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J. Kor. Soc. Environ. Eng., 36(2), 139~146, 2014 Original Paper http://dx.doi.org/10.4491/ksee.2014.36.2.139 ISSN 1225-5025 LCA기법을적용한구리및알루미늄금속자원순환의환경성평가 An Environmental Evaluation of Copper and Metal Resources Circulation by Life Cycle Assessment 신우철 황용우 문진영 공찬휘 Woochul Shin Yongwoo Hwang Jinyoung Moon Chanhwi Kong 인하대학교환경공학과 Department of Environmental Engineering, Inha University (2012 년 12 월 27 일접수, 2014 년 2 월 13 일채택 ) Abstract : In this research, we quantified the environmental load while using and not using secondary resources. During the process of primary processed product of metal resources (copper, aluminum), we applied LCA technique and analyzed by dividing into 8 environmental impact categories that affect the environment. Furthermore, we analyzed the greenhouse gas that occur during the process of primary processed product domestically and globally according to the changes of each metal resource's recycling rate. Consequently, when producing 1 ton of copper using secondary resources, the environmental effects were found to be 6.09E + 01 person-yr/f.u. and 7.23E + 01 person-yr/f.u. Additionally, as the recycling rate increased both globally and domestically, the amount of greenhouse gas decreased. Producing 1 ton of using secondary resources, the environmental effects were found to be 2.34E + 02 person-yr/f.u. and 3.01E + 02 person-yr/f.u. Moreover, as the recycling rate domestically decreased, the amount of greenhouse gas increased, however the globally was decreased. Key Words : Life Cycle Assessment, Metal Resources, Resources Circulation, Greenhouse Gas 요약 : 구리및알루미늄의 1 차가공제품을제조함에있어 2 차자원 ( 스크랩 ) 의사용및미사용시발생되는환경부하량을전과정평가 (LCA) 기법을적용하여정량화하고, 환경에미치는영향을 8 가지환경영향범주로나누어환경부하를분석하였다. 또한구리및알루미늄의자원순환율이증가할경우동일한 1 차가공제품생산단계에서발생되는온실가스발생량을국내범위와전지구적범위로분석하였다. 그결과구리의경우 1 차가공제품 1 ton 생산시 2 차자원의사용및미사용시전체환경범주에대한환경영향은각각 6.09E + 01 person-yr/f.u. 및 7.23E + 01 person-yr/f.u. 로나타났으며, 온실가스발생량은국내범위및전지구적범위모두자원순환율이증가함에따라저감되는것으로조사되었다. 알루미늄의경우 1 차가공제품 1 ton 생산시 2 차자원의사용및미사용시전체환경범주에대한환경영향은각각 2.34E + 02 person-yr/f.u. 및 3.01E + 02 person-yr/f.u. 로나타났으며, 온실가스발생량은국내범위에서는자원순환율이감소함에따라, 전지구적범위에서는자원순환율이증가함에따라저감되는것으로조사되었다. 주제어 : 전과정평가, 금속자원, 자원순환, 온실가스 1. 서론 지난수십년간유가금속에대한원자재가격은하향안정세를유지해왔다. 그러나중국, 인도등의나라에서발생된자원수요증가, 환률및물가상승등의금융위기지속과맞물려최근상승세를보이고있다. 1) 특히, 중국, 인도등신흥경제국의자원소비는세계 20~30% 를차지할만큼막대하여국제자원수습시스템의급격한변화를초래하고있다. 이러한자원시장에서는유한한천연자원고갈의위기감이증가되며, 향후채굴가능량에비해예상되는수요량이증가하고있기때문에세계각국은산업의핵심원료인광물자원을확보하기위한나라별대안을모색중에있다. 주요자원생산국중하나인중국은자국내에서의금속소비량증가에따라기존수출장려정책에서수출억제정책으로전환하였으며, 수출할당허가제도의추진에의해수출수량을제한, 강화하고있다. 이와같이금속광물자원생산국 은자원민족주의를내세움으로써자국의부존자원무기화 가심화되고있으며, 금속광물자원에대한영향력을강화 하고 21 세기첨단산업분야에서강력한힘을발휘하여국가이익을최대한확보하려는전략을추진중이다. 2) 우리나라의경우원자재를수입, 가공하여제품을수출하 는가공무역의경제구조를갖고있으며, 특히반도체, 자동 차, 통신기기, 조선, 석유화학, 기계등의산업들은국내의 수출제조업중에서중심적인위치에있는산업으로모두자 원의존도가높다는공통적인특성을가지고있다. 대부분 의자원을전량수입에의존하고있는우리나라의경우국 제자원가격의변동, 환률및자원고갈등의위기에따른우 리산업에미치는영향을완화시키고자원의수급안정을위 한자원관리체계의구축및자원생산성향상을위한전략 이필요하다. 3) 그방안중 2 차자원 ( 스크랩 ) 사용은자원절약 면아니라환경면에서도긍정적인영향을미친다. 이에본연구에서는주요금속자원인구리와알루미늄에 Corresponding author E-mail: hwangyw@inha.ac.kr Tel: 032-860-7501 Fax: 032-865-1425

140 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 신우철 황용우 문진영 공찬휘 대하여원료단계와 1차가공제품단계에서발생하는환경부하를규명하고, 2차자원의사용및미사용시발생하는환경부하를전과정평가 (Life Cycle Assessment: LCA) 기법 4) 을활용하여비교분석하였다. 또한이를바탕으로 2차자원사용시얻어지는환경적이득을평가하였다. 2. 목적및범위설정 본연구는구리및알루미늄의원료취득에서부터 1 ton의 1차가공제품을생산하는과정까지의환경오염부하를정성적, 정량적으로분석함으로써그에따른환경영향을평가하고제품폐기과정에서발생되는물질의재활용을통해생산된제품에대한상대적인환경영향및온실가스발생량을국내범위와전지구적범위로비교평가하는데목적이있다. 5) 연구대상제품의구리및알루미늄의시스템경계를 Fig. 1 및 2에나타내었다. 본연구에서선정한시스템경계는국내범위와전지구적범위로구분하여설정하였다. 구리의국내범위는원광제련및원료제련단계이며, 전지구적범위는국내범위에원광채굴, 원광수입, 재활용및폐기단계를추가하여설정하였다. 알루미늄의국내범위는원료수입, 원료제련단계이며, 전지구적범위는국내범위에원광채굴, 원광제련, 재활용및폐기단계를추가하여설정하였다. 각대상의제품의기능단위 (Functional Unit, f.u.) 는생산업체에서측정가능하며입출력데이터와연관성을가질수있는 1 ton으로설정하였다. 금속자원순환활성화를위한분석지원기반구축및온실가스저감량평가 에서선정한대상업체는구리의경우전기동, 동선, 동관, 동판및동봉등을생산하는 4개의업체, 알루미늄의경우알루미늄관, 봉, 선, 합금및캔등을생산하는 3개의업체로원료단계와 1 차가공제품단계로분류하여선정하였다. 6) 구리대상업체총 4개업체중 A업체 1곳만이광산에서채굴된 1차자원을제련공정과전련공정을거쳐순도 99.9% 이상의전기동을생산하는원료단계업체이며, 알루미늄의경우괴의형태로전량수입하기때문에원료단계의환경영향은산정하지않았다. 구리의 1차가공제품인동선, 동관, 동판및동봉등을생산하는업체는 B, C 및 D 업체 3곳으로 B 업체는 A업체로부터전기동을구입하여다른비철금속을합금하여 1차가공제품을생산하며이때제품생산시 2차자원의투입여부에따른환경성을평가하였다. 이때 2차자원의투입여부에따라 B-C oil 및전력등의에너지사용량또한변화된다. C 업체는폐기된 1차가공제품인 2차자원만을사용하여황동합금을생산하는업체이며, D 업체는전기동과 2차자원을사용하여동양극및황동봉등을생산한다. 알루미늄의 1차가공제품인알루미늄압연판재, 봉, 선및캔등을생산하는업체는 E 업체 ( 울산, 영주 ) 와 C 업체 3곳으로 E 업체는알루미늄괴와폐기된 1차가공제품인 2차자원을사용하여알루미늄압연판재를생산하는업체이며, C 업체는알루미늄괴와아연및 2차자원을사용하여알루미늄합금을생산한다. 3. 목록분석 Table 1에나타낸구리와알루미늄의생산업체별투입물및배출물을이용하여구리와알루미늄에대한목록분석을실행하였고, 목록분석결과중대표적인항목을자원소모, 대기오염물및수질오염물등으로구분하여 Table 2에나타내었다. 구리의경우동정광및전기동등의원료와 B-C Oil, LNG, 전력및용수등의유틸리티에대한목록분석결과총 420 여개의목록항목이도출되었으며, 알루미늄의경우알루미늄괴를원료로사용하고, B-C Oil, B-A Oil, LNG, LPG, 디젤, 전력및용수등의유틸리티에대한목록분석결과총 350여개의목록항목이도출되었다. Fig. 1. System boundary in copper. Fig. 2. System boundary in aluminum. Journal of KSEE Vol.36, No.2 February, 2014

J. Kor. Soc. Environ. Eng. LCA 기법을적용한구리및알루미늄금속자원순환의환경성평가 141 Table 1. Input and output in company in copper and aluminum Copper A Company B Company C Company D Company E (Ulsan) Company E (Yeongju) Company C Company Copper ore (ton) 192,363 153,691 10,500 1,345,000 - - - (ton) Recycled scrap (ton) 61,225 95,394 500 Electrolytic - 108,602 0 8,148 B-C Oil (L) 18,833,579 19,712,170 1,660,743 copper (ton) LNG (ton) 3,771 17,072,262 - Recycled 41,522 50,071 1,800 106,778 LPG (ton) 1,000 - - scrap (ton) Input Input B-A Oil (L) 260,469 - - B-C Oil (L) 23,958,000 20,515,780 170,820 - Refined oil (L) 3,039,308 - - LNG (Nm 3 5,476,000 - - 2,937,312 ) Diesel (L) 451,642 - - Electrictity Water (ton) 470,981 475,511-522 115-66,015,508 (GWh) Electricity (kwh) 144,609,000 173,111 - Water (m 3 ) 3,685,000 - - - Zinc (ton) - - 10,500 Output Production Production amount (ton) Electrolytic Copper Primary Processed Product Latten Brass bar 466,192 175,340 1,460 100,607 Output Production Production amount (ton) rolling rolling alloy 278,247 199,110 20,503 Table 2. Results of inventory analysis Flow Material Flow name Units Copper Recycling used Recycling unused Recycling used Recycling unused INPUT Resource Aluminium kg 4.13E-07 4.44E-07 1.54E-07 1.49E-07 INPUT Resource Ammonia kg 2.91E-04 3.14E-04 1.15E-04 1.06E-04 INPUT Resource Bauxite kg 2.15E-02 2.29E-02 1.59E+03 2.14E+03 INPUT Resource Bentonite kg 3.34E-02 3.46E-02 1.97E-01 2.44E-01 INPUT Resource Carbon dioxide kg 4.14E+01 4.55E+01 5.24E-05 4.83E-05 INPUT Resource Carbon kg 1.78E-03 1.94E-03 2.86E-04 3.64E-04 INPUT Resource Clay kg 1.79E-04 1.77E-04 3.65E-04 4.64E-04 INPUT Resource Coal kg 1.74E+02 1.78E+02 1.11E+02 1.15E+02 OUTPUT Air Acetaldehyde kg 4.36E-04 4.66E-04 3.28E-04 4.16E-04 OUTPUT Air Acetic acid kg 8.31E-03 9.24E-03 1.32E-05 1.24E-05 OUTPUT Air Acetone kg 2.61E-04 2.85E-04 1.25E-05 1.56E-05 OUTPUT Air kg 9.65E+00 1.21E+01 4.83E-08 6.54E-08 OUTPUT Air Ammonia kg 1.08E-01 1.12E-01 2.33E-03 2.95E-03 OUTPUT Air Carbon dioxide kg 4.89E+02 5.04E+02 1.92E+03 2.48E+03 OUTPUT Air CFC-11 kg 3.37E-09 3.39E-09 1.79E-08 2.23E-08 OUTPUT Air CFC-114 kg 3.47E-09 3.46E-09 1.83E-08 2.29E-08 OUTPUT Air Magnesium kg 5.49E-03 6.01E-03 1.72E-08 2.33E-08 OUTPUT Air Manganese kg 2.96E-02 3.23E-02 1.48E-05 2.00E-05 OUTPUT Air Mercury kg 1.67E-04 1.85E-04 1.59E-06 2.12E-06 OUTPUT Air Methane kg 5.24E-01 5.54E-01 2.39E+00 3.01E+00 OUTPUT Water BOD kg 1.91E+00 2.15E+00 3.00E-02 3.85E-02 OUTPUT Water Ethylbenzene kg 7.46E-05 7.44E-05 4.19E-04 5.25E-04 OUTPUT Water Fluoride kg 1.04E-01 1.21E-01 2.78E-02 3.57E-02 OUTPUT Water Heavy metals kg 1.97E-06 1.99E-06 1.09E-05 1.37E-05 OUTPUT Water Zinc kg 4.81E-05 5.25E-05 1.23E-04 1.56E-04 OUTPUT Product kg 1.00E+03 1.00E+03 1.00E+03 1.00E+03 대한환경공학회지제 36 권제 2 호 2014 년 2 월

142 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 신우철 황용우 문진영 공찬휘 4. 영향평가 전과정영향평가 (Life Cycle Impact Assessment: LCIA) 는전과정목록분석결과를바탕으로잠재적인환경영향의중요성을평가하는단계이며, 환경부하를정량적, 정성적으로산출하여연구대상시스템이환경에미치는영향을종합적으로평가하는것이다. 구리의영향평가결과를 Fig. 3에나타내었다. 1차가공제품 1 ton 생산시 2차자원의사용및미사용시환경영향은각각 6.09E + 01 person-yr/f.u. 및 7.23E + 01 person-yr/f.u. 로나타났다. 2차자원사용시자원고갈에대한환경영향이 3.22E + 01로가장높게나타났으며, 그다음으로지구온난화 2.04E + 01, 산성화 4.72E + 00, 부영양화 2.73E + 00, 오존층파괴 4.51E-01, 인간독성 2.07E-01, 광화학산화물 9.25E-02, 생태독성 4.29E-02 순으로나타났다. 2차자원미사용시자원고갈에대한환경영향이 4.28E + 01로가장높게나타났으며, 그다음으로지구온난화 2.09E + 01, 산성화 4.80E + 00, 부영양화 3.06E + 00, 오존층파괴 4.55E-01, 인간독성 2.24E- 01, 광 화학산화물 1.00E-01, 생태독성 2.24E-01 순으로환경영향에미치는영향범주의순서는 2차자원사용시와동일하였다. 알루미늄의영향평가결과를 Fig. 4에나타내었다. 1차가공제품 1 ton 생산시 2차자원사용및미사용시환경영향은 2.34E + 02 person-yr/f.u. 및 3.01E + 02 person-yr/f.u. 로나타났다. 2차자원사용시자원고갈에대한환경영향이 9.16E + 01로가장높게나타났으며, 그다음으로지구온난화 8.45E + 01, 산성화 4.27E + 01, 부영양화 1.22E + 01, 오존층파괴 2.57E + 00, 생태독성 4.18E-01, 인간독성 3.34E-01, 광화학산화물 2.21E-01 순으로나타났다. 2차자원미사용시자원고갈에대한환경영향이 1.15E + 02로가장높게나타났으며, 그다음으로지구온난화 1.09E + 02, 산성화 5.59E + 01, 부영양화 1.60E + 01, 오존층파괴 3.22E + 00, 생태독성 3.27E-01, 인간독성 2.61E-01, 광화학산화물 1.73E-01 순으로환경영향에미치는영향범주의순서는 2차자원사용시와동일하였다. 구리및알루미늄모두환경영향적측면에서는 2차자원사용시모든영향범주에서환경영향이낮게나타났다. Fig. 3. Results of impact assessment (in copper). Fig. 4. Results of impact assessment (in aluminum). Journal of KSEE Vol.36, No.2 February, 2014

J. Kor. Soc. Environ. Eng. LCA 기법을적용한구리및알루미늄금속자원순환의환경성평가 143 5. 결과해석 본연구에서는구리및알루미늄 1차가공제품 1 ton 생산시 2차자원사용및미사용시에따른환경영향을주요범주별로평가하였다. 5.1. 환경영향평가결과의주요범주규명구리및알루미늄 1차가공제품생산시, 2차자원사용및미사용시에따른영향평가결과를바탕으로환경영향범주별주요영향물질과원인을분석하여 Table 3에나타내었다. 구리 1차가공제품 1 ton 생산시, 2차자원사용및미사용시에따른환경영향을평가한결과모두동일하게, 자원고갈, 지구온난화, 산성화및부영양화순으로환경에높은영향을미치는것으로나타났다. 자원고갈의주요영향물질은 2차자원사용시 Coal이약 57% 로가장높은기여도를나타냈으며, 그다음으로 Oil, Natural gas 및 Copper 순으로나타났다. 2차자원미사용시 Coal이약 51% 로가장높은기여도를나타냈으며, 그다음으로 Copper, Oil 및 Natural gas 순으로나타났다. 지구온난화의주요영향물질은 2차자원사용시 CO 2 가약 98% 로가장높은기여도를나타냈으며, 그다음으로 CH 4 및 N 2O 순으로나타났다. 2차자원미사용시 CO 2 가약 99% 로가장높은기여도를나타냈으며, 그다음으로 CH 4 및 N 2O 순으로 2차자원사용시와기여도순이동일하게나타났다. 알루미늄의경우 2차자원사용및미사용시에따른환경영향은두동일하게, 자원고갈, 지구온난화및산성화순으로환경에높은영향을미치는것으로나타났다. 자원고갈의주요영향물질은 2차자원사용시 Bauxite가약 86% 로 가장높은기여도를나타냈으며, 그다음으로 Natural gas 및 Coal 순으로나타났다. 2차자원미사용시 Bauxite가약 89% 로가장높은기여도를나타냈으며, 그다음으로 Natural gas 및 Coal 순으로 2차자원사용시와기여도순이동일하게나타났다. 2차자원미사용시더많은 Bauxite를사용함으로써, 자원고갈에대한환경영향이더욱높은것으로나타났다. 5.2. 자원순환율에따른온실가스발생량비교평가국내구리산업의경우동정광대부분은수입에의존하고있다. 따라서제련과정의원료단계와 1차가공제품생산단계에서발생하는온실가스뿐만아니라국외채굴부터수송되는과정까지포함하여전지구적범위의온실가스발생량을산정할필요성이있다. 2011년기준, 국내로수입된동정광은약 1,732,000 ton 으로조사되었으며, 칠레, 호주, 인도네시아, 페루, 아르헨티나등다양한국가로부터수입 7) 되었다. 그중칠레로부터약 476,000 ton의가장많은동정광을수입하였다. 각나라로부터수입된동정광의수량과항해거리 8) 및해양수송에따른외항선 ( 벌크 ) 의탄소발생계수 9) 등을적용하여동정광수입시온실가스총발생량을산정하였다. 구리의 2차자원사용및미사용시에따른온실가스발생량을국내및국외범위에서발생하는온실가스발생량을 Table 4에나타내었다. 2011년기준동정광의수입량은약 1,732,000 ton에해당한다. 이수입된동정광및 2차자원을사용하여총 1,225,490 ton의 1차가공제품을생산하게되는데이때발생하는온실가스의양은약 221,695 ton CO 2 로나타났다. 그러나, 2차자원을사용하지않을경우동일한양 Table 3. Major material of impact category Major material Impact Copper category Recycling used Recycling unused Recycling used Recycling unused HE ARD GW OD POC AC EU ET Air Water Coal (57.5%), Oil (19.0%) Copper (11.7%) CO 2 (98.2%), CH 4 (0.1%), N 2O (0.01%) Halon-1301 (99.9%), CFC-11 (0.05%), CFC-12 (0.01%) Methane (89.2%), Ethane (4.1%), Propane (2.0%) SOx (94.3%), SO 2 (5.5%), NH 3 (0.1%) COD (62.8%), BOD (34.7%), PO 4-3 (2.5%) Oil (93.4%), Phenol (2.4%), Toluene (2.3%) SOx (58.9%), NMVOC (20.4%), CH 4 (17.8%) PO 4-3 (48.7%), F - (36.8%), Oil (9.6%) Coal (51.0%), Copper (20.4%), Oil (18.4%) CO 2 (99.3%), CH 4 (0.1%), N 2O (0.01%) Halon-1301 (99.9%), CFC-11 (0.06%), CFC-12 (0.01%) Methane (88.8%), Ethane (4.3%), Propane (2.1%) SOx (94.4%), SO 2 (5.5%), NH 3 (0.1%) COD (62.3%), BOD (35.1%), PO 4-3 (2.6%) Oil (93.2%), Phenol (2.5%), Toluene (2.4%) SOx (51.5%), NMVOC (21.9%), CH 4 (17.8%) PO 4-3 (50.1%), F - (36.4%), Oil (8.8%) Bauxite (86.3%), Natural gas (7.7%), Coal (6.0%) Bauxite (89.3%), Natural gas (5.8%), Coal (4.9%) CO 2 (99.8%), CH 4 (0.1%) CO 2 (99.8%), CH 4 (0.1%) Halon-1301 (99.9%), CFC-11 (0.05%), CFC-12 (0.01%) Methane (98.0%), Ethane (0.7%), Propane (0.4%) NOx (50.4%), SOx (38.3%), SO 2 (11.2%) NOx (98.0%), COD (1.4%), N 2O (0.2%) Oil (90.8%), PAH (2.6%), Phenol (2.4%) NOx (28.3%), CO (21.7%), SOx (21.5%) Oil (65.5%), F - (22.3%), Fe (2.9%) Halon-1301 (99.9%), CFC-11 (0.05%), CFC-12 (0.01%) Methane (98.0%), Ethane (0.7%), Propane (0.5%) NOx (50.6%), SOx (38.3%), SO 2 (11.0%) NOx (98.1%), COD (1.3%), N 2O (0.2%) Oil (90.7%), PAH (2.7%), Phenol (2.4%) NOx (28.9%), CO (22.7%), SOx (21.9%) Oil (65.3%), F - (22.6%), Fe (2.9%) 대한환경공학회지제 36 권제 2 호 2014 년 2 월

144 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 신우철 황용우 문진영 공찬휘 Table 4. The range of greenhouse gas emissions in copper resource Global Domestic Category Recycling used (ton CO 2) Mining step 221,695 Transport step 34,629 Ore smelting 351,267 Primary processed product step Total Recycling unused (ton CO 2) 221,695 21,260 34,629 3,321 376,800 244,532 628,282 481,845 1,235,873 (89%) 1,384,046 (100%) 의 1 차가공제품을생산하기위해서는약 279,960 ton 의동 정광을추가로수입해야하는데, 이때추가로발생하는온 실가스의양은 21,260 ton CO 2 로나타났다. 수송의경우각 국가로부터수입된수량과해양거리그리고해양외항선 ( 벌크 ) 의탄소발생계수를적용하여동정광수입에따른온 실가스발생량은약 34,629 ton CO 2 로나타났으며, 2 차자 원미사용시 3,321 ton CO 2 가추가발생되는것으로나타 났다. 따라서 2 차자원사용시약 11% 의온실가스저감효 과가나타나는것을확인할수있었다. 이때자원순환율의증가 (24%, 50%, 70%) 함에따라국내 범위에서 2차자원미사용시를기준으로각각 12.6% (123,629 ton CO 2), 38.1% (304,434 ton CO 2) 및 66.5% (440,629 ton CO 2) 의온실가스가저감되었으며, 전지구적범위에서도각각 12.0% (148,210 ton CO 2), 36.5% (369,753 ton CO 2) 및 65.6% (548,210 ton CO 2) 의온실가스가저감되었다. 국내범 위및전지구적범위모두자원순환율이증가함에따라온실 가스가저감되는것으로나타났다 (Fig. 5). 알루미늄의경우알루미늄괴전량을수입에의존하고있 다. 따라서 1 차가공제품생산단계에서발생하는온실가스뿐 만아니라국외채굴부터알루미늄괴생산, 수송되는과정 까지포함하여전지구적범위의온실가스발생량을산정하 여야한다. 2011년기준, 국내로수입된알루미늄괴는약 1,208,595 ton으로조사되었으며, 중국, 러시아연방, 호주, 남아프리카, 케나다등다양한국가로부터수입되었다. 그중호주로부터 308,528 ton 의가장많은알루미늄괴를수입하였다. 7) 각나 라로부터수입된알루미늄괴의수량과항해거리, 8) 그리고해 양수송시외항선 ( 벌크 ) 의탄소발생계수 9) 등을적용하여알루 미늄괴의수입시온실가스총발생량을산정하였다. 알루미늄의 2차자원사용및미사용시에따른온실가스 발생량을국내및국외범위에서발생하는온실가스발생량 을 Table 5 에나타내었다. 2011 년기준알루미늄괴의수입량 은약 1,208,595 ton 에해당한다. 이수입된알루미늄괴및 2 차자원을사용하여총 1,007,429 ton 의 1 차가공제품을생 산하게되는데이때발생하는온실가스의양은 3,633,292 ton CO 2 로나타났다. 그러나 2차자원을사용하지않을경우 Table 5. The range of greenhouse gas emissions in aluminum resource Global Domestic Category Recycling used (ton CO 2) Mining step 3,633,292 Transport step 13,749 Recycling unused (ton CO 2) 3,633,292 846,951 13,749 3,205 Primary processed product step 609,070 573,756 Total 4,256,111 (84%) 5,070,953 (100%) Fig. 5. CO 2 emission by the resource circulation rate (in copper). Journal of KSEE Vol.36, No.2 February, 2014

J. Kor. Soc. Environ. Eng. LCA 기법을적용한구리및알루미늄금속자원순환의환경성평가 145 Fig. 6. CO 2 emission by the resource circulation rate (in aluminum). 동일한양의 1차가공제품을생산하기위해서는약 281,734 ton의알루미늄괴를추가로수입해야하는데, 이때추가로발생하는온실가스의양은 846,951 ton CO 2 로나타났다. 수송의경우각나라로부터수입된수량과해양거리그리고해양외항선 ( 벌크 ) 의탄소발생계수를적용하여알루미늄괴수입에따른온실가스발생량은약 13,749 ton CO 2 로나타났으며, 2차자원미사용시 3,205 ton CO 2 가추가적으로발생되는것으로나타났다. 따라서 2차자원사용시약 16% 의온실가스저감효과가나타나는것을확인할수있었다. 이때자원순환율의증가 (30%, 50%, 70%) 함에따라국내범위에서 2차자원미사용시를기준으로각각 6.1% (29,725 ton CO 2), 27.7% (134,161 ton CO 2) 및 52.0% (251,266 ton CO 2) 의온실가스가저감되었으며, 전지구적범위에서도각각 15.5 % (684,863 ton CO 2), 35.5% (1,570,428 ton CO 2) 및 63.4% (2,804,863 ton CO 2) 의온실가스가저감되었다. 국내범위에서는자원순환율이낮을수록, 전지구적범위에서는자원순환율이높을수록온실가스가저감되는것으로나타났다 (Fig. 6). 6. 결론 본연구에서는구리의원료제련단계와 1차가공제품제조단계에있어 2차자원의사용및미사용시발생되는환경부하량을전과정평가 (LCA) 기법을적용하여정량화하고, 환경에미치는영향을 8가지환경영향범주로나누어분석하였다. 또한, 금속자원별자원순환율변화에따른온실가스발생량을국내범위와전지구적범위로분석하여다음과같은결론을도출하였다. 고갈로나타났다. 그중주요영향물질은 Oil, Natural gas 및 Copper 등으로나타났으며, 이는동정광사용에의한것으로사료된다. 2) 구리 1차가공제품생산시자원순환율이증가 (24%, 50%, 70%) 함에따라국내범위에서 2차자원미사용시를기준으로각각 12.6% (123,629 ton CO 2), 38.1% (304,434 ton CO 2) 및 66.5% (440,629 ton CO 2) 의온실가스가저감되었으며, 전지구적범위에서도각각 12.0% (148,210 ton CO 2), 36.5% (369,753 ton CO 2) 및 65.6% (548,210 ton CO 2) 의온실가스가저감되었다. 3) 알루미늄의경우 2.34E + 02 person-yr/f.u. 및 3.01E + 02 person-yr/f.u. 로나타났으며, 2차자원사용시 28.4% 의환경영향이낮게나타났다. 영향범주중가장높게환경영향을미치는항목은 2차자원사용및미사용시모두자원고갈로나타났다. 그중주요영향물질은 Bauxite, Natural gas 및 Coal 등으로나타났으며, 이는알루미늄광사용에의한것으로사료된다. 4) 알루미늄의경우자원순환율이증가 (30%, 50%, 70%) 함에따라, 2차자원미사용시를기준으로각각 6.1% (29,725 ton CO 2), 27.7% (134,161 ton CO 2) 및 52.0% (251,266 ton CO 2) 의온실가스가증가되었다. 반면, 전지구적범위에서는각각 15.5% (684,863 ton CO 2), 35.5% (1,570,428 ton CO 2) 및 63.4% (2,804,863 ton CO 2) 의온실가스가저감되었다. 사사 본논문은산업통상자원부의지원에의해연구되었으며, 일부는인하대학교의지원을받았습니다. 1) 구리 1차가공제품 1 ton 생산시 2차자원의사용및미사용시환경영향은각각 6.09E + 01 person-yr/f.u. 및 7.23E + 01 person-yr/f.u. 로나타났으며, 2차자원사용시 18.8% 의환경영향이낮게나타났다. 영향범주중가장높은환경영향을미치는항목은 2차자원사용및미사용시모두자원 Reference 1. London Metal Exchange, http://www.lem.co.uk. 대한환경공학회지제 36 권제 2 호 2014 년 2 월

146 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 신우철 황용우 문진영 공찬휘 2. Phipps, G., Mikolajczak, C. and Guckes, T., Indium and gallium supply sustainability, 22nd EU PV Solar Conference, Milan Italy 4 Sep(2007). 3. The Ministry of Environment, Development of the SEEA (System of Integrated Environment and Economic Account) and the preparation of green GDP(III)(2005). 4. ISO/DIS 14041, 14042, 14043, Environmental Management- Life Cycle Assessment(1996). 5. Kim, J., Hwang, Y. and Park, K., Methodology of recycling potential evalution on end of life home appliance materials integrated by environmental and economical efficiency, Kor. Soc. Waste Manage., 19(8), 970~979(2002). 6. The Ministry of Knowledge and Economy, Establishment of company-supporting infrastructure for chemical analyses of metal resource recycling & its evaluation of green house gas reduction, (2010). 7. The Ministry of Knowledge and Economy, The supply and demand of mineral commodity in 2011, (2012). 8. Korea Ocean Research Development Institute, http://www. kiost.ac. 9. Korea Environment Industry Technology Institute, http://www. edp.or.kr. Journal of KSEE Vol.36, No.2 February, 2014