy to the electrons. Since the radioactive substances are not used as raw materials, e-beam is free of radioactivity. In addition, it is a ray of light and so it should be irradiated by light. As s result, it is suitable for e-beam to be used in high-energy irradiation field. Under the above condition, e-beam accelerator is relevant to be applied in disinfection industry. However, the size of disinfection device using an e-beam accelerator is huge, so it is not appropriate for domestic or medium sized plant but for large sized plant such a one in the sewage treatment plant. Sewage is the collected water through the line after being generated from the hydrosphere and used. Sewage contains many pollutants caused by human activities. Therefore, it is essential to remove the pollutants. For this reason, it is strictly regulated to have a sewage treatment plant in each hydrosphere. In this treatment plant, there are quipped with the removal treatment device which uses various physical, chemical and biological processes and the disinfection device to remove pathogenic microorganism. Primary disinfection methods are UV(Ultra violet) disinfection method, Ozone disinfection method and chlorine disinfection method. Chlorine disinfection process is primarily used for water supply treatment but not for sewage disinfection. Currently, the dominant method is UV disinfection for V

8 domestic sewage treatment. Of all domestic sewage treatment facilities, 76 percentages of facilities are UV infection, 19 percentages of them are Ozone disinfection and the rest are others. The advantages and disadvantages of each disinfection method are as following. Firstly, the advantages of the UV disinfection method are non toxicity, short contact time and less space required. On the other hands, non-residual characteristic and less efficiency in high turbidity condition and high maintenance cost for UV lamp are major problem to operate UV disinfection treatment. Secondly, there is advantage of Ozone oxidation method to reduce chlorine demand. In addition, this method less influence upon the environment and ecosystem and it is excellent to decolorize and deodorize as well. However, high initial investment and maintenance costs(e.g. high priced accessory required, high consumption of electricity) can be the disadvantages. Although disinfection device using e-beam accelerator is much bigger and more complex than the others, it is competitive due to less energy consumption, high efficiency and high performance against non-degradable organic matters. Of course, installation process is simple and short contact time provides stability with the change of fluid flow. To apply the e-beam accelerator device into the disinfection process, in-depth reviews should be needed. Firstly, the review shall be carried out, which is whether meets the criteria for the infection standards, the efficiency and cost and safety aspects as well. In addition, environmental aspects shall be considered. In this study, the environmental aspects of the e-beam acceleration disinfection device are identified. Especially, comparison study among the existing devices and the e-beam device is implemented. To do so, environmental impacts evaluation tool, <ISO14044:2006 Environmental management - Life Cycle assessment - Requirements and guidelines> established by International Organization is chose. Based on ISO 14044, Life Cycle Assessment is carried out to evaluate the environmental impact of each device. Life Cycle Assessment is a tool which can evaluate the potential VI

9 environmental impacts of the product throughout its life cycle stage(acquire raw materials, manufacturing, use, disposal). 3. Scope Based on ISO14044:2006 Environmental management - Life Cycle assessment - Requirements and guidelines, this study is implemented. The main contents are as following: Goal and scope definition - Goal definition - Function: Define the function of the disinfection device in the domestic sewage treatment plant - Functional units: Define the functional units of the disinfection device in the domestic sewage treatment plant - Reference flow: Define the reference flow for each device - System boundary: Define the system boundaries for each device Life cycle inventory analysis - Data collection: on-site data for each disinfection device in the system boundary - Data verification and validation: on-site data and existing database/ SimaPro Ph.D. V7.1.4 Software (PRe Consultant, Netherland) Life cycle impact assessment - Life cycle impact assessment method: Eco-indicator 99 - software: Simapro v7.1.4 Life cycle interpretation - Identification of significant issues - Conclusions, limitations and recommendations VII

10 4. Results This study shows that e-beam disinfection device is more environmentally friendly than the others. In this process, it is demonstrated that the device has advantages in its economical aspect and performance itself as well. Environmental Aspect Comparison of Life cycle assessment among the three types of disinfection device is implemented to compare each environmental performance and impact. Of 10 environmental impact categories, e-beam device has less environmentally harmful than the others in 7 categories. Others In the process of function and functional unit definition, it is concluded that the electricity consumption in the e-beam device is the lowest to achieve the efficiency at the same level among three devices. It is the fact that the consumption of e-beam device is lower by times of the consumption of UV device on the assumption that the device life is 20 years. 5. Application UV disinfection device and Ozone disinfection device are high-electricity consumption and high maintenance cost products compared to the e-beam. In this study, it is showed that e-beam device is an alternative for UV or Ozone disinfection device in terms of the environment. In addition, it is demonstrated that this device has superiority in its economical aspect and performance itself. These results can be compiled with the results of other existing devices and used for the background which encourage the stakeholders(e.g. designer, orderer, manager, operator, etc.) to take account of e-beam device in the process of new disinfection device installation or replacement. VIII

11 C O N T E N T S Chapter 1. Introduction 1 Part 1. Summary 1 1. Summary 1 2. Report Structure 1 Part 2. Goal and Scope 1 1. The Goal of Research 1 2. The Scope of Research 3 Chapter 2. Implementation and Results 6 Part 1. Scope Definition 6 1. Function 6 2. Functional Unit 6 3. Reference Flow 6 4. System Boundary 9 5. LCIA Methodology and Type of Environmental Impact Data Quality Requirement Critical Review Type 18 Part 2. Life Cycle Inventory Analysis Data Collection Life Cycle Inventory Analysis Result 27 Part 3. Life Cycle Impact Analysis Characterization Result Comparison of Manufacturing Stage Characterization Result Comparison of Use Stage Characterization Result Comparison of Disposal Stage Characterization Result Comparison of Life Cycle 65 Part 4. Life Cycle Result Interpretation Significant Environmental Issues Clarification LCA Result Evaluation Conclusion Critical Review 84 Chapter 3. Achievement and Contribution to the related field 92 Part 1. Objective and achievement 92 Part 2. Contribution to the related field Technology perspective 93 IX

12 2. Economic and Industrial perspective 93 Chapter 4. Plan for application 95 Part 1. Needs of further Study 95 Part 2. Application 95 Chapter 5. The present condition of Technology Development 96 Part 1. Environmental performance evaluation of E-Beam Ecological Stability Assesment 96 Part 2. LCA of Sewage Treatment Plant Bologna East-South Asia Comparison Examination by LCA 106 Chapter 6. Reference 109 X

13 목 차 제1장연구의개요 1 제1절연구의개요 1 1. 개요 1 2. 보고서구성 1 제2절연구목적및범주 1 1. 연구목적 1 2. 연구범주 3 제2장연구수행내용및결과 6 제1절연구범주정의 6 1. 기능 (Function) 6 2. 기능단위 (Functional Unit) 6 3. 참고흐름 6 4. 시스템경계 9 5. LCIA 방법론및영향의종류 데이터품질요구사항 전문가검토유형 18 제2절전과정목록분석 데이터수집 전과정목록분석결과 27 제3절전과정영향평가 제작단계특성화결과비교 사용단계특성화결과비교 폐기단계특성화결과비교 전과정단계특성화결과비교 65 제4절전과정결과해석 주요환경성이슈규명 전과정결과평가 결론 정밀검토 84 제 3 장목표달성도및관련분야에의기여도 92 제 1 절연구개발목표및달성도 92 XI

14 제 2 절관련분야기여도 기술적측면 경제 산업적측면 93 제 4 장연구개발결과의활용계획 95 제 1 절추가연구의필요성 95 제 2 절타연구에의응용 95 제5장국내외기술개발현황 96 제1절전자선가속기에대한환경성평가연구 산업폐수처리를위한전자빔조사공정에대한생태학적안정성평가 96 제2절하수처리장에대한전과정평가연구 볼로냐시의하수처리시스템및음용수처리시스템의전과정평가 동남아시아에서하수처리장에대한전과정평가 LCA기법을활용한기존하수처리공정과고도처리공정의운영단계에대한환경성비교평가 106 제 6 장참고문헌 109 XII

15 제 1 장연구의개요 제 1 절연구의개요 1. 개요이연구는한국원자력연구소의위탁을받아아주대학교제품환경기술연구실에서수행한 < 전자선가속기, 자외선및오존살균장치에대한비교전과정평가 > 연구이다. 이연구는 2007년 3월 2일부터 1년간수행하였으며, 2008년 2월 29일에최종보고서를제출하였다. 이연구는 <ISO14044:2006 Environmental management - Life Cycle assessment - Requirements and guidelines> 에의거수행하였다. 2. 보고서구성이보고서는서로다른세가지살균장치의환경성에대한비교연구에대한결과를정리한것이다. 연구의진행에따라다음과같이구성하였다. 먼저, 합리적인비교를위해설정한기준을보이고, 설정한비교기준에의해정의한살균장치의시스템경계를나타내었다 (2장 1절 ). 이어서, 현장조사및문헌연구등을통하여수집한데이터를보이고, 데이터를수집및가공하는과정들을보였다 (2장 2절 ). 또, 이연구에서사용한영향평가방법론에대해서설명하였고, 계산과정및결과를보였다 (2장 3절 ). 마지막으로결과에대한해석 (2장 4절 ) 으로이보고서를구성하였다. 제 2 절연구목적및범주 1. 연구목적전자선가속기는전기장과자기장을이용하여전자를가속하는장치로서고속으로가속된전자를방출하는장치이다. 이장치는전자를고에너지를전달하는매개로사용할수있다. 전자선은방사성원료물질을사용하지않기때문에사용에있어서방사능으로자유롭다. 또한전자선은광선이므로빛의형태로조사하여야한다. 따라서고에너지를조사하여야하는분야에사용하기적당하다. 위조건에따르면살균분야는전자선가속장치를응용하기에적합한분야이다. 단, 전자선가속살균장치는전자선가속기규모가크므로가정용, 중 소형사업장용으로는부적절하다. 따라서하수처리장살균장치와같이대용량이고장치설치면 1

16 적을확보할수있는분야가전자선가속기를설치하기에적절하다. 하수는자연수계로부터취수하여상수로사용한물을다시자연수계로배출하기위해일정한관거를통해수집한물을의미한다. 하수는인간활동에의한다양한오염물을함유하고있다. 따라서오염물질을제거하는공정이필수이며, 이를위해각수계에는하수처리시설을두어수계를보호하고있다. 하수처리시설에는다양한물리학적, 화학적, 생물학적처리장치를이용하여오염물질을제거하는시설을구비하고있으며, 자연수계로방류하기위한공정에병원성미생물을제거하기위한살균공정이존재한다. 살균공정에적용되는주요살균방식으로, 자외선 (Ultra Violet; 자외선 ) 살균방식, 오존 (Ozone, O 3 ) 살균방식, 염소살균방식등이존재한다. 염소살균공정은주로상수처리에사용되고있으며, 하수처리에는거의사용되지않고있다. 현재국내하수처리장배출수살균방식는자외선 ( 자외선살균방식 ) 으로일원화되고있는추세이다. 전국의하수처리장시설중자외선살균방식은약 76% 정도, 오존산화 19%, 기타 1% 등이다. 각살균공정의일반적인장단점을살펴보면다음과같다. 자외선살균방식의장점으로는무독성으로인체위해성없고, 접촉시간이짧으며, 소요부지공간이적게소요된다. 단점으로는잔류성이없고, 고 ( 高 ) 탁도시효과가감소하며, 자외선램프교체등의시설운영비용이많이들어간다. 오존산화살균방식의장점으로는수중염소요구량을감소시키고, 수환경생태계에악영향이없고, 살균외탈색, 탈취등에우수하지만, 단점으로는초기투자비과다및부속설비가고가, 전력비용과다사용등이있다. 그리고전자선가속살균장치는다른장치에비해서복잡하고규모가크지만, 전력소모가적고, 효율이뛰어나며, 난분해성유기물분해에도뛰어난것으로알려져있다. 하수처리장설비가간단하고, 살균을위한접촉시간이짧아유량의변화에유연하다. 살균장치로서전자선가속살균장치를사용하기위해서는여러측면에대한검토가이루어져야한다. 우선은현행수질기준에서요구하는살균기준에부합하는지에대한검토, 효율에대한검토, 비용측면에대한검토, 안전측면에대한검토들이이루어져야한다. 또한환경성측면에대해서도검토가이루어져야한다. 이연구에서는전자선가속장치를살균장치로사용하는데에있어서환경성측면에대한고찰을진행한다. 특히기존살균장치와의환경성을비교하여서환경성측면에서전자선가속장치를하수처리장살균장치를사용하는것에대한평가를수행한다. 2

17 전자선가속을이용한살균장치가전과정 (Life Cycle) 에걸쳐갖는환경영향을, 동일한기능을수행하는다른살균장치 ( 자외선 ( 자외선 ), 오존 (Ozone) 가동일한기간동안에갖는환경영향과비교하는것이이연구를수행하는목적이다. 이를통하여전자선가속살균장치가환경적으로살균장치로서경쟁력을갖는지여부와환경적인측면에서얼마만큼의경쟁력을갖는지알수있다. 이연구의대상청중은전자선을하수처리장살균장치에사용하는것에대해알고자하는이해관계자들이다. 여기에는전자선가속기개발자, 하수처리장살균장치발주처, 하수처리장운용사관계자등이포함된다. 2. 연구범주 가. 일반사항 이연구에서고려하는제품시스템은하수처리장방류수살균장치이다. (1) 살균장치개요 ( 가 ) 살균장치의정의살균장치란물리화학적인방법을이용하여미생물의생장을억제하고나아가미생물을사멸시키는장치이다. 이연구에서는특별히하수처리장처리수를방류하기직전에병원균등을사멸하기위해사용하는살균장치를가리킨다. ( 나 ) 하수살균장치의기원 19세기산업혁명이후로산업화가진행됨에따라수질오염이심각해져서수처리에대한관심이증가하였다. 그에따라 19세기에최초의하수처리시설이등장하였다. 하지만콜레라나장티푸스와같은수인성질병이창궐하면서방류수에대한살균에관심을가지기시작하였다. 20세기에들어서현재이용되고있는하수처리방식이정착되었고살균장치또한현재의모습을갖추게되었다. ( 다 ) 하수살균장치의종류 1 염소살균설비 : 정수처리및하수처리에가장많이사용되고있는살 균방법이다. 염소살균의원리는다음과같다. 가수분해 (Cl 2 + H 2 0 3

18 HOCl - + H + + Cl - ) 과정과이온화 (HOCl H + + OCl - ) 과정에서유리탄소가생성된다. 이유리탄소는강력한살균력을지니고있다. 주요설비로는염소실및염소중화실, 염소주입기및염소기화기, 염소운반설비, 공급펌프및배관설비, 염소혼화지, 탈염소설비등이있다. 염소살그림 2 염소살균장치균설비의효율은염소주입률, ph, 온도, 하수완충력, 하수내오염물질, 아미노산, 단백질등 ( 염소소모 ), 액체염소내불순물, 수분함량등에영향을받는다. 염소소독설비는운전과유지관리가쉽고, 운전비용이경제적이다. 하지만접촉시간이길고바이러스에대해서는살균효과를발휘하지못하고, THM등의유독성부산물을생성할가능성이있어근래에건설되는처리장에서는적용되고있지않는다고한다. 또한수질의변화에민감하여상수처리장과같이유입수가거의일정한수준을유지하는곳에서는적용이쉽지만수질변화가심한하수처리장에적용시애로사항이있다. 2 자외선살균설비 : 자외선은가시광선파장보다는짧고 X선보다는긴파장을가진전자방사선으로세포내부의핵산 (DNA) 변화, 신진대사장해, 증식능력상실을유도해살균을하는방법이다. 주요설비로는자외선램프, 모듈, 모듈지지대, 자외선강도감지장치, 유량조정및수위조절장치, 전기및제어설비, 세정장치 ( 접촉식 ) 가있다. 자외선살균장치는자외선강도, 램프상태, 유량, 반응조형상, 그림 3 자외선살균설비수리학적특성 ( 수두손실 ) 에영향을받는다. 자외선살균장치는운전및유지가어렵지않고박테리아와바이러스모두에대하여살균력을지니고있어더확실한살균을달성할수있다. 게다가접촉시간도짧아넓은부지기필요치않고부산물생성이없어안전하다. 그리고전력소모량도많지않아경제적으로도타당성이있다. 하지만잔류하지않기때문에미생물의 4

19 생장을지속적으로막을수없고탁도가높을경우그효과가반감되는문제를가지고있다. 따라서상수원의살균보다는하수처리장의살균장치로이용하는것이타당할것으로보인다. 그리고소독효과를즉각적으로측정하기어렵다는문제도안고있다. 3 오존살균설비 : 오존 (O3) 은산소분자 (O2) 에산소원자 (O) 하나가더결합하여강한산화력을갖는천연원소로서이러한오존의살균력을이용하는방식의살균설비이다. 주요설비로는오존발생기및접촉조, 산기장치, 제진및냉각장치, 공기압축기또는송풍기, 제습건조기, 잔류오존제거장치등이있다. 오존살균장치의경우오존용해도, 용해특성, 처리대상수질, 오존발생기주입공기의불순물유무에그림 4 오존발생장치 ( 오존영향을받는다. 오존살균장치는각종난분살균장치 )[6] 해성생물학적유기물의분해가용이하고살균력이강력하다. 그리고살균외에탈색, 탈취효과도지니고있고생태계에약영향을줄물질을생성하지않는다는장점이있다. 하지만오존은반감기가매우짧아저장이되지않아현장생산으로만발생시킬수있고, 전력사용량이상당히많다. 그리고초기설비투자비가크기때문에경제적으로불리하다는단점이있다. 4 기타 : 기타살균장치에는여과방식, 전자선가속기를이용한살균장치 등이개발되어있다. 이연구의대상제품은하수처리장의전단계가아닌하수처리장방류수의살균공정이다. 여기서제품이방류수가아니므로방류수와관련된프로세스들은이연구의고려대상이아니다. 즉, 이연구범주는살균장치에따른전과정 (Life Cycle) 이다. 5

20 제 2 장연구수행내용및결과 제 1 절연구범주정의 연구목적과범주일반사항은앞서 1 장에서설명하였다. 2 장 1 절에서는연구 범주에관하여구체적으로설명한다. 1. 기능 (Function) 비교할대상살균장치는전자선가속살균장치, 자외선살균장치그리고오존살균장치등 3종이다. 살균장치의주요기능은 ( 하수처리장방류수에대한 ) 살균이며, 비교를위하여살균이외의부가기능은고려대상에서제외한다. 따라서오존살균장치가갖는산소공급기능, 유기물산화기능, 전자선가속살균장치가갖는난분해성유기물분해기능등은고려대상에서제외한다. 2. 기능단위 (Functional Unit) 기능을비교하기위한측정단위로기능단위를설정하였다. 살균기능은살균 공정으로들어가는유입수에포함된미생물군집수 (C 0 ) 에서살균장치에서방 류되는방류수에포함된미생물군집수 (C) 와의차이를백분율로나타낸살균 장치의살균효율 (ΔC) 을기능단위로한다. ΔC= 살균효율, % C0= 유입수미생물농도, cfu C = 배출수미생물농도, cfu 3. 참고흐름 살균효율은기본적으로, 살균을위해가해지는에너지 (E) 와에너지가살균 대상인미생물과접촉하는시간 (t) 에의해좌우된다. 이때접촉시간 (t) 은 CSTR 로가정하는반응조에서수리학적체류시간 (HRT) 로볼수있다. 반응조부피 수리학적체류시간 유량 이수리학적체류시간은유량에따라변하게된다. 에너지 (E) 는투입되는각살균장치에서전자선의양, 오존의양, 자외선의 6

21 양을의미하며, 각각의양은전력량에의해서조절된다. 이를간단한비례식으로표현해보면 사용한전력량 유량 따라서주요조절인자 (control factor) 는유량 (Q) 과전력량 (W) 이다. 여기서 ΔC 는기능단위로고정하였으므로비교를위해서세살균장치에동일한유량 (Q) 가유입된다고했을때, 각살균장치의특성및효율에따라서로다른 전력량을갖게된다. 이상의조건을고려하여, 이연구를위한참고흐름은 < 하수처리장에서방류전살균을목적으로살균장치로유입되는 1일 100,000m3의처리수에포함된미생물의 95.4% 를제거하기위한전력소모량 > 으로설정하였다. 가. 전자선가속살균장치의참고흐름전자선가속살균장치에적용하면, 전자선가속살균장치의참고흐름은다음과같다. 실험실조건에서 95.4% 의살균효율을얻기위한전력소모량이 2.62E-01 Wh/L으로측정되었다. 1일하수처리량 Q를 100,000m3로계산하면, 전자선가속살균장치의참고흐름은 2.62E+04 kwh/day이다. 나. 자외선살균장치의참고흐름같은방법으로계산한자외선살균장치의참고흐름은다음과같다. 실험실조건에서 95.4% 의살균효율을얻기위한전력소모량이 2.61E+02 Wh/L으로측정되었다. 1일하수처리량 Q를 100,000m3 /day 계산하면, 전자선가속살균장치의참고흐름은 2.61E+07 kwh/day이다. 다. 오존살균장치의참고흐름같은방법으로계산한오존살균장치의참고흐름은다음과같다. 실험실조건에서 95.4% 의살균효율을얻기위한전력소모량이 1.85E+02 Wh/L으로측정되었다. 1일하수처리량 Q를 100,000m3 /day 계산하면, 전자선가속살균장치의참고흐름은 1.85E+07 kwh/day이다. 라. 기준살균효율의계산 7

22 아래는각살균장치별로측정한전력소모량별살균효율측정치이다. 자외선살균장치의최대살균효율측정치는 95.4% 로서세살균장치중가장낮다. 참고흐름에서살균효율을 95.4% 정한것은보다합리적으로비교하기위한것이다. 표 1 살균장치에따른살균효율 ( 실험실측정치 ) 자외선살균장치오존살균장치전자선살균장치 1 일 전력소모량 (Wh/(L/day)) 살균효율 (%) 1 일 전력소모량 (Wh/(L/day)) 살균효율 (%) 1 일전력소모량 (Wh/(L/day)) 살균효율 (%) E E E E E E E E E E E E 아래그래프는 95.4% 에해당하는전력소요량을도출하기위해위측정치 를경험식으로풀어낸것이다. 각살균장치의참고흐름에서사용된전력소요 량은아래그래프를통해도출되었다. E-Beam D i s i n f e c t i o n E f f(%) Wh/L 8

23 그림 4 자외선살균장치에대하여단위유량당투입된전력량과살균효율에 관하여도출한관계식그래프 그림 5 오존살균장치에대하여단위유량당투입된전력량과살균효율에관하여 도출한관계식그래프 4. 시스템경계가. 시스템경계설정비교전과정평가를수행하기위하여세살균장치의전과정을다음그림과같이설정하였다. 9

24 그림 6 비교전과정평가를위한살균장치의시스템경계 나. 시스템경계시스템경계는기능과기능단위에서설정한살균장치의성능을기준으로설정하였으며, 각살균장치에대하여동일한전과정을고려하였다. 단위공정 (Unit Process) 은데이터수집을고려하여그림 4에제시한형태로설정하였다. 단, 각살균장치의제작단계에대하여최종제품을 Lv.1로했을때 Lv.3까지에해당하는부품을제품경계에포함하였다. (1) 전자선가속살균장치 ( 가 ) 원료물질취득 전자선가속살균장치를제작하기위한원료물질을취득하는공정이다. ( 나 ) 전자선가속살균장치제작전자선가속살균장치를제작하기위하여원료물질을가공하여부품을제작하고, 부품으로전자선가속살균장치를조립하는공정이다. 연구진행의효율성을위하여, 아래그림과같이 lv.3에해당하는부품까지에대해서데이터를수집하였다. 10

25 그림 7 전자선가속살균장치의제작단계데이터수집범위 ( 다 ) 하수처리장방류수살균하수처리장방류수를살균하는공정이다. 주요투입물은전력이며, 전자총과티타늄호일이유지보수를위해사용된다. 하수처리장방류수를살균하는기간은 20년으로가정한다. ( 라 ) 전자선가속살균장치폐기전자선가속살균장치는아직폐기된적이없다. 다만구성품을기준으로하여재활용이가능한재질은모두재활용한다고가정하여연구를수행하였다. 여기서재활용은 Closed loop recycle된다고가정하였다. (2) 자외선살균장치 ( 가 ) 원료물질취득 자외선살균장치를제작하기위한원료물질을취득하는공정이다. ( 나 ) 자외선살균장치제작자외선살균장치를제작하기위하여원료물질을가공하여부품을제작하고, 부품으로전자선가속살균장치를조립하는공정이다. 연구진행의효율성을위하여, 아래그림과같이 lv.3에해당하는부품까지에대해서데이터를수집하였다. 11

26 그림 8 자외선살균장치의제작단계데이터수집범위 ( 다 ) 하수처리장방류수살균하수처리장방류수를살균하는공정이다. 주요투입물은전력이며, 유지보수를위해자외선램프가유지보수를위해정기적으로교환된다. 하수처리장방류수를살균하는기간은 20년으로가정한다. ( 라 ) 자외선살균장치폐기자외선살균장치를운용하는용인시환경사업소신갈하수처리장에따르면, 자외선살균장치는장치별로분리 / 해체공정을거쳐분류하였을때, 스테인리스스틸약 55%, 알루미늄약 3%, 석영유리약20% 그리고자외선램프약 10%, 그외기타재질로분류된다. 자외선램프의경우전량수거하여제조업체가있는독일로반송되어처리되고있으며, 스테인리스스틸, 구리, 강재등은고철업자통하여매각되어금속으로재활용되고있다. 석영유리관의경우유리수거업체통하여수거된다음재활용되고있다. 단, 이상의폐기단계는각살균장치운영주체마다상이하므로위자료를근거로폐기단계시나리오를가정하며, 여기서재활용에따른할당은 Closed loop recycle된다고가정하였다. (3) 오존살균장치 ( 가 ) 원료물질취득 오존살균장치를제작하기위한원료물질을취득하는공정이다. 12

27 ( 나 ) 오존살균장치제작오존살균장치를제작하기위하여원료물질을가공하여부품을제작하고, 부품으로오존살균장치를조립하는공정이다. 연구진행의효율성을위하여, 아래그림과같이 lv.3에해당하는부품까지에대해서데이터를수집하였다. 그림 9 오존살균장치의제작단계데이터수집범위 ( 다 ) 하수처리장방류수살균 하수처리장방류수를살균하는공정이다. 주요투입물은전력이다. 하 수처리장방류수를살균하는기간은 20 년으로가정한다. ( 라 ) 오존살균장치폐기오존살균장치의폐기는분리 / 해체공정이후재질별로스테인리스스틸, 알루미늄, 구리, 강재, 플라스틱, 산소가스등으로분류된다. 이중에서산소가스는대기중으로방사하고, 그외금속류인강재, 스테인리스스틸, 구리, 알루미늄은고철업자에게매각하여재활용하고있으며, 플라스틱의경우소량으로서소각및매립으로처리하고있다. 여기서재활용은 Closed loop recycle된다고가정하였다. (4) Cut-off 기준 초기 cut-off 기준은다음과같이설정하였다. 13

28 ( 가 ) 총질량의 99.9% 로한다. ( 나 ) 총에너지의 99.9% 로한다. ( 다 ) 주요환경성 (Environmental significance) 을유발하는물질은포함한다. 5. LCIA 방법론및영향의종류이연구에서사용한 LCIA 방법론은 Eco-Indicator 99 방법론을선택하였다. 영향의범주는 Eco-indicator 99 방법론에서제시하는 10가지영향범주를그대로사용하였다. 이연구의목적은어느살균장치의환경영향이적은가를판단하기위한비교전과정평가임으로방법론과범주에따른차이는크게의미가없다. 따라서임의로방법론을선정하였으며, 방법론에서제시하는모든영항범주를사용하였다. 다음에 Eco-indicator 방법론에대한간단한요약을제시하였고, 아울러영향범주목록을표로정리하여보였다. 가. Eco-indicator 99 (1) 개요 Eco-indicator 99 프로젝트의목적은 Eco-indicator 99를검토하고, Eco-indicator 95의영향평가방법을개선시키는것이다. 물론, Eco-indicator 99의목적은제품시스템에야기된환경부하를하나의지수로표현하기위한것이다. 이것은제품개발단계에서환경성을적용하기위한것이며, 회사의내부용으로사용하기위한것이다. 만약, 이것을 LCA 분야에서사용하려면 ISO 14044에따라야하며, 평가결과또한내부적인목적으로제한되어야한다. Eco-indicator 99이 Eco-indicator 95와다른점은상당히과학적인이론을바탕으로진행되었다는점이다. 우선 Eco-indicator 99은 환경 (environmental)' 에대한정의를내리고다루고자하는범주를크게 3가지로구분하였다. 인간보건 생태보건 자원 Eco-indicator 99 를통해구해지는지수는제품시스템의환경부하에의 14

29 해초래된 perceived seriousness를나타내며, 이를그림 11에나타낸것처럼크게두부분 - 자연과학 (Natural Science) 과사회과학 (Social Science) 에의해얻어진다. 자연과학은제품의전과정에걸쳐발생된환경오염물에초래된환경의변화를계산하기위해조사되며, 사회과학은이들변화 - 여기서는 damage로간주 - 의심각성을나타내기위해사용된다. 그림 11의 Part 1이비록자연과학에의한것일지라도주관성 (subjectivity) 을완전히배제시킬수는없다. 이런주관적인요소들은모델을디자인하는데포함된다. 이들주관적인요소들을배제하는대신에사회과학에서개발된방법들을사용하여이들을다루고자한다. 그림 10 Eco-indicator 99 방법론의핵심개념 (2) Modelling the Damages 앞에서설명한것처럼, Eco-indicator 99에서의 Part 1은환경부하 (emissions, the land use and the resources extraction) 들을잠재적인 damage로표현하는것이다. 이과정에서는크게 4가지의방법이사용되며, 이를도식화면그림 12와같다 15

30 그림 11 Eco-indicator 99 방법론의일반구성 (3) Weighting Damage간의가중치를구하기위해서전문가집단에의한방법을사용하였다. 특이할만한점은전문가집단을 3가지부류 - 평등주의자, 개인주의자, 계급주의자 - 로구분하여가중치를구하였다. 결국 Eco-indicator 99 에의한제품의환경성지수는 3가지로표현된다. 물론, 이들 3부류의평균값을사용할수있지만사용자의연구목적에따라선택성을부여하는것이합리적이다. 단, 이연구는비교전과정평가수행을위하여특성화 (Characterization) 까지만수행하여, 가중치부여 (Weighting) 는고려대상에포함되지않았다. [2] 나. 단위 Eco-indicator 99에서사용하는단위는기존의단위들과조금다르며그의미들이특별하다. 아래에해당단위들과각단위들이갖는의미에대하여설명하였다. 인간건강에대한환경영향단위 : (Disability Adjusted Life Years; 장애조정수명 ) 생태계에대한환경영향단위 : PAF(Potentially Affected Fraction of species; 잠재적으로영향받는종 ( 種 ) 의비율 ), PDF(Potentially Disappeared Fraction of species; 잠재적으로사라지는종 ( 種 ) 의비율 ) 16

31 자원에대한환경영향단위 : Surplus energy( 잉여에너지 ) (1) 알려진바에따르면인간수명에영향을미치거나장애를유발하는환경적요인은주로다음과같다. 기후변화로인한감염성질병, 심혈관및호흡기질환 전리방사선에의한암 오존층파괴로인한암및안구손상 대기, 음용수, 음식에함유된독성화합물로인한호흡기질병및암. 이러한피해들은제품시스템으로부터방출된배출물에의해인간건강 (Human Health) 에미치는가장큰피해들을의미한다. 이렇게서로유형이다른피해를종합하기위해서, 를사용한다. 는 Murray et al.(1996) 가세계보건기구 (WHO) 와세계은행 (World Bank) 을위해서개발하였다. 는인간에대한유해인자에의해, 인간수명이단축된기간이나영구적인장애에의한정상적인생활영위가불가능한기간합산하여평균수명대비얼마나수명을단축시켰는지보여주는지표이다. 에대한간단한수식은아래와같다. 계산의예발암물질은매년많은죽음의원인이된다. 에서는사망을장애도 1로본다. 만약어느암이기대수명보다 10년을단축시킨다고한다면, 우리는각환자들이 10년의수명을잃었다고말할수있다. 이는각환자들에대한해당발암물질의 값이 10이라고말할수있다. 여름의스모그기간동안, 많은사람이많은날동안병원에서치료를받는다. 이런유형의치료는장애도를 0.392라고가정해보자. 이때, 병원치료가 0.01년지속된다면각환자의스모그에의한 는 0.004라고할수있다. 즉 는인간이환경영향으로인해잃게되는수명을의미한다. (2) PAF 및 PDF PAF 17

32 PAF는독성에사용하는단위이다. Hamers et al.(1996) 이제안하였다. PAF는수계와토양에서식하는 ( 대부분의경우하등 ) 생물에대한영향을표현하는데에사용된다. PAF가갖는실질적의미는 NOEC(No Observed Effect Concentration; 영향받지않는농도 ) 이나그보다높은농도에노출되는종 ( 種 ) 의비율로해석할수있다. 이는독성에따른스트레스로측정되며, 정의한바에따르면실제적인피해는아니다. PDF 산성화, 부영양화및토지이용에대해서 PDF를사용한다. PDF는기준면적안에서건강한식물개체군에대한영향을나타내는데사용한다. PDF는불리한조건으로인해지역에서발생하는높은발견불가능을갖는종 ( 種 ) 의비율로해석할수있다. PDF는 POO(Probability Of Occurrence; 발견가능성 ) 을기반으로하며, PDF=1-POO로표현된다. 이는발견되지않는종 ( 種 ) 의비율로서사라진종 ( 種 ) 의비율로해석할수있다. Surplus energy Surplus energy는자원을추출하는데현시점에서필요한에너지와미래어느시점에서필요한에너지의차이로정의된다. 자원을소모하게되면그만큼부존자원을채굴및추출하는데에많은에너지를소모하게된다. 희귀한자원일수록 Surplus energy는커지게된다. 6. 데이터품질요구사항가. 시간적범주 : 현장데이터에대하여 3년이내의데이터, 그외의데이터에대하여 10년나. 지리적범주 : 현장데이터에대하여한국내의데이터, 그외의데이터에대하여전세계다. 기술적경계 : 최선의가능한기술 (Best available technology) 7. 전문가검토유형전문가검토는이연구의수행이 ISO 14044:2006에준하여수행되었는지판단하기위하여내 외부전문가를통하여검토하는것으로이보고서의신뢰성을제고하기위하여수행할필요가있다. 18

33 이연구보고서는전문가검토유형중에서외부전문가검토를수행하였다. 일본산업기술총합연구소전과정평가센터의이상용박사가외부전문가로서전문가검토를담당하였다. 이상용박사는여러전과정평가연구에참여한전과정평가분야의전문가이다. 제 2 절전과정목록분석 1. 데이터수집가. 전자선가속살균장치전자선가속살균장치의데이터는국내에서유일하게전자선가속기를조립및상용화하고있는 E 업체를통하여확보하였다. 데이터는참고흐름과시스템경계를고려하여설문지를이용해획득하였다. 획득한데이터는각단계별로분류하였다. 그림13은전자선가속살균장치에대한시스템경계와현장데이터에대한범위를나타낸것이다. 그림 12 전자선가속살균장치의시스템경계 (1) 원료물질취득및제작단계 전자선가속살균장치를제작하기위해필요한원료물질과부품목록을 수집하여아래표 3 에나타내었다. 19

34 표 2 전자선가속살균장치의원료물질목록 Part list Materials Weight (kg) % wt Cumulative %wt Shielding facility (steel) Steel 25, % 85.71% Gas system SUS 304 2, % 93.73% Secondary winding Cu: 450 SUS 304: 200 Epoxy: % 95.99% Cyl. Magnetoguide Steel % 96.87% Ion Pump Disk Magnetoguide STS: 80 Permanent magnet: 120 Ti: 10 Epoxy: 40 Steel: 150 Insulating paper: % 97.57% % 98.24% Extraction system SUS % 98.90% Primary winding Cu: 49.2 SUS 304: 8.2 Epoxy: % 99.45% Accelerating tube SUS % 99.73% Screening ring Cu % 99.93% Water distributor SUS % % Total 30, % (2) 사용단계사용단계에서는사용시나리오를작성하였고, 유지및보수를반영하였다. 수명은각살균장치마다다르지만비교영향평가를위해서수명은 20 년으로통일한다. 일전력사용량은참고흐름에서도출하였고, 사용단계전 20

35 력사용량은일전력사용량과수명을고려하였다. 유지보수를위해서 SF 6 와 Ti foil이사용된다. 그러나하수처리장의특성상살균장치는 24시간가동되어야하며, 유지보수를위한동작정지시간이사용단계에비하여무시할수있을만큼짧으므로사용단계전력사용량도출을위한계산이작동정지시간을별도로고려하지않는다. 표 3 전자선가속살균장치사용단계시나리오 전자선가속살균장치사용단계시나리오 수명일전력사용량 (kwh/(100,000 m3 / 일 ) 사용단계전력사용량 ( MWh/(100,000 m3 / 일 ) 365 일 / 연 20년 ) 20 년 2.61E E+06 유지보수 SF 6 : kg/20 년 Ti : 0.42 kg/20 년 가정살균장치는사용기간내에정지없이운영한다고가정한다. (3) 폐기단계전자선가속살균장치는아직폐기된국내에서는아직폐기된적이없다따라서폐기단계에서는실제측정된자료가없으므로, 재활용가능한재료는모두재활용하는것으로가정하였다. 나. 자외선살균장치자외선살균장치의데이터는자외선살균장치를수입하여설치를전문으로하는 W업체를통하여확보하였다. 데이터는각단계별로분류할수있는데, 참고흐름 (Reference flow) 를기준으로하여각단계별데이터를수집하였다. 21

36 그림 13 자외선살균장치의시스템경계 (1) 원료물질취득및제작단계 자외선살균장치를제작하기위해필요한원료물질과부품목록을수집 하여표 5 에나타내었다. 표 4 자외선살균장치의원료물질목록 Part list Materials weight (Kg) % Wt Cumulative %wt Quartz sleeve Pure quartz % 19.81% ballast 92 Painted Sheet Steel % 37.04% Flood gate STS % 50.82% Lubricant (ml) % 61.15% UV Lamp UV Glass % 69.77% Junction box STS % 77.17% Hoist SS % 84.50% Sensor Establish Bracketing STS % 88.80% Pneumatic Cylinder Coated Aluminium % 91.39% Module Frame STS % 93.45% UV Module STS % 95.52% 22

37 Automatic washing equipment STS % 96.90% Shaft STS % 97.93% Establish Bracketing STS % 98.79% Bevel Gear STS % 99.48% Gearbox PhBr % 99.83% Perception part STS % % Total 1, % (2) 사용단계사용단계수명은비교전과정평가를위하여 20년으로통일하였다. 일전력량은참고흐름에서규명하였으며, 수명과일전력사용량을고려하여사용단계전력사용량을도출하였다. 자외선램프는유지보수를위해 1년에 100개씩교환한다. 교환은모듈단위로이뤄지며, 교환에소요되는시간은사용수명전체에비하여무시할만큼작으므로사용단계전력사용량에서는자외선램프교환으로인한작동정지시간을별도로고려하지않았다. 표 5 자외선살균장치사용단계시나리오 자외선살균장치사용단계시나리오 수명일전력사용량 (kwh/(100,000m3/ 일 ) 사용단계전력사용량 ( MWh/(100,000m3 / 일 ) 365일/ 연 20년 ) 유지보수 20년 3.16E E+13 자외선램프 100 개 / 년 가정살균장치는사용기간내에정지없이운영한다고가정한다. (3) 폐기단계자외선살균장치는동일장치라하더라도운영주체에따라폐기절차나과정에차이가있다. 따라서이연구에서는자외선살균장치를폐기하는시나리오를가정하였다. 먼저각부품별로분리 / 해체공정이후재질별로분류하면, 스테인리스스틸약 55%, 알루미늄약 3%, 석영유리약20% 그리고자외선램프약 10%, 그외기타재질로분류할수있다. 여기서자외선램 23

38 프의경우전량수거하여제조업체가있는독일로반송되어처리하는것으로가정하고, 스테인리스스틸, 구리, 강재등은고철업자통하여매각하여재활용하는것으로가정하였으며, 석영유리관의경우유리수거업체로하여금수거하도록하여재활용하는것으로가정하였다. 다. 오존살균장치오존살균장치의데이터는오존살균장치를하수처리장에시공하는업체와이를하수처리장살균공정으로활용하고있는구리하수처리장을통하여확보하였다. 데이터는각단계별로분류할수있는데, 참고흐름 (Reference flow) 를기준으로하여각단계별데이터를수집하였다. (1) 원료물질취득및제작단계 오존살균장치를제작하기위해필요한원료물질과부품목록을수집하 여아래표에나타내었다. 표 6 오존살균장치의원료물질목록 Part list Materials weight Cumulative % Wt (kg) %wt Oxygen storage tank A , SS 400 3, % 60.77% Chamber and etc SUS % 66.95% Catalytictowel SUS % 72.67% Air storage tank SS % 76.96% Carburettor A6063, STS % 80.89% Ozone destruction STS % 84.65% Shell plate & Chamber SUS % 88.26% Control panel SS % 89.96% Support lug&base plate SS % 91.42% Gas Feeding system STS % 92.67% fan STS % 93.74% H.V. Transformer & Inverter PVC % 94.82% Mesh screen PE % 95.85% Ground electrode SUS % 96.62% 24

39 Desiccant dryer STS % 97.34% Ozone injection control flow meter 35A SUS % 97.91% Refrigerated air dryer STS % 98.45% Ozone injection control flow meter 25A SUS % 98.93% Dielectric tube Borosilicate % 99.34% body SS % 99.61% Air filter 1U STS % 99.79% Air filter 5U STS % 99.96% pin Cu % % Total 5, % (2) 사용단계오존살균장치의수명은비교평가를위해서 20년으로통일하였다. 참고흐름을이용하여일일전력사용량을계산하였다. 수명과일일전력사용을이용하여사용단계에서의전력사용량을계산하였다. 오존발생에사용되는공기는대기중에서직접흡기하며, 건조기와필터등을이용하여습기와먼지를제거한순수건조공기를이용하여오존을발생시킨다. 별도의유지보수과정이없고, 살균장치는 24시간연속가동하는것으로한다. 표 7 오존살균장치사용단계시나리오 자외선살균장치사용단계시나리오 수명일전력사용량 (kwh/(100,000m3/ 일 ) 사용단계전력사용량 ( MWh/(100,000m3 / 일 ) 365일/ 연 20년 ) 유지보수가정 20년 3.55E E+12 없음살균장치는사용기간내에정지없이운영한다고가정한다. 25

40 (3) 폐기단계오존살균장치는분리 / 해체공정이후재질별로스테인리스스틸, 알루미늄, 구리, 강재, 플라스틱, 산소가스등으로분류할수있다. 이와같이분류된산소의경우실외에방사하며, 그외의장치들은장치별로분류한다. 강재, 스테인리스스틸, 구리, 알루미늄은금속으로재활용하는것으로가정하였으며, 적은양의플라스틱의경우소각및매립으로처리하는것으로가정하였다. 26

41 2. 전과정목록분석결과 가. 전자선가속살균장치 전자선가속살균장치에대한전과정목록분석을수행하였다. 전자선가속살균장치의전과정단계중원료물질취득및제작단계, 사 용단계, 폐기단계및전과정단계의네단계로구분하여정리하였다. (1) 원료물질취득및제작단계전자선가속살균장치의원료물질취득및제작단계에서주로사용된것은용수이다. 대부분은 Shielding facility를제작하는과정에사용되었다. 반면주로배출되는물질은이산화탄소인데 secondary winding, shielding facility 및 Gas system의공정에서대부분배출되었다. 표 8 전자선가속살균장치의원료물질취득및제작단계의전과정목록 ( 주요부분 ) Substance Input Unit Total Cylinder Disk Shielding Accelerating Extraction Iron Primary Screening Secondary Water Gas magneto magneto facility tube system pump winding ring winding distributor system guide guide (steel) Water, unspecified natural Raw kg 3.82E E E E E E E E E E E E+03 origin/kg Iron, in ground Raw kg 2.61E E E E E E E E E E E E+03 Coal, 29.3 MJ per kg, Raw kg 1.70E E E E E E E E E E E E+03 in ground Limestone, in ground Raw kg 4.50E E E E E E E E E E E E+02 27

42 Oil, crude, 42.7 MJ per kg, in Raw kg 3.99E E E E E E E E E E E E+02 ground Gas, natural, 30.3 MJ Raw kg 1.35E E E E E E E E E E E E+02 per kg, in ground others Raw kg 1.87E E E E E E E E E E E E+01 total Raw kg 1.87E E E E E E E E E E E E+01 총중량비 5% 이상 (4.70E+03) Substance Output Unit Total Cylinder Disk Shielding Accelerating Extraction Iron Primary Screening Secondary Water Gas magneto magneto facility tube system pump winding ring winding distributor system guide guide (steel) Carbon dioxide Air kg 4.22E E E E E E E E E E E E+03 Solids, inorganic Water kg 1.58E+03 x x 1.44E-03 x x 1.39E E E+03 x x x Carbon monoxide Air kg 9.42E E E E E E E E E E E E+01 Sulfur dioxide Air kg 8.97E E E E E E E E E E E E+02 others kg 1.87E E E E E E E E E E E E+01 total kg 4.60E E E E E E E E E E E E+03 총중량비 5% 이상 (2.30E+03) 전자선가속살균장치의전과정목록결과를아래표 10 에나타내었다. 28

43 (2) 사용단계 사용단계에서주로사용된물질은석탄과원유이며, 전력생산을위해사 용된것이다. 역시전력생산으로인해대량의이산화탄소가배출되었다. 표 9 전자선가속살균장치의사용단계의전과정목록 ( 주요부분 ) Substance Input Unit Total Use Sulphur hexafluoride, liquid, at plant/rer U Electricity UCPTE B250 Coal, 18 MJ per kg, in ground Raw kg 8.96E E+05 Coal, brown, 8 MJ per kg, in ground Raw kg 9.41E E+05 Oil, crude, 42.6 MJ per kg, in ground Raw kg 2.51E E+05 Others kg 1.05E E E+03 Total 2.10E E E+06 총중량비 5% 이상 (1.05E+05) Substance Output Unit Total Use Sulphur hexafluoride, liquid, at plant/rer U Electricity UCPTE B250 Carbon dioxide Air kg 3.44E E+06 Others kg 9.48E E E E+04 Total 3.54E E E E+06 총중량비 5% 이상 (1.77E+05) 29

44 (3) 폐기단계폐기단계에서주로사용한물질은석탄이며, 재활용으로인해석회석과철광석을회수하는효과를얻었다. 폐기단계동안의재활용으로인해슬래그, 광미및이산화탄소의회수효과를얻었다. 표 10 전자선가속살균장치의폐기단계의전과정목록 ( 주요부분 ) Substance Input Unit Total Waste Scenario Coal, 18 MJ per kg, in ground Raw kg -2.59E E+04 Coal, brown, 8 MJ per kg, in ground Raw kg 5.42E E+03 Additives Raw kg -8.69E E+02 Scrap, external Raw kg 3.15E E+04 Oil, crude, 42.6 MJ per kg, in ground Raw kg -1.61E E+03 Limestone, in ground Raw kg -7.43E E+03 Iron ore, in ground Raw kg -6.30E E+04 Others kg 2.91E E+01 Total kg -6.19E E+04 Substance Output Unit Total Waste Scenario Dust, break-out Waste kg -1.13E E+03 Waste in inert landfill Waste kg -1.46E E+03 Slags Waste kg -8.79E E+03 Mineral waste, from mining Waste kg -3.80E E+04 Carbon dioxide Air kg -4.36E E+04 Others kg - - Total kg -9.30E E+04 총중량비 5% 이상의원료물질소비 총중량비 5% 이상의원료물질회수 30

45 (4) 전과정단계전과정가속살균장치는전과정에걸쳐서특히사용단계에서많은물질들을사용한다. 대부분은석탄과원유이며발전원료로소모된다. 그로인해전력을많이사용하는사용단계에서는대량의이산화탄소가배출된다. 표 11 전자선가속살균장치의전과정단계에대한전과정목록 ( 주요부분 ) Substance Compartment Coal, brown, 8 MJ per kg, in ground Raw Coal, 18 MJ per kg, in ground Raw Oil, crude, 42.6 MJ per kg, in ground Water, unspecified natural origin/kg Input Unit Total Assy Use EoL Raw kg 9.46E E E E+03 Raw kg 8.70E E E E+04 Raw kg 2.50E E E E+03 Raw kg 3.82E E Scrap, external Raw kg 3.15E E+04 Iron, in ground Raw kg 2.61E E Iron ore, in -6.30E+0 Raw kg ground E E+04 Others kg 3.14E E E E+03 Total kg 2.13E E E E+04 총중량비 5% 이상 (1.07E+05 ) Substance Compartment Output Unit Total Assy Use EoL Carbon dioxide Air kg 3.44E E E E+04 Waste, inorganic Waste kg 7.50E E Mineral waste, from mining Waste kg -3.80E E+04 Others kg 8.56E E E E+04 Total kg 3.56E E E E+04 총중량비 5% 이상 (1.78E+05 ) 31

46 나. 자외선살균장치 자외선살균장치에대한전과정목록분석을수행하였다. 자외선살균장치의전과정단계중원료물질취득및제작단계, 사용단계, 폐기 단계및전과정단계의네단계로구분하여정리하였다. (1) 원료물질취득및제작단계자외선살균장치의원료물질취득및제작단계에서가장많이사용된것은용수이고그다음이자갈이다. 자갈은자외선램프의원료를만드는데사용되었다. 대부분의용수또한자외선램프를제작하는공정에서사용되었다. 또한자외선램프를제작하는공정에서원료물질취득및제작단계의대부분의이산화탄소가배출되었다. 표 12 자외선살균장치의전과정단계에대한전과정목록 ( 주요부분 ) Substance Input Unit Total Control box Float level control sensor Float level controller Hoist Low level probe 자외선 Lamp 자외선 module Water, unspecified natural origin/kg Raw kg 1.54E E E E E E E+02 Gravel, in ground Raw kg 1.22E E E E+01 Coal, brown, in ground Raw kg 3.23E E E+01 Coal, hard, unspecified, in ground Raw kg 2.10E E E+01 Colemanite, in ground Raw kg 1.97E E E-05 32

47 Water, barrage Raw kg 1.07E E+05 - Others kg 1.02E E E E E E E E+02 Total kg 1.52E E E E E E E E+02 총중량비 5% 이상 (7.59E+03) Substance Output Unit Total Control box Float level control sensor Float level controller Hoist Low level probe 자외선 Lamp 자외선 module Carbon dioxide, fossil Air kg 1.90E E+02 x x x x 1.86E E+01 Carbon dioxide Air kg 4.34E+03 x 1.82E E E E E E+02 Carbon dioxide, biogenic Air kg 7.43E E E E+00 Waste, solid Waste kg 2.95E E Others kg 1.23E E E E E E E E+01 Total kg 2.56E E E E E E E E+02 총중량비 5% 이상 (1.28E+03) 33

48 (2) 사용단계자외선살균장치의사용단계에서는석탄과원유가주요물질로사용되었다. 이들은발전용원료로사용되었으며, 그결과로사용단계에서대량의이산화탄소를발생하였다. 표 13 자외선살균장치의전과정단계에대한전과정목록 ( 주요부분 ) Substance Input Unit Total Use Additional LCA of Lamp Coal, brown, 8 MJ per kg, in ground Coal, 18 MJ per kg, in ground Oil, crude, 42.6 MJ per kg, in ground Raw kg 2.71E E E+04 Raw kg 2.58E E E+03 Raw kg 7.23E E E+02 Others kg 2.89E E E+06 Total kg 6.03E E E+06 총중량비 5% 이상 (3.01E+08) Substance Output Unit Total Use Additional LCA of Lamp Carbon dioxide Air kg 9.91E E E+04 Others kg 2.67E E E+05 Total kg 1.02E E E+05 총중량비 5% 이상 (5.09E+08) (3) 폐기단계자외선살균장치의폐기단계에서는재활용으로인하여철광석, 염화나트륨, 원유, 석탄및석회석을회수하는효과를얻었으며, 스크랩과석탄을소모하였다. 폐기단계를통해서공정폐기물이발생하였으며, 슬래그, 광물폐기물, 이산화탄소를회수하는효과를얻었다. 34

49 표 14 자외선살균장치의폐기단계에대한전과정목록 ( 주요부분 ) Substance Input Unit Total Waste Scenario Iron ore, in ground Raw kg -1.23E E+03 Sodium chloride, in ground Raw kg -7.47E E+02 Oil, crude, feedstock, 41 MJ per kg, in ground Raw kg -5.40E E+02 Coal, 18 MJ per kg, in ground Raw kg -2.56E E+02 Limestone, in ground Raw kg -1.62E E+02 Oil, crude, 42.6 MJ per kg, in ground Raw kg -5.68E E+01 Scrap, external Raw kg 6.13E E+02 Coal, brown, 8 MJ per kg, in ground Raw kg 6.75E E+02 Others kg -1.08E E+01 Total kg -1.71E E+03 Substance Output Unit Total Waste Scenario Production waste, not inert Waste kg 1.50E E+02 Dust, break-out Waste kg -2.20E E+01 Waste in inert landfill Waste kg -2.84E E+01 Chloride Water kg -3.61E E+01 Waste in bioactive landfill Waste kg -7.11E E+01 Slags Waste kg -1.71E E+02 Mineral waste, from mining Waste kg -8.18E E+02 Carbon dioxide Air kg -1.07E E+03 Others kg -6.54E E+01 Total kg -2.14E E+03 총중량비 5% 이상의원료물질의소비 총중량비 5% 이상의원료물질의회수 35

50 (4) 전과정단계자외선살균장치의전과정중에서발생하는대부분의원료물질소모와유해물질배출은사용단계에서일어나며, 전력사용이주요인이다. 전력사용으로인해원료인석탄및원유가소모되고, 이산화탄소가배출된다. 표 15 자외선살균장치의폐기단계에대한전과정목록 ( 주요부분 ) Substance Input Unit Total Assy Use EoL Additional LCA of Lamp Coal, brown, 8 MJ per kg, in ground Raw kg 2.71E E E E E+04 Coal, 18 MJ per kg, in ground Oil, crude, 42.6 MJ per kg, in ground Raw kg 2.58E E E E E+03 Raw kg 7.23E E E E E+02 Others kg 2.90E E E E E+06 Total kg 6.03E E E E E+06 총중량비 5% 이상 (3.02E+08) Substance Output Unit Total Assy Use EoL Additional LCA of Lamp Carbon dioxide Air kg 9.91E E E E E+04 Others kg 2.67E E E E E+05 Total kg 1.02E E E E E+05 총중량비 5% 이상 (5.09E+08) 36

51 다. 오존살균장치 자외선살균장치에대한전과정목록분석을수행하였다. 자외선살균장치의전과정단계중원료물질취득및제작단계, 사용단계, 폐기 단계및전과정단계의네단계로구분하여정리하였다. (1) 원료물질취득및제작단계원료물질취득및제작단계의액체산소공급시스템제작과정에서용수를대량으로사용한다. 그외에도보크사이트, 석탄, 철등이액체산소공급시스템제작과정에서소모된다. 그리고액체산소공급시스템제작과정에서이산화탄소, 공정폐기물, 슬래그및재가배출된다. 오존발생기제작과정에서상당량의이산화탄소가발생한다. 표 16 오존살균장치의전과정단계에대한전과정목록 ( 주요부분 ) Substance Input Unit Total Ozone Liquid Nitrogen Ozone injection Catalytic Control oxygen Mist Ozone Fan Feeding destructio control towel box feeding seperater generator system n flow system meter Water, unspecified Raw kg 2.83E E E E E E E E E E+02 natural origin/kg Bauxite, in ground Raw kg 4.72E E E E E E E E E E-03 Coal, 18 MJ per kg, in ground Raw kg 3.31E E E E E E E E E E+00 Iron, in ground Raw kg 3.18E E E E E E E E E E+01 37

52 Water, barrage Raw kg 5.34E Others kg 8.49E E E E E E E E E E+02 Total kg 3.08E E E E E E E E E E+02 총중량비 5% 이상 (1.54E+04) Substance Outpu t Unit Total Catalytic towel Control box Fan Liquid oxygen feeding system Mist seperater Nitrogen Feeding system Ozone destructio n Ozone generator Ozone injection control flow meter Carbon dioxide Air kg 2.22E E E E E E E E E E+02 Waste, final, inert Waste kg 1.43E E E E E E E E E E-01 Slags and ashes Waste kg 1.35E E E Waste, inorganic Waste kg 3.71E E E E E E E E E E-01 Slags Waste kg 3.20E E E E E E E E E E-03 Sulfur dioxide Air kg 2.80E E E E E E E E E E+00 Others kg 8.52E E E E E E E E E E+00 Total kg 2.68E E E E E E E E E E+02 총중량비 5% 이상 (1.34E+03) 38

53 (2) 사용단계오존살균장치의사용단계에서는전력사용으로인한발전원료인석탄과원유의소모가크게나타난다. 또, 그로인한이산화탄소배출도현저하게나타난다. 표 17 오존살균장치의사용단계에대한전과정목록 ( 주요부분 ) Substance Input Unit Total Use Electricity UCPTE B250 Coal, brown, 8 MJ per kg, in ground Coal, 18 MJ per kg, in ground Oil, crude, 42.6 MJ per kg, in ground Raw kg 3.03E E+08 Raw kg 2.89E E+08 Raw kg 8.10E E+07 Ohers kg 2.86E E+06 Total kg 6.76E E+08 총중량비 5% 이상 (3.38E+07) Substance Output Unit Total Use Electricity UCPTE B250 Carbon dioxide Air kg 1.11E E+09 Ohers kg 2.99E E E+07 Total kg 1.14E E E+09 총중량비 5% 이상 (5.70E+07) (3) 폐기단계오존살균장치의폐기단계에서재활용으로인하여철광석, 석탄, 보크사이트, 원유및석회석에대한회수효과를얻었으며, 이과정에서알루미늄스크랩과외부스크랩이주로소모되었다. 또상당량의광물폐기물과이산화탄소를회수한효과를얻었다. 39

54 표 18 오존살균장치의폐기단계에대한전과정목록 ( 주요부분 ) Substance Input Unit Total Waste Scenario Iron ore, in ground Raw kg -8.41E E+03 Coal, 18 MJ per kg, in ground Raw kg -5.80E E+03 Bauxite, in ground Raw kg -5.78E E+03 Oil, crude, 42.6 MJ per kg, in ground Raw kg -2.13E E+03 Limestone, in ground Raw kg -1.26E E+03 Coal, brown, 8 MJ per kg, in ground Raw kg 6.27E E+02 Aluminium scrap Raw kg 1.68E E+03 Scrap, external Raw kg 4.21E E+03 Others kg -3.46E E+02 Total kg -1.72E E+02 Substance Output Unit Total Waste Scenario Waste in inert landfill Waste kg -4.55E E+02 Slags Waste kg -1.17E E+03 Mineral waste, from mining Waste kg -6.64E E+03 Carbon dioxide Air kg -1.71E E+04 Others kg -7.88E E+02 Total kg -2.62E E+04 총중량비 5% 이상의원료물질소비 총중량비 5% 이상의원료물질회수 (4) 전과정단계오존살균장치의전과정에서가장크게환경영향이발생하는부분은사용단계의전력소비량이며이로인해석탄과원유를대량소비한다. 그로인해대량의이산화탄소를배출한다. 40

55 표 19 오존살균장치의전과정단계에대한전과정목록 ( 주요부분 ) Substance Input Unit Total Assy Use EoL Coal, brown, 8 MJ per kg, in ground Raw kg 3.03E E E E+02 Coal, 18 MJ per kg, in ground Raw kg 2.89E E E E+03 Oil, crude, 42.6 MJ per kg, in ground Raw kg 8.10E E E E+03 Ohers kg 3.15E E E E+03 Total kg 6.77E E E E+04 총중량비 5% 이상 ( 3.38E+07) Substance Output Unit Total Assy Use EoL Carbon dioxide Air kg 1.11E E E E+04 Ohers kg 2.99E E E E+03 Total kg 1.14E E E E+04 총중량비 5% 이상 ( 5.70E+07) 제 3 절전과정영향평가 전자선가속살균장치, 자외선살균장치, 오존살균장치의전과정목록분석 DB를이용하여전과정영향평가를수행하였다. 전과정영향평가에사용한방법론은 Eco-indicator 99' 방법론이다. 방법론은 SimaPro Ph.D. v7.1.4버전 S/W 를사용하여적용하였다. 사용한 DB는 Ecoinvent DB외 9개 DB set에서관련 LCI DB를연결하여사용하였다. 비교전과정평가는의무적으로특성화결과값을비교하도록되어있다. 이연구에서는각단계별, 영향범주별특성화결과를제시하여비교하였다. [4], [5] 1. 제작단계특성화결과비교 제작단계에서세가지살균장치가각환경영향범주에나타내는영향에대하 여아래표 21 에비교하여나타내었다. 41

56 표 21 제작단계에대한비교전과정영향평가결과 ( 특성화결과 )[6], [8] Impact category Unit E-Beam Ozone 자외선 Carcinogens 1.56E E E-04 Resp. organics 6.30E E E-05 Resp. inorganics 3.11E E E-01 Climate change 3.25E E E-03 Radiation 1.44E E E-06 Ozone layer 1.52E E E-06 Ecotoxicity PAF*m 2 yr 9.75E E E+02 Acidification/ Eutrophication PDF*m 2 yr 1.09E E E+02 Land use PDF*m 2 yr 7.54E E E+03 Minerals MJ surplus 2.86E E E+03 : 각범주별환경영향이적은살균장치위표에따르면전체 10개항목중 6개항목에서전자선가속살균장치의환경영향이가장적은것으로나타났다. 아래에세가지살균장치에대해서각환경영향범주별로미치는환경영향을비교한결과를각각그래프로나타내었다. 그림 14 세가지살균장치의제작단계에대한전과정환경영향평가결과 (SimaPro v7.1.4) 아래에는 10가지영향범주별로어떠한공정또는물질에의해환경영향이발생했는지나타내었다. [5] 42

57 가. 발암물질 (Carcinogens) 표 22에제작단계에서각살균장치들이발암물질과관련해환경에미치는 영향을비교하여놓았다. 가장환경영향을적게내는살균장치는전자선가속 살균장치이다. 주요한환경영향인자는제작시사용하는전력 ( 석탄원료화력 발전 ) 과차폐재로사용하는강철이다. 표 22 발암물질에의한환경영향, 제작단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all process 1.56E E E-04 Electricity UCPTE coal I 7.83E E E-06 (50.04%) (93.77%) (0.185) Steel I 6.00E E E-07 (38.38%) (2.40%) (0.12%) Electricity UCPTE gas I 1.19E E E-07 (7.58%) (2.54%) (0.02%) Glass tube, borosilicate, 6.73E at plant/de S (95.29%) *Total에 은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에 은환경영향비중이높은프로세스 나. 유기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향 (Resp. organics) 표 23에따르면이범주에서가장적은환경영향을갖는살균장치는전자 선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치에차폐재로사용되는강철, 원 료들을수송하는수송과정, 원료들생산에사용된원유와에너지등이이범 주에영향을미친주요인이다. 표 23 유기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향, 제작단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all process 6.30E E E-03 Steel I 1.46E E E-07 (23.20%) (17.4%) (0.02%) Bulk carrier I 1.24E E E-07 (19.70%) (12.1%) (0.01%) Crude oil N-sea(b) I 8.53E-07 (13.3%) - - Energy US I 8.05E E E-07 (12.80%) (3.28%) (0.01%) Energy Asia I 6.23E E E-08 43

58 (9.89%) (2.28%) (0.008%) Diesel I 4.26E E E-08 (6.77%) (2.66%) (0.005%) Cruide oil I 3.93E E E-08 (6.24%) (3.84%) (0.005%) PE (HDPE) I E-06 (11.1%) - PVC I E E-04 (10.5%) (65.2%) Electricity UCPTE oil I 3.53E E E-09 (0.56%) (10.3%) (0.0006%) Aluminium rec. I E-06 (8.77%) - Electricity UCTPE coal I 2.44E E E-09 (0.39%) (8.69%) (0.0004%) Glass Tube, borosilicate, at 2.16E plant/de S (21.5%) PB I E-05 (9.87%) *Total에 은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에 은환경영향비중이높은프로세스 다. 무기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향 (Resp. inorganics) 표 24는무기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은오존살균장치이다. 한편, 전자선가속살균장치에사용되는구리와니켈의제련과정에서발생하는무기물질이이범주에대한영향의주요원인이다. 표 24 무기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향, 제작단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all process 3.11E E E-01 Copper I 1.46E-02 (47.00%) 7.01E-05 (0.5%) - Nickel I 1.42E-02 (45.72%) 6.76E-03 (48.9%) 1.88E-03 (1.2%) Aluminium ingots I E-03 (26.6%) 2.19E-06 (0.0014%) 44

59 Electricity UCPTE coal I 1.81E-05 (0.0583%) 8.41E-04 (6.09%) 2.97E-06 ( %) Glass tube, borosilicate, at plant/de S E-01 (84.6%) PVC I E-05 (0.24%) 2.94E-03 (10.4%) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 라. 기후변화 (Climate change) 표 25는기후변화에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치에사용되는구리와원료물질가공과정에서사용하는에너지가이범주에대한영향의주요원인이다. 표 25 기후변화에대한영향, 제작단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes 3.25E E E-01 Energy US I 1.18E-03 (36.17%) 6.24E-04 (11.61%) 1.49E-04 (0.13%) Copper I 8.03E-04 (24.69%) 3.85E-06 (0.07%) - Energy Asia I 6.42E-04 (19.73%) 3.05E-04 (5.67%) 8.49E-05 (0.07%) Steel I 2.90E-04 (8.911%) 4.49E-04 (8.35%) 4.18E-05 (0.03%) Aluminium ingots I E-03 (36.3%) 1.16E-06 ( %) Electricity UCPTE coal I 2.44E-05 (0.75%) 1.13E-03 (21.1%) 3.99E-06 ( %) Glass tube, borosilicate, at plant/de S E-02 (86.6%) 45

60 PVC I E-5 (0.485%) 1.25E-02 (11.4%) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 마. 방사성 (Radiation) 표 26은방사성에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향 범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은오존살균장치이다. 한 편, 전자선 가속 살균장치의 제작단계에서 방사성에 미치는 영향은 Disk magnetoguide의제작과정에서사용되는셀룰로스섬유와관련된원료물질이 주요인이다. 표 26 방사성에대한영향, 제작단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes 1.44E E-06 0 Cellulose fibre, inclusive blowing in, 1.44E-09 at plant/ch S - - Glass tube, borosilicate, at plant/de S E-06 *Total에 은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에 은환경영향비중이높은프로세스 바. 오존층파괴 (Ozone layer) 표 27은오존층파괴에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치의제작단계에서오존층파괴에미치는영향은화석연료를이용한전력생산에기인한다. 표 27 오존층파괴에대한영향, 제작단계비교전과정영향평가결과 Total of all processes Electricity UCPTE oil I Unit E-Beam Ozone 자외선 1.52E E E E E E-09 (60.89%) (68.14%) ( %) 46

61 Electricity UCPTE gas I 2.87E E-08 (18.83%) (4.61%) Electricity UCPTE coal I 2.75E E-07 (18.04%) (24.64%) Glass tube, borosilicate, at plant/de S - - *Total에 은환경영향이적은살균장치. 4.04E-10 ( %) 4.49E-10 (0.0013%) 3.34E-05 (99.33%) ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 사. 생태독성 (Ecotoxicity) 표 28은생태독성에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치의제작단계에서생태독성에미치는영향은차폐재로사용한강철생산에기인한다. 표 28 생태독성에대한영향, 제작단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes PAF*m2yr 9.75E E E+02 Steel I PAF*m2yr 8.36E+01 (85.72%) 1.29E+02 (40.46%) 1.20E+01 (5.99E-02%) Trailer I PAF*m2yr 8.80E+00 (9.02%) 1.71E+01 (5.33%) 9.81E-01 (4.82E-03%) Electricity UCPTE coal I PAF*m2yr 3.02E+00 (3.09%) 1.40E+02 (43.77%) 4.94E-01 (0.05%) Electricity UCPTE oil I PAF*m2yr 6.58E-01 (0.67%) 2.50E+01 (7.82%) 1.04E-01 (0.01%) Glass tube, borosilicate, at plant/de S PAF*m2yr E+02 (95.93%) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 47

62 아. 산성화및부영양화 (Acidification / Eutrophication) 표 29는산성화및부영양화에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은오존살균장치이다. 한편, 전자선가속기는오존살균장치에비해 2배이상의환경영향을나타내었다. 전자선가속살균장치의제작단계에서산성화및부영양화에미치는영향은원료물질로사용된구리와니켈의생산에기인한다. 표 29 산성화및부영양화에대한영향, 제작단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes PDF*m2yr 1.09E E E+02 Copper I PDF*m2yr 4.54E+02 (41.66%) 2.18E+00 (0.34%) - Nickel I PDF*m2yr 3.80E+02 (34.85%) 1.80E+02 (28.26%) 5.02E+01 (0.306%) Energy US I PDF*m2yr 8.81E+01 (8.08%) 4.67E+01 (7.32%) 1.11E+01 (0.06%) Bulk carrier I PDF*m2yr 7.56E+01 (6.93%) 9.60E+01 (15.04%) 8.89E+00 (0.05%) Electricity UCPTE coal I PDF*m2yr 2.13E+00 (0.19%) 9.89E+01 (15.49%) 3.49E-01 ( %) Aluminium ingots I PDF*m2yr E+01 (14.82%) 5.63E-02 ( %) Glass tube, borosilicate, at plant/de S PDF*m2yr E+02 (75.38%) PVC I PDF*m2yr - *Total 에은환경영향이적은살균장치. 3.80E+00 (0.59%) 7.61E+01 (9.93%) ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 자. 토지이용 (Land use) 표 30은토지이용에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치의제작단계에서산성화및부영양화에미치는영 48

63 향은원료물질로사용된구리와니켈의생산및원료물질운송에기인한다. 표 30 토지이용에대한영향, 제작단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes PDF*m2yr 7.54E E+02 Copper I PDF*m2yr 3.38E E+00 (44.80%) (0.19%) Truck I PDF*m2yr 1.73E E+00 (22.95%) (0.67%) Bulk carrier I PDF*m2yr 1.29E E+02 (17.09%) (19.25%) Steel I PDF*m2yr 3.96E E+01 (5.24%) (7.20%) Coaster I PDF*m2yr 3.79E E+01 (5.02%) (2.66%) Electricity UCPTE nuclear I PDF*m2yr 1.39E E+02 (0.18%) (34.28%) Aluminium rec. I PDF*m2yr E+02 (14.53%) Electricity UCPTE hydro I PDF*m2yr 3.74E E+01 (4.95E-04%) (6.71%) Glass tube, borosilicate, at plant/de S PDF*m2yr - - *Total에 은환경영향이적은살균장치. 1.31E E+00 (0.08%) 1.52E+01 (1.16%) 5.70E+00 (0.43%) 4.58E+00 (0.35%) 3.62E-01 (0.01%) E-02 (0.002%) 1.21E+03 (92.42%) ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 차. 광물 (Minerals) 표 31은광물소비에의한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은자외선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치의제작단계에서광물소비에의한영향은원료물질로사용된구리와니켈의생산에기인한다. 표 31 광물로인한영향, 제작단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes MJ surplus 2.86E E E+03 49

64 Copper I MJ surplus 1.83E+04 (63.89%) 8.75E+01 (1.27%) - Nickel I MJ surplus 5.81E+03 (20.34%) 2.76E+03 (40.16%) 7.69E+02 (36.35%) Scrap (copper) I MJ surplus 2.67E+03 (9.33%) 1.28E+01 (0.18%) - Aluminium ingots I MJ surplus E+03 (34.33%) 1.14E+00 (0.06%) Scrap (Stainless st) I MJ surplus 1.26E+03 (4.41%) 5.98E+02 (8.69%) 1.65E+02 (7.79%) Scrap (alum.) I MJ surplus E+02 (8.08%) - Glass tube, borosilicate, at plant/de S MJ surplus E+03 (47.93%) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 2. 사용단계특성화결과비교 사용단계에서세가지살균장치가각환경영향범주에나타내는영향에대 하여아래표 32에비교하여나타내었다. 표 32 사용단계에대한특성화결과비교, 비교전과정영향평가결과 Impact category Unit E-Beam Ozone 자외선 Carcinogens 1.39E E E+02 Resp. organics 2.71E E E+00 Resp. inorganics 1.05E E E+03 Climate hange 2.09E E E+03 Radiation 1.26E E E-05 Ozone layer 6.12E E E+00 Ecotoxicity PAF*m2yr 1.40E E E+08 Acidification/ Eutrophication PDF*m2yr 6.13E E E+08 Land use PDF*m2yr 1.87E E E+04 Minerals MJ surplus 6.16E E E+04 50

65 위표에따르면전체 10개항목중 7개항목에서전자선가속살균장치의환경영향이가장적은것으로나타났다. 그림17에세가지살균장치에대해서각환경영향범주별로미치는환경영향을비교한결과를각각그래프로나타내었다. 방사성 (Radiation), 토지이용 (Land use) 및광물 (Minerals) 의영향범주에서도전자선가속살균장치는자외선살균장치에비해서절대적으로적은환경영향을갖고있음을알수있다. 그림 17 세가지살균장치의사용단계에대한전과정영향평가결과 비교 (SimaPro v7.1.4) 가. 발암물질 (Carcinogens) 표 33에사용단계에서각살균장치들이발암물질과관련해환경에미치는영향을비교하여놓았다. 가장환경영향을적게내는살균장치는전자선가속살균장치이다. 주요한환경영향인자는살균장치를운용시사용하기위해석탄을이용하는발전공정이다. 사용단계에서는전력사용에따른각공정의비율이일정한것을볼수있다. 이는전력사용량이다른살균장치라하더라도전력을구성하는비율은전력사용량과상관없이일정할수밖에없다. 표 33 발암물질에의한환경영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes Electricity from coal B250 Electricity from oil B E E-01 (85.54%) 7.34E-03 (5.26%) 4.50E E+01 (85.57%) 2.37E+00 (5.26%) 4.01E E+02 (85.57%) 2.11E+01 (5.26%) 51

66 Electricity from lignite B E-03 (5.25%) *Total에 은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에 은환경영향비중이높은프로세스 2.36E+00 (5.25%) 2.11E+01 (5.25%) 나. 유기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향 (Resp. organics) 표 34에따르면이범주에서가장적은환경영향을갖는살균장치는전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치를운영하면서사용하는전력을발생하기위해원유와석탄으로발전하는공정이이범주에영향을미친주요인이다. 표 34 유기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes 2.71E E E+00 Electricity from oil B E-03 (83.14%) 7.26E-01 (83.16%) 6.48E+00 (83.16%) Electricity from coal B E-04 (10.02%) 8.76E-02 (10.02%) 7.79E-01 (10.02%) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 다. 무기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향 (Resp. inorganics) 표 35는무기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치를운영하면서사용하는전력을발생하기위해원유와석탄으로발전하는공정이이범주에영향을미친주요인이다. 표 35 무기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Total of all processes Electricity from coal B250 Electricity from oil B250 Unit E-Beam Ozone 자외선 1.05E E E E E E+03 (39.90%) (39.94%) (39.94%) 3.40E E E+02 (32.44%) (32.47%) (32.47%) 52

67 Electricity from lignite B E-01 (25.85%) *Total에 은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에 은환경영향비중이높은프로세스 8.73E+01 (25.88%) 7.79E+02 (25.88) 라. 기후변화 (Climate change) 표 36은기후변화에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치가사용단계에서사용하는에너지가이범주에대한영향의주요원인이다. 표 36 기후변화에대한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all 2.09E E E+03 processes 1.35E+00 E-Beam Use - - (64.81%) Electricity from 3.00E E E+02 coal B250 (14.40%) (41.33%) (41.33%) Electricity from 1.70E E E+02 lignite B250 (8.15%) (23.41%) (23.41%) Electricity from 1.56E E E+02 oil B250 (7.48%) (21.49%) (21.49%) Electricity from 9.60E E E+02 gas B250 (4.60%) (13.21%) (13.21%) *Total에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 마. 방사성 (Radiation) 표 37은방사성에대한환경영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은오존살균장치이다. 한편, 전자선가속살균장치의제작단계에서방사성에미치는영향은전자선가속살균장치가사용하는 SF 6 를생산하는데사용된원자력에너지가주요인이다. 표 37 방사성에대한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Total of all processes Unit E-Beam Ozone 자외선 1.26E E-05-53

68 Nuclear spent fuel, in 7.88E-07 reprocessing, at plant/rer U (62.44%) - - Uranium natural, at underground 3.21E-07 mine/rna U (25.41%) - - Uranium natural, in yellowcake, 8.39E-08 at mill plant/rna U (6.64%) - - Glass tube, borosilicate, at plant/ 6.85E DE S *Total에 은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에 은환경영향비중이높은프로세스 바. 오존층파괴 (Ozone layer) 표 38은오존층파괴에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치의사용단계에서오존층파괴에미치는영향은사용단계에서소모되는전력을생산하기위해원유를이용한전력생산에기인한다. 표 38 오존층파괴에대한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all 6.12E E E+00 processes Electricity from oil 5.76E E E+00 B250 (94.07%) (94.08%) (94.08%) *Total에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 사. 생태독성 (Ecotoxicity) 표 39는생태독성에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치의사용단계에서생태독성에미치는영향은사용단계에서소모한에너지에기인한다. 사용단계에서소모한전력을생산하기위해소비된석탄과원유가그주요인이다. 54

69 표 39 생태독성에대한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all 1.40E+05 PAF*m2yr processes Electricity from 7.34E+04 PAF*m2yr coal B250 (52.21%) Electricity from 4.72E+04 PAF*m2yr oil B250 (33.56%) Electricity from 1.55E+04 PAF*m2yr lignite B250 (11.03%) *Total에은환경영향이적은살균장치. 4.53E E+07 (52.23%) 1.52E+07 (33.56%) 5.00E+06 (11.03%) 4.04E E+08 (52.23%) 1.36E+08 (33.57%) 4.46E+07 (11.03%) ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 아. 산성화및부영양화 (Acidification / Eutrophication) 표 40은산성화및부영양화에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치의사용단계에서산성화및부영양화에미치는영향은전력생산을위한석탄, 원유, 가스및갈탄같은원료물질사용에기인한다. 표 40 산성화및부영양화에대한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all 6.13E E E+08 PDF*m2yr processes Electricity from 2.61E E E+07 PDF*m2yr coal B250 (42.57%) (42.60%) (42.60%) Electricity from 1.79E E E+07 PDF*m2yr oil B250 (29.29%) (29.31%) (29.31%) Electricity from 1.15E E E+07 PDF*m2yr lignite B250 (18.81%) (18.82%) (18.82%) Electricity from 5.22E E E+07 PDF*m2yr gas B250 (8.52%) (8.53%) (8.53%) *Total에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 55

70 자. 토지이용 (Land use) 표 41은토지이용에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은오존살균장치이다. 한편, 전자선가속살균장치의사용단계에서토지이용에대한영향은사용단계에서발전을위해사용한원료물질을채취하는데에사용된목재, 사용된우물, 또이를가공하기위한화학물질공장등이원인이다. 표 41 토지이용에대한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes Softwood, standing, under bark, in forest/rer U Well for exploration and production, onshore/glo/i U Chemical plant, organics/rer/i U Hardwood, standing, under bark, in forest/rer U Glass tube, borosilicate, at plant/de S PDF*m2yr 1.87E E+04 - PDF*m2yr 5.15E+00 (27.46%) - - PDF*m2yr 2.94E+00 (15.65%) - - PDF*m2yr 1.92E+00 (10.23%) - - PDF*m2yr 1.55E+00 (8.28%) - - PDF*m2yr E+04 (96.27%) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 차. 광물 (Minerals) 표 42은광물소비에의한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은오존살균장치이다. 한편, 전자선가속살균장치의사용단계에서광물소비에의한영향은전자총의원료물질로사용된구리와페로니켈의생산에기인한다. 표 42 광물소비로인한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 56

71 Total of all processes MJ surplus 6.16E E+04 Ferronickel, 25% Ni, at plant/glo U MJ surplus 3.42E+01 (55.44%) - - Copper, concentrate, 9.31E+00 at beneficiation/rer U MJ surplus (15.12%) - - Copper, concentrate, 7.03E+00 at beneficiation/rla U MJ surplus (11.42%) - - Glass tube, borosilicate, at plant/de S E+04 (100 %) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 3. 폐기단계특성화결과비교 폐기단계에서세가지살균장치가각환경영향범주에나타내는영향에대하여 아래표43에비교하여나타내었다. 표 43 제작단계에대한비교전과정영향평가결과 ( 특성화결과 ) Impact category Unit E-Beam Ozone 자외선 Carcinogens -3.02E E E-05 Resp. organics -2.01E E E-05 Resp. inorganics -3.34E E E-04 Climate change -9.82E E E-04 Radiation 0.00E E E+00 Ozone layer -3.91E E E-07 Ecotoxicity PAF*m2yr -1.02E E E+01 Acidification/ Eutrophication PDF*m2yr -3.21E E E+01 Land use PDF*m2yr 0.00E E E+00 Minerals MJ surplus -1.82E E E+01 57

72 위표에따르면전체 10개항목중환경영향이나타나지않은 2개항목을제외하고 4개항목에서전자선가속살균장치의환경영향이가장적은것으로나타났다. 아래그림18에세가지살균장치에대해서각환경영향범주별로미치는환경영향을비교한결과를각각그래프로나타내었다. 그림 18 세가지살균장치의폐기단계에대한전과정환경영향평가결과 (SimaPro v7.1.4) 가. 발암물질 (Carcinogens) 표 44에폐기단계에서각살균장치들이발암물질과관련해환경에미치는영향을비교하여놓았다. 가장환경영향을적게내는살균장치는전자선가속살균장치이다. 재활용으로인한주요한환경영향인자는철을재활용하는공정이며재활용한철로철판을제작함으로써, 철광석으로철판을제작하는경우발생하는발암물질에의한환경영향을줄인것이다. 표 44 발암물질에의한영향, 폐기단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes -3.02E-03 ( %) -7.52E-04 (100.00%) -2.03E-05 (100.00%) Recycling ECCS steel B E-04 (26.91%) 1.08E-04 (14.41%) 1.58E-05 (77.66%) Electricity from coal B E-06 (0.19%) 6.62E-06 (0.88%) 8.42E-05 (413.67%) Electricity from oil B E-07 (0.01%) 4.08E-07 (0.05%) 5.18E-06 (25.47%) 58

73 Electricity from lignite B E-07 (0.01%) 4.07E-07 (0.05%) 5.17E-06 (25.42%) Electricity from gas B E-07 (0.01%) 2.21E-07 (0.03%) 2.81E-06 (13.80%) Electricity from uranium B E-08 (0.00%) 8.07E-08 (0.01%) 1.03E-06 (5.04%) PE granulate average B E-06 (-0.05%) -9.18E-07 (-0.12%) -4.75E-06 (-23.33%) ECCSsteelsheet -3.83E-03 ( %) -5.12E-04 (-68.04%) -7.46E-05 ( %) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 나. 유기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향 (Resp. Organic) 표 45에폐기단계에서각살균장치들이유기물질로인해야기하는인간호흡기에대해미치는영향을비교하여놓았다. 재활용공정을통하여가장환경영향을많이회수하는살균장치는오존살균장치이다. 한편, 재활용으로인한주요한환경영향인자는철을재활용하는공정이며재활용한철로철판을제작함으로써, 철광석으로철판을제작하는경우발생하는유기물질에의한환경영향을줄인것이다. 표 45 유기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향, 폐기단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all -2.01E-05 processes (-100%) Recycling ECCS 1.64E-05 steel B250 (81.64%) PE granulate -1.81E-06 average B250 (-8.98%) ECCS steel sheet -3.50E-05 ( %) Aluminium ingots B250 - PVC B E-05 (-100%) 2.19E-06 (9.10%) -1.05E-06 (-4.34%) -4.66E-06 (-19.34%) -2.00E-05 (-85.02%) -9.36E-07 (-3.88%) -2.22E-05 (-100%) 3.20E-07 (1.44%) -5.42E-06 (-24.46%) -6.79E-07 (-3.06%) E-05 (-84.50%) 59

74 Electricity from oil 1.06E-07 B250 (0.53%) *Total에은환경영향이적은살균장치. 1.25E-07 (0.51%) 1.59E-06 (7.17%) ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 다. 무기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향 (Resp. inorganics) 표 48는무기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장많은환경영향을회수한살균장치는오존살균장치이다. 한편, 재활용으로인한주요한환경영향인자는철을재활용하는공정이며재활용한철로철판을제작함으로써, 철광석으로철판을제작하는경우발생하는발암물질에의한환경영향을줄인것이다. 표 48 무기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향, 폐기단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes -3.34E-03 (-100%) -6.35E-03 (-100%) -3.50E-04 (-100%) Recycling ECCS steel B E-03 (182.02%) 8.13E-04 (12.80%) 1.19E-04 (33.82%) ECCS steel sheet -9.44E-03 ( %) -1.26E-03 (-19.86%) -1.84E-04 (-52.45%) Aluminium ingots B E-03 (-19.86%) - PVC B E-05 (-0.71%) -9.06E-04 ( %) PE granulate avergage B E-05 (-1.20%) -2.33E-05 (-0.37%) -1.21E-04 (34.41%) Electricity from lignite B E-05 (0.38%) 1.50E-05 (0.24%) 1.91E-04 (54.50%) Electricity from oil B E-05 (0.47%) 1.89E-05 (0.29%) 2.04E-04 (68.38%) Electricity from coal B E-05 (0.58%) 2.32E-05 (0.36%) 2.95E-04 (84.12%) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 60

75 라. 기후변화 (Climate change) 표 47은기후변화에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장많은환경영향을회수하는것은전자선가속살균장치이다. 철재활용하는공정이주요환경영향을발생하는공정이며, 철재활용으로인한기후변화에대한환경영향저감이매우크다. 표 47 기후변화에대한영향, 폐기단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all -9.82E E-03 processes (-100%) (-100%) Recycling ECCS 7.07E E-04 steel B250 (71.03%) (20.62%) -1.69E E-03 ECCS steels sheet ( %) (-49.22%) Aluminium ingots -2.26E-03 - B250 (-74.15%) Electricity from 1.41E E-05 coal B250 (0.14%) (0.36%) Electricity from 8.00E E-06 lignite B250 (0.08%) (0.20%) Electricity from oil 7.35E E-06 B250 (0.07%) (0.18%) Electricity from gas 4.52E E-06 B250 (0.05%) (0.11%) 4.74E E-07 Heat diesel B250 (0.04%) (0.01%) PE granulate -4.13E E-05 average B250 (-0.42%) (-0.52%) -2.24E-05 PVC B250 - (-0.48%) *Total에은환경영향이적은살균장치 E-04 (-100%) -4.47E-04 ( %) -3.29E-04 ( %) E-04 (87.48%) 1.20E-04 (49.55%) 1.10E-04 (45.48%) 6.78E-03 (27.97%) 7.11E-04 (12.02%) -1.24E-04 (-51.10%) -1.07E-02 ( %) ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 마. 방사성 (Radiation) 전과정영향평가결과세살균장치모두폐기단계에서방사성영향범주에영향을미치는어떠한결과도얻지못하였다. 61

76 바. 오존층파괴 (Ozone layer) 표 48은오존층파괴에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장많이환경영향을회수하는살균장치는오존살균장치이다. 한편, 전자선가속살균장치의경우, 철재활용공정이주요환경영향을발생하는공정이며, 철재활용으로인한오존층파괴에대한환경영향저감이매우크다. 표 48 오존층파괴에대한영향, 폐기단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all -3.91E E-06 processes (-100%) (-100%) Recycling ECCS 1.67E E-07 steel B250 (42.56%) (4.30%) ECCS steel -5.54E E-07 sheet ( %) (-14.30%) Aluminium ingots -4.75E-06 - B250 (-91.88%) Electricity from oil 2.71E E-08 B250 (0.69%) (0.61%) 1.69E E-09 Heat diesel B250 (0.04%) (0.03%) Electricity from 1.35E E-09 coal B250 (0.03%) (0.03%) PE granulate -6.89E E-08 average B250 (-1.76%) (-0.77%) -2.04E-08 PVC B250 - (-0.39%) *Total에은환경영향이적은살균장치 E-07 (-100%) 3.24E-08 (13.95%) -1.08E-07 (-46.42%) E-07 (174.84%) 2.53E-08 (10.90%) 2.03E-08 (8.74%) -2.07E-07 (-88.88%) -4.08E-07 ( %) ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 사. 생태독성 (Ecotoxicity) 표 49는생태독성에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장많이환경영향을회수하는것은전자선가속살균장치이다. 한편, 전자선가속살균장치의경우, 철재활용공정이주요환경영향을발생하는공정이며, 철재활용으로인한생태독성에의한환경영향저감이매우크다. 62

77 표 49 생태독성에대한영향, 폐기단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes PAF*m2yr -1.02E+03 (-100%) -4.67E+02 (-100%) 4.91E+01 Recycling ECCS steel B250 PAF*m2yr 8.57E+02 (84.26%) 1.14E+02 (24.49%) 1.67E+01 (33.95%) ECCSsteel sheet PAF*m2yr -1.88E+03 ( %) -2.51E+02 (-53.70%) -3.66E+01 (-74.45%) Aluminium ingots B250 PAF*m2yr E+02 (-73.89%) - Electricity from coal B250 PAF*m2yr 3.45E+00 (0.34%) 4.07E+00 (0.87%) 5.18E+01 (105.39%) Electricity from oil B250 PAF*m2yr 2.22E+00 (0.21%) 2.62E+00 (0.56%) 3.33E+01 (67.74%) Electricity from lignite B250 PAF*m2yr 7.29E-0.1 (0.07%) 8.06E-01 (0.18%) 1.09E+01 (22.27%) Electricity from gas B250 PAF*m2yr 1.71E-01 (0.01%) 2.02E-01 (0.04%) 2.57E+00 (5.23%) PE granulate average B250 PAF*m2yr -1.52E+00 (-0.15%) -8.81E-01 (-0.18%) -4.55E+00 (-9.27%) PVC B250 PAF*m2yr - *Total 에은환경영향이적은살균장치 E+00 (-0.27%) -2.58E+01 (-52.61%) ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 아. 산성화및부영양화 (Acidification / Eutrophication) 표 50는산성화및부영양화에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장많은환경영향을회수하는것은전자선가속살균장치이다. 철재활용하는공정이주요환경영향을발생하는공정이며, 재활용된철판으로인한산성화및부영양화에대한환경영향저감이매우크다. 63

78 표 50 산성화및부영양화에대한영향, 폐기단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes PDF*m2yr -3.21E+02 (-100%) -2.69E+02 (-100%) -9.17E+01 (-100%) Recycling ECCS steel B250 PDF*m2yr 5.32E+02 (165.84%) 7.11E+01 (26.43%) 1.04E+01 (11.30%) ECCS steel sheet PDF*m2yr -8.05E+02 ( %) -1.14E+02 (-42.21%) -1.66E+01 (-18.05%) Aluminium ingots B250 PDF*m2yr E+02 (-85.99%) - Electricity from coal B250 PDF*m2yr 1.23E+00 (0.38%) 1.45E+00 (0.53%) 1.84E+01 (20.07%) Electricity from oil B250 PDF*m2yr 8.44E-01 (0.26%) 9.96E-01 (0.37%) 1.27E+01 (13.81%) Electricity from lignite B250 PDF*m2yr 5.42E-01 (0.16%) 6.40E-01 (0.23%) 8.13E+00 (8.86%) PE granulate average B250 PDF*m2yr -6.31E+00 (-1.96%) -3.66E+00 (-1.36%) -1.89E+01 (-20.65%) PVC B250 PDF*m2yr - *Total 에은환경영향이적은살균장치 E+00 (-2.10%) -1.13E+02 ( %) ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 자. 토지이용 (Land use) 전과정영향평가결과세살균장치모두폐기단계에서방사성영향범주에영향 을미치는어떠한결과도얻지못하였다. 차. 광물 (Minerals) 표 51은광물소비에의한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은오존살균장치이다. 한편, 전자선가속살균장치의경우, 철재활용으로인한광물소비에대한환경영향저감이매우크다. 64

79 표 51 광물소비로인한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes MJ surplus -1.82E+03 (-100%) -3.13E+03 (-100%) -3.57E+01 (-100%) ECCSsteelsheet MJ surplus -1.85E+03 ( %) -2.47E+02 (-7.87%) -3.60E+01 ( %) Aluminium ingots B250 MJ surplus E+03 (-92.22%) - *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 4. 전과정단계특성화결과비교 지금까지각전과정단계에대한특성화결과를종합하여전과정전단계에대 하여특성화결과를아래표에나타내었다. 표 52 전과정단계에대한특성화결과비교, 비교전과정영향평가결과 Impact category Unit E-Beam Ozone 자외선 Carcinogens 1.37E E E+02 Resp. organics 2.73E E E+00 Resp. inorganics 1.08E E E+03 Climate hange 2.08E E E+03 Radiation 1.26E E E-05 Ozone layer 6.08E E E+00 Ecotoxicity PAF*m 2 yr 1.41E E E+08 Acidification/ Eutrophication PDF*m 2 yr 6.31E E E+08 Land use PDF*m 2 yr 2.72E E E+04 Minerals MJ surplus 2.80E E E+04 65

80 위표에따르면전체 10개항목중 8개항목에서전자선가속살균장치의환경영향이가장적은것으로나타났다. 아래그래프에세가지살균장치에대해서각환경영향범주별로미치는환경영향을비교한결과를나타내었다. 광물 (Minerals) 에대한영향범주에서는다른살균장치보다큰환경영향을갖는다. 그림 19 세가지살균장치의폐기단계에대한전과정환경영향평가결과 (SimaPro v7.1.4) 가. 발암물질 (Carcinogens) 표 53에사용단계에서각살균장치들이발암물질과관련해환경에미치는영향을비교하여놓았다. 가장환경영향을적게내는살균장치는전자선가속살균장치이다. 주요한환경영향인자는살균장치를운용할때사용하는전력이다. 전력사용에따른각공정의비율이일정한것을볼수있다. 각살균장치별공정별비율이유사한것은사용단계의환경영향이다른전과정단계에서보다매우크기때문이며, 따라서전력사용량이다른살균장치라하더라도전력을구성하는환경영향의비율은전력사용량과상관없이동일할수밖에없다. 표 53 발암물질에의한살균장치의환경영향, 비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes 1.37E E E+02 Electricity from coal B E-01 (87.35%) 3.85E+01 (85.58%) 3.42E+02 (85.57%) 66

81 Electricity from oil B E-03 (5.28%) 2.37E+00 (5.27%) 2.10E+01 (5.27%) Electricity from lignite B E-03 (5.27%) 2.36E+00 (5.25%) 2.10E+01 (5.26%) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 나. 유기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향 (Resp. organics) 표 54에따르면이범주에서가장적은환경영향을갖는살균장치는전자선가속살균장치이다. 가장환경영향을적게내는살균장치는전자선가속살균장치이다. 주요한환경영향인자는살균장치를운용할때사용하는전력이다. 여기서, 전력사용에따른각공정의비율이일정한것을볼수있다. 각살균장치별공정별비율이유사한것은사용단계의환경영향이다른전과정단계에서보다매우크기때문이며, 따라서전력사용량이다른살균장치라하더라도전력을구성하는환경영향의비율은전력사용량과상관없이동일할수밖에없다. 표 54 유기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향, 비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes 2.73E E E+00 Electricity from oil B E-03 (82.44%) 7.26E-01 (83.16%) 6.48E+00 (83.16%) Electricity from coal B E-04 (9.94%) 8.76E-02 (10.03%) 7.81E-01 (10.03%) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 다. 무기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향 (Resp. inorganics) 표 55는무기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향을나타낸것이다. 67

82 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 주요한환경영향인자는살균장치를운용할때사용하는전력이다. 여기서, 전력사용에따른각공정의비율이일정한것을볼수있다. 각살균장치별공정별비율이유사한것은사용단계의환경영향이다른전과정단계에서보다매우크기때문이며, 따라서전력사용량이다른살균장치라하더라도전력을구성하는환경영향의비율은전력사용량과상관없이동일할수밖에없다. 표 55 무기물질에의해야기되는인간호흡기에대한영향, 비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all 1.08E E+02 processes Electricity from 4.18E E+02 coal B250 (38.60%) (39.95%) Electricity from oil 3.40E E+02 B250 (31.38%) (32.47%) Electricity from 2.71E E+01 lignite B250 (25.01%) (25.88%) *Total에은환경영향이적은살균장치. 3.01E E+03 (39.95%) 9.73E+02 (32.47%) 7.75E+02 (25.88%) ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 라. 기후변화 (Climate change) 표 56은기후변화에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치가사용단계에서사용하는에너지가이범주에대한영향의주요원인이다. 표 56 기후변화에대한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes 2.08E E E+03 E-Beam Use 1.35E+00 (64.85%) - - Electricity from coal B E-01 (14.41%) 9.69E+01 (41.34%) 8.64E+02 (41.34%) 68

83 Electricity from lignite B E-01 (8.16%) 5.49E+01 (23.42%) 4.89E+02 (23.41%) Electricity from oil B E-01 (7.49%) 5.04E+01 (21.49%) 4.49E+02 (21.49%) Electricity from gas B E-02 (4.61%) 3.10E+01 (13.22%) 2.76E+02 (13.21%) * 제목에은환경영향이적은것. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 마. 방사성 (Radiation) 표 57은방사성에의한환경영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은오존살균장치이다. 한편, 전자선가속살균장치에서방사성에미치는영향은전자선가속살균장치가사용하는에너지를공급하기위해서전력생산을위한우라늄채취와이를재처리하는과정에서소모되는우라늄이주요인이다. 표 57 방사성에대한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes 1.26E E-05 Nuclear spent fuel, in reprocessing, at plant/rer U 7.88E-07 (62.37%) E-08 (0.03%) Uranium natural, at underground mine/rna U 3.21E-07 (25.38%) E-09 (0.012%) Uranium natural, in yellowcake, at mill plant/rna U 8.39E-08 (6.64%) E-09 (0.0031%) Glass tube, borosilicate, at plant/de S E-05 (99.96%) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 69

84 바. 오존층파괴 (Ozone layer) 표 58은오존층파괴에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 주요한환경영향인자는살균장치를운용할때사용하는전력이다. 표 58 오존층파괴에대한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all 6.08E E-01 processes Electricity from oil 5.76E E-01 B250 (94.67%) (94.08%) *Total에은환경영향이적은살균장치. 1.76E E+00 (94.08%) ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 사. 생태독성 (Ecotoxicity) 표 59는생태독성에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치가생태독성에미치는영향은사용단계에서소모한에너지에기인한다. 전과정에서소모하는전력을생산하기위해소비된석탄, 원유와갈탄이그주요인이다. 표 59 생태독성에대한영향, 비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all 1.41E E E+08 PAF*m2yr processes Electricity from 7.34E E E+08 PAF*m2yr coal B250 (52.14%) (52.23%) (52.23%) Electricity from oil 4.72E E E+08 PAF*m2yr B250 (33.51%) (33.57%) (33.57%) Electricity from 1.55E E E+07 PAF*m2yr lignite B250 (11.01%) (11.03%) (11.03%) *Total에 은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에 은환경영향비중이높은프로세스 70

85 아. 산성화및부영양화 (Acidification / Eutrophication) 표 60은산성화및부영양화에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은전자선가속살균장치이다. 전자선가속살균장치의사용단계에서산성화및부영양화에미치는영향은전력생산을위한석탄, 원유, 가스및갈탄같은원료물질사용에기인한다. 표 60 산성화및부영양화에대한영향, 비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all 6.31E E E+08 PDF*m2yr processes Electricity from 2.61E E E+07 PDF*m2yr coal B250 (41.35%) (42.60%) (42.60%) Electricity from 1.80E E E+07 PDF*m2yr oil B250 (28.45%) (29.31%) (29.31%) Electricity from 1.15E E E+07 PDF*m2yr lignite B250 (18.27%) (18.82%) (18.82%) Electricity from 5.22E E E+07 PDF*m2yr gas B250 (8.28%) (8.53%) (8.53%) *Total에 은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에 은환경영향비중이높은프로세스 자. 토지이용 (Land use) 표 61은토지이용에대한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은오존살균장치이다. 한편, 전자선가속살균장치에서토지이용에대한영향은사용단계에서원료물질수송및철, 구리등을가공하는과정에서토지를사용한것이그원인이다. 표 61 토지이용에대한영향, 비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all 2.72E E E+04 PDF*m2yr processes Bulk carrier I PDF*m2yr 1.44E E E+01 (52.78%) (19.26%) (0.05%) Steel I PDF*m2yr 5.34E E E+00 (19.61%) (7.20%) (0.02%) Copper I PDF*m2yr 3.38E E+02-71

86 (12.40%) (0.19%) Truck I PDF*m2yr 1.73E E+00 (6.35%) (0.68%) Electricity UCPTE 8.97E E+02 PDF*m2yr nuclear I (0.33%) (34.28%) Aluminium rec. I PDF*m2yr E+02 (14.53%) Glass tube, borosilicate, at PDF*m2yr - - plant/de S 1.15E+00 (0.0038%) 3.62E-01 (0.0012%) E+04 (96.11%) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 차. 광물 (Minerals) 표 62은광물소비에의한영향을나타낸것이다. 세살균장치중이환경영향범주에대하여가장적은환경영향을나타내는것은오존살균장치이다. 한편, 전자선살균장치의사용단계에서광물소비에의한영향은원료물질로사용된구리와페로니켈의생산에기인한다. 표 62 광물소비로인한영향, 사용단계비교전과정영향평가결과 Unit E-Beam Ozone 자외선 Total of all processes MJ surplus 2.80E E E+04 Copper I MJ surplus 1.83E+04 (65.15%) 8.75E+01 (2.34%) - Nickel I MJ surplus 5.81E+03 (20.74%) 2.76E+03 (73.79%) 7.69E+02 (3.03%) Scrap (copper) I MJ surplus 2.67E+03 (9.52%) 1.28E+01 (0.34%) - Aluminium ingots I MJ surplus E+03 (63.07%) 1.41E+00 (0.0055%) Scrap (Stainless st) I MJ surplus 1.26E+03 (4.50%) 5.98E+02 (15.97%) 1.65E+02 (0.65%) Scrap (alum.) I MJ surplus E+02-72

87 (14.85%) Ferrochromium I MJ surplus 4.60E+02 (1.64%) 2.18E+02 (5.82%) 6.01E+01 (0.24%) Glass tube, borosilicate, at plant/de S MJ surplus E+04 (95.77%) *Total 에은환경영향이적은살균장치. ** 데이터에은환경영향비중이높은프로세스 제 4 절전과정결과해석 1. 주요환경성이슈규명비교전과정평가에서는주요환경성이슈규명보다는환경성비교가주요결과가된다. 따라서개별살균장치에대한주요환경성이슈규명은전자선가속살균장치만을대상으로수행한다. 가. 주요환경성이슈 : 목록데이터 (Inventory data) 전자선가속살균장치전과정의주요환경성목록데이터는투입물로는석탄과원유이고, 배출물로는이산화탄소이다 ( 표 17참고 ). 석탄과원유를주로소비하며이산화탄소를배출하는단계는사용단계이다. 사용단계에서사용되는석탄과석유는전력생산을위한원료물질로사용되며, 사용단계에서배출되는이산화탄소는전력생산의결과로배출되는배출물이다. 그외에원료물질취득및제작단계의주요환경성목록데이터는 Shielding facility(steel) 제작에서소모되는용수, 철그리고석탄이있다. 배출물로는 Secondary winding, Shielding facility(steel), Gas system제작공정에서배출되는이산화탄소가있다.( 표 8 참조 ) 또폐기단계에서재활용을위해발전용으로석탄을소비하며, 재활용공정을통하여석탄, 석회석및철광석을회수한효과를얻고, 슬래그, 광물폐기물, 이산화탄소를회수한효과를얻는다 ( 표14참조 ) 73

88 나. 주요환경성이슈 : 영향범주 (Impact category) 10개의영향범주중에서전자선가속살균장치가다른살균장치와비교하여가장큰환경영향을갖는영향범주는광물 (Minerals) 이었다. 오존살균장치보다약 8배가량많은미네랄을사용하였으며, 자외선살균장치보다는 1.1배많은미네랄을사용하였다. - 이는전자선차폐장치 (Shielding facility) 에사용된대량의강철에기인한다. 전자선을가속하기위한 2중코일이대형화되어전자선을차폐하기위한장치가대형화되었다. 방사성 (Radiation) 영향범주에대해서, 전자선가속살균장치는자외선살균장치보다 15배이상적은환경영향을갖는것으로나타났다. 오존살균장치는방사성영향범주에대해서영향을전혀갖지않는것으로나타났다. - 전자선가속살균장치는사용단계에서재충전하는 SF 6 라는물질을제작하는과정에서방사성영향범주에영향을미치는것으로나타났다. 그외의 8가지영향범주에대해서는다른두살균장치보다월등하게나은환경영향을갖고있음을확인할수있었다. 다. 주요환경성이슈 : 개별공정 전자선가속살균장치에서가장환경적으로이슈가되는공정은사용단계의전자선가속살균장치운영공정이다. 또한 Shielding facility, secondary winding, gas system와같은공정은제작단계에서환경적으로이슈가되는공정이다. 2. 전과정결과평가가. 완전성점검전자선가속살균장치, 자외선살균장치및오존살균장치의완전성점검결과는다음표63-65와같다 표 63 전자선가속살균장치의완전성점검 연결대상흐름의양데이터베이스가연결된흐름의양완전성 4,291 kg 4,171 kg 97.2% 74

89 표 64 자외선살균장치의완전성점검 연결대상흐름의양데이터베이스가연결된흐름의양완전성 1,161 kg 1,152kg 99.2% 표 65 오존살균장치의완전성점검 연결대상흐름의양데이터베이스가연결된흐름의양완전성 5,525 kg 5,525 kg 100% 전자선가속살균장치, 자외선살균장치의완전성점검결과각각의개별데이터로서는완전성에문제가없다. 본전과정평가는세가지의살균장치간의환경영향비교이다. 따라서개별기준으로서는데이터완전성에문제가없지만, 완전성결과세살균장치간데이터베이스연결흐름이약 2 3% 정도차이가있기때문에평가결과의정확성을감소시키는요인이될수있다. 75

90 나. 민감도분석민감도분석은전과정영향평가결과에따른기여도를산출하고이를초기데이터수집시의비율과비교하여중요한공정들을도출하는과정이다따라서기여도분석을먼저수행한후, 민감도분석을수행한다. 그러나이연구는비교전과정평가이므로주요환경성이슈를규명하기위한기여도및민감도분석은전자선가속살균장치만을대상으로수행한다. 또한전자선가속살균장치의사용단계와폐기단계는공정숫자가적으므로민감도나기여도분석이무의미하다. 따라서민감도분석은전자선가속살균장치의원료물질취득및제작공정에대하여서만수행한다. (1). 기여도분석 ( 가 ) 각영향범주에따른전자선가속살균장치제작공정별기여도분석 표 66 각영향범주에따른전자선가속살균장치제작공정별기여도분석 Impact category Unit Total Acceleratin g tube Cylinder magneto guide Disk magneto guide Extraction system Iron pump Primary winding Screening ring Secondary winding Shielding facility (steel) Water distributor Gas system Carcinogens 1.44E E E E E E E E E E E E-05 Resp. organics 4.35E E E E E E E E E E E E-06 Resp. inorganics 3.90E E E E E E E E E E E E-02 Climate change 8.76E E E E E E E E E E E E-03 Radiation 1.44E E E E E E E E E E E E+00 76

91 Ozone layer 9.68E E E E E E E E E E E E-08 Ecotoxicity PAF*m 2yr 1.24E E E E E E E E E E E E+01 Acidification/ Eutrophication PDF*m 2yr 2.14E E E E E E E E E E E E+02 Land use PDF*m 2yr 2.71E E E E E E E E E E E E+02 Minerals MJ surplus 2.98E E E E E E E E E E E E+03 77

92 그림 20 각영향범주에따른전자선가속살균장치제작공정의기여도분석 78

93 위의표66과그림 20을통하여주요기여도를갖는공정을파악하였다. 각범주별주요공정을정리하면다음과같다. Shielding facility Gas system Disk magnetoguide Secondary winding (2) 민감도분석민감도분석을위해서는초기기여도분석이필요하다. 여기서는초기중량을기준으로제품에대한기여도분석을수행하였고그결과를아래와같이나타내었다. 표 67 초기중량기준기여도분석. Part list % Wt Accelerating tube 0.28 Screening ring 0.2 Primary winding 0.55 Secondary winding 2.26 Disk Magnetoguide 0.67 Cyl. Magnetoguide 0.88 Extraction system 0.67 Ion Pump 0.70 Water distributor 0.07 Gas system 8.02 Shielding facility (steel) 그리고각영향범주별민감도분석결과를아래와같이나타내었다. 표 68 Carcinogen 영향범주에대한민감도분석결과 % weight %LCIA contributor Sensitivity (%) Shielding facility (steel) Gas system Secondary winding Cylinder magnetoguide

94 표 69 Resp. organics 영향범주에대한민감도분석결과 % weight %LCIA contributor Sensitivity (%) Shielding facility (steel) Gas system Secondary winding Disk magnetoguide 표 70 Resp. inorganics영향범주에대한민감도분석결과 % weight %LCIA contributor Sensitivity (%) Shielding facility (steel) Gas system Secondary winding Disk magnetoguide 표 71 Climate change 영향범주에대한민감도분석결과 % weight %LCIA contributor Sensitivity (%) Shielding facility (steel) Gas system Secondary winding Disk magnetoguide 표 72 Radiation 영향범주에대한민감도분석결과 % weight %LCIA contributor Sensitivity (%) Shielding facility (steel) Gas system Secondary winding Disk magnetoguide 표 73 Ozone layer 영향범주에대한민감도분석결과 % weight %LCIA contributor Sensitivity (%) Shielding facility (steel) Gas system Secondary winding Disk magnetoguide 표 74 Ecotoxicity 영향범주에대한민감도분석결과 % weight %LCIA contributor Sensitivity (%) Shielding facility (steel) Gas system Secondary winding Disk magnetoguide

95 표 75 Acidification/Eutrophication 영향범주에대한민감도분석결과 % weight %LCIA contributor Sensitivity (%) Shielding facility (steel) Gas system Secondary winding Disk magnetoguide 표 76 Land use 영향범주에대한민감도분석결과 % weight %LCIA contributor Sensitivity (%) Shielding facility (steel) Gas system Secondary winding Disk magnetoguide 표 77 Minerals 영향범주에대한민감도분석결과 % weight %LCIA contributor Sensitivity (%) Shielding facility (steel) Gas system Secondary winding Disk magnetoguide 다. 일관성분석본연구에서는데이터의품질요건, 데이터수집방법, 데이터계산방법등접근방법론의일관성을추구함으로써전체연구결과의품질을향상시키기위해서노력했다. (1) 데이터품질요건 : 시간적범위를설정하는데있어최신의데이터를적용하도록노력하였다. (2) 데이터수집방법 : 일관된데이터수집및계산을위하여데이터수집및문서화양식을일괄되게적용하였다. 추가데이터수집에위한방법론도모든수집데이터에대해서일관되게적용하였다. 데이터베이스활용시시간적, 공간적, 기술적범위를고려하였다. (3) 데이터출처 : 우선적으로현장데이터를활용하고, 현장데이터수집이불가능할경우에는일반데이터를적용하였다. 데이터베이스를적용함에있어서는 Eco-invent 등의데이터를이용하였다. 81

96 3. 결론가. 결론이상의연구결과를종합하면다음과같다. 전자선가속살균장치는자외선살균장치및오존살균장치와의전과정에걸친환경성비교를통하여발암물질, 유기물에의한호흡기영향, 무기물에의한호흡기영향, 기후변화, 오존층파괴, 생태독성, 산성화 / 부영양화등 7가지영향범주에서우수한환경성을가지고있음을확인하였다. 특히, 세장치모두사용단계가길고초기시설투자가큰공통점을가지고있음에도불구하고, 전자선가속기는살균효율이뛰어나동일한기능을수행하는데에있어절대적으로적은전력소모량을보인다. 따라서환경에미치는영향이큰전력소모에의한환경영향이가장작게나타났다. 그럼에도불구하고, 전자선가속살균장치가기존살균장치에비해서환경성이좋지않은부분들이존재한다. - 유기물질에의해인체호흡기에미치는영향에대해서 Secondary winding 및 Gas system에서사용한철및원유사용, 에너지사용그리고수송에의한영향 - 방사성에대해서 Disk magnetoguide 제작에서사용되는셀룰로스섬유공정에서발생하는방사성환경영향. 단, 결과값은다른 값을갖는환경영향범주들과비교하였을때무시할수있을만큼적은값. - 산성화 / 부영양화에대해서 Shielding facility(steel) 에의한구리와니켈생산공정에서의영향 - 광물소비에대해서 Secondary winding에서구리와니켈생산에의한영향등은전자선가속살균장치가기존살균장치에비해서큰환경영향을갖는영향범주별주요요인들이다. 이연구를수행하는도중추가로다음과같은사항을확인하였다. - 각장치를설치하고동일한기능 (1일 100,000m3처리, 95.4% 살균효율 ) 을수행할경우전자선가속살균장치는자외선살균장치와오존살균장치에비해서각각 2,700배, 320배적은전력소모량으로기능수행이가능함을확인했다. - 또사용기간을 20년으로설정할경우자외선살균장치와오존살균장치에비해서각각 2.9E+09배, 3.2E+08배적게전력을소모함을확인하였다. 82

97 나. 한계 이연구의결과는국내에 LCI 데이터베이스가구축되지않아서, 국외 LCI 데이터베이스를사용하였다. 따라서국내의환경영향과차이가있을수있다. 그러나, 외국의유사공정 DB를사용하였고, 전자선살균장치의주요부품, 자외선살균장치의자외선램프등이수입되고있음을고려한다면, 그로인한차이는미미할것으로생각된다. 이연구를보다더정밀하게수행할수는있으나, 이를위해서는각부품제작공정에대한 LCI DB 구축이선행되어야한다. 이연구에사용된살균효율측정자료는실측자료 ( 전자선가속살균장치 ) 와실험실 pilot scale 측정자료 ( 자외선살균장치, 오존살균장치 ) 를사용하였다. 다. 권고사항 일부환경영향범주에서기타살균장치에비해서전자선가속살균장치가비교적좋지않은환경성을갖고있다이를개선하기위해다음과같은사항을권고한다. - Secondary winding 및 Gas system공정에서재활용한철강제품사용이가능한지검토하고, 제작과정에서에너지를절감할방안을고려할것 - Shielding facility(steel) 와 Secodary winding제작공정에재활용구리및니켈제품을사용할수있는지검토할것 이연구결과에근거하여전자선가속살균장치는기타하수처리장살균장치에비교하여환경성이우수함을갖고있음을확인하였다. - 실험실조건에서측정한사용단계데이터를실제데이터로측정하여 LCA를수행할것을권고한다. - 이결과로미루어전자선가속살균장치는기능 ( 살균효율 ), 비용 ( 전력요금 ), 환경성 ( 비교전과정평가결과 ) 에있어서우수한살균장치임을보였다. 이자료를이해관계자 ( 하수처리장발주처 ) 들에게정보전달자료로활용할것을권고한다. 83

98 4. 정밀검토가. 정밀검토개요본비교전과정평가보고서의주요대상청중은전자선가속살균장치개발자및하수처리장살균장치발주자, 관리자등이다. 따라서전과정평가결과에대한신뢰도를높이기위해제 3 자전문가정밀검토를수행하였다. 정밀검토수행자및소속은다음과같다. 정밀검토자 : 이상용 소속 : 일본독립행정법인산업기술총합연구소전과정평가센터 나. 정밀검토보고서 LCA 보고서정밀검토 보고서명칭 : LCA 를이용한전자선, 자외선및오존살균방식의환경성평가 검토자이름 : 이상용, Ph.D 소속 : 일본독립행정법인산업기술총합연구소전과정평가센터 상기 LCA 보고서의정밀검토결과를제출합니다. 이상용박사 LCA를이용한전자선, 자외선및오존살균방식의환경성평가는제삼자 (LCA 용역발주기관 : 한국원자력연구원, 및용역수행기관 : 아주대학교이외의이해당사자 ) 에게공개되는자료이므로독립된 LCA 외부전문가에대한 LCA 결과의정밀검토가요구된다. [1] LCA 용역기관은이정밀검토에서지적한사항들을 LCA 를이용한전자선, 자외 84

99 선및오존살균방식의환경성평가보고서에반영하기바라며, 반영결과를정밀검토자에게송부해주기바란다. 만일지적사항에대하여정밀검토자와이견이있는경우그이유를직시하고 LCA를이용한전자선, 자외선및오존살균방식의환경성평가보고서의해당항목의수정은하지않아도무방하다. 여기서아래사항의이행여부를검토하는것이정밀검토의중요한목적이다. - 사용된방법이 ISO 14044와의일치여부 - 사용된방법이과학적 / 기술적으로타당성여부 - 연구목적에비추어사용된 data의적절성및타당성여부 - 보고서가투명성있고일관성있게작성되었는지여부 이같은기준에의거하여 LCA 를이용한전자선, 자외선및오존살균방식의환경 성평가보고서의정밀검토가수행되었다. 아래의정밀검토결과를제시하였다. 정밀검토결과 1. LCA를이용한전자선, 자외선및오존살균방식의환경성평가보고서는 ISO 14044에서규정하고있는제삼자열람용보고서형식에준하여재작성되어야한다. 이정밀보고서에기술된지적사항에서 LCA 보고서에적합하다고판단되는보고서형식을제안하였으므로이를참조하기바람. 2. 연구목적에비추어사용된 data 는적정하게수집되었으므로타당하다고판단 된다. 3. LCI DB 출처가 Ecoinvent DB 외 9 가지 DB set" 이나이에대한명백한언 급이없다. 4. 전과정해석에서민감도분석 (sensitivity analysis) 을수행할것. - 이를위한선행작업으로기여도분석 (contribution analysis) 가수행되어야함. - 기여도분석결과주요이슈로파악된항목에대하여민감도분석을수행 85

100 하여야함. 5. 정밀검토 (critical review) 에관한항목이보고서에포함되어야함. 6. Data Gap 에대하여어떻게처리하였는지에대한내용을제시해야함. 7. 전과정목록분석결과 (pp40) 는두가지를출력할것. - 첫째는기존과같이 LCI DB를연계시켜모든 input/output을 elementary flow로나타낼것. - 둘째는 LCI DB에연계시키지않고모든 input/output 자료를각원료물질들이최종제품에기여하는정도에의거하여계산될수있음. 이결과는각공정에실제로투입되고배출되는물질과에너지및배출물을망라한것이므로해당공정의현황파악에필수불가결한자료이다. - 반면에전자는 LCI DB값을후자의각물질에너지등에연계시킴으로서이들물질과에너지의상위흐름 (upstream flow) 의모든공정과이미연관된물질, 에너지, 배출물등이혼재하게되므로제품의전과정적인영향평가에는반드시필요하다. 이를토대로전과정영향평가및전과정해석이가능하게된다. - 따라서전자및후자모두 LCA 수행결과에포함시키는것이중요하다. 8. LCA를이용한전자선, 자외선및오존살균방식의환경성평가보고서목차 ( 제안 ) 1) 일반사항 - LCA 용역발주자, 용역수행자 - 보고서제출일시 2) 목표 (goal) - 수행이유 - 용도 - 대상청중 - 이 LCA결과가대중 (public) 에게공개되어비교하는데목표가있음을기술할것. - 대상제품 86

101 3) 범위 (scope) - 기능및기능단위 - 시스템경계및공정도 - 제외 (cut off) 기준 - 가정및제한사항 4) 전과정목록분석 - 데이터범주 - 데이터품질요건 - 데이터수집및계산 - 할당 - 전과정목록분석결과 : input/output data 결과 ; LCI 결과 5) 전과정영향평가 - 평가절차 ( 방법론 ) - 영향범주선정및영향범주별특성화수행항목, 정규화가중치및가중치 - 영향범주별특성화결과 - 정규화결과 - 가중화결과 6) 전과정해석 - 일관성점검 - 완전성점검 - 민감도점검 7) 정밀검토 - 정밀검토자이름및소속 - 정밀검토보고서 - 지적사항에대한답변 87

102 다. 지적사항에대한답변 1. LCA를이용한전자선, 자외선및오존살균방식의환경성평가보고서는 ISO 14044에서규정하고있는제삼자열람용보고서형식에준하여재작성되어야한다. 이정밀보고서에기술된지적사항에서 LCA 보고서에적합하다고판단되는보고서형식을제안하였으므로이를참조하기바람. 답변 : 보고서형식을참조해수정하였음. 2. 연구목적에비추어사용된 data 는적정하게수집되었으므로타당하다고판단 된다. 답변 : 없음 3. LCI DB 출처가 Ecoinvent DB 외 9 가지 DB set" 이나이에대한명백한언 급이없다. 답변 : 언급하였음 4. 전과정해석에서민감도분석 (sensitivity analysis) 을수행할것. - 이를위한선행작업으로기여도분석 (contribution analysis) 가수행되어야함. - 기여도분석결과주요이슈로파악된항목에대하여민감도분석을수행하여야함. 답변 : 물질별기여도, 특성화영향범주별기여도민감도분석을수행하였 음. 5. 정밀검토 (critical review) 에관한항목이보고서에포함되어야함. 답변 : 보고서에포함하였음. 88

103 6. Data Gap 에대하여어떻게처리하였는지에대한내용을제시해야함. 답변 : 초기 Cut-off 기준이제시된상태에서, 수집한현장데이터를가공하 면서, 적용가능한모든데이터를사용함. 따라서 Data Gap 으로남아있는 데이터는없음. 7. 전과정목록분석결과 (pp40) 는두가지를출력할것. - 첫째는기존과같이 LCI DB를연계시켜모든 input/output을 elementary flow로나타낼것. - 둘째는 LCI DB에연계시키지않고모든 input/output 자료를각원료물질들이최종제품에기여하는정도에의거하여계산될수있음. 이결과는각공정에실제로투입되고배출되는물질과에너지및배출물을망라한것이므로해당공정의현황파악에필수불가결한자료이다. - 반면에전자는 LCI DB값을후자의각물질에너지등에연계시킴으로서이들물질과에너지의상위흐름 (upstream flow) 의모든공정과이미연관된물질, 에너지, 배출물등이혼재하게되므로제품의전과정적인영향평가에는반드시필요하다. 이를토대로전과정영향평가및전과정해석이가능하게된다. - 따라서전자및후자모두 LCA 수행결과에포함시키는것이중요하다. 답변 : 이보고서가기업내부보고서가아닌관계로두번째에언급된데이 터는보고서에공개할수없음, 별도로정밀검토답변과함께 sample 로제시함. 8. LCA를이용한전자선, 자외선및오존살균방식의환경성평가보고서목차 ( 제안 ) 1) 일반사항 - LCA 용역발주자, 용역수행자 - 보고서제출일시 2) 목표 (goal) - 수행이유 89

104 - 용도 - 대상청중 - 이 LCA결과가대중 (public) 에게공개되어비교하는데목표가있음을기술할것. - 대상제품 3) 범위 (scope) - 기능및기능단위 - 시스템경계및공정도 - 제외 (cut off) 기준 - 가정및제한사항 4) 전과정목록분석 - 데이터범주 - 데이터품질요건 - 데이터수집및계산 - 할당 - 전과정목록분석결과 : input/output data 결과 ; LCI 결과 5) 전과정영향평가 - 평가절차 ( 방법론 ) - 영향범주선정및영향범주별특성화수행항목, 정규화가중치및가중치 - 영향범주별특성화결과 - 정규화결과 - 가중화결과 6) 전과정해석 - 일관성점검 - 완전성점검 - 민감도점검 90

105 7) 정밀검토 - 정밀검토자이름및소속 - 정밀검토보고서 - 지적사항에대한답변 답변 : 제안된목차를참조하여수정하였음. 91

106 제 3 장목표달성도및관련분야에의기여도 제 1 절연구개발목표및달성도 본연구의최종연구목적은하수처리장방류수에포함되어있는 E.Coli와같은미생물을살균할때사용되는살균방식인오존및자외선살균장치와전자선가속살균장치가환경에미치는영향을 LCA기법을이용하여정량적으로파악하고, 이들간의비교를통하여환경적으로건전한살균방식을규명하는것이다. 이연구에서는전자선가속장치를살균장치로사용하는데에있어서환경성측면에대한고찰을진행한다. 특히기존살균장치와의환경성을비교하여서환경성측면에서전자선가속장치를하수처리장살균장치를사용하는것에대한평가를수행한다. 전자선가속을이용한살균장치가전과정 (Life Cycle) 에걸쳐갖는환경영향을, 동일한기능을수행하는다른살균장치 ( 자외선 ( 자외선 ), 오존 (Ozone) 가동일한기간동안에갖는환경영향과비교하는것이이연구를수행하는목적이다. 이를통하여전자선가속살균장치가환경적으로살균장치로서경쟁력을갖는지여부와환경적인측면에서얼마만큼의경쟁력을갖는지알수있다. 이연구는국제표준인 ISO14044:2006 Environmental management - Life Cycle assessment - Requirements and guidelines에의거수행하였으며주요내용은다음과같다. 표 78 구분연구개발목표연구개발의내용및범위 목적및범주정의 - 연구목적정의 - 하수처리장살균장치의기능규명 - 하수처리장살균장치의기능단위규명 - 각살균장치별기능단위에따른참고흐름규명 - 비교를위한살균장치별시스템경계설정 LCA를이용한자 전과정목록분석외선, 오존및전자 - 각살균장치에대하여시스템경계에따른현장데이터 1차년도 (2007) 선가속살균장치에수집대한환경성평가 - 데이터수집및가공 ; 현장데이터및기존 Database SimaPro Ph.D. v7.1.4 Software(PRe Consultant, Netherland) 전과정영향평가 - 환경영향평가방법론 : Eco-indicator 99 - Software: SimaPro v

107 전과정해석 - 주요환경성이슈규명 - 결론, 한계및권고사항 제2절관련분야기여도 1. 기술적측면 전자선가속살균장치는방사능과는상관없이전력을이용하여전기장과자기장으로전자를가속시켜고에너지를조사할수있는장치다. 이는방사능물질의붕괴로만가능했던고에너지조사장치를방사능의위험으로부터안전하게확보했다는것에큰의미를둘수있다. 이전자선가속살균장치는방사능물질을사용하지않기때문에잔류방사능이나방사성폐기물이발생하지않으면서도방사능에너지로할수있는기능을수행할수있는장치이다. 그러나아직도많은사람들이잘못된선입견에의해, 전자선가속살균장치의장점을파악하지못하고있다. 이연구는이러한사람들의오해를불식시키기위해서국제적으로검증된환경성비교평가도구인전과정평가 (LCA) 를사용하여전자선가속살균장치를기존하수처리장살균장치들과비교하였다. [3] 이로써전자선가속살균장치가기능성, 경제성뿐만아니라환경성측면에서도다른살균장치들에비하여월등한환경성능을가지고있음을입증하였고, 이를통해서미래대형살균장치로서전자선가속살균장치가자리매김하는데에환경측면에서기술적이고과학적으로뒷받침할근거를확보하였다. 2. 경제 산업적측면전자선가속살균장치에대한전과정평가를통하여우리는기능적으로, 경제적으로, 환경적으로전자선가속살균장치가다른기존살균장치에비해서월등하다는것을입증하였다. 이를근거로기존살균장치를전자선가속살균장치로대체할경우, 운영비용의획기적인절감효과를기대할수있으며, 대형하수처리장의소규모화와더불어안정적인살균능력을기대할수있게된다. 93

108 또한전자선가속살균장치에대한전과정평가결과규명된사용단계에너지효율의제고, Shielding facility, Secondary winding 및 Gas system과같은주요환경성이슈를규명하여, 차후해당이슈에대한환경성제고를위하여신기술개발과혁신을촉진하게될것이다. 94

109 제 4 장연구결과의활용계획 제 1 절추가연구의필요성 이연구의결과는전과정을통한전자선가속살균장치에대한환경성을분석하고비교한것이다. 이과정에서기능성 [ 살균효율 ] 과경제성 [ 전력소모량에따른비용 ] 에대한지표들을확인할수있었다. 세계지속가능기업협의회 (World Business Council for Sustainable Development; WBCSD) 에서는생태효율성 (Eco-efficiency) 개념을제안하여환경영향과가치를동시에고려하는제안을하였다. 특히살균장치의경우는생태효율성지표를개발한다면살균장치구매자에게더욱설득력있는지표로활용할수있을것이다. 제 2 절타연구에의응용 이번연구는기본적으로병원성미생물을제거하는용도로전자선가속기를사용했을경우에대한비교환경영향평가이다. 전자선가속기는기존장치를대체하여, 실제로전력소비를줄여서경제적이고, 이산화탄소배출도저감할수있는대안이될수있다. 그러나살균장치의경우는최적의경우라고할수있다. 따라서전자선가속기를응용하는분야에서기능성또는경제성에서차별성을나타내보이기어려운경우환경성에대한비교평가로서비교전과정평가를수행할필요가있다. 95

110 제 5 장국내외기술개발현황 국내외에개발된관련기술및연구현황들을기술한다. 이연구와관련하여서는크게다음두가지연구개발주제를고려하여야한다. 전자선가속장치의환경성평가및비교에관한연구 하수처리장에서환경영향을비교하기위한도구로전과정평가활용사례 위두가지주제에따라아래와같은연구들을조사하였으며, 조사한자료를토대로 전자선가속장치의환경성측면에대해서전과정 (Life Cycle) 을고려하며, 정량적으로비교를수행한연구를찾지못하였음. 하수처리장 제 1 절전자선가속기에대한환경성평가연구 1. 산업폐수처리를위한전자빔조사공정에대한생태학적안정성평가가. 내용요약염색폐수의발생량은전체폐수발생량의약 8% 에불과하지만매우고농도이기때문에유기물부하량이다른업종에비하여가장높은비율을점유하고있다. 염색폐수는여러가지유기물에각종염료가첨가되어높은색도와높은화학적및생물학적산소요구량 (COD 및 BOD) 을나타내어수중의식생및처리장의원활한운전을방해하고있다. 이러한이유로현재활용되고있는폐수처리공법들에대해처리가어려운폐수중의하나로간주되고있다. 최근염색폐수를처리하기위해전자선을이용한처리기술이제안되고있다. 전자선을이용한처리기술은그동안폐수처리에적용되어왔던여러가지고도산화처리법중하나인 OH 라디컬을이용한처리방법을적용하는것에있어서 OH 라디컬을많이생성시키고슬러지를발생시키지않는다는장점을가지고있다. 따라서이연구에서는전자선을이용하여염색공정에서배출되는 PVC와 Polyester, TPA, EG등의생물학적으로처리가어려운난분해성물질들의생분해도변화에따른처리효율의변화를살펴보고염색폐수에전자선전 96

111 처리를사용하여최종방류단계에서발생될수있는생태계에대한유해성평가를위하여수생생물을이용하여생태독성의안정성을측정하였다. 실험원수는 D염색공단의염색폐수로 1 MeV급 ELV-4 Model의전자가속기를사용하여대상시료의흡수선량을측정한결과전자선조사선량을 1kGy로하여원수에적용하여사용하였다. 전자선조사반응기는총부피 0.64m 3 으로제작되었으며전자선가속기의인출장에평행선류로처리되도록하였다. 생물학적반응기는 MLE공법을이용한 2개로구성되어전자선을조사한시료를대상으로하는실험조와전자선을조사하지않는원수와처리수를대비조로구성하였다. 생태독성시험은 TPA, EG, PVA의표준시약을만들어물벼룩의 48hr EC 50 과송사리의 LC 50 을구해독성을평가하였다. 조사선 (1 KGy) 에따른염색폐수의처리효율을평가해본결과초기 BOD 5 의값이 960mg/L였으나조사선을조사했을경우평균 380mg/L이고조사하지않았을경우평균 615mg/L로나와조사선을조사했을경우에난분해성물질이생물학적으로분해가능한물질로전환되었음을간접적으로보여주었다. 그러나 COD Cr 의값은별차이가없었다. 전자선조사염색폐수의생태학적안정성을평가하기위해조사선량을 5, 10, 15KGy로다르게해서평가한결과 5KGy에서 15KGy로갈수록 COD가적게나왔다. 그리고각각의조사선양별로물벼룩과송사리에대한독성을평가하였다. 그결과전자선조사후에도생태학적으로안전한처리수를얻을수있었다. 나. 연구의시사점 마지막생태독성실험한부분의내용이취약함. 결과값이적시되어있지 않고실험방법만을설명해놓음. 독성에관한평가를신뢰하기어려움. 제 2 절하수처리장에대한전과정평가연구 1. 볼로냐시의하수처리시스템및음용수처리시스템의전과정평가 (LCA of drinking and wastewater treatment systems of Bologna city) 97

112 가. 내용요약이연구는기존하수처리공정과새로도입하는혁신적인공정을 LCA를이용하여비교함으로써실질적인환경적향상을얻을수있는지를검증하기위한것이다. 이연구의목적은 AQUASAVE demonstration building 내에소개된혁신적인기술의환경적이익과부하를평가하는것이다. 기능단위 (Functional unit) 는 Bologna의모든지역의활동에서부터한사람에게이르기까지적절한수질의물을공급하는것을이행하는것과폐수를처리하는것이다. 참고흐름 (Reference Flow) 은 180L/day이다. 연구를위한 LCA software로 TEAM3.0을사용하였다. 데이터는모든상수처리장과폐수처리장으로부터수집하였으며화학약품에관한데이터는특정화학약품제조업자에게서얻었다. 시스템이매우복잡해물은 6 곳의수원지로부터동일한양이유입된다는것과투입되는화학약품에독성이없다는것을검증하여, 이를제외하고연구를진행한다는것과상수처리한물을아파트에공급한다는가정을세우고진행했다. Bologna에는 380,000명이거주하고면적은 140km 2 이다. 물은 5개의지하수와 1개의강에서얻는다. 이중지하수를음용수로사용하는양은 1년에공급및분배되는총무게의 60% 이다. 그림 21 대상시스템경계그리고지하수는 ClO 2 를이용한소독공정을거쳐사용한다. 종종전처리로모래여과와활성탄흡착이필요하다. 이처리장은강의계절에따른강의수위에따라유량을조절해가면서지속적으로운영한다. 볼로냐상수배관은매우복잡하고, 두곳의각 40,000m3규모의저수지로부터취수하고있으며상수관으로시전역에연결되어있다. 또한살균을위해차아염소산나트륨이투입된다. 하수처리장은슬러지연소장치를포함하고있고연소열은회수하여슬러 98

113 지투입시의온도를상승 시키는데사용하고있다. 하수처리장 방류수는 Navile 운하로 방류된다. 재및슬러지 ( 연소기가고 장났을 경우에만 ) 는 매립 처리한다. 농축조에 나오 는모래, 오일및물질은 바로시고체폐기물연 소기로 보내진다. 처리장 은악취처리공정을보유 하고 있다.( 주 처리 단계 에서의 대기는 포집하여 바이오 필터로 처리하고 있다.) 그림 22 Setta 강의하수처리장처리공정도 나. 결과 그림 23 시스템에대한에너지지표 주요에너지소모는음 용수 처리와 관련있는데 이는 처리수펌핑에사용하는전기에 너지 ( 전체 에너지 소모량의 65%) 때문이다. 폐수처리공정에 사용되는에너지는주로처리장 에서전기에지로사용된다. 전과 정목록에서 내용을 확인할 수 있다. 환경으로부터추출하는주 그림 24 폐수처리공정 요에너지의 10% 는화학물질생산을위해서필요로한다. 운송단계의전체에너지사용에대한기여도 ( 연료생산및연소 ) 는 미미하다. 이산화탄소와메탄은전기에너지생산공정에서주로배출된다. 처리장에 99

114 서 사용하는 전기 에너지의 생산은 전체 환경영향의 93% 를 차지한다. 화학물질 생산의 기여도는 매우 적 다. 전기에너지 생산 은여전히가장적 은 환경영향을 갖 는다. 음용수 처리 공정이 전체처리공 정의 60% 의 환경 영향을갖는다. 그림 25 온실가스배출에대한기여도 그림 26 광화학산화물질생성에대한기여도 그림27는수계독성범주에서의환경영향을나타낸다. 환경영향은 CML에의해개발된 USES 1998방법에의해정량화된것이다. 분석은몇가지서로다른방법 (CML 1992, CST 1995, USES I 1994) 을반복하여적용하였다. 이는주요공정을규명하기위한것이다. 각방법은다른기준물질과다른특성화값을갖는다, 그러나모든방법론은전기에너지생산이주요한환경영향공정임을규명하는데동의한다. 같은절차가인간독성, 토양독성범주에대해서도적용되었고그결과는매우유사하다. 그림 28은주요영향이전기에너지생산을위한천연가스와원유소비임을나타낸다. 전기에너지생산은자원소모범주의 70% 에해당그림 27 수계독성범주에대한기여도하는환경영향을유발하며화학물질생산은 10% 정도기여한다. 그중대부분은알루미늄계열침전제인보크사이트생산에의한것이다. 100

115 부영양화범주에대해서는처리수의환경에대한방류가주원인이며환경영향은모두방류수에기인한다. LCA 결과는현존하는공정의환경성을높이기위해그림 28 자원소모범주에대한기여도에너지소비를줄이고, 설계와펌프장치의운전을최적화하라는것을알려준다. 만약지역적이달라진다면평가에주의해야할것이다. 나. 연구의시사점한도시의상수및폐수처리전과정에대한환경영향을보여주고있다, 환경영향평가방법론으로 CML방법을사용함. 국내하수처리장관리자들에게참고자료로제시할수있다. 2. 동남아시아에서하수처리장에대한전과정평가 (Life-Cycle Assessment of a Sewage-Treatment Plant in South-East Asia) 가. 내용요약본연구는소형하수처리장에대해행해진연구를토대로하였다. 큰하수처리장을선택하였으며오직물질과에너지측면에대해서부분적인 LCA를수행하였다. 하수처리장의수명은건설, 운영, 폐기의 3단계로나누었다. 아래그림은 LCA에서고려될 3가지단계의관계를보여준다. 이처리장은만들어진지거의 20년이지났고앞으로도 10~20년은더사용될것으로보여진다. 그러나비교하고자하는다른처리장이이만큼의수명을가진다고고려할수없어 LCA를수행할때에는기간을 20년과 40 년, 2가지로가정하여수행하였다. 그리고지역마다가격구조와에너지의형태가다르므로실가격을이용해비교하는것은유용하지못하다. 그래서대형과소형처리장의에너지소비량 /capita만을비교하였다. 하수처리장의처리용량, BOD, SS등을설명하였다. 제조단계에는원료물질의제조에서부터모든활동들이포함된다. 본연구에서사용된에너지소비단위는다음과같다. 101

116 그림 30 대형하수처리장의전과정단계와연구범위 제조단계에서의에너지소비는다음과같다. 102

117 운영단계에서에너지소비는직접적및간접적원인으로부터일어난다. 직접적인에너지소비는공정운영, 슬러지처리와각각의단위운영등으로 table2에나와있다. 간접적인에너지소비는폴리머의생성을위한것이다. Table2, 아래 fig.2 와 fig.3에서볼수있다. 103

118 콘크리트, 스틸과폴리머의생산에전과정에너지소비의 24.6% 가소비된다. 만약수명이 40에서 20*2년으로줄어든다면에너지소비량은 24.6% 에서 32.3% 로변한다. 인벤토리에서확인된것처럼주된물질소비 (75%) 는건설단계에서나타난다 (Table 2). 그리고운영단계에서사용된물질의제조를위한간접에너지소비가물질생산의 25% 를차지하는것에주목해야한다. 운영단계는전과정에서에너지소비가가장많은단계이다. 에너지소비는건설단계에서 32.5% 를차지하는것에비해사용단계에서 ( 직간접적으로 ) 67.5% 를차지한다. (Table2, Fig.5) 이것은 Table 2에서도보여진다. 총수명을 40에서 20*2년으로줄이면운영단계에서에너지소비는 67.5% 에서 104

119 50.9% 로, 그리고건설단계에서 32.5% 에서 49.1% 로변화한다. 선택된하수처리공정은기존의활성슬러지공정보다에너지를적게소비하며작동한다. 공정의환경성향상은원료물질의양을줄이고재활용되거나재사용된물질을사용함으로써얻을수있다. LCA를수행하도록하고환경적장점과각각의공정에서의향상을확인하기위해서는다양한크기의다른하수처리공정에서더많은정보가필요로한다. 105

120 나. 연구의시사점 동남아시아의대형및중소형하수처리장에대한비교전과정평가연구, 운영단계의전력소모가주요환경영향임을나타내고있다. 3. LCA기법을활용한기존하수처리공정과고도처리공정의운영단계에대한환경성비교평가가. 내용요약 2008년부터전국적으로확대및강화적용되는방류수질기준에질소와인제거를필요로하게되는데이에따라고도처리시설로의전환이진행되고있으며이로인해하수처리장운영에따른환경영향에대한평가가필요한상황이다. 2004년 ( 현재 ) 국내에서처리되는 2차처리공정은활성슬러지법이 98.23% 이고고도처리의경우 A2O공법이 72.71% 로대부분을차지하고있다. 이에본연구는기존하수처리공정 ( 표준활성슬러지법 ) 과고도처리공정 (A2O) 이운영되고있는하수처리장의투입물과산출물에대한 DB를구축하여이를기초로환경에미치는잠재적영향을평가및주요이슈규명을통한개선점을도출하기위한것이다. 본연구에서기능은하수처리기능으로정의하였고, 기능단위와기준흐름은 1일당 1ton을처리하는능력으로산출하였다. 그리고시스템경계는하수종말처리시설로하수의유입부터각처리공저을포함시키는것으로하였다. 그리고중량을고려하여영향을적게미치는것을제외하였다. 데이터는 2005년도의현장데이터를원칙으로하였다. 공간범위는국내지역으로, 기술적범위는현재통용되는기술로하였다. Cut off level 은중량기준으로 99.9% 로적용하였고, 공정내에산물은재 활용에의한환경회피효과는고려하지않았다. 슬러지처분은해양매립을 수행하는것으로가정하였다. 이에 2.5 톤트럭의수송에따른환경영향만을 106

121 고려하였다. 소독의방법은하수처리사업소마다다르게적용되어소독과정에서의환경영향은평가에서제외하였다. 결정된시스템경계내로투입되는운영단계의투입물 ( 사용된에너지, 원료에너지와공정에너지, 생산과관련된투입물과산출물, 대기배출물, 수계배출물, 폐기물 ) 에대해서조사하여투입물분석을수행하였다. DB는환경부와산업자원부 ( 산자부 ) 의 DB를적용하였다. 영향평가는산자부에서개발한방법론을적용하였는데특성화인자, 정규화인자, 가중치부여인자를적용하여무차원단일지수로잠재적환경영향값을산출하였다. 또한 ISO14042에준하여영향평가를실시하여목록문석과영향평가결과를바탕으로각공법별주요이슈규명및잠재적영향인자를파악하였다. 공정별환경부하평가결과 A2O공정은표준활성슬러지공정보다전력사용에의한자원고갈범주와지구온난화범주그리고광화학산성물생성범주의기여도가높았고슬러지케익발생량이많아수송에따른환경영향이다소높게나타났다. 표준활성슬러지법공정의경우배출수내영양오염물질을 A2O 공정대비높은기여도를나타내고있어그에따른부영양화범주의기여도가지배적이다. 107