Life Cycle Assessment - ISO14040 시리즈 실무지침

아시아 태평양경제협력기구 산업자원부 Life Cycle Assessment ISO 14040 시리즈실무지침 무역 / 투자위원회 2004 년 2 월

Life Cycle Assessment ISO 14040 시리즈실무지침

Life Cycle Assessment ISO 14040 시리즈실무지침 이건모 아주대학교환경공학교수 Atsushi Inaba 일본, AIST(LCA 연구소 ) 아주대학교, 친환경제품설계연구실

저자서문 환경보호와자원보존, 지속가능한사회에대한요구가증가하면서 ISO에서는경영중심 (management oriented) 과제품중심의 ISO 14000 규격을발표하게되었다. 제품중심의 ISO 14000 규격은환경라벨, 환경선언, 전과정평가, 에코디자인을포함한다. 이규격은제품과서비스의환경성과를평가하고보고하는데사용하고그러한환경성과를증진시키는데가이드를제공하기위한목적을가지고있다. 결과적으로이규격은국제무역을하는데있어제품과서비스의환경성을고려하는데표준을제시해줄것이다. 즉이규격은무역장벽은물론기술적인촉진제가될가능성을가지고있다는것을의미한다. 제품중심 ISO 14000 규격은이해하기쉽지않고이규격을능숙하게사용하기위해서는전문적인지식이필요하다. 게다가대부분의 APEC 개도국들은이규격에대한전문가를보유하고있지않다. 그래서이규격에대한이해수준을높이고사용할수있게하도록도와주는실무지침서에대한요구가절실하다. 이책은 APEC CTI/TILF 프로젝트의일환으로발행된제품중심의 ISO 14000 시리즈규격에관한 3가지책중에두번째책이다. 지속가능한소비와생산 이라는새로운패러다임은오늘날우리사회가달성해야할궁극적인목표로받아들여지고있다. 공산품의대량생산 대량소비가기후변화와오존층고갈과같이환경에악영향을미친다는사실은잘알려진바다. 전형적인사후처리 (end-of-pipe) 환경규제는오직제품의제조공정에서발생되는배출물에만초점을두고있다. 그러나종종환경악영향은원료물질획득, 배송, 사용, 폐기와같은다른전과정단계에서발생한다. 제품의전과정에서발생하는환경영향을줄이지않고서는, 제품의생산과소비에서유발되는환경문제를완화할수없다. 최근, 많은기업들은제품에의한환경영향의중요성을인식하고그들의제품설계와개발과정에환경적측면을통합하기시작했다. 이렇게하기위해제품의전과정에걸쳐제품과관련된환경상주요인자를규명하는것이필요하다. 주요인자는원료물질획득, 제조, 사용하기위한배송, 폐기등의전과정에서제품과관련된문제가되는활동, 공정, 물질들을포함한다. 제품은예를들어, 물질, 구성부품, 운 i

송, 폐기, 에너지투입등이없이는존재할수없기때문에, 제품전과정에서환경 상주요인자를규명하는것은어려운작업이된다. 그렇기때문에제품전과정에 걸쳐제품의환경성을평가하는체계적인분석도구가필요하다. 전과정평가 (LCA) 는제품전과정에걸쳐환경적측면을정량적으로분석하는도구로가장잘알려져있다. LCA는제품전과정의환경부하를분석하고환경에대한잠재적인영향을평가하는체계적인도구이다. 여기서말하는제품 (product) 이란제품과서비스를모두포함하는의미이다. CO 2, BOD, 고형폐기물, 자원소비와같은대기, 수계, 토양배출물들은환경부하에해당된다. LCA에서말하는환경영향이라는것은생태계, 인간보건, 천연자원과같은대상에대한악영향을말하는것이다. LCA 에는목적및범위정의, 전과정목록분석, 전과정영향평가, 전과정해석의 4가지단계가있다. ISO 14000 시리즈규격, 전과정평가는제품전과정에걸쳐제품이나서비스의환경적인측면을평가하는데정량적인평가방법을제공해준다. ISO 14000은 LCA의 4 가지단계를아우르는중요한규격이다. ISO 14000를보충해주는 3가지규격이있다. ISO 14041은목적및범위정의와전과정목록방법에대해다루고있으며, ISO 14042는전과정영향평가방법을, ISO 14043은전과정해석방법을다루고있다. ISO 14040(1997년, 환경관리-전과정평가-원리및구조 ) 에서인용한용어및정의와그림 1.1, 그리고 ISO 14041(1998년, 환경관리-전과정평가-목적및범위정의와목록분석 ) 에서인용한그림 3.1은 ISO의허가를받고똑같이사용한다. 이러한규격들은 ISO 회원누구에게서나얻을수있고 ISO 중앙사무국웹사이트 (www.iso.org) 에서도얻을수있다. 그러나저작권은 ISO에게있다. 공동저자로서많은공헌을해준 Dr. Atsushi Inaba와영어표현및문장구조를읽기편하게다듬어준 Ms. Jenny Hillard에게진심으로감사한마음을전하고싶다. 그리고 ISO/TC207/SC5와여기의전문가들, APEC/SCSC 사무국, 그리고한국의산업자원부관계자들에게모두감사의마음을전한다. ii

이건모 아주대학교환경건설교통공학부교수 iii

차 례 1. 서론...1 2. 목적및범위정의...6 2.1 제품시스템과기능... 6 2.2 시스템경계... 7 2.3 데이터범주... 8 [ 목적및범위정의의예 : 전기주전자 ]... 8 3. 전과정목록분석 (Life cycle inventory analysis)... 11 3.1 데이터수집준비... 12 3.2 데이터수집및검증... 14 3.3 단위공정별환경부하계산... 15 3.4 기능단위별환경부하계산... 16 3.5 전과정목록데이터베이스 (LCI DB)... 18 3.6 제품시스템전과정목록표의준비... 19 3.7 할당... 19 3.8 재활용 LCI... 22 [ 전과정목록분석의예 : 전기주전자 ]... 28 4. 전과정영향평가 (Life cycle impact analysis; LCIA)... 42 4.1 분류화 (Classification)... 42 4.2 특성화 (Characterization)... 45 4.3 정규화 (Normalization)... 48 4.4 가중치부여 (Weighting)... 51 [ 전과정영향평가의예 : 전기주전자 ]... 58 5. 전과정해석 (Life cycle interpretation)... 68 iv

5.1 주요인자 (key issue) 규명... 68 5.2 완전성, 민감도, 일관성검사를통한평가... 71 5.3 결론및제안... 75 [ 전과정해석의예 : 전기주전자 ]... 76 (1) 기여도분석... 76 (2) 완전성검사... 85 (3) 민감도검사 : 할당방법및데이터불확실성... 85 (4) 일관성검사... 86 (5) 데이터품질요구사항검사... 87 (6) 결론및제안... 88 6. 참고문헌... 91 v

1. 서론 지속가능한소비및생산과관련한새로운패러다임이오늘날우리사회가도달해야할궁극적인목표로여겨지고있다. 산업제품의생산과소비가지구온난화, 오존층고갈처럼환경에좋지않은영향을야기한다는사실은모두가주지하는바이다. 제조공법의기술적인발전은산업제품의대량소비를가능하게만들었다. 과거에는제품이환경에미치는영향을고려하지않은채설계되고개발되었다. 제품설계시기능, 품질, 비용, 보건, 안전및기타다른요소들은고려하여왔으나, 제품전과정에서발생하는환경측면에대해서는고려하지않았다. 전형적인사후처리 (end-of-pipe) 와관련된규제들은단지제품제조단계에서발생하는배출물처리에만중점을두고있다. 그러나환경영향은원료획득, 유통, 사용및폐기와같은전과정단계에서도발생한다. 제품의전과정및제품설계시환경영향을고려하지않고는제품의생산과소비로부터발생하는환경문제를해결할수없다. 최근에많은기업들이제품에대한환경영향의중요성을인식하고있고, 제품설계및개발공정에환경측면을통합시키기시작했다. 이를위해서는제품의전과정에서제품과관련된주요환경인자를규명해야한다. 주요인자에는원료획득, 제조, 운송, 사용, 폐기또는전과정에서제품과관련돼사용된물질과공정들이포함된다. 제품은원료, 부품, 운송, 폐기및에너지투입없이는존재할수없기때문에, 전과정에서의제품과관련된주요환경인자를규명하는일은복잡하다. 따라서제품의전과정에대한환경영향을평가하기위한체계적인분석도구가필요하다. 이도구가 LCA가된다. 그러나제품설계를위해 LCA를사용할때는신중을기해야한다. LCA는단지제품의환경성을평가하는도구일뿐이다. 제품개발과설계시에는경제적, 사회적, 기술적인측면과같은다른측면도존재하기때문에전과정비용평가 (Life cycle costing), 물질흐름분석 (Material flow analysis), 그리고다른여러기술적인평가도구가반영되어야한다. 따라서제품개발과설계시환경, 경제, 사회그리고기술측면에서의정보교류를통해수행해야한다. 1

제품의환경측면을평가하기위한분석도구 일반적으로제품의환경측면의분석을위해전과정평가 (Life Cycle Assessment; LCA), 간략 LCA(Simplified LCA), 체크리스트, MET(Material, Energy, and Toxic emission) 행렬그리고환경벤치마킹등의도구가사용된다. 이들도구에서도출되는정보의성격에따라정성적정보와정량적정보로분류된다. 일반적으로정량적인정보는객관적인방법을기초로수치화된정보를제공한다. 이때문에정보의신뢰도를높일수있다. 그러나다른한편으로는고도의기술을가진전문가를필요로하고종종복잡한분석과정이필요하다. 정성적인정보는이미정해진파라미터를기초로결과를도출하고그러한파라미터들을정성적으로평가한다. 그래서정보의신뢰도는낮은반면분석과정이간단하고신속하다. 다음은널리사용되고있는분석도구중 LCA와간략LCA에대해간략하게소개하겠다. LCA 전과정평가 (LCA) 는전과정단계에서발생하는제품의환경측면을정량적으로분석하는도구로가장잘알려져있다. LCA는제품의전과정에서발생하는환경부하및잠재적인환경영향을분석하는체계적인도구이다. 이책에서말하는 제품 이란제품과서비스둘모두의의미가포함되어있다. CO 2, BOD, 폐기물과같은대기, 수질및토양오염배출물과자원소비는 환경부하 포함된다. LCA에서의 환경영향 이란생태계, 인간보건및천연자원과같은환경보호대상에좋지않은영향을끼치는것을의미한다. LCA는목적및범위정의, 전과정목록분석 (LCI), 전과정영향평가 (LCIA), 전과정해석의 4단계로구성된다 (ISO 14040, ISO 1997). 그림1.1은 ISO 14040을인용한그림으로이들 4단계사이의관계를보여주고있다. 체계적인방법으로제품의환경적인측면을분석하는작업이필요하다. 각단계에대한간략한설명은다음과같다. 2

전과정평가목적및범위정의목록목록분석분석영향영향평가평가 적용분야 해석 제품제품개발해석 전략전략계획계획 공공공공정책정책수립수립 그림 1.1 LCA 단계 (ISO 14040, 1997) 왜 LCA를수행하는가? 누구를대상으로하나? 무엇이대상제품이되는가? 이러한질문에대한대답은목적정의에포함된다. 범위정의는목적정의보다훨씬더복잡하다. 범위정의에서는제품시스템경계, 기능단위, 데이터파라미터, 데이터품질목표, 영향평가방법등에관하여정의하고있다. 일단제품시스템경계가결정되면, 각단위공정별로투입물인원료및에너지와산출물인제품, 연산품 (co-product) 그리고배출데이터를수집하고각단위공정별단위질량으로표준화한다. LCA연구에서의전과정목록분석결과는제품시스템내의각단위공정에서제품까지의투입물과산출물의기여도에따라계산된후최종산출된다. 이처럼전과정목록분석 (LCI) 에서는제품전과정에서발생하는환경부하정보를정량적으로산출한다. 전과정영향평가단계에서는제품시스템의환경부하를토대로환경영향이평가된다. 해당영향범주에상응인자를적용하여환경영향을정량화한다. 이과정을특성화라고한다. 정규화및가중치부여를수행하여환경영향에대한정보를더체계적으로정리할수있다. 전과정영향평가 (LCIA) 는이처럼제품에의해발생하는환경영향에대한정보를제공한다. 규명된주요환경인자는제품개발 ( 개선 ) 의시작점이된다. 주요환경인자를 3

바탕으로특정기능을충족시키는제품의컨셉이도출될수있다. 이것이제품설계및개발또는에코디자인에환경적인측면을통합시키는것이다. 주요환경인자에서도출된컨셉을바탕으로제품의세부설계와레이아웃이완성되고친환경제품이만들어진다. 친환경제품이생산되면, 시장점유율을높이거나제품비용을저감시키기위해환경측면이개선된친환경제품을시장에알려야한다. 만약이러한활동을수행하지않으면더이상제조자가친환경제품을설계하고개발하려하지않게된다. 이러한이유때문에제품의환경측면을강조하는제품환경성주장은친환경제품개발의필수적인요소이며, 특히 LCA 도구를사용하여제품의환경영향평가를수행하는주요목적중의하나이다. LCA는이외에도전략계획, 공공정책수립, 마케팅등여러분야에적용된다 (ISO 14040, 1997). 간략 LCA(Simplified LCA) LCA는많은시간과비용이요구되기때문에산업체내의 LCA사용자들이꺼려했다. 간략 LCA는이런단점을저감시키려는목적으로만들어졌다. 간략 LCA는평가에필요한시간과비용을최소화하면서정확하게전과정단계의제품환경영향을평가한다는서로상반된개념의두가지요소를포함하고있다 (Christiansen et al., 1997). 따라서간략 LCA를성공적으로수행하기위해서는 LCA 연구목적에부합하면서목적및범위정의에따른제품시스템경계의복잡성을감소시키는것이핵심요소이다. 간략화는두가지다른접근법으로분류할수있다. 하나는자료수집의노력을저감시키는방법이고다른하나는정성적인접근방법이다. 유사자료사용, 특정전과정단계생략, 그리고특정목록항목을제외시키는것이첫번째방법의예이다. 정성적인접근방법는여러환경영향중에서특정환경영향이나주요인자에초점을맞추는것이다. 세부적인설명은관련자료 (Todd et al., 1999) 를참고하기바란다. 제품환경영향에대한분석도구들을요약한것을바탕으로볼때, 제품설계및 개발과관련하여주요인자를규명하는데 LCA 가가장포괄적이고정확한 분석도구라는점은분명하다. 국제적으로 ISO(International organization for 4

standardization) 에서는 LCA에관한국제표준을발간하였으며, 그중 ISO 14040 시리즈는제품 LCA의적용방법을명문화한표준이다. 이표준에는 LCA가제품의환경성평가도구로정의되어있으며, 목적및범위정의, 전과정목록분석 (LCI), 전과정영향평가 (LCIA), 그리고전과정해석의 4단계로구성되어있다. 다음장에서 LCA의각단계별세부내용을설명하였다. 그러나주로이론적인측면보다는실무적인측면에중점을두어설명하였다. 따라서각장에서는 LCA를수행하는데반드시필요한정보외에도실제예를수록하여이해를도왔으며, 또한실제 LCA의수행순서에따라작성된사례연구를수록하였다. 사례연구에서선택한대상제품은전기주전자로하였다. 5

2. 목적및범위정의 LCA 연구수행시최소한다음사항들은제품의목적및범위정의에포함시켜야 한다. 목적 : LCA 수행자는다음질문에대한답을분명히하여야한다. 왜 LCA 연구를수행하는가? (LCA 를수행하는목적은무엇인가?) LCA 결과를어떤 분야에적용시킬것인가? 잠재적인대상청중은누구인가? 범위 : LCA 수행자는제품시스템, 제품시스템의기능, 제품시스템경계및데이터범주에 대한정확한설명을제시해야한다. 2.1 제품시스템과기능 제품 : 모델번호를포함한 LCA 연구대상제품 제품시스템 : 제품제조공정은물론제품의상위공정과하위공정을총칭하는개념이다. 제품시스템은부품과원료제조, 운송, 제품사용및폐기단계를포함한다. 이와더불어제품과모든요소들에사용된에너지와발생된수송도포함되어야한다. 기능 : 제품이제공하고의도하는기능 기능단위 (fu): 사용자가정의한기능을정량적으로나타내는단위. 제품시스템에서생산된제품의기능적인성능을표현해야한다. 투입및산출과 관련된기준을제공한다 (normalized). 기준흐름 : 기능을수행하는데필요한제품의총량 6

기능, 기능단위및기준흐름의이해를돕기위해아래와같은예를들었다. 기능, 기능단위및기준흐름의예 제품 : 300ml 음료를저장하는스틸과유리병으로만들어진음료용기스틸캔무게 : 10g 유리병무게 : 75g 이제품의기능, 기능단위및기준흐름을다음과같이정의할수있다. 기능 : 운반을용이하게하기위해음료를저장함기능단위 : 부피 300ml 기준흐름 : 스틸캔 10g, 유리병 75g 2.2 시스템경계 시스템경계설정에서는사용자가어떤단위공정을제품시스템에포함시킬지를결정하게된다. 이상적으로는제품과관련된모든공정이포함돼야한다. 그러나자료의확보, 비용부담그리고여러적용상의제약때문에불가능하거나현실적이지못하다. 이처럼중요하지않은공정은제품시스템에서제외되어야한다. 이러한경우를질량비에따라결정하는소위질량기여규칙이라고부른다. 질량기여결정방법은제품시스템의전체환경부하에서기여도가적은것을제외시키는방법이다. 주로사용되는기준은 i) 제품단위공정의질량또는에너지사용비율이 X% 보다작으면그단위공정은제외시킨다. ii) 그러나단위공정이환경적으로중요한요소 ( 예 ; 유해화학물질 ) 를포함하고있다면제품시스템에포함시켜야한다. 질량기여결정방법의예를들면, 어떤대상제품의각구성물질에대한누적무게중 y% 까지포함시킨다고하면 (100-y)% 는제외시킨다는의미. 여기서의누적무게는제품의각구성물질의무게를더한것을의미하며, 이를위해모든구성물질의질량또는에너지를내림차순으로정렬하여수행할수있다. 우선제품의구성과부품재질에대한정보가필요하다. BOM(bill of material) 또는 제품을분해함으로써그에대한정보를얻을수있다. 그다음에제품시스템 7

공정도 (process tree) 를그린다. 공정도 (process tree) 는제품시스템에서상호관계를나타내는단위공정들의 집합이다. 각단위공정은박스모형으로나타내고상호관계는화살표로표현한다. 2.3 데이터범주 LCA는제품시스템내의단위공정에서발생하는입출력데이터를수집한다. 일반적으로, 투입데이터범주에는공정에투입되는원료및보조물질과에너지, 그리고부품들이있으며산출데이터범주에는공정에서배출되는제품, 연산품 (coproduct), 부산품 (by-product) 그리고대기, 수질및토양배출물이포함된다. 공정의성격에따라실제투입및산출자료범주는일반적인데이터범주중일부분만이포함된다. 데이터범주에는실제로데이터크기가측정된파라미터들이포함된다. 예로, 수계배출물에속하는데이터범주에는 BOD, 페놀그리고 SS와같은파라미터들이있다. LCA의데이터수집과관련된단계를전과정목록분석이라고부르기때문에파라미터 (parameter) 를종종목록항목으로부른다. 공정도를작성하여제품시스템을결정하면, 제품시스템에있는단위공정의투입물과산출물수집데이터에관한정보를알아야한다. 요컨대목록데이터의수집을위하여데이터범주를선택하고그와관련있는목록항목을선택하는작업이필요하다. [ 목적및범위정의의예 : 전기주전자 ] 1) 목적및범위정의 목적전기주전자의 LCA 연구목적은대상제품의환경적측면을개선시키기위한데이터를확보하고시장에이에대한정보를알리기위함이다. 그다음에 LCA 데이터는제품설계자, 개발자그리고기업내관리자에게제품개발 ( 개선 ) 시 8

환경상취약한부분에대한정보를제공하는데사용된다. 그리고서로다른두 가지폐기시나리오를비교한다. 왜 LCA를수행하는가? (LCA 연구를수행하는목적은무엇인가?) 제품의환경적측면을개선시키기위해환경상취약점을규명하고데이터를확보하기위해 현실가능한시나리오에바탕을둔폐기방법을비교하기위해잠재적인대상청중은누구인가? 회사내제품설계자, 개발자그리고관리자 LCA 결과는어떤분야에적용되는가? 회사내의제품설계자, 개발자, 관리자에게정보를제공하여서로의사소통이가능하게함 범위 제품 : 전기주전자모델 (A) 제품시스템 : 전기주전자와이주전자의상위공정과하위공정이제품시스템이되며, 부품및재질제조공정 (manufacturing), 배송 (distribution), 사용 (use) 및폐기 (disposal) 등이포함된다이와더불어제품과모든요소들에사용된에너지와발생된운송도포함된다. 기능 : 커피또는차를만들기위한음용수를가열 기능단위 (fu): 0.5 리터의음용수를끓는점 (100 ) 까지가열 기준흐름 : 전기주전자의기능은하나의전기주전자에의해실현된다. 그래서 전기주전자한개가기준흐름이다. 시스템경계 : 다음기준을적용하여제품시스템중에서덜중요한공정을제외시키는질량기여 9

결정방법을적용하여수행한다. i) 제품질량의누적무게가 75% 까지인모든단위공정을포함시킨다. 이번연구에서는표 E2.1처럼 손잡이를포함한하우징 (housing), 포장재 (packaging), 가열판 (heater) 의 3가지구성부품을시스템경계로설정하였다. ii) 그러나단위공정이환경적으로중요한요소 ( 예 ; 유해화학물질 ) 를포함하고있다면제품시스템에포함시켜야한다. 또한전과정목록분석과영향평가에서환경상중요한요소를규명하면해당연구에포함시켜야한다. 표 E2.1 제품조성구성성분 물질 무게 (g) 비율 Housing w/handle PP 330.00 38% Packaging Cardboard 200.00 23% Heater Stainless steel 120.00 14% Ground plate PP 80.00 9% Cable (PVC) PVC 72.00 8% Cable(Cu) Cu 48.00 6% Switch unit PA 20.00 2% 합계 870.00 100% 실제로 LCA 수행자는일반적으로 LCI 수행전에영향범주를결정하고, 그다음에영향범주와관련있는목록데이터를수집한다. 다시말해질량기여결정방법을사용하여대상영향범주중영향이덜한공정을제외시키지않으면시스템경계를확정지을수없다. 그러나제품의전과정단계에서중요한환경측면의영향을규명하는것이 LCA연구의최대목적중의하나이기때문에 LCA수행초기에확실하게영향범주를결정할수는없다. 따라서 LCA 연구초기에는환경영향범주를확정짓지않아야한다. 실제로는 LCA연구시작시에환경영향범주뿐만아니라제품의시스템경계를간략하게검토하고, 그다음에정확한시스템경계를결정하기위해질량기여결정방법으로확정한다. 그렇기때문에이러한작업은목적및범위정의와전과정목록분석및전과정영향평가사이에서반복된다. 10

3. 전과정목록분석 (Life cycle inventory analysis) 전과정목록분석 (LCI) 은연구대상제품시스템과관련한물질과에너지의투입및산출데이터를수집하고이를정량화하기위한계산과정으로구성되어있다. 이러한경우에단위공정과제품시스템의모든투입물과산출물은단위공정의주요산출물과제품시스템의주요최종제품과각각연결되어있다. 여기서 연결 이라함은제품시스템의주요최종제품이나단위공정의주요산출물로 나누는것 을의미한다. 제품시스템은연구대상제품의제조공정과상위및하위공정으로구성되어있다. 공정도 (process tree) 또는흐름도 (process flow diagram) 를통해제품시스템내의 단위공정사이의상호관계를나타낸다. 그림 3.1 에 LCI (ISO 14041, 1998) 의일반적인진행과정을나타내었고중요사항은 아래에설명하였다. 11

목적및범위정의 데이터수집을위한준비과정 수정된데이터수집양식 데이터수집양식 ( 질의서 ) 데이터수집 수집된데이터 데이터의유효성 유효한데이터 단위공정관련자료 할당및재활용 단위공정별유효한데이터 기능단위관련자료 기능단위별유효한데이터 데이터취합 추가데이터및필요한단위공정들 계산된목록항목 시스템경계정돈 완성된목록항목 그림 3.1 LCI 진행순서도 (ISO 14040, 1998) 3.1 데이터수집준비 공정도상에있는단위공정의투입및산출데이터를수집한다. 데이터품질요구에 맞게현장자료, 문헌자료뿐만아니라데이터베이스 (DB) 와같은다양한형태의 데이터를수집할수있다. 또한목록항목데이터품질에대한목표를정할수있다. 그러나이것은목표이지 최종데이터품질은아님을주의하자. LCA 연구에서데이터품질요구사항을 결정하기위한일반적인틀은다음과같다. 시스템경계설정시다음 3 가지사항을정의해야한다. 3 가지사항에대한예는 다음과같다. 12

시간적경계 : 최근 5 년내 지역적경계 : 중국동부지역에서제조, 사용및폐기 기술적경계 : 현재사용되는평균기술 데이터질의서는현장데이터를수집하기위해주로사용하는형식이다. 질의서는대상단위공정의특성을고려하여작성하지만기본적인형식을갖고있다. 그형식에는수집대상제품, 데이터수집자및날짜, 수집기간, 상세한공정설명, 투입파라미터 ( 원료물질, 보조물질, 에너지, 운송 ) 및산출파라미터 ( 대기, 수계및토양배출물 ) 와그것들의양, 데이터품질그리고정성및정량데이터등이포함된다. 일반적인질의서양식을그림 3.2에나타내었다. 공정명 : 작성자 : 제조회사명 : 작성일 : 자료산출적용시작일 : 전화번호 : 자료산출적용종료일 : 1) 공정설명 ( 자세히 ) 2) 투입물 원료물질, 보조물질, 에너지, 운송 파라미터단위수량데이터품질원산지 3) 산출물 대기, 수계및토양배출물 파라미터단위수량데이터품질비고 그림 3.2 일반적인데이터질의서양식 13

3.2 데이터수집및검증 데이터는 LCA 수행자가아닌현장에일하는작업자로부터수집된다. 이처럼현장작업자의도움이꼭필요하며또한데이터수집에포함될사항이무엇인지작업자들에게정확히이해시켜야한다. 이는현장작업자들이수집할데이터파라미터와 LCA의기초에대해숙지할수있게교육이필요하다는의미이다. 일반적으로데이터수집의목표기간은 1 년으로잡는다. 데이터수집은중요한 단위공정부터덜중요한단위공정순으로시작한다. 더불어 LCA 연구를위해 선택된대상제품의데이터는현장에서수집하도록한다. 원료물질, 보조물질, 부품과관련한투입데이터는구매대장, BOM (bill of materials), 공정도 (process diagram), 생산기록등을통해수집가능하다. 전기, 연료그리고스팀과같은에너지투입데이터는전기, 연료및스팀계측기를통해수집할수있고, 전동기용량및모터구동시간을통해산정할수도있다. 대기, 수계및토양배출과관련한데이터는실측정자료또는법적배출기준을통해수집할수있다. 제품및연산품또는부산품과관련한데이터의경우에는제품수량또는질량, 단위제품무게그리고제품가격을통해자료를수집할수있다. 일반적으로원료물질의제조공정을포함한획득단계에필요한데이터는공공 DB에서수집할수있다. DB에는일반적으로원료물질 ( 철및폴리프로필렌 ), 에너지 ( 디젤및전기 ), 그리고공정 ( 운송및용접 ) 에대한데이터가포함되어있다. 그러나이들 DB를사용할때는그러한 DB가개발될때의시스템경계와가정이특정 LCA연구에서는적합하지않을수있기때문에신중히사용해야한다. 특히, LCA연구대상제품의제조공정데이터는현장데이터를사용하여야한다 ( 현장특성또는제품특성 ). 그림 3.2에나타낸데이터질의서는이러한목적으로사용될수있다. 부품제조와같은다른제조공정도가능하면질의서를사용하여현장데이터를수집해야한다. 운송데이터도같은방식으로수집해야하고, 만약현장데이터를이용할수없다면운송거리, 운송수단, 그리고연료사용데이터를통해운송데이터자료를계산하거나예측해야한다. 14

사용단계의데이터는소비자로부터얻는다. 따라서제품사용단계에대한소비자설문조사, 문헌또는제조사가가정하고있는사용패턴으로부터제품의사용단계에대한정보를확인할수있다. 사용단계의데이터파라미터는제품평균사용시간, 평균사용빈도또는사용강도, 에너지사용량뿐만아니라자원소비 ( 예 ; 물 ) 그리고대기, 수계및토양배출물을포함하고있다. 폐기에대한데이터는폐기경로 ( 예 ; 재활용, 재사용, 소각, 매립 ) 와같은정보를통해수집한다. 이들각각의경로에대해주로질의서, 관련문헌또는 DB를통하여관련자료가수집되야한다. 수집된데이터를가공하기전에데이터는각단위공정또는전과정단계별로검증을 거쳐야한다. 예로연료사용으로인한발생배출물과비교하거나대상공정의질량 및에너지수지를통해검증할수있다. 가끔 LCI 데이터는 foreground data 와 background data 로나뉘는데전자는직접 수집한데이터이고반면에후자는 DB 를이용한데이터이다. 이런형태의데이터 분류는유럽 LCA 수행자들에게일반적이다. 3.3 단위공정별환경부하계산 단위공정별로수집및검증된데이터는전과정목록분석계산을용이하게하기위해가공된다. 투입및산출데이터를단위공정에서생산된제품 ( 주요산출물 ) 의무게또는에너지량으로나눈다. 그결과는대상단위공정의주요산출물의단위질량또는에너지로표현된다. 만약대상단위공정에서연산품또는부산품이생산된다면그와관련있는투입및산출물은주요산출물 ( 제품 ) 과관련있는투입및산출물과는구별시켜야한다. 제품의투입및산출물과관련한부분을분할시키는이러한공정을할당이라고하며이장 3.7절에서설명하겠다. 단위공정별환경부하를계산하는예를표 3.1에나타내었다. 표 3.1 단위공정별환경부하량계산 주산출물 : 제품 A 산출물무게 : 100kg 15

파라미터 데이터 산출물무게로나눈값 값단위값단위 BOD 500 g 5 g/kg A NO X 750 g 7.5 g/kg A 전력 8,000 MJ 80 MJ/kg A LNG 9,500 MJ 95 MJ/kg A 표 3.1 에나타낸제품 A 의경우처럼산출물 ( 제품 ) 무게로나눈값이주요제품의 단위중량으로표현한단위공정의목록이나환경부하가된다. 이값을단위공정의 단위환경부하라고명명한다. 3.4 기능단위별환경부하계산 공정도가단위공정의집합이라는사실은앞서설명했다. 목록또는환경부하의계산은단계적인과정이다. 첫단계는그림 3.3에나타낸바와같이단위공정에서목록데이터를계산하고 ( 예 ; 단위공정 A), 그다음단계는전체제품시스템중일정부분 ( 예 ; P1 시스템 ) 의목록데이터를계산하며, 마지막으로전체제품시스템에대한목록데이터를계산한다. 그림 3.3은제품시스템의환경부하계산과정을가상적으로나타낸공정도이다. 16

단위공정 A 단위공정 B 단위공정 C 단위공정 D 0.8kg A 0.2kg B 단위공정 P1 단위공정 P2 0.4kg P1 제품제조 0.6kg P2 사용 1kg 폐기 1kg 그림 3.3 가상의공정도예 전체제품시스템중부분별환경부하데이터를계산하는경우에 ( 예 ; P1 시스템 ), 제품시스템의주요제품에서각단위공정이얼마의비율로기여하는지를알아야한다. 단위공정의단위환경부하에기여하는비율을곱하고전체단위공정을모두합하면제품시스템의단위환경부하를얻을수있다. 이값을제품시스템의기능단위별환경부하라고한다. 그림 3.3에서 P1 시스템의주요산출물 ( 또는제품 ) 은 P1이다. 제품 P1을제조하는데에있어단위공정 A와 B의기여도는각각 0.8과 0.2이다. 이해를돕기위해단위공정 A의단위환경부하는표3.1을참고하고, 단위공정B의단위환경부하는 BOD, SO 2, NO X, 전력으로구성되어있고그값이각각 10 g/kg B, 15 g/kg B, 5 g/kg B, 50 MJ/kg B이라고가정하자. 하부제품시스템의기능단위별환경부하는표3.2와같이계산된다. 이들계산과정에서여러단위공정들의파라미터가통합된다. 예로, 공정A와공정B의 BOD가통합되었다. 이과정을데이터통합이라고부른다. 이렇게통합함으로써데이터수는줄어들지만상대적으로데이터의투명성은약해진다. 다시말해데이터의통합으로인해데이터의출처를추적할수없게된다. 17

표 3.2 제품시스템 P1의기능단위별환경부하의예 파라미터 값 단위 BOD 5(0.8)+10(0.2)=6 g/kg P1 SO 2 0(0.8)+15(0.2)=3 g/kg P1 NO X 7.5(0.8)+5(0.2)=7 g/kg P1 전력 80(0.8)+50(0.2)=74 MJ/kg P1 LNG 95(0.8)+0(0.2)=76 MJ/kg P1 그림 3.3에같은계산방식을적용하여전체제품시스템의기능단위별환경부하를계산하였다. 전체제품시스템공정도에서개별시스템의환경부하를 El i 로나타내었다. 여기서 i는전체제품시스템중 i번째개별시스템을의미하며전체제품시스템의환경부하는다음과같이계산된다. (EL P1 )(0.4) + (EL P2 )(0.6) + (EL 제품 )(1) + (EL 사용 )(1) + (EL 폐기 )(1). 3.5 전과정목록데이터베이스 (LCI DB) 일반적인원료물질 ( 예 ; 강판, 구리선, 폴리에틸렌 ), 에너지 ( 예 ; 전기, 디젤연료 ), 육상운송 (11톤트럭운송 ) 의목록데이터는 LCI DB를주로이용한다. 대부분의 LCI DB의시스템경계는원료물질의획득에서원료제조, 에너지사용및공정까지포함되어있다. 이중공정은제조공장의출구까지의모든활동을포함한다. 예를들면, 강판제조의경우제조공장에서빠져나오기직전까지의모든단위공정과활동들이시스템경계에포함된다. 이러한형태의시스템경계를 요람에서게이트까지 (CtG) 라고부르며, 여기서 요람 은자연에서원료물질을획득하는것을의미이고 게이트 는제조공장출구인공정의최종점을의미한다. LCI DB의사용은전과정목록데이터의수집에대한부담을덜어준다. 전기주전자의 LCA 수행에필요한 LCI DB를아래에수록하였다. 이 LCI DB는실제 LCI DB에서 5개이하의주요파라미터만을간단히나타낸것임을참고하기바란다. 이러한간단한 LCI DB는이책에서 LCI를계산하는데사용하였다. 18

3.6 제품시스템전과정목록표의준비 제품시스템의기능단위별로계산된환경부하의결과값을목록항목에배열하는 작업은전과정목록표를만드는기초이다. 이해를돕기위해가상의전과정 목록표를그림 3.4 에나타내었다. 파라미터 전과정단계 원료물질제조단계사용단계폐기단계합계 자원철광석 250 250 원유 120 140 175 25 460 대기배출물 CO 2 250 270 300 30 850 SO X 20 10 50 30 110 수계배출물 BOD 5 2 4 1 12 Phenol 0.3 0.2 0.1 0 0.6 토양배출물고형폐기물 15 6 2 20 43 그림 3.4 제품시스템의전과정목록표의예 ( 단위 : g/fu) 3.7 할당 할당은 LCA 수행중가장어려운부분이다. 할당은연구대상제품시스템에대한투입과산출을분할하는작업이다. 때로는 LCA연구대상제품시스템에단위공정의환경부하를기여도에따라분배하는작업으로설명되기도한다 (ISO 14041, 1998). LCA에서는그림 3.5처럼할당을피하는것이바람직한방법이다. 19

할당회피 단위단위공정공정분할분할 시스템경계확장 그림 3.5 할당회피 (ISO/TR 14049, 2000) ISO 14041 에서는할당을할때단위공정을분할하거나시스템을확장 ( 예 ; 회피영향 접근법 ) 시키는두가지접근법을추천하고있다 (ISO 14041, 1998). 그러나이들 방법을적용할수없는경우도있다. 할당은다중산출공정, 다중투입공정 2가지경우에적용된다. 다중투입공정은하나이상의고형폐기물이공정에투입되는소각공정처럼공정에하나이상의투입물을가진다. 이러한경우에할당은연구대상공정으로투입되는물질에대해공정에서배출되는산출물 ( 예 ; 배출가스 ) 을분류시키는것이다. 다중산출공정은부산품이나연산품의형태로된하나이상의산출물을가진다. 부산품과연산품들은투입물과산출물을할당하기위해경제적가치를지녀야한다. 이러한경우에할당은연구대상제품의투입물 ( 예 ; 원료물질, 보조물질, 에너지 ) 과산출물 ( 예 ; 환경배출물 ) 을분할하여수행한다. 할당을하려면기준이필요한데, 다중투입및산출공정에관한할당기준은 ISO 14041 에서추천하는선호순서를따를수있다. 단위공정에서의투입및산출물간물리적관계 : 예로어떤공정투입물에 중금속이함유되어있으면, 산출물에도존재한다 ( 예 ; 소각로에서카드뮴을 함유하고있는쓰레기는배출가스에카드뮴이포함되어대기로배출된다 ). 제품과연산품또는부산품사이의경제적가치와질량, 부피, 그리고에너지 같은물리적인양 여러할당기준에대한할당요소를유도하는예를보여주는구리생산공정을그림 20

3.6 에나타내었다. 원료물질획득, 에너지그리고대기, 수계및토양배출물로 인한환경부하는제품 ( 구리 ), 두개의부산품또는연산품 ( 은, 아연 ) 각각에 할당된다. 원료원료물질물질획득획득 ( ( 구리원광석 ) ) 에너지에너지 구리구리생산생산공정공정 Cu Ag Zn 대기배출물수계배출물토양배출물 그림 3.6 구리생산공정의할당예 표 3.3에할당기준으로경제적가치와물리적인양을사용하여다중산출공정을할당하는계산예를나타내었다. 여기서서로다른할당기준을사용함에따라할당계수가다르다는사실을확인할수있다. 경제적가치를사용할경우에구리의할당계수는 0.7이다. 그러나물리적인양인질량을사용할경우에는할당계수가 0.5로나타난다. 이것은서로다른할당기준의사용은 LCA 결과에도영향을줄수있고때로는중대한영향을줄수있다는것을보여준다. 이를위해 ISO 14041의권고사항을가능한많이따라야하는데, 우선적으로할당은가능한피해야하고, 불가능하다면물리적인관계, 경제적인가치, 그리고물리적인양의순서로할당기준을선택한다. LCA연구에서전과정목록분석의데이터품질검사시할당방법에대한민감도분석을자주수행해야한다. 이부분은전과정해석단계에서논의할것이다. 표 3.3 다중산출공정의할당예 ( 구리생산공정 ) 경제적가치기준 질량기준 생산제품 총가치 (10 6 $/yr) 할당비율 총질량 (10 3 ton/yr) 할당비율 Cu 350 70 200 50 Ag 100 20 40 10 Zn 50 10 160 40 합계 500 100 400 100 21

3.8 재활용 LCI 열린고리재활용은대상제품시스템에서발생한페기물이다른제품시스템의원료물질로재활용되는것을의미한다. 같은의미로다른시스템에서발생된폐기물이대상제품시스템의원료로투입되는것또한열린고리재활용이다. 이러한경우의할당은폐기물재활용으로인한두개의인접제품시스템사이의환경부하를분할한다. 열린고리재활용의경우할당의필요성에대해의문을가질수있다. 한제품시스템에서배출된재활용된물질 ( 폐기물 ) 이또다른제품시스템의원료물질로사용되는것이두제품시스템의환경부하를감소시키는결과를나타내는것이어서논쟁의소지가있다. 폐기물을배출하는제품시스템은폐기를통해폐기물양을감소시키기때문에어느정도환경부하를감소시킨다. 재활용된물질이투입되는제품시스템은원료물질사용이감소되기때문에환경부하가감소된다. 열린고리재활용부분에는두개의인접한제품시스템이있기때문에환경부하감소가가능하다. 그렇기때문에할당이필요하고폐기및원료물질획득공정그리고재활용공정에서얼마나많은환경부하를각제품전과정에할당할것인가가문제이다. 열린고리재활용에서의할당은다중산출과다중투입보다훨씬더복잡하며, 확실히정해진방법도없다. 현재까지닫힌고리재활용 (closed loop approximation) 접근법, 회피영향법 (avoided impact), 컷오프방법 (cut-off), 추출부하법 (extraction load), 폐기부하법 (disposal load), 50/50 방법그리고물질풀방법 (material pool) 이시용되고있다. 이들방법중자주사용되는방법인닫힌고리재활용접근법, 컷오프방법, 50/50 방법그리고회피영향방법에대해설명하겠다. 그림 3.7은 3가지서로다른제품시스템에적용된열린고리재활용공정을보여주고있다. 그림 3.7에나타낸수치는이해를돕기위해임의로선택된수치이다. 그림 3.7에나타낸예를간략히하기위해가정을세웠다. 첫째각제품시스템의물질흐름양은 1kg으로가정하고, 둘째각전과정단계의환경부하를임의로설정하였다. 원료물질획득, 제조및사용, 폐기, 그리고재활용양은각각 22

300, 0, 200, 100 단위는 EL/kg( 물질흐름양 ) 이다. 제조및사용단계는할당을하지 않기때문에환경부하를 0 으로했다. Raw Material Acquisition 1 Raw Material Acquisition 2 Raw Material Acquisition 3 Manufacturing 1 20% 80% 80% Manufacturing 2 20% Manufacturing 3 Use 1 Use 2 Use 3 80% 80% Recycle 1 Recycle 2 20% 20% 100% Disposal 1 Product System 1 Disposal 2 Product System 2 Disposal 3 Product System 3 그림 3.7 3 개의제품시스템에적용된열린고리재활용 1) 컷오프 (cut-off) 방법 컷오프방법의기본적인가정은전과정에서제품시스템의모든투입물과산출물은대상제품시스템에책임이있다는것이다. 재활용으로인한이득은이방법에서는고려되지않는다. 그러나재활용공정과관련된환경부하는제품시스템내에재활용공정을포함시켜서고려한다. 재활용공정을현재제품시스템에포함시킬지아니면다음제품시스템에포함시킬지를결정해야한다. 원료물질획득시발생하는환경부하는단지초기원료물질의사용량에비례한다. 다시말해원료물질의총량에서원료물질로사용된재활용물질의양을뺀값이다. 폐기물폐기시발생한환경부하는폐기물의총량에서재활용양을뺀양에비례한다. 마지막으로폐기물재활용시의환경부하는재활용폐기물양에 23

비례한다. 그림 3.8 은컷오프방법에의한환경부하의할당과정을보여주고있다. 제품시스템 1 2 전과정단계원료물질획득폐기재활용원료물질획득폐기 환경부하할당 ( 재활용으로인한크레딧총량 ) 순수원료물질사용량 = 300/kg 1.0kg=300 폐기량 =200/kg 0.2kg=40 재활용량 =100/kg 0.8kg=80 순수원료물질사용량 =300/kg 0.2kg=60 폐기량 =200/kg 0.2kg=40 3 재활용원료물질획득폐기재활용 재활용량 =100/kg 0.8kg=80 순수원료물질사용량 = 300/kg 0.2kg=60 폐기량 =200/kg 1.0kg=200 재활용량 =100/kg 0.0kg=0 그림 3.8 컷오프방법에의한할당 컷오프방법을통해산출된환경부하의할당결과는표 3.4 에나타내었다. 표 3.4 컷오프방법에의한할당결과 전과정단계 제품시스템 1 2 3 원료물질획득 300 60 60 폐기 40 40 200 재활용 80 80 0 합계 420 180 260 24

2) 50/50 방법 50/50 방법의일반적인가정은대상제품시스템에서다른제품시스템의재활용에대한환경부하가두개의인접제품시스템사이에동등하게분배된다는것이다. 또한원료물질의획득과폐기에의한환경부하를처음과마지막제품시스템에똑같이분배한다. 원료물질획득시환경부하는초기사용된원료물질의환경부하와사용된물질의환경부하의반을합한값이다. 폐기시환경부하는폐기된물질의환경부하와재활용된물질의환경부하의반을합한것과같다. 마지막으로, 재활용하는물질의환경부하는재활용된물질의총량의 0.5배와같다. 그림 3.9 에 50/50 방법에의한환경부하의할당을나타내었다. 제품시스템 1 2 전과정단계원료물질획득폐기재활용원료물질획득 환경부하 (EL) 할당 ( 재활용으로인한크래딧의총량 ) 순원료물질사용량 (1) 재활용으로회수된물질량 (1)x0.5 =300/kgx1.0kg 300/kgx0.8kgx0.5=180 폐기량 (1)+ 재활용으로감소된폐기량 (1)x0.5 =200/kgx0.2kg+200/kgx0.8kgx0.5=120 재활용량 (1) 0.5 =100/kg 0.8kg 0.5=40 순원료물질사용량 (2)+ 재활용으로회수된물질량 (1)x0.5 재활용으로회수된원료물질량 (2)x0.5 =300/kgx0.2kg+300/kgx0.8x0.5-300/kgx0.8x0.5=60 폐기 폐기량 (2) 재활용 (1) 으로감소된 폐기량 (2)x0.5+ 재활용 (2) 으로감소된 폐기량 (2)x0.5 25

3 재활용원료물질획득폐기재활용 =200/kgx0.2kg-200/kgx0.8kgx0.5 +200/kgx0.8kgx0.5=40 재활용량 (1) 0.5+ 재활용량 (2)= 100/kg 0.8kg 0.5+100/kg 0.8kg 0.5=80 순원료물질사용량 (3) + 재활용으로회수된원료물질량 (2)x0.5 =300/kgx0.2kg+300/kgx0.8x0.5=180 폐기량 (3) 재활용으로감소된폐기량 (2) x 0.5 =200/kgx1.0kg-200/kgx0.8kgx0.5=120 재활용량 (2) 0.5 =100/kg 0.8kg 0.5=40 그림 3.9 50/50 방법에의한할당방법 표 3.5 는 50/50 방법에의한환경부하의할당결과이다. 표 3.5 50/50 방법에의한할당결과 전과정단계 제품시스템 1 2 3 원료물질획득 180 60 180 폐기 120 40 120 재활용 40 80 40 합계 340 180 340 3) 회피영향법 열린고리재활용에서는한제품시스템에서나온재활용물질은인접제품시스템의원료물질을대체하여사용된다. 대체원료물질과관련된공정을포함시키기위해현재제품시스템의시스템경계를확장시킴으로써할당을피할수있다. 이방법은 ISO에서추천하는두가지방법중하나인할당회피방법이다. 원료물질획득의환경부하는초기원료물질의사용량에다른제품시스템에서 26

원료물질로사용된재활용량을뺀값에비례한다. 여기서는현재제품시스템에서사용된원료물질의총환경부하에서초기물질의환경부하를빼준다. 폐기물폐기의환경부하는재활용된폐기물양을뺀폐기된폐기물양에비례한다. 마지막으로재활용의환경부하는재활용된폐기물의총량에비례한다. 회피영향법에의한환경부하의할당은그림 3.10 에나타내었다. 간단히나타내기 위하여첫번째제품시스템만을나타내었다. 제품시스템 1 전과정단계원료물질획득폐기재활용 환경부하할당 ( 재활용으로인한크래딧의총량 ) 순원료물질사용량 대체된처음물질사용 = 300/kg 1.0kg - 300/kg 0.8kg=60 폐기총량 = 200/kg 0.2kg=40 재활용총량 = 100/kg 0.8kg=80 그림 3.10 회피영향법 예를들어제지공장에서발생하는폐기물이소각로에소각되고발생된열을회수해제지공장의보충난방열로사용한다고가정하자. 그결과로제지공장의 LNG 연료의소비는감소한다. 폐기물의소각으로인해 LNG소비가감소되었다. 그리하여제지공장은 LNG 소비감축분만큼환경부하량감소가있기때문에이에대한환경상크레딧을주장할자격이있다. LNG는원료물질획득, 운송및연료공정을포함한환경부하를갖고있다. 여기서인용된사례에대한시스템경계를그림 3.11에나타내었다. 27

Expanded system boundaries Pulp production Wastes Incineration LNG production LNG combustion Paper production District heating District heating Paper + - 그림 3.11 회피영향접근법에따른제지공장열회수에대한시스템경계의예 [ 전과정목록분석의예 : 전기주전자 ] 1) 전과정데이터 데이터 제조공정데이터 ( 부품제조포함 ) 제조공정에는하우징 / 손잡이 / 접지용금속판 / 스위치를주조하는공정이대부분이다. 주 : 각부품의무게는 2장표 E2.1 재질구성표에나타내었다. 누적무게비 75% 까지이번연구대상에서고려되었다. ( 질량기여결정규칙에따라누적무게 25% 이하제외 ) 모델 A와모델 B 두종류의제품이제조된다. 제조공정의총소비전력은연간 10,000kwh이다. 주 : 경제적가치에근거하여모델 (A) 를할당하였다. 28

운송데이터 운송거리는중국동부지역내에서 40 톤트럭으로대략 3,000km 이다. 사용데이터 폐기데이터 사용시나리오사무실에 ½ 리터의차를준비 ( 전력소비 54.5Wh) 하루에 3번 일주일에 5번 1년에 50주 제품내구연수 3년으로전체사용횟수는 2,250번이다. 도시폐기물과함께폐기 ( 폐기물소각 ) Disposal via municipal waste (waste incineration only) 소비전력은 0.0545kWh/ 회이다. 주 : 전력소비는시나리오를기초로한데이터이고 5장전과정해석에서민감도분석이수행되어야한다. 두개의폐기시나리오 (A와 B) 가있다. - 시나리오 A( 과거방법 ): 소각이 50% 이고나머지는매립지에서폐기된다. - 시나리오 B (WEEE 지침 ) 재활용, 소각, 매립비율이각각 50%, 20%, 30% 이다. 배경데이터의데이터품질시간적경계 : 최근 5년이내지역적경계 : 중국동부지역에서제조, 사용, 폐기기술적경계 : 현재평균기술 데이터범주와파라미터투입데이터원료물질 : 철광석, 원유등보조물질 : 미상에너지 : 전기, 디젤연료 29

산출데이터대기배출 : CO 2, VOC, CH 4 수계배출 : 미상토양배출 : 고형폐기물제품 : 전기주전자모델 (A) 연산품 / 부산품 : 모델 (B) 2) 공정도 (Process tree) PP Stainless Steel Cardboard Housing Heater Packaging Upstream process Water kettle manufacturing : assembly Distribution Use Downstream process Disposal 30

3) 물질수지의공정도 330 120 200 물질무게, g 0.38 0.14 0.23 제품무게에대한각부품의실제차지분율 0.51 0.19 0.31 75% 기준적용후조정된분율 Housing Heater Packaging 전기주전자제조 : 조립 870 1 전기주전자의분율 배송 1 사용 1 폐기 1 4) LCI DB의예 : 전기주전자 이번연구의배경데이터로다음의데이터를사용한다. DB 물질 범주 단위 총계 Crude oil Raw g 1.20E+03 PP (1 kg) CO 2 Air g 1.80E+03 NO X (as NO 2 ) Air g 1.00E+01 SO X (as SO 2 ) Air g 1.10E+01 VOC Air g 9.60E+00 Cardboard (1 kg) Crude oil Raw g 1.14E+02 CO 2 Air g 4.67E+02 NO X Air g 3.96E+00 Stainless steel Crude oil Raw g 2.94E+02 (1 kg) Coal Raw g 7.79E+02 31

Chromium Raw g 2.03E+02 Iron ore Raw g 6.55E+02 CO 2 Air g 3.65E+03 Coal Raw g 4.95E+01 Electricity (1 kwh) Transport (40t Truck, 1ton-km, 50% loaded) CO 2 Air g 2.90E+02 Methane Air g 5.32E-01 SO 2 Air g 1.18E+00 Crude oil Raw g 2.81E+01 CO Air g 5.08E-01 CO 2 Air g 9.25E+01 Coal Raw g 1.89E-01 Incineration (50%) (1kg waste) Crude oil Raw g 2.76E+00 CO 2 Air g 7.09E+02 NO X (as NO 2 ) Air g 1.57E-01 Coal Raw g 4.33E-02 Landfill (50%) (1kg waste) Crude oil Raw g 1.90E+00 CO 2 Air g 3.07E+01 Methane Air g 3.07E+00 SO X (as SO 2 ) Air g 1.51E-01 Coal Raw g 1.61E-01 Incineration (20%) (1kg waste) Crude oil Raw g 7.02E-01 CO 2 Air g 3.56E+00 NO X (as NO 2 ) Air g 1.27E-01 Crude oil Raw g 9.54E-01 Landfill (30%) (1kg waste) CO 2 Air g 1.87E+01 Methane Air g 1.97E+00 SO X (as SO 2 ) Air g 3.24E-02 Coal Raw g 7.88E+00 Recycling (50%) (1kg waste) Crude oil Raw g -7.49E+01 Iron (ore) Raw g -3.02E+02 CO 2 Air g -2.00E+02 주 : 재활용에서음의값은환경이득또는재활용에서발생한이로운환경영향을 32

의미하며환경에대한악역향을의미하지는않는다. 5) 원료물질획득에서부품제조까지의데이터주제품 ( 전기주전자 ) 제조 ( 조립 ) 에앞서제조공정에서발생된공정스크랩은같은공정에서원료물질로재사용된다고가정한다. a) Housing ( 손잡이포함 ) 단위 housing 별수집데이터 전력 PP 0.5kWh 330g 환경부하계산 (EL): DB 전력 /kwh 0.5 kwh/ 단위 housing DB PP /kg 0.33 kg/ 단위 housing b) 포장재제조 포장재별수집데이터 전력 Cardboard 0.2kWh 200g 환경부하 (EL): DB 전력 /kwh 0.2 kwh/ 단위포장재 DB Cardboard /kg 0.2 kg/ 단위포장재 c) Heater 제조 단위 heater 별수집데이터 전력 Stainless steel 1.5kWh 120g 환경부하 (EL): DB 전력 / kwh 1.5 kwh / 단위 heater DB Stainless steel /kg 0.12 kg/ 단위 heater 33

d) 상위공정의총환경부하 Housing(1), 포장재 (2) 그리고 Heater 제조공정 (3) 에서발생하는환경부하의합여기서 75% 질량기여결정규칙을사용하였기때문에전기주전자무게에대해데이터를조정해야한다. 조정된환경부하 (EL): 실제환경부하 (EL)x1/ 질량기여결정계수 - (Housing(1)+ 포장재 (2)+ Heater 제조공정 (3)/0.75) 6) 제조공정데이터 ( 전기주전자조립 ) - 조립에사용된전력이유일한투입물이다. - 대기, 수계배출물또는폐기물뿐만아니라부산품도발생하지않는다고가정한다. - 모델 (A) 와모델 (B) 는동일한공장에서같은제조공정으로제조되기때문에공정에서소비된전력은각각의모델에할당되어야한다. 이번연구에서경제적가치를바탕으로할당하였다. 할당 a) 전기주전자제조 : 동일공장에서생산되는모델 (A) 와모델 (B) 제품제품생산량 ( 개 ) 모델 (A) 7,650 모델 (B) 8,900 b) 경제적가치에의한할당계수 모델명 판매가격 ($/ 개수 ) 총판매가격 ($) 할당계수 모델 A 18 137,700 38.2 모델 B 25 225,000 61.8 합계 43 360,200 100.0 c) 모델 (A) 의소비전력계산 10,000kWh (0.38)/(7,650 개 / 년 )=0.5kWh/ 모델 (A) 34

소비전력할당계수할당된소비전력 할당된소비전력 / 기준흐름 10,000 kwh 0.38 제품 A: 3,823 kwh 0.5 kwh 환경부하계산 (EL): DB 전력 /kwh 0.5 kwh/ 단위전기주전자 7) 배송데이터 거리 위치 운송수단 3,000 km 중국동부지역내 40 톤 환경부하계산 (EL): DB 40 톤트럭 / (ton-km) 운송거리 (3,000 km) 전기주전자무게 (0.87 kg/ (1,000kg/ton)) 배송데이터는하나의전기주전자에대해고려하였다. 8) 사용단계데이터 - 물을가열하는데사용된전기가유일한투입원이다. - 물소비는고려는하지않았다. 사용시나리오 1/2리터의차준비 (54.5 Wh전기소비 ) 하루 3번 일주일에 5일 1년은 50주제품내구연수를 3년으로해서총 2,250회가된다. 소비전력 0.0545 kwh/ 사용횟수 환경부하계산 (EL): DB 전력 /kwh 0.0545 kwh/ 사용횟수 2,250 회 35

9) 폐기단계데이터 시나리오 A - 무게비로전기주전자의 50% 는연소가능한물질이고나머지는 비연소물질로가정한다. 연소물질은소각되고나머지는매립된다. 시나리오 B - 전기주전자의 20% 는소각되고, 30% 는매립되며나머지 50% 는 재활용된다. ( 이것은 WEEE 에서정한요구조건을반영한것이다.) 이러한예를통해두가지폐기시나리오를비교하고각시나리오별전기주전자의 폐기단계환경부하를결정할것이다. - 폐기된전기주전자의수집과관련한환경부하는무시한다. 시나리오 A 에대한환경부하계산 DB 소각 (50%) /kg 0.87kg/ 단위전기주전자 DB 매립 (50%) /kg 0.87kg/ 단위전기주전자 시나리오 B에대한환경부하계산 DB 소각 (20%) /kg 0.87kg/ 단위전기주전자 DB 매립 (30%) /kg 0.87kg/ 단위전기주전자 DB 소각 (50%) /kg 0.87kg/ 단위전기주전자 10) 전기주전자 LCI 상위, 제조, 운송, 사용및폐기단계에서환경부하 (EL) 의합 a) 상위공정환경부하 파라미터 Housing 포장재제조 Heater 제조합계 Cardboard steel Stainless EL/ PP 전력전력전력 0.75 Crude oil 3.96E+02 2.29E+01 3.53E+01 6.05E+02 Coal 2.48E+01 9.90E+00 9.35E+01 7.43E+01 2.70E+02 Chromium 2.44E+01 3.25E+01 36

Iron 7.86E+01 1.05E+02 CO 2 5.94E+02 1.45E+02 9.34E+01 5.80E+01 4.38E+02 4.35E+02 2.35E+03 Methane 2.66E-01 1.06E-01 7.98E-01 1.56E+00 CO VOC 3.17E+00 4.22E+00 NO X (Air) 3.30E+00 7.92E-01 5.46E+00 SO X (Air) 3.63E+00 5.90E-01 2.36E-01 1.77E+00 8.30E+00 주 : 0.75는 질량기여 75% 결정규칙에 의해 정의된 제품시스템에 포함된 질량비율이다. b) 제조단계환경부하 파라미터 제조단계 전력 합계 Crude oil Coal 2.47E+01 2.47E+01 Chromium Iron CO 2 1.45E+02 1.45E+02 Methane 2.66E-01 2.66E-01 CO VOC NO X (Air) SO X (Air) 5.90E-01 5.90E-01 c) 배송단계환경부하 파라미터 배송단계 운송 합계 Crude oil 7.33E+01 7.33E+01 Coal Chromium Iron CO 2 2.41E+02 2.41E+02 37

Methane CO 1.33E+00 1.33E+00 VOC NO X (Air) SO X (Air) d) 사용단계환경부하 파라미터 사용단계 전력 합계 Crude oil Coal 6.07E+03 6.07E+03 Chromium Iron CO 2 3.56E+04 3.56E+04 Methane 6.52E+01 6.52E+01 CO VOC NO X (Air) SO X (Air) 1.45E+02 1.45E+02 e) 폐기단계환경부하 시나리오 A 파라미터 폐기단계 소각 (50%) 매립 (50%) 합계 Crude oil 2.40E+00 1.65E+00 4.05E+00 Coal 1.64E-01 3.76E-02 2.02E-01 Chromium Iron CO 2 6.17E+02 2.67E+01 6.44E+02 Methane 2.67E+00 2.67E+00 CO VOC 38

NO X (Air) 1.37E-01 1.37E-01 SO X (Air) 1.32E-01 1.32E-01 시나리오 B 파라미터 폐기단계 소각 (20%) 매립 (30%) 재활용 (50%) 합계 Crude oil 6.11E-01 8.30E-01-6.51E+01-6.37E+01 Coal 1.40E-01 6.86E+00 7.00E+00 Chromium Iron -2.63E+02-2.63E+02 CO 2 3.10E+00 1.63E+01-1.74E+02-1.55E+02 Methane 1.71E+00 1.71E+00 CO VOC NO X (Air) 1.10E-01 1.10E-01 SO X (Air) 2.82E-02 2.82E-02 폐기단계에서시나리오 A와 B사이의환경부하비교 : 그림 E3.1에서나타낸바와같이시나리오 B에서폐기물의재활용율을증가시켜폐기단계의환경부하가감소하였다. 환경부하의음의값은환경부하의감소를의미하는데, 환경에악역향을주는것이아닌이득을주는것이다. 39

폐기단계환경부하 8.00E+02 EL(g/ 전기주전자 ) 6.00E+02 4.00E+02 2.00E+02 0.00E+00-2.00E+02-4.00E+02 시나리오 A 시나리오 B Crude oil Coal Iron CO2 Methane NOx (Air) SOx (Air) 목록항목 그림 E3.1 시나리오 A 및 B 에대한폐기단계의환경부하 f) 환경부하합 전과정단계환경부하 EL 합 파라미터 상위 공정 제조 단계 배송 사용 단계 폐기단계 (g/ 전기주전자 ) 시나리오시나리오시나리오시나리오 A B A B Crude oil 6.05E+02 0.00E+00 7.33E+01 4.05E+00-6.37E+01 6.83E+02 6.15E+02 Coal 2.70E+02 2.47E+01 6.07E+03 2.02E-01 7.00E+00 6.36E+03 6.37E+03 Chromium 3.25E+01 3.25E+01 3.25E+01 Iron 1.05E+02-2.63E+02 1.05E+02-1.58E+02 CO 2 2.35E+03 1.45E+02 2.41E+02 3.56E+04 6.44E+02-1.55E+02 3.89E+04 3.81E+04 Methane 1.56E+00 2.66E-01 6.52E+01 2.67E+00 1.71E+00 6.97E+01 6.88E+01 CO 1.33E+00 1.33E+00 1.33E+00 VOC 4.22E+00 4.22E+00 4.22E+00 NO X (Air) 5.46E+00 1.37E-01 1.10E-01 5.59E+00 5.57E+00 SO X (Air) 8.30E+00 5.90E-01 1.45E+02 1.32E-01 2.82E-02 1.54E+02 1.54E+02 40

시나리오 A, B사이의제품시스템환경부하의비교 : 전체제품시스템에대한시나리오 A와 B사이의환경부하차이는그림 E3.2에나타나듯이크지않다. 그이유는폐기단계의환경부하가다른전과정단계와비교하여작기때문이다. 그럼에도불구하고시나리오 B가시나리오 A와비교하여환경부하가감소되었음을알수있다. 이처럼폐기물의재활용을통해전체제품시스템의환경부하를감소시킬수있다. 목록항목별환경부하 4.50E+04 EL(g/f.u) 3.50E+04 2.50E+04 1.50E+04 총 LCI ( 시나리오 A) 총 LCI ( 시나리오 B) 5.00E+03-5.00E+03 Crude oil Coal Chromium Iron CO2 Methane 목록항목 CO VOC NOx (Air) SOx (Air) 그림 E3.2 전체제품시스템에서의목록항목별시나리오 A 와 B 의환경부하비교 41

4. 전과정영향평가 (Life cycle impact analysis; LCIA) 전과정영향평가는전과정목록분석결과를이용하여제품시스템의잠재적인환경영향을평가하는과정이다. 전과정영향평가는몇가지단계, 즉분류화, 특성화, 정규화, 가중치부여의단계로구성된다. 이 4가지단계에서정규화와가중치부여는선택적인과정으로간주되며분류화와특성화는전과정영향평가에서필수적인과정이다. 상세한내용은 ISO14042, 2000을참고하면되겠다. 그림 4.1은전과정영향평가의요소들과구성단계들간의상호관계를보여준다. Inventory Inventory Classification Classification Characterization Characterization Weighting Weighting CO 2 Normalization CH 4 Global warming CO 2 -eq CFC11 BOD TN NO X Eutrophication 3 PO 4 -eq ēq Weighed impact NO X SO X Acidification H + -eq VOC CO Photochemical oxidant creation C 2 H 2 -eq CH 4 그림4.1 요소들과 LCIA의요소들간의관계 아래는전과정영향평가의 4 가지구성요소에대한설명이다. 더불어전기주전자를 예로들어전과정영향평가를설명하도록한다. 4.1 분류화 (Classification) 분류화는예상되는환경영향의유형을토대로목록분석결과로도출된투입물, 산출물들을해당영향범주에연결시키는과정이다. 목록분석결과에서나온각 42

투입, 산출항목을예상되는환경영향유형에맞게연결하는것이중요한과제이다. 더불어전과정영향평가에서고려되는환경영향유형을결정하는것또한중요한 과제이다. 먼저전과정영향평가에서자주고려되는일반적인영향범주는무엇인지알아보자. 아래에전지구적인범위부터국지적범위의순으로영향범주를나열하였다. 무생물 / 생물자원감소 지구온난화 오존층고갈 광화학적산화물생성 / 스모그생성 산성화 부영양화 인간독성 생태독성 고형폐기물, 유해 / 방사능폐기물 일부영향범주들은잘정의되어있어, 거론된영향범주에대해목록분석에서도출된목록항목들이야기하는환경영향을정량적으로예측할수있다. 그러나대부분은잘정의되어있지않아서환경영향을정량적으로예측하지못한다. 전과정영향평가에대한더자세한논의는이책에서는생략하고, 이미확립된특성화방법이나정량화계수들이잘정의된영향범주에국한한다. LCA의분류화파트에서고려되는영향범주는지구온난화, 오존층고갈, 산성화, 부영양화, 광화학적산화물생성, 무생물자원고갈, 인간독성, 생태독성, 고형폐기물등이다. 이들중에마지막 3가지범주는확실한특성화인자를가지고있지않아서특성화단계에서논의하지않을것이다 일단 LCA연구를위해영향범주를선택하고, 전과정목록항목을원인-결과관계 (cause-effect relationship) 에기초해상응하는영향범주와연결시킨다. 이를수행하기위해서는상호관계에대한사전지식이필요하다. 하나의항목은하나이상의영향범주에영향을미칠수있다. 예를들어, NO X 는산성화와부영양화는물론스모그형성에도영향을미칠수있다. 원인-결과관계는그림 4.2와같이 43

온실가스방출이지구온난화를야기시키는경우로묘사될수있다. 원인 - 결과사슬 (cause-effect chain) 예 : 지구온난화 온실가스방출물질 ( 부하 ) 복사력변화 1 차효과 전지구적기온변화 ( 지구온난화 ) 2 차효과 해빙, 해수면상승, 지구기후시스템변화 3 차효과 다른생태계변화, 인간보건에영향 4 차효과 그림 4.2 온실가스의환경에대한원인 - 결과사슬 단일목록항목이여러영향을발생시키는경우가 4 가지있다. 병렬효과, 직렬효과, 간접효과그리고복합효과가그것이다. 병렬효과는단일목록항목이서로다른두개이상의영향을야기하는것을뜻한다. NO X 의경우가좋은예이다. 연결작업후의과정은목록항목의기여도에비례하여각영향범주에목록항목의양을배분한다. 그러나대부분의경우이런기여도에대한비율정보가없다. 그래서보통모든유형의영향범주에목록항목의전량을할당한다. 이럴경우중복계산 (double counting) 이우려되나 LCA는최악의경우 (worst case) 를가정하기때문에심각한문제는아니다. 두번째는직렬효과이다. 이는하나의목록항목이둘또는그이상의서로다른유형의영향을연속적으로야기하는경우이다. 예를들어중금속은생태독성을일으키고생태독성은다시인간독성을일으키게된다. 자연환경으로방출된독성물질은먼저생태계에영향을주고결국인간에게도영향을주게된다. 이경우에는중복계산문제가발생하지않는다. 문제는이직렬효과사슬이어디까지 44

가느냐이다. 세번째경우는간접효과이다. 이효과는목록항목에의해일어나지만목록항목자체가영향을주는것은아니다. 예를들어광화학스모그에서오존이생성되는경우 NO X 는단지촉매로서의역할을할뿐이다. 스모그의근본적인원인은모든유기물질들, 즉휘발성유기화합물 (VOC) 과일산화탄소 (CO) 등이다. 마지막은복합효과이다. 이것은물질이배출되어각각다른효과에상호영향을나타낸다. 예를들어독성물질이혼합되어서상승, 상극의효과를나타내거나간접효과의예와같이 NO X 와 VOC가혼합된경우나, 두가지경우모두광화학산화물생성에필요한경우이다 (Guinée et al., 2001). 그림 4.3 은 4 개의목록항목, CO 2, BOD, NO X, 메탄으로구성된전과정목록결과의 분류화이다. 목록항목 영향범주 (i) GW OD AD EU POC HT ET ARD CO 2 v BOD v NO X v v v v Methane v v 그림 4.3 목록항목의분류화예시 4.2 특성화 (Characterization) 일단분류화단계가완료되면, 영향범주에해당하는각목록항목이야기하는환경영향을정량화한다. 해당영향범주에서주어진목록항목의기여도를특성화시켜주는특성화계수 (characterization factor) 를정량화하는수단으로사용한다. 정량화는주어진영향범주내에서완성된다. 다시말하면특성화계수는주어진영향범주에서해당목록항목들간의상대적인기여도를나타내준다. 각항목의기여도가정량화되면, 각각의정량화된영향은같은차원이나단위를갖기 45

때문에동일영향범주내에서정량화된영향을통합하거나추가할수있다. 그리하여제품시스템의전과정목록분석결과로부터주어진영향범주의환경영향을 계산할수있다. 주어진영향범주에서목록항목에따라변하는환경영향을정량화하는데특성화계수또는상응인자가핵심요소이다. 특성화계수는화학에서의등가원리 (equivalency principle) 에기반한다. 이해를돕기위해예를들어보겠다. 우리는 CO 2 와 CH 4 가지구온난화에영향을준다는것을알고있다. 그러나그기여도는다르다. 대기연구자들의연구결과 1g의 CH 4 는지구온난화에 CO 2 23g과같은기여도를갖는다는것을알아냈다. 이것은지구온난화에영향을주는데 1g의 CH 4 는 CO 2 23g과등가임을의미한다. 여기서 1g CO 2 가지구온난화에미치는영향을지구온난화라고하자. 그러면 1g CH 4 가지구온난화에미치는영향은 23g CO 2 -eq라고표현할수있다. 그래서 CH 4 의상응인자또는특성화계수는 23g CO 2 - eq이고이값은 CH 4 의 GWP라고말한다. 그러나특성화계수는한계가있다. 목록항목의농도와그에따른환경영향과의관계가선형관계라고가정했기때문에역치 (threshold) 를고려하지않는다는점이다. 또한주어진배출물이어디서어떻게발생하든지같은환경영향을미친다고가정하고있다. 특히시간경과에따른배출율함수로표현하는환경영향을고려하지않았다. 그러나국지적이거나지역적영향과같이지역에대한지리적인영향과배출물이배출된지역의민감도를고려하여만들어진다. 특성화계수를이용하면, 주어진영향범주에목록항목이미치는환경영향은식 (1) 과같이표현하여정량화할수있다. CI i,j = Load j eqv i,j (1) 여기서, CI i,j = j번째목록항목이 i번째영향범주에미치는특성화된환경영향 (characterized impact) 의크기, g x-eq/fu fu = 기능단위 Load j = j번째목록항목의양 ( 환경부하량 ), g/fu 46

eqv i,j =i 번째영향범주에속한 j 번째목록항목의상응 ( 특성화계수 ) 인자값, g x-eq/g 모든 j 번째목록항목들을합했을때 i 번째영향범주에미치는총환경영향은식 (2) 처럼얻게된다. CI i = CI i,j = Load j eqv i,j (2) 그림 4.4 는가상의예를들어특성화된환경영향을계산하는예를보여주고있다. 목록항목 (j) Load j (g/fu) eqv i,j (g CO 2 -eq/g) CI i,j (g CO 2 -eq/fu) CO 2 1,000 1 1,000 CH 4 10 23 230 CFC 11 0.01 4,500 45 합계 ( CI i,j ) CI i = CI i,j 1,275 그림 4.4 특성화단계를보여주는예 특성화를실행하기전에는각목록항목들에의한지구온난화영향은알수있지만, 3가지전체, 여기서는 CO 2, CH 4, CFC11의목록항목전체가유발하는환경영향은알수없다. 3가지항목의부하량정보가그항목들이유발하는환경영향의정도를의미하는것은아니다. 일단특성화단계가완료되면, 각항목의정량적인환경영향정보뿐만아니라총환경영향정보를이용할수있게된다. 그림 4.5 은전형적인영향범주에대한특성화계수의표시및단위를보여준다. 영향범주 표시 단위 지구온난화 (Global warming) GWP g CO 2 -eq/g 오존층고갈 (Ozone layer depletion) ODP g CFC11-eq/g 산성화 (Acidification) AP g SO 2 -eq/g 부영양화 (Eutrophication) EP g PO 3-4 -eq/g 광화학적산화물생성 (Photochemical Oxidant) POCP g C 2 H 4 -eq/g 47

무생물자원고갈 (Abiotic resource depletion) ADP U j /D j 주 ; U j = j번째자원의전세계적사용량, kg/yr D j = j번째자원의매장량, 경제적으로채굴가능한양, kg 그림 4.5 전형적인영향범주의단위와표시 4.3 정규화 (Normalization) 정규화는제품시스템의영향범주의특성화값 ( 특성화된환경영향 ) 을동일영향범주의정규화기준값으로나누는과정이다. 정규화단계의결과물인정규화값 ( 정규화된환경영향 ; normalized impact) 은정규화기준값에정의된일정기간, 일정지역범위내에서주어진영향범주에대한제품시스템의부분적인기여도를나타낸다. 정규화기준값 (normalization reference) 은무엇이냐? 정규화기준값은특성화의또다른형태라고볼수있다. 다른점이라면지역적, 시간적경계가있다는것이다. 특성화는제품시스템에국한돼있다. 반면정규화기준값은제품시스템이속해있는전체지역을포괄한다. 제품시스템에서시간적경계는제품의전과정단계에서의시간적간격과같이원료물질획득에서부터제품의최종폐기까지를포괄한다. 여기서제품의전과정단계는매우길수있는데, 보통 1년이상이다. 그러나정규화기준값에서의시간적경계는보통 1년으로정한다. i 번째영향범주의정규화기준값 (N i ) 은특성화값을계산하듯이계산할수있다. N i,k = Load k eqv i,k (3) 여기서, N i,k = i번째영향범주에서 k번째목록항목이미치는특성화된환경영향의크기, g x- eq/ yr Load k = k번째목록항목의부하량, g/yr eqv i,k = i번째영향범주에속한 k번째목록항목의특성화계수, g x-eq/g 48

k 번째의모든목록항목들을합산했을때, i 번째영향범주에대한총환경영향이나 정규화기준값은식 (4) 와같이계산하여얻을수있다. N i = N i,k = Load k eqv i,k (4) 여기서, N i = i 번째영향범주의정규화기준값, g x-eq/yr 인구당량 (PE) 으로정규화기준값을정의하는게보통방법이다. 이방법은영향범주의환경영향을고려할때크기가서로다른지역에대한고려를하는데, 3가지지리적범위-전지구적, 지역적, 국지적단위로고려한다. 지구온난화, 오존층고갈, 무생물자원고갈과같은영향범주는전지구적영향이다. 그리고산성화와부영양화는지역적영향이며광화학적산화물생성은국지적영향이라고할수있다. 전지구적, 지역적, 국지적영향에대한지리적시스템경계는동아시아나서유럽, 개별국가나일부분또는도시같이일정지역이나지구전체를의미한다. 인구당량에기초한정규화기준값은식 (5) 처럼계산한다. N i = ( Load k eqv i,k )/( 지리적시스템경계의인구수 ) (5) 여기서, N i = i 번째영향범주의정규화기준값, g x-eq/(pe yr) pe yr = 연간인구당량 본책에서는식 (4) 처럼계산하는전형적인정규화기준값대신, 식 (5) 와같이 인구당량으로계산한정규화기준값을사용할것이다. 정규화값 ( 정규화된환경영향 ) 은식 (6) 과같이계산한다. NI i = CI i /N i (6) 여기서, 49

NI i = i 번째영향범주의정규화된환경영향, (pe yr)/fu 표 4.1는가상의예를사용해정규화기준값을계산하는방법을보여주고있다. 부영양화는지역적영향이므로한국의인구수를정규화기준값계산에사용하였다. i = 부영양화지역 = 한국인구수 = 47,000,000 시간간격 = 1년 (2002년) 표 4.1 한국에서의부영양화정규화기준값을계산하는예 Load k 목록항목 (k) (kg/yr) eqv i,k N i,k (g PO 3-4 -eq/g) (kg PO 3-4 -eq/(pe yr)) NO X 1.19E+09 0.13 3.30 BOD 7.18E+08 0.022 0.34 TN 1.94E+08 0.42 1.73 TP 2.10E+07 3.06 1.37 합계 N i = N i,k 6.72 kg PO 3-4 -eq/(pe yr) 제품전과정에걸쳐오직 NO X ( 대기배출 ) 를 52.9g/fu 방출하는제품시스템 A가있다고가정하자. NO X 는부영양화범주에영향을미치며특성화된환경영향값은 CI i = (52.9g NO X /fu) (0.13g PO 3-4 -eq/g NO X ) = 6.87g PO 3-4 -eq/fu로계산되었다. 이제품시스템의부영양화의정규화된환경영향은다음과같이계산한다. NI i = CI i /N i = (6.87 g PO 4 3- -eq/fu)/(6.72 kg PO 4 3- -eq/(pe yr)) = 1.022E-03 pe yr/fu NI i 는단위에보면 년도 (year) 을가지고있다. 그러나이것은사실기능단위가시간차원을포함하기때문에잘못된것이다. 시간차원은목록데이터자체에포함된개념이므로목록데이터에는시간차원이뚜렷하게표시되지않는다. 바로이사실이 LCA의약점이되는데, 이유는목록데이터는긴시간범위에대해만들어졌으나이시간간격에대한어떠한정보도없기때문이다. 또한이것은목록항목으로부터환경영향을예측하는문제를어렵게만든다. 결국, 시간개념은환경영향을예측할때무시할수없는문제이다. 50

ISO 14042에서도정규화를추천하지않는데도불구하고, 왜 LCA연구에서정규화과정을수행해야하는지는그럴만한이유가있다. 정규화는 : 목록항목과특성화값의오류를검토가능하게하고, 다른영향범주의특성화된영향값에대해특성화된영향값을용이하게해석할수있게하고, 정규화된환경영향을다음의가중치부여단계에서가중치적용시점으로사용할수있기때문이다. 한편정규화와관련된문제도있다. 정규화기준값을계산할때지리적, 시간적시스템경계를선택하는것에대한명확한기준이없다는것이다. 그래서본질적으로상당히임의적이라는것이다. 그리하여정규화단계로부터나오는정규화된환경영향값이임의적일수가있다는것이다. 그러면정규화결과를비교할때, 잘못된결과가유도될소지가있다. 그것은모든영향범주가동일하게중요하다는암묵적인가정을정규화과정에내포하고있기때문이다. 달리말하면각영향범주의가중치가 1로같다라고가정하고있지만이것은사실과다르다. 정규화기준값을만들기위한시스템경계를선택하는것도약간은임의적이지만, 가중치부여과정처럼사회적선호나가치에의한영향을덜받는다. 그래서잘정의되고타당한시스템경계로만들어진정규화기준값을사용하면정규화과정의가치를높일수있다. 그러나정규화과정의본질적인한계점, 영향범주간의동일한가중치를갖는다는점때문에각영향범주와제품시스템에대한가중치부여된환경영향을계산할필요가있다. 이렇듯정규화과정은특성화과정과가중치부여단계사이의중간과정으로간주될수있다. 4.4 가중치부여 (Weighting) 가중치부여는영향범주별상대적중요도를부여하는과정이다. 상대적중요도를가중치라고하고, 이가중치를할당하는행위를가중치부여라고칭한다. 가중치부여에는 2가지접근방법이있는데, 보다광범위한관점 ( 정성적 ) 과보다좁은관점 ( 정량적 ) 이다. 보다광범위한관점으로접근했을때는정성적인결과를얻는 51

반면, 보다좁은관점으로접근을하면정량적인결과를얻게되는데, 특히단일지수나제품시스템의가중치부여된환경영향의형태로표현된다. 하지만, 두가지접근방식모두가중치부여과정에사회적, 윤리적및정치적가치가작용한다는원칙이동일하게적용된다. 정성적접근방식은흔히제품, 공정, 물질, 디자인옵션들중두가지시스템간의비교연구를수행하기위해사용된다. 그림 4.6과같은전과정표를이용하여, 기준시스템과대안시스템을평가기준에입각하여평가한다. 평가결과는서술적단어 ( 예 ; 보다나음, 보다나쁨, 또는같음 ), 기호 ( 예 ; +, ++. +++, -, --), 또는숫자 ( 예 ; 1, 2,..., 10) 로표현된다. 예를들어, 흔히사용되는평가기준에는예방원리 (precautionary principle)(udo de Haes et al., 1996), 사회적선호도, 기업의기술적 재정적능력등이포함된다. 전과정단계 영향범주 GW OD AD EU ARD 상위공정제조단계배송단계사용단계폐기단계합계그림 4.6 전과정표를이용한정성적접근방법의예 일반적으로전과정평가에서는가중치부여단계가정량적접근방식에해당된다. 식 (7) 과같이가중치부여단계에서가중치부여된환경영향을계산한다. WI i = W i CI i (7) 여기에서, WI i = i 번째영향범주의가중치부여된환경영향, W i = i 번째영향범주의가중치, 52

CI i = i 번째영향범주의특성화된환경영향 식 (7) 에서, 특성화된환경영향값과가중치부여된환경영향이선형관계라고 가정하고있다. 전체영향범주별값을합했을때, 식 (8) 과같이제품시스템의 가중치부여된환경영향을얻게된다. WI= (W i CI i ) (8) 정량적가중치부여에는일반적으로 3 가지방법이해당된다. 전문가집단에의한 방법 (Panel method), 비용환산방법 (Monetization), 그리고환경목표를이용한 방법 (Target method) 이그것이다. 전문가집단에의한방법은전문가집단에게영향범주별상대적중요도에대한각자의의견을구한다는점에서정성적방법과유사하다. 하지만, 주요한차이점은응답자들에게정량적인방식으로답변을요청하는것이다. 가장널리알려진방법중의하나는 Delphi-like 방법이다. 이방법은정규화된환경영향값을이용하며, 4단계로접근한다. 첫번째단계는전문가집단에게영향범주의중요성에대한합의를얻는것이다. 합의를얻기위해일반적으로전문가집단에게예방원리 (Precautionary principle) 를제시한다. 예방원리는 4가지의핵심요소로구성된다 : 과학적불확실성정도, 환경영향의규모, 환경영향의지속기간, 비가역성정도. 일반적으로비가역적환경영향이가역적환경영향보다더심각하다고생각한다. 보다긴회복시간을가진환경영향보다보다짧은회복시간을가진가역적환경영향을덜심각하게고려하는것이다. 과학적으로불확실한환경영향보다과학적으로규명된환경영향을덜심각하게여긴다 (Udo de Haes et al., 1996). 이러한원리들은전문가집단에의한방법에서영향범주의상대적중요도를결정할때자주적용된다. 두번째단계는합의된내용에기초하여전문가들이각영향범주의상대적중요도를 평가하는과정이다. 각영향범주에가중치를부여하는것은서로다른 영향범주간에상대적중요도를비교하는것과같다. 일반적으로전문가그룹은 53

산업체, 정부, 환경관련 NGO, 학계, 그리고소비자의대표들로구성된다. 세번째단계는전문가그룹의결과를평가하고다시구성원들에게결과를알려주는 과정이다. 마지막단계는전문가그룹에게앞의결과에기초하여영향범주별상대적중요도를다시부여하도록요청하는과정이다. 이때전문가들은전과같은가중치를부여하거나다시바꿀수도있다. 전문가그룹의결과를다시취합, 평균하여도출된최종결과가영향범주별가중치가된다. 비용환산방법 (Monetization methods) 은사람들에게영향범주별로수치를부여하도록요청하기때문에전문가집단에의한방법과유사하다고할수있다. 하지만주요한차이점은영향범주별수치가금전적수치로부여된다는점이다. 전과정영향평가에서흔히사용되는접근방식은비용지불의사 (Willingness to pay; WTP) 에기초하여이루어진다. 아래의두단락은초보자를위한세부정보를포함하고있다. 비용지불의사의개념은원인-결과사슬에서어떤것을회피하는행위와관계가있다. 사슬의앞부분에서, 회피하는것은대기, 수질및토양오염물과같은환경부하이다. 사슬의뒷부분에서는인간건강, 작물생산등과같은환경에대한손해가해당된다. 여기에서의금전적가치란식 (9) 에서처럼회피할것의총경제적가치를말한다. 총경제적가치 = 사용자가치 + 비사용자가치 (9) 그리고, 사용자가치는식 (10) 처럼두개의가치로구성된다. 사용자가치 = 직접사용자가치 + 간접사용자가치 (10) 살림파괴의회피에대한총경제적가치의예는아래와같다. 54

직접사용자가치 = 숲의목재가치 간접사용자가치 = 숲의휴양적가치 비사용자가치 = 존재가치 ( 지대 ) 비용지불의사원칙에기초한가중치부여방법으로많이알려진방법으로는환경성우선전략방법 (Environmental Priority Strategy; EPS) 이있다 (Steen, 1999). 이방법은환경오염으로발생된손해를회피하려는사회의지불의사에근거한다. 목록항목을금전적수치로부여하고환경부하단위 (ELU) 로나타낸다. 예를들어, CO 2 1g은 xxx ELU/kg, 철은 yyy ELU/kg의가치를갖고있다고표현할수있다. 따라서, 제품시스템또는시스템의일정부분에대한가중치부여된환경영향을목록분석결과로부터쉽게얻을수있다. 하지만, EPS 방법은목록분석결과로만들어진환경영향에금전적수치를부여함에있어투명성이결여될수있는문제를안고있다. 환경목표에의한방법은앞서설명한두개의방법과는다르다. 이방법은환경목표와연계시켜영향범주의상대적중요도를평가한다. 여러가지환경목표에의한방법들사이에는차이점이존재한다. 주로가중계수 (W i ) 와환경목표를관련시키는식의구조, 즉어떤목표를선택하는지그리고이방법을위해어떤데이터 ( 예 ; 특성화된환경영향이나목록항목데이터 ) 를사용하는지에따라차이가생긴다. 이방법에서의가중계수는식 (11) 과같이환경목표와관련이있다. W i = 1/T i (11) 여기서, W i = i 번째영향범주의가중계수 T i = i 번째영향범주의환경목표치 식 (11) 은식 (6) 의정규화된환경영향계산식과매우유사하다. 유일한차이점은 식 (6) 에서의 N i 대신식 (11) 에서는 T i 를사용한다는점이다. 여기서 N i 를식 (11) 의 55

분자와분모에각각곱하면, 식 (12) 와같은식을얻을수있다. W i = (1/N i ) (N i /T i ) (12) 여기서 N i /T i 의의미를이해해야한다. N i 는실제 ( 현재 ) 영향값이고 T i 는목표값이며, 3- N i 와 T i 의비율은 i번째영향범주의저감계수가된다. 예를들어 N i 값이 20kg PO 4 eq/yr 이고 T i 는 10kg PO 3-4 eq/yr이라고한다면, 현재와목표년도사이에 20/10 또는 2배만큼부영양화영향을줄여야한다. 그래서 N i /T i 가저감계수가되는것이다. 제품시스템의가중치부여된환경영향은식 (7) 과 (12) 를사용해계산할수있다. WI i = W i CI i = CI i (1/N i ) (N i /T i ) = (CI i /N i ) (N i /T i ) (13) 간혹스위스에서개발된생태학적희소방법 (Ecoscarcity method) 에서는환경영향 값에근거하지않고목록항목값에근거한목표치를사용한다 (Baumann et al., 1994). 이방법에서는 j 번째목록항목의가중계수를식 (14) 처럼표현한다. W j = (1/F c ) (F tot /F c ) (14) 여기서, W j = j번째목록항목의가중계수 F c = 환경목표 ( 정책목표 ) 에해당하는연간부하량 ( 목록항목의양 ) F tot = 실제연간부하량 이식은 j번째목록항목의저감계수를 F tot /F c 로표현하고, 1/F c 를정규화계수로표현한점에서식 (12) 와매우유사하다. 그러나주요한차이점은 N i 가실제 ( 현재 ) 값을나타낸반면, F c 는목표치 ( 미래계획치 ) 를나타낸다는것이다. 이방법의장점은특성화나정규화가필요없다는것이다. 식 (15) 처럼, j번째목록항목의환경영향을단순히가중계수 (W j ) 에목록항목값을곱해서얻을수있다. WI j = Load j W j (15) 56

여기서식 (11) 에는모든영향범주에서목표가동등하게중요하다라는암묵적인 가정이있다는것을주지하여야한다. 이런문제점을극복하기위해식 (16) 에서 보는것처럼환경목표에의한방법에주관적가중계수를도입하였다. W i = v i (1/T i ) (16) 여기서, v i = 주관적가중계수 Distance-to-target 방법은 i번째영향범주의가중치부여된환경영향을계산하고제품시스템의가중치부여된환경영향을계산을하기위해식 (16) 에서처럼가중계수에기반을두고있다. 그래서 i번째영향범주에대한 Distance-to-target 방법으로가중치부여된환경영향을계산하는계산식은아래와같다. WI i = CI i v i (1/T i ) = CI i v i (1/N i ) (N i /T i ) = v i (CI i /N i ) (N i /T i ) 이계산식은 Distance-to-target 방법으로가중치부여된환경영향을계산하기위해 식 (17) 과같이단순화시킬수있다. WI i = v i NI i (N i /T i ) (17) 식 (17) 은 i 번째영향범주의상대적중요도를나타내는주관적인가중계수 v i 를 가중치부여된환경영향을계산하는데추가하여간단히보여주고있다. 환경목표에 의한방법으로잘알려진방법에는 Ecoindicator 95 방법이있다 (Goedkoop, 1995). 57

[ 전과정영향평가의예 : 전기주전자 ] 1) 분류화 목록항목 영향범주 GW OD AD EU POC ARD Crude oil v Coal v Chromium v Iron v CO 2 v Methane v v CO v VOC v NO X (Air) v v v SO X (Air) v 주 : 전기주전자는오존층고갈 (OD) 에영향을미치지않기때문에여기서는다루지 않도록한다. 58

2) 특성화 a) 특성화 ( 상응 ) 계수 특성화계수 목록항목 GWP (g CO 2 eq/g) AP (g SO 2 eq/g) EP (g PO 3-4 eq/g) POCP (g ethene eq/g) ADP (1/yr) Reserve-to-Use 방법 eqv i,j ref. eqv i,j ref. eqv i,j ref. eqv i,j ref. eqv i,j ref. Crude oil 2.48E-02 BP 2001 Coal 3.44E-03 BP 2001 Chromium 3.81E-03 USGS 2001 Iron 7.21E-03 USGS 2001 CO 2 1.00E+00 IPCC 2001 Methane 2.30E+01 IPCC 2001 6.00E-03 CO 2.70E-02 VOC 4.16E-01 NO X (Air) 7.00E-01 Hauschild et Heijungs et 1.30E-01 al. 1999 al. 1992 2.80E-02 Heijungs et al. 1992 Derwent et al. 1996 Heijungs et al. 1992 Derwent et al. 1996 SO X (Air) 1.00E+00 Hauschild et al. 1999 59

b) 특성화 특성화된환경영향 (CI i ) 목록항목 Load i GW (g CO 2 eq/ 전기주전자 ) AD (g SO 2 eq/ 전기주전자 ) EU (g PO 3-4 eq/ 전기주전자 ) POC (g ethene eq/ 전기주전자 ) ARD (g/ 전기주전자 yr) eqv i,j CI i,j eqv i,j CI i,j eqv i,j CI i,j eqv i,j CI i,j eqv i,j CI i,j Crude oil 6.83E+02 2.48E-02 1.69E+01 Coal 6.36E+03 3.44E-03 2.19E+01 Chromium 3.25E+01 3.81E-03 1.24E-01 Iron 1.05E+02 7.21E-03 7.56E-01 CO 2 3.89E+04 1.00E+00 3.89E+04 Methane 6.97E+01 2.30E+01 1.60E+03 6.00E-03 4.18E-01 CO 1.33E+00 2.70E-02 3.58E-02 VOC 4.22E+00 4.16E-01 1.76E+00 NO X (Air) 5.59E+00 7.00E-01 3.92E+00 1.30E-01 7.27E-01 2.80E-02 1.57E-01 SO X (Air) 1.54E+02 1.00E+00 1.54E+02 합계 4.05E+04 1.58E+02 7.27E-01 2.37E+00 3.97E+01 60

c) 특성화된환경영향 (CI i ) 전과정단계 합계 폐기단계 영향범주 상위 제조 사용 공정 단계 배송 단계 시나리오시나리오시나리오시나리오 A B A B GW g CO 2 eq/ 2.39E+03 1.51E+02 2.41E+02 3.71E+04 7.05E+02-1.16E+02 4.05E+04 3.97E+04 전기주전자 AD g SO 2 eq/ 1.21E+01 5.90E-01 1.45E+02 2.27E-01 1.06E-01 1.58E+02 1.58E+02 전기주전자 EU g PO 4 3- eq/ 전기주전자 7.09E-01 1.78E-02 1.44E-02 7.27E-01 7.24E-01 POC g ethene eq/ 1.92E+00 1.60E-03 3.58E-02 3.91E-01 2.35E-02 전기주전자 1.42E-02 2.37E+00 2.36E+00 ARD g/ 1.68E+01 8.51E-02 1.82E+00 2.09E+01 1.01E-01-3.45E+00 3.97E+01 3.62E+01 전기주전자 yr 61

영향범주별특성화된환경영향 1.00E+05 특성화된환경영향 (g-eq/f.u) 1.00E+04 1.00E+03 1.00E+02 1.00E+01 1.00E+00 1.00E-01 시나리오 A 시나리오 B GW AD EU POC ARD 영향범주 그림 E4.1 전과정단계에서의영향범주별전기주전자의특성화된환경영향 제품시스템의특성화된환경영향비교 ( 시나리오 A와 B): 전체제품시스템에대한다섯가지영향범주의특성화된환경영향을비교하면그림 E4.1에서보듯이시나리오 A와 B의특별한차이점은없다. 이것은폐기단계의특성화된환경영향이다른전과정단계를합한것과비교했을때상대적으로작기때문이다. 그럼에도불구하고시나리오 A에비해시나리오 B의경우전체영향범주에대한특성화된환경영향이감소했음을알수있다. 그렇기때문에폐기물의재활용은제품시스템의환경영향을감소하는데효과가있음을알수있다. 3) 정규화 a) 정규화기준값 (N i ) 영향범주 지리적경계값단위 N i GW 전지구적 5.66E+06 g CO 2 eq/pe yr 62

AD 지역적 5.64E+04 g SO 2 eq/pe yr EU 지역적 8.90E+03 g PO 3-4 eq/pe yr POC 지역적 7.37E+03 g ethene eq/pe yr ARD 전지구적 1.87E+04 g/pe yr 2 참조 1. 기준년도 = 1995 2. 세계인구 = 5,675,675,676 3. 지역인구 ( 중국동부의특정지역 ) = 45,093,000 b) 정규화된환경영향 정규화된환경영향 (NI i ) = CI i / N i 전과정단계 폐기단계 합계 영향범주 상위 공정 제조 단계 배송 사용 단계 시나리오시나리오시나리오시나리오 A B A B GW AD pe yr/ 전기 4.22E-04 2.67E-05 4.27E-05 6.55E-03 1.25E-04-2.04E-05 7.16E-03 7.02E-03 주전자 pe yr/ 전기 2.15E-04 1.05E-05 2.57E-03 4.03E-06 1.87E-06 2.79E-03 2.79E-03 주전자 EU pe yr/ 전기 7.97E-05 2.00E-06 1.61E-06 8.17E-05 8.13E-05 63

주전자 POC ARD pe yr/ 전기 2.60E-04 2.16E-07 4.86E-06 5.31E-05 3.19E-06 1.92E-06 3.22E-04 3.21E-04 주전자 pe yr/ 전기 9.00E-04 4.55E-06 9.73E-05 1.12E-03 5.41E-06-1.85E-04 2.12E-03 1.93E-03 주전자 영향범주별정규화된환경영향 정규화된환경영향 (pe yr/ 전기주전자 ) 8.00E-03 7.00E-03 6.00E-03 5.00E-03 4.00E-03 3.00E-03 2.00E-03 1.00E-03 0.00E+00 시나리오 A 시나리오 B GW AD EU POC A RD 영향범주 그림 E4.2 영향범주별전과정에걸친전기주전자의정규화된환경영향 제품시스템의정규화된환경영향의비교 ( 시나리오 A와 B): 그림 E4.2를보면, 제품시스템에대한다섯가지영향범주의정규화된환경영향을시나리오 A와 B에서비교했을때지구온난화와무생물자원고갈범주에서뚜렷한차이점을나타내고있다. 또한시나리오 A에비해시나리오 B는모든영향범주에서정규화된환경영향이감소되었음을볼수있다. 그래서폐기물의재활용이환경영향을줄이는데도움이됨을알수있다. 64

4) 가중치부여 a) 전문가집단에의한방법의하는가중치부여영향범주가중계수 (W i ) GW 0.29 AD 0.16 EU 0.14 POC 0.13 ARD 0.28 주 : 여기서주어진가중계수는예를보여주기위해사용되었다. 그렇기때문에실제적용시에는사용하면안된다. b) 가중치부여된환경영향 (WI i ) = NI i W i 영향 범주 정규화된환경영향 (NI i )= CI i /N i (pe yr/ 전기주전자 ) 가중계수 (W i ) 정규화된환경영향 (WI i ) (pe yr/ 전기주전자 ) 비율 시나리오 A 시나리오 B 시나리오 A 시나리오 B 시나리오 A 시나리오 B GW 7.16E-03 7.02E-03 0.29 2.11E-03 2.07E-03 66.1% 66.8% AD 2.79E-03 2.79E-03 0.16 4.41E-04 4.40E-04 13.8% 14.2% EU 8.17E-05 8.13E-05 0.14 1.17E-05 1.17E-05 0.4% 0.4% POC 3.21E-04 3.20E-04 0.13 4.06E-05 4.05E-05 1.3% 1.3% ARD 2.12E-03 1.93E-03 0.28 5.90E-04 5.37E-04 18.5% 17.3% 합계 3.19E-03 3.10E-03 100.0% 100.0% 65

c) 전과정단계별가중치부여된환경영향 폐기단계 합계 영향 상위공정제조단계 배송 사용단계시나리오시나리오시나리오시나리오 범주 A B A B GW 1.24E-04 7.86E-06 1.26E-05 1.93E-03 3.67E-05-6.01E-06 2.11E-03 2.07E-03 AD 3.39E-05 1.65E-06 4.04E-04 6.35E-07 2.95E-07 4.41E-04 4.40E-04 EU 1.14E-05 2.87E-07 2.32E-07 1.17E-05 1.17E-05 POC 3.29E-05 2.74E-08 6.14E-07 6.71E-06 4.04E-07 2.43E-07 4.07E-05 4.05E-05 ARD 2.50E-04 1.26E-06 2.70E-05 3.10E-04 1.50E-06-5.13E-05 5.90E-04 5.37E-04 Total 4.52E-04 1.08E-05 4.02E-05 2.65E-03 3.96E-05-5.65E-05 3.19E-03 3.10E-03 WI i 합 : 시나리오 A의 WI = 3.19E-03 시나리오 B= 3.10E-03 가중치부여된환경영향 3.50E-03 3.00E-03 2.50E-03 2.00E-03 1.50E-03 1.00E-03 5.00E-04 0.00E+00-5.00E-04 upstream 전과정단계별가중치부여된환경영향 manufacturing distribution 전과정단계 use disposal 시나리오 A 시나리오 B Total 그림 E4.3 전과정단계별가중치부여된환경영향 66

제품시스템의가중치부여된환경영향의비교 ( 시나리오 A와 B): 그림 E4.3에서보듯이다섯가지전과정단계중에서가중치부여된환경영향은시나리오 A와 B의폐기단계에서분명한차이점을보이고있다. 시나리오 B는음의가중치부여된환경영향값을보이고또는환경에이득을주는영향을보이고있는반면시나리오 A는환경에부정적인영향을주고있다. 다른전과정단계에서는차이점이없다. 이유는두가지시나리오는폐기단계에만차이를두어만들어졌기때문이다. 이결과는폐기물의재활용이제품 ( 여기서는전기주전자 ) 의폐기단계에서환경영향을줄이는데영향을미침을분명히나타내주고있다. 주 : 위의결과는비교를위해사용된가중계수에크게영향을받고있다. 67

5. 전과정해석 (Life cycle interpretation) 전과정해석에서는서로간의완전성 (Completeness), 민감도 (Sensitivity) 및일관성 (Consistency) 같은다양한측면에대해서전과정목록분석결과뿐만아니라전과정영향평가결과를분석하게된다. 또한, 제품시스템에서환경적으로큰기여도를갖고있는주요인자 (key issue) 를규명한다. 여기에서주요인자라함은공정, 물질, 활동 (Activities), 그리고부품이나심지어하나의전과정단계등을의미한다. 위의분석들을토대로, 제품환경측면, 개선가능성또는소비자와의사소통하기위한 주요환경성정보를제안함으로써전과정평가수행목적에맞는결론을도출한다. ISO 14043에서규정한전과정해석의 3가지주요요소는다음과같다. 첫째는주요인자규명, 두번째는완전성, 민감도그리고일관성검사를통한평가, 세번째는제안및결론이다. 이책에서는전과정해석에대한 ISO규격에서규정한 3 요소를모두논하여본다. 5.1 주요인자 (key issue) 규명 주요인자는일반적으로제품시스템의총환경영향중에서 1% 이상의기여도를갖는활동, 공정, 물질, 부품또는전과정단계를뜻한다. 전과정평가수행목적중하나는제품시스템의환경상취약점을규명하고, 친환경제품설계 (Ecodesign) 를통해그취약점을개선하는것이기때문에주요인자규명은제품환경성을개선하려는목적의전과정평가에서는반드시수행되어야한다. 68

제품시스템의주요인자또는환경상취약점규명에는기여도분석 (Contribution analysis) 을이용한다. 주요인자규명에는특성화된환경영향, 가중치부여된환경영향또는목록분석결과를이용할수있다. 이중에서흔히특성화된환경영향결과를사용한다. 일반적으로열에는목록항목을표시하고행에는공정도에나와있는단위공정을 표시하는표의형태로특성화된환경영향결과를나타낸다. 표 5.1 은가상의 제품시스템에대한지구온난화범주의특성화된환경영향을보여준다. 표 5.1 가상의제품시스템에대한지구온난화의특성화된환경영향 ( 단위 : g CO 2 -eq/fu) 단위공정 ( 활동 ) 목록항목 페인트 제조 알루미 늄제조 포장재 제조 배송 사용 단계 폐기 단계 총합 CO 2 4 1,370 1,240 53 74 39 2,780 CH 4 0.22 120.05 58.8 22.05 22.05 2.45 226 CFC11 31.5 28,800 27,450 450 11,250 0 67,981 합계 36 30,290 28,749 525 11,346 41 70,987 표5.1에서제품시스템에대한지구온난화의총환경영향은 70,987g CO 2 -eq/fu이다. 특성화된환경영향표의모든목록항목들을제품시스템의총환경영향으로나누어총환경영향에대한각각의퍼센트로표현한다. 표 5.2는그결과를보여준다. 표에서각각의퍼센트수치는제품시스템의총지구온난화영향에대한특정목록항목과관련된각단위공정 ( 활동 ) 들의기여도를의미한다. 69

표 5.2 가상제품시스템의총지구온난화영향범주에대한각항목들의퍼센트 기여율 ( 단위 :%) 단위공정 ( 활동 ) 목록항목 페인트 제조 알루미 늄제조 포장재제조 배송 사용 단계 폐기 단계 비율 CO 2 0.01 1.93 1.74 0.07 0.10 0.05 3.91 CH 4 0.00 0.17 0.08 0.03 0.03 0.00 0.32 CFC11 0.04 40.52 38.62 0.63 15.83 0.00 95.64 합계 0.05 42.68 40.50 0.74 15.96 0.07 100.00 비율 0.05 42.68 40.50 0.74 15.96 0.07 표 5.2를이용해주요인자를규명할때에는, 예를들어임의로선택한기준을적용해총환경영향중 1% 이상의기여도를갖는인자를주요인자라고할수있다. 첫째, 표 5.2에서규명된주요단위공정 ( 활동 ) 은알루미늄제조, 포장재제조그리고사용단계이다. 주요목록항목은 CFC11및 CO 2 이다. 주요단위공정 ( 활동 ) 과관련된목록항목은알루미늄제조공정에서는 CO 2 와 CFC11, 포장재제조공정에서는 CO 2 와 CFC11 그리고사용단계에서는 CO 2 이다. 규명된주요인자는친환경제품설계를하는데개선조건으로반영된다. 주요인자를규명하기위해서목록분석결과혹은가중치부여된환경영향결과를이용하고자한다면위와같은방법을적용할수있다. 이두가지중에서주요인자규명에는흔히가중치부여된환경영향결과를사용한다. 모든영향범주로부터가중치부여된환경영향을도출하였기때문에, 이때규명된주요인자는특성화된환경영향을이용했을때의주요인자와는다르다. 일반적으로, 가중치부여된 70

환경영향에서규명된주요인자의개수는특성화된환경영향으로규명된주요인자보다적다. 하지만, 가중치부여된환경영향에서규명된주요인자는제품시스템의모든영향범주를통합하기때문에전체제품시스템의관점을반영한다. 따라서특성화된환경영향과가중치부여된환경영향으로주요인자를규명하는두가지방법을추천한다. 그후에, 두가지접근법으로규명된주요인자를제품시스템의주요인자로선택한다. 5.2 완전성, 민감도, 일관성검사를통한평가 목적및범위정의단계에서는데이터품질, 목적, 주요가정, 시스템경계설정등과같은전과정평가수행의기본전제들이생성된다. 목록분석단계에서는데이터를수집하고, 전과정영향평가단계에서그것들의영향을평가한다. 전과정해석단계의첫번째과정에서주요인자를규명하였다. 하지만, 이런모든결과들은앞에서정의한가정, 데이터품질, 사용된방법론같은기본전제들을기초로한다. 따라서완전성, 민감도, 일관성검사를통해이런모든결과들을조직적으로평가할필요가있다. 아래는이러한평가의 3가지방법을예와함께각각설명하였다. 1) 완전성검사 완전성검사의목적은전과정해석단계에필요한모든정보와데이터가완전한지를확인하는것이다. 특히규명된주요인자가전과정목록분석결과뿐만아니라전과정영향평가결과를충분하고정확하게반영하는지를확인하는것이다. 만약특정데이터가제외되었거나불완전하다고판단되면, 제외되었거나불완전한데이터가최초설정한목적과범위에부합하는지에따라서재평가여부를파악해야 71

한다. 만약제외되었거나불완전한데이터가규명된주요인자에상당한영향을 미친다면, 그에맞게전과정평가의목적과범위를수정해야한다. 2) 민감도검사 민감도검사의목적은전과정목록분석과영향평가단계에서수행한분석결과의민감도와불확실성을평가하는것이다. 민감도와불확실성분석은할당방법, 투입물데이터의불확실성, 전과정평가수행시의가정등을대상으로분석한다. 민감도검사를통해, 규명된주요인자를포함한전과정평가결과의신뢰수준을알아낸다. 민감도분석에서는가정및데이터를일정범위 ( 예 ; 25%) 만큼변화시켰을때그결과의영향을분석한다. 그후변화된값과결과를비교한다. 민감도는변화분율혹은결과의절대적편차로표현될수있다. 일반적으로결과가 10% 이상차이날경우에는신중히고려해야한다 (ISO 14043, 2000). 민감도검사에서가장널리선택되는방법중의하나는전과정평가결과와주요인자를도출하기위한시나리오 ( 예 ; 데이터범위, 가정범위, 최상및최악조건 ) 를사용하는것이다. 만약민감도검사전과후에, 규명된주요인자의변화가있다면사용된시나리오는민감하다고판단되며, 원시데이터를깊이있게조사해보아야한다. 일반적인민감도분석항목은다음과같다. - 할당규칙, 질량기여결정방법기준 - 경계설정과공정및시스템정의 72

- 데이터에대한판단과가정 - 영향범주선택 - 목록분석결과의분류 ( 분류화 ) - 특성화된환경영향계산 ( 특성화 ) - 정규화된환경영향계산 ( 정규화 ) - 가중치부여된환경영향계산 ( 가중치부여 ) - 가중치부여방법 - 데이터품질 탄성도같은방법을이용하여민감도를평가할수있다. C R /C D ( 결과변화량 / 데이터 변화량 ) 로정의된탄성도의크기에따라항목의민감도를경험적으로판단한다. 그러나민감도를판단하는데정확한기준이존재하지않는다 (ISO 14043, 2000). 3) 일관성검사 일관성검사의목적은전체전과정평가수행에사용된방법, 과정, 데이터, 가정등이전체전과정단계에서일관적으로적용되었는지를평가하는것이다. 특히일관성검사에서는적용된것과범위설정에서정의한것사이의불일치를세밀히조사한다. 민감도검사의대상은다음과같다. i) 지역적그리고 / 또는시간적차이점을일관적으로적용했는가? ii) 특히열린고리재활용시스템의경우, 할당방법과시스템경계를모든제품시스템에일관적으로적용했는가? 73

iii) 전과정영향평가의요소인특성화계수및방법을일관적으로적용했는가? iv) 범위설정에서정의한데이터품질이전과정평가연구에서일관적인가? v) 가중치부여방법및계수를일관적으로적용했는가? 4) 데이터품질요구사항 목적및범위정의단계에서, 먼저설정한데이터요구사항에맞춰수집한데이터를반드시검사해야한다. 그이후의전과정목록분석및전과정영향평가단계에서데이터를수집하는동안, 수집한데이터품질을반드시검사해야하며만약요구사항을충족시키지못한다면다시수집하거나요구사항을수정해야한다. 다시말해, 데이터품질요구사항검사는반복적인과정이다. 데이터품질을기재하는것은연구결과의신뢰도를파악하고연구결과를적절하게 해석하는데중요하기때문이다. 데이터품질요구사항을평가할때최소한다음의 파라미터들을포함시켜야한다. 시간적경계 : 최근 5 년이내 지역적경계 : 중국동부지역에서제조, 사용, 폐기됨 기술적경계 : 현재평균기술 그외에아래의정확도 (Precision), 완전성 (Completeness), 대표성 (Representativeness), 일관성 (Consistency), 데이터의재현성 (Reproducibility) 등의요소를정의할필요가있다. 이들요소는전과정목록분석의데이터품질을판단하는척도이며그내용을아래에간략히설명하였다. 74

정확성 : 각데이터범주에해당하는데이터값의변화가능성측정 완전성 : 단위공정상에서발생가능한모든잠재데이터의수와수집한초기데이터수와의비율 대표성 : 사용된데이터가실제모집단을어느정도반영하는지를정성적으로평가 일관성 : 분석에적용된연구방법이얼마나일관되게수행되었는가를정성적으로평가 재현성 : 사용된방법과데이터값에대한정보를통해제삼자가대상연구를수행시도출된결과를어느정도재현할수있는가를정성적으로평가 전과정평가연구를대중들에게알리기위한비교주장을목적으로한다면 정밀검토를수행해야한다. 5.3 결론및제안 결론과제안의목적은전과정평가연구로부터결론을도출하고, 그것을예상 청중에게제안하는것이다. 결론을도출하는단계는아래와같다. 첫번째, 제품시스템의주요인자를규명한다. 두번째, 완전성, 민감도, 일관성검사에대한결과를평가한다. 세번째, 전과정평가연구로부터임시결론을내고목적과범위설정단계에서정의한데이터품질요구사항및가정과임시결론이일치하는지를평가한다. 만약세가지요구사항들이충족된다면, 최종결론을내리고적절한제안을마련한후, ISO14040에서제안한것처럼전과정평가보고서를준비한다. 75

[ 전과정해석의예 : 전기주전자 ] (1) 기여도분석 a) 특성화된환경영향을이용한각영향범주별주요인자규명 GW PP Housing Stainless steel Upstream Heater manufacturi Card board ng Packaging Manufacturi ng Distribution (Assembly) Use Disposal Total SCA SCB SCA SCB 7.92E+02 1.93E+02 5.84E+02 5.80E+02 1.25E+02 7.73E+01 1.45E+02 2.41E+02 3.56E+04 6.44E+02-1.55E+02 3.89E+04 3.81E+04 CO 2 (100.00) (95.95) (100.00) (95.95) (100.00) (95.95) (95.95) (100.00) (95.95) (91.30) (134.13) (96.04) (96.02) Methane 8.16E+00 2.45E+01 3.26E+00 6.11E+00 1.50E+03 6.14E+01 3.94E+01 1.60E+03 1.58E+03 (4.05) (4.05) (4.05) (4.05) (4.05) (8.70) (-34.13) (3.96) (3.98) 합계 7.92E+02 2.01E+02 5.84E+02 6.04E+02 1.25E+02 8.06E+01 1.51E+02 2.41E+02 3.71E+04 7.05E+02-1.16E+02 4.05E+04 3.97E+04 (1.95) (0.50) (1.44) (1.49) (0.31) (0.20) (0.37) (0.60) (91.41) (1.74) (-0.29) (100.00) (100.00) 주 ) SCA: 시나리오 A SCB: 시나리오 B 76

AD PP Housing Stainless steel Upstream Heater manufacturi ng Card board Packaging Manufact uring (Assembl y) Distributio n Use Disposal Total SCA SCB SCA SCB NO X 3.08E+00 7.39E-01 9.59E-02 7.73E-02 3.92E+00 3.90E+00 (38.89) (100.00) (42.15) (73.29) (2.48) (2.47) 4.84E+00 7.87E-01 2.36E+00 3.15E-01 5.90E-01 1.45E+02 1.32E-01 2.82E-02 1.54E+02 1.54E+02 SO X 합계 (61.11) (100.00) (100.00) (100.00) (100.00) (100.00) (57.85) (26.71) (97.52) (97.53) 7.92E+00 7.87E-01 2.36E+00 7.39E-01 3.15E-01 5.90E-01 1.45E+02 2.27E-01 1.06E-01 1.58E+02 1.58E+02 (5.02) (0.50) (1.50) (0.47) (0.20) (0.37) (91.79) (0.14) (0.07) (100.00) (100.00) EU PP Housing Stainless steel Upstream Heater manufacturi ng Card board Packaging Manufactu ring (Assembly ) Distributio n Use Disposal Total SCA SCB SCA SCB NO X 합계 5.72E-01 1.37E-01 1.78E-02 1.44E-02 7.27E-01 7.24E-01 (100.00) (100.00) (100.00) (100.00) (100.00) (100.00) 5.72E-01 1.37E-01 1.78E-02 1.44E-02 7.27E-01 7.24E-01 (78.67) (18.88) (2.45) (1.98) (100.00) (100.00) 77

POC PP Housing Stainless steel Upstream Heater manufactur Card board Packaging ing Manufacturi ng (Assembly) Distribution Use Disposal Total SCA SCB SCA SCB Methane CO VOC 2.13E-03 6.38E-03 8.51E-04 1.60E-03 3.91E-01 1.60E-02 1.03E-02 4.18E-01 4.13E-01 (100.00) (100.00) (100.00) (100.00) (100.00) (0.81) (77.00) (17.67) (17.47) 3.58E-02 3.58E-02 3.58E-02 (100.00) (1.51) (1.52) 1.76E+00 1.76E+00 1.76E+00 (93.45) (74.21) (74.41) 1.23E-01 2.96E-02 3.83E-03 3.09E-03 1.57E-01 1.56E-01 NO X 합계 (6.55) (100.00) (0.19) (23.00) (6.61) (6.60) 1.88E+00 2.13E-03 6.38E-03 2.96E-02 8.51E-04 1.60E-03 3.58E-02 3.91E-01 1.98E-02 1.34E-02 2.37E+00 2.36E+00 (79.41) (0.09) (0.27) (1.25) (0.04) (0.07) (1.51) (16.53) (0.84) (0.57) (100.00) (100.00) 78

ARD PP Housing Stainless steel Upstream Heater manufactur Card board Packaging ing Manufacturing (Assembly) Distribution Use Disposal Total SCA SCB SCA SCB Crude oil Coal Chromium Iron 합계 1.31E+01 1.17E+00 7.56E-01 1.82E+00 1.00E-01-1.58E+00 1.69E+01 1.53E+01 (100.00) (47.13) (100.00) (100.00) (99.31) (-45.13) (42.65) (42.19) 1.14E-01 4.29E-01 3.41E-01 4.54E-02 8.51E-02 2.09E+01 6.95E-04 2.41E-02 2.19E+01 2.19E+01 (100.00) (17.33) (100.00) (100.00) (100.00) (100.00) (0.69) (0.69) (55.14) (60.62) 1.24E-01 1.24E-01 1.24E-01 (5.00) (0.31) (0.34) 7.56E-01-1.90E+00 7.56E-01-1.14E+00 (30.54) (-54.18) (1.90) (-3.16) 1.31E+01 1.14E-01 2.47E+00 3.41E-01 7.56E-01 4.54E-02 8.51E-02 1.82E+00 2.09E+01 1.01E-01-3.45E+00 3.97E+01 3.62E+01 (32.98) (0.29) (6.23) (0.86) (1.90) (0.11) (0.21) (4.58) (52.58) (0.25) (-9.55) (100.00) (100.00) 79

b) 가중치부여된환경영향에기초한주요인자규명 PP Housing Stainless steel Upstream Heater manufactu ring Card board Packaging Subtotal Manufacturi ng Distribution (Assembly) Use Disposal Total SCA SCB SCA SCB GW AD EU POC ARD Total 5.55E-05 1.41E-05 4.10E-05 4.24E-05 8.73E-06 5.65E-06 1.67E-04 1.06E-05 1.69E-05 2.60E-03 4.95E-05-6.01E-06 2.84E-03 2.07E-03 (13.80) (72.80) (45.29) (72.80) (28.83) (72.80) (27.48) (72.80) (31.28) (72.80) (93.00) - (66.10) (66.77) 2.98E-05 2.96E-06 8.88E-06 2.78E-06 1.18E-06 4.56E-05 2.22E-06 5.45E-04 8.56E-07 2.95E-07 5.93E-04 4.40E-04 (7.40) (15.25) (15.25) (9.18) (15.25) (7.49) (15.25) (0.00) (15.25) (1.61) - (13.79) (14.21) 1.24E-05 2.98E-06 1.54E-05 3.87E-07 2.32E-07 1.58E-05 1.17E-05 (3.09) (9.85) (2.53) (0.00) (0.00) (0.73) - (0.37) (0.38) 4.34E-05 4.92E-08 1.47E-07 6.83E-07 1.97E-08 4.43E-05 3.69E-08 8.27E-07 9.04E-06 4.59E-07 2.29E-07 5.47E-05 4.05E-05 (10.78) (0.25) (0.25) (2.25) (0.25) (7.28) (0.25) (1.53) (0.25) (0.86) - (1.27) (1.31) 2.62E-04 2.27E-06 4.95E-05 6.81E-06 1.51E-05 9.08E-07 3.37E-04 1.70E-06 3.64E-05 4.18E-04 2.02E-06-5.13E-05 7.94E-04 5.37E-04 (64.97) (11.70) (54.71) (11.70) (49.88) (11.70) (55.23) (11.70) (67.20) (11.70) (3.80) - (18.46) (17.33) 4.03E-04 1.94E-05 9.04E-05 5.82E-05 3.03E-05 7.77E-06 6.09E-04 1.46E-05 5.41E-05 3.57E-03 5.32E-05-5.65E-05 4.30E-03 3.10E-03 (9.37) (0.45) (2.10) (1.35) (0.70) (0.18) (14.16) (0.34) (1.26) (83.00) (1.24) (-1.82) (100.00) (100.00) 80

위의결과로부터주요목록항목, 영향범주, 활동을아래와같이파악하였다. 주요목록항목 = CO 2 주요영향범주 = 지구온난화 주요활동 = 사용단계 그림 E5.1과 E5.2는시나리오 A의전체제품시스템에대한전과정단계별가중치부여된환경영향과기준물질의상위단계에대한단위공정별가중치부여된환경영향을그래프로나타내고있다. 두그림을분석하여전기주전자의환경측면을개선하기위한주요인자를규명해낸다. 그림 E5.1을보면, 전기주전자제품시스템에서발생되는대부분의환경영향은사용단계가차지하고있고다음은상위공정이다. 이것으로부터전기주전자가열시스템및절연시스템의에너지효율을높이는개선방안등을통해사용단계에서의환경영향을감소시키기위한모든노력을기울여야한다. 사용단계에서의환경영향은대부분은지구온난화에기인한것이다. 그림 E5.2를보면, 상위공정에서는폴리프로필렌 (PP) 공정이환경영향의주요한인자이다. 따라서, 폴리프로필렌을그보다적은환경영향을가진물질로교체할수있는지를고려해보아야한다. 81

전과정단계의가중치부여된환경영향 상위공정의가중치부여된환경영향 3.00E-03 3.50E-04 2.50E-03 3.00E-04 가중치부여된환경영향 2.00E-03 1.50E-03 1.00E-03 ARD POC EU AD GW 가중치부여된환경영향 2.50E-04 2.00E-04 1.50E-04 1.00E-04 ARD POC EU AD GW 5.00E-04 5.00E-05 0.00E+00 upstream manufacturing distribution 전과정단계 use disposal 0.00E+00 PP Housing Stainless steel 단위공정 Heater Card board Packaging 그림 E5.1 전과정단계별가중치부여된환경영향 그림 E5.2 상위공정의가중치부여된환경영향 82

c) 제품시스템의가중치부여된환경영향을비교 ( 시나리오 A와 B): 5가지전과정단계에서가중치부여된환경영향에대한시나리오 A와 B 사이의차이는폐기단계에서분명히드러나는데, 시나리오 A가가중치부여된환경영향값이양 (+) 을나타내는반면에시나리오 B는음 (-) 의값또는환경적이익을나타낸다. 두가지시나리오를단지폐기단계만변화시켜만들었기때문에나머지전과정단계에서는환경영향차이가나지않는다. 아래표와폐기단계에대한그림E5.3, 전체제품시스템에대한그림 E5.4에서보듯이영향범주별가중치부여된환경영향은지구온난화범주에서폐기물재활용으로얻는이익이가장크고, 다음으로는무생물자원고갈범주에서크다. 재활용된물질이원료물질을대신하여서, 원료물질필요량을감소시킬수있었기때문이다. 또한소각과매립시 CO 2 발생량이감소해서지구온난화영향값이감소하였다. 이런결과를통해폐기물을재활용하는것이제품 ( 여기서는전기주전자 ) 에의해야기되는환경영향을감소시키는데영향을주는것을알수있다. 가중치부여된환경영향 (WI i ) 영향범주 시나리오 A 폐기단계 시나리오 B 감소율 전체전과정단계 시나리오 A 시나리오 B 감소율 GW 3.67E-05-6.01E-06 116.4% 2.11E-03 2.07E-03 2.0% AD 6.35E-07 2.95E-07 53.6% 4.41E-04 4.40E-04 0.1% EU 2.87E-07 2.32E-07 19.3% 1.17E-05 1.17E-05 0.5% POC 3.40E-07 2.29E-07 32.6% 4.06E-05 4.05E-05 0.4% ARD 1.50E-06-5.13E-05 3514.6% 5.90E-04 5.37E-04 8.9% 합계 3.95E-05-5.65E-05 243.1% 3.19E-03 3.10E-03 3.0% 83

폐기단계의가중치부여된환경영향 가중치부여된환경영향 4.00E-05 2.00E-05 0.00E+00-2.00E-05-4.00E-05 시나리오 A 시나리오 B GW AD EU POC ARD -6.00E-05 영향범주 그림 E5.3 시나리오 A, B 의폐기단계에서의가중치부여된환경영향 영향범주별가중치부여된환경영향 2.50E-03 가중치부여된환경영향 2.00E-03 1.50E-03 1.00E-03 5.00E-04 시나리오 A 시나리오 B 0.00E+00 GW AD EU POC ARD 영향범주 그림 E5.4 시나리오 A, B 의전과정단계전체에서의가중치부여된환경영향 84

(2) 완전성검사그림E5.5은전기주전자의일관성검사결과를보여준다. 그림E5.5를보면, 상위공정에서폐기단계까지공정도에서규명한모든단위공정이나열되어있다. A에서 E(100%~0%) 까지의정성적인크기로표현한데이터의일관성검사에대해서두가지시나리오를비교하였다. 단위공정 시나리오 A 시나리오 B 완전한가? 필요한조치완전한가? 필요한조치 PP 제조 A A Housing 제조 B 목록결과검사 B 목록결과검사 Stainless steel 제조 A A Heater 제조 B 목록결과검사 B 목록결과검사 Cardboard 제조 A A 포장재제조 B 목록결과검사 B 목록결과검사 전력 C 목록결과검사 C 목록결과검사 조립 C 목록결과검사 C 목록결과검사 배송 D 목록결과검사 D 목록결과검사 사용 B 목록결과검사 B 목록결과검사 소각 C 목록결과검사 C 목록결과검사 매립 C 목록결과검사 C 목록결과검사 재활용 E B 와비교 C A 와비교 완전성 : 100% 0% (A B C D E) 그림 E5.5 전기주전자의완전성검사 (3) 민감도검사 : 할당방법및데이터불확실성 a) 할당방법그림 E5.6는경제적가치및물리적질량에기초한할당방법에대한민감도검사결과를보여준다. 85

가중치부여된환경영향 (WI i ) 시나리오 A 시나리오 B 물리적질량으로할당 3.20E-03 3.11E-03 경제적가치로할당 3.19E-03 3.10E-03 민감도 % 0.238 0.245 그림 E5.6 두가지시나리에대한민감도분석결과 b) 데이터불확실성 사용단계에서선택된주요인자에대해민감도분석을수행한다. 시나리오 : 사용단계에서, 전력사용이 10% 증가됐다고가정함 시나리오 영향범주 시나리오 기준값 CI i NI i WI i WI i GW 4.43E+04 7.82E-03 2.30E-03 2.11E-03 AD 1.72E+02 3.05E-03 4.81E-04 4.41E-04 EU 7.27E-01 8.17E-05 1.17E-05 1.17E-05 POC 2.41E+00 3.27E-04 4.13E-05 4.06E-05 ARD 4.18E+01 2.24E-03 6.21E-04 5.90E-04 합계 3.46E-03 3.19E-03 탄성도 = C R /C D C R = ( 시나리오의 WI 기준 WI) / 기준 WI 100, C R = 8.30% C D = ( 시나리오데이터 기준데이터 )/ 기준데이터 100, C D = 10.00% 탄성도 = 8.30/10 = 0.83 탄성도가 1보다작기때문에적당하다고판단된다. (4) 일관성검사 그림 E5.7 은두가지시나리오에대해일관성검사결과를보여준다. 86

검사항목시나리오 A 시나리오 B A 와 B 비교 조치 데이터출처 DB OK DB OK 일관적 없음 데이터정확성 좋음 OK 좋음 OK 일관적 없음 DB 수명 5 년 OK 5 년 OK 일관적 없음 특성화계수 OK OK 일관적 없음 가중계수 OK OK 일관적 없음 가중치부여방법 Panel method OK Panel method OK 일관적없음 그림 E5.7 일관성검사결과 (5) 데이터품질요구사항검사 여기서선택한전기주전자의전과정평가를위해서는표 E5.1 처럼공정그룹의 데이터품질요구사항에답할필요가있다. 표 E5.1 데이터품질요구사항검사 공정그룹 단위공정 수집 데이터 문헌 경계 데이터시간적지리적기술적 위공정물질 에너 PP v o o o 전력 v o o Cardboard o상v o o o Stainless steel v o o o 지디젤 v o o o 조립공정하위공정 ( 배송, 사용, 폐기 ) 원료 v o o o 에너지 v o o o 운송 v o o o 전력 v o o o 소각 v o o o 매립 v o o o 87

v: 적용데이터, o: 요구사항충족 재활용 v o o o (6) 결론및제안전기주전자전과정평가수행의목적은전기주전자제품시스템의환경상취약점을규명할뿐아니라두가지의서로다른폐기시나리오에기초하여제품시스템의환경영향을비교하는것이다. 전과정평가연구의주요한결론은다음과같다 1) 기여도분석을통한주요인자규명 여기에서, 주요인자는주요목록항목, 영향범주, 활동을포함한다. 그것들은다음과 같다 : 주요목록항목 = CO 2 주요영향범주 = 지구온난화 주요활동 = 사용단계 사용단계의환경영향은제품시스템의총환경영향중 83% 를차지한다. 지구온난화영향범주는제품시스템의총환경영향중 66% 를차지한다. 사용단계에서 CO 2 로부터발생된환경영향은사용단계의총환경영향중 96% 이상을차지한다. 이것은전기주전자사용단계에서의전력소비때문이다. 2) 제품시스템의환경영향을비교하기위해두가지다른폐기시나리오를검사했다. - 폐기시나리오 A: 매립 50%, 소각 50% - 폐기시나리오 B: 매립 30%, 소각 20%, 재활용 50% 표 E5.2 처럼, 시나리오 B 는시나리오 A 에비해 2.8% 의환경영향이감소됐다. 이것은폐기된제품이재활용율을증가시켰기때문이다. 표 E5.2 두가지다른폐기시나리오에대한전기주전자의환경영향 88

환경영향 ( 수치 / 전기주전자 ) 차이점 폐기단계 전체전과정 환경영향 ( 수치 / 전기주전자 ) 상대적차이 시나리오 A 3.96E-05 3.19E-03 시나리오 B -5.65E-05 3.10E-03 9.61E-05 2.8 표 E5.3 은전과정평가결과의완전성, 민감도, 일관성검사를보여준다. 이번 전과정평가연구의검사결과는완전성, 민감도및일관성에대해모든요구사항을 충족시키고있음을보여준다. 표 E5.3 전기주전자전과정평가결과의완전성, 민감도, 일관성검사 시나리오 A 시나리오 B 비교 완전성검사 A 부터 C 사이완전성검증됨 민 감 도 할당방법 ( 물리적질량과경제적가치 ) 0.238 % 0.245 % 할당방법에 따른영향 없음 검 사 탄성도 ( 사용단계의전력소비 ) 0.83 민감하지않음 일관성검사 OK OK 일관성검증됨 위에서도출된결론에기초한전과정평가연구의제안사항은다음과같다. 1) 제품의환경성을개선시키기위해서는전기주전자사용단계에서의 CO 2 발생을줄여야한다. 따라서, 사용단계의전력사용량을줄일수있게전기주전자를설계해야한다. 2) 전기주전자의재활용율이 0% 에서 50% 로증가했을때, 제품시스템의총 89

환경영향은 2.8% 감소되었다. 따라서, 재활용이쉽도록제품을설계하면 전기주전자의환경영향을감소시킬수있다. 마지막단계에서는, ISO 14040 에제시된요구사항에맞게전과정평가보고서를 준비한다. 90

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아시아-태평양경제협력기구 출판아주대학교, 친환경제품설계연구실 (CEL) 경기도수원시영통구원천동산 5번지 442-749 Email: kunlee@ajou.ac.kr Website: http://ecodesign.ajou.ac.kr 발행처 The APEC Secretariat, 35 Heng Mui Keng Terrace, Singapore 119616 Telephone:(65) 6775-6012 Facsimile: (65) 6775-6013 Email: info@mail.apecsec.org.sg Website: www.apec.org 2004 APEC Secretariat APEC#204-CT-01.1 ISBN 981-05-0590-6