지속가능한 소비측면에서의 산업생태 네트워크 통합모델
An Integrated Model for Industrial-Ecological Networks in Sustainable Consumption
- 발행기관 亞州大學校 大學院
- 지도교수 李健模
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 공학계열
- 본문언어 한국어
초록/요약
지속가능한 소비를 달성하기 위해서는 생산과 소비 측면을 동시에 고려해야 한다. 따라서 가계소비에 의한 환경영향을 정량적으로 평가하기 위해 환경영향의 주요 인자로 파악되는 기술, 산업구조 및 소비를 포함하는 통합모형을 제안하였다. 통합모형의 제안을 위해, 이 논문에서는 이상적 모형의 조건, 모형의 수학적 전개, 모형의 신뢰성, 모형의 적용사례 및 해석 등 네 가지 연구주제에 대해 접근하였다. 상기 연구주제별 주요결과는 아래와 같다. 첫째, 지속가능한 소비를 평가하기 위한 이상적 모형의 조건을 아래와 같이 규명하였다. 1) 모형은 산업생태 시스템의 구성요소간의 네트워크를 대상으로 시스템의 구조와 기능을 규명할 수 있어야 한다. 2) 모형은 가계에서 소비되는 재화 및 서비스에 의해 야기되는 전과정(life-cycle)의 환경영향을 정량화할 수 있어야 한다. 3) 모형은 정량화된 최종소비에 의한 환경영향을 기술진보, 산업구조 및 소비패턴 등 다양한 관점에서 정량적으로 분석할 수 있어야 한다. 둘째, 지속가능한 소비를 평가하는 통합모형으로써 ETIC(Environmental Impact caused by Technology, Industrial Structure, and Consumption)모형을 식(1)과 같이 제안하였다. E = TIC (1) 식(1)을 토대로 가계소비에 의해 야기되는 환경영향을 정량화하는 일반모형을 식(2)와 같이 수학적으로 전개하였다. E_(h) = [t₁ * C^((D))_(h)] + [t₁ * t₂ * (I^(*)-A)^(-1) * C^((I))_(h)] = t₁ * {C^((D))_(h) + [t₂ * (I^(*) - A)^(-1) * C^((I))_(h)]} (2) 또한 가계소비에 의해 야기되는 환경영향에서 기술 및 산업구조에 의해 기여하는 환경영향을 정량화하는 일반모형을 각각 식(3) 및 식(4)와 같이 제안하였다. E^(T)_(h) = t₁ * t₂ * M = T * M (3) E^(I)_(h) = t₁ * t₂ * M * (I^(*)-A)^(-1) = T * M * I (4) 한편, 소비주체별 정량화된 환경영향을 산정하기 위한 확장모형을 식(5)에 나타낸 바와 같이 제안하였다. 이를 토대로 산업계 소비, 가계 소비, 정부 소비 및 수출에 의한 환경영향을 정량화 할 수 있다. E_(x) = t₁ * t₂ * (I^(*)-A)^(-1) * C_(x) = T * I * C_(x) (5) 셋째, ETIC모형의 신뢰성을 평가하기 위해, 몬테카를로 시뮬레이션(Monte-Carlo simulation) 기법을 적용하여 모형의 불확실성 정도를 분석하였다. 분석결과를 토대로 데이터 불확실성이 주요 불확실성 요인으로 규명되었다. 이에 ETIC모형에서 사용된 산업연관표의 산업분류 등을 세분화 함으로써, ETIC모형의 신뢰성을 제고하였다. 넷째, 한국 도시가계의 소비를 대상으로 ETIC모형을 적용하였다. 모형의 주요결과는 아래와 같다. 소비유형별로 간접 CO₂ 배출 기여도는 가사용품 및 여가가 각각 33.4% 및 33.0%로 가장 높게 나타났다. 특히, 식료품에 의한 간접 CO₂ 배출 기여도가 21.6%로 높게 나타났다. 소비항목별로는 전기, 개인교통 및 잡비에 의한 CO₂ 배출이 높은 것으로 나타났다. 가계유형별로는 가구주가 고연령, 고소득, 고학력이고, 구성원의 숫자가 적을수록 상대적으로 CO₂ 배출이 높은 것으로 나타났다. 도시평균가계에 의해 야기되는 CO₂ 배출은 기술진보 측면에서 전력, 시멘트 및 도로운송의 기술에 의해 각각 49.3%, 7.5% 및 3.9%의 CO₂ 배출 기여도를 나타내었다. 산업구조 측면에서는 전력, 시멘트 및 철강1차 제품의 산업 생산구조에 의해 각각 14.3%, 4.3% 및 3.4%의 CO₂ 배출 기여도를 나타내었다. 소비패턴 측면에서는 전기, 개인교통 및 외식의 소비에 의해 각각 25.2%, 9.8% 및 7.4%의 CO₂ 배출 기여도를 나타내었다. 결론적으로, 이 논문에서는 소비되는 재화 및 서비스에 의해 야기되는 환경영향을 기술, 산업구조 및 소비 측면에서 정량화하고, 이들 측면의 상호관계를 규명함으로써, 산업생태 시스템(industrial-ecological system)의 기능을 이해하기 위한 ETIC모형을 개발하였다.
more초록/요약
For attaining the goal of sustainable consumption, both aspects of production and consumption should be considered simultaneously. In order to assess the environmental impact caused by household consumption, an integrated model consisting of three factors including technology, industrial structure, and consumption was developed in this dissertation. Four research themes were identified for the development of this integrated model. They are; requirements of an ideal model, deployment of the mathematical model, reliability of the model, and case study of the model application and interpretation. Major results for these research themes are summarized below. First, the requirements for an ideal model that assesses sustainable consumption were identified as followed. i) A model should be able to identify the function and structure of an industrial-ecological system as a complex network. ii) A model should be able to quantify the environmental impact caused by goods and service consumed in a household. iii) A model should be able to quantitatively analyze the environmental impact of a household consumption from diverse perspectives including technology progress, structure of industrial production, and consumption pattern. Second, A model entitled ETIC (Environmental Impact caused by Technology, Industrial Structure, and Consumption) model was proposed as an integrated model for assessing sustainable consumption. E = TIC (1) A generic mathematical model that renders quantification of the environmental impact caused by household consumption (Equation 2) was proposed based on Eq.1. E_(h) = [t₁ * C^((D))_(h)] + [t₁ * t₂ * (I^(*)-A)^(-1) * C^((I))_(h)] = t₁ * {C^((D))_(h) + [t₂ * (I^(*) - A)^(-1) * C^((I))_(h)]} (2) In addition, generic mathematical models that render contribution of technology and industrial structure in the environmental impact caused by household consumption, Equation 3 and 4, respectively, were also proposed based on Eq.1. E^(T)_(h) = t₁ * t₂ * M = T * M (3) E^(I)_(h) = t₁ * t₂ * M * (I^(*)-A)^(-1) = T * M * I (4) Meanwhile, a model for the quantification of the environmental impact caused by each consumption entity was proposed as shown in Eq.5. The environmental impacts caused by inter-industrial consumption, household consumption, government consumption and exports can be quantified using this model. E_(x) = t₁ * t₂ * (I^(*)-A)^(-1) * C_(x) = T * I * C_(x) (5) Third, the uncertainty of the ETIC model was analyzed using the Monte-Carlo simulation method to assess the reliability of the model. Based on the analyzed results, data uncertainty was found to be the major uncertain factor. Therefore, subdividing the industry types of Input-Output table enhanced the reliability of the model. Fourth, the ETIC model was applied to the urban household in Korea. Major conclusions for the model application were; contributions to the indirect CO₂ emission based on the consumption type were quite high from the furniture & utensils and recreation as 33.4% and 33.0%, respectively. Contribution from the foods was 21.6%. Contributions based on the consumption items were high from electricity, personal transport, and miscellaneous expenses. On a relative basis, the higher the age, income, and level of education of a head of a household are, and the fewer the number of person in a household is, the greater the CO₂ emission becomes. From the perspective of the technology progress, contributions to the CO₂ emission by the average urban household were 49.3%, 7.5% and 3.9% from the technology of electricity, cement, and road transport, respectively. From the perspective of the industrial structure, contributions to the CO₂ emission were 14.3%, 4.3%, and 3.4% from the structure of industrial production of electricity, cement, and primary steel products, respectively. From the perspective of the consumption pattern, contributions to the CO₂ emission were 25.2%, 9.8%, and 7.4% from the consumption of electricity, personal transport, and dining, respectively. In conclusion, this research proposed a model that renders quantification of the environmental impacts by the products and services from the three aspects of technology, industrial structure, and consumption. The model is termed ETIC model and is conducive to the understanding of the function of the industrial-ecological system by elucidating the interdependence among the three aspects.
more목차
목차
국문요약 = ⅰ
목차 = ⅲ
표목차 = ⅵ
그림목차 = ⅶ
사용기호 = ⅸ
Ⅰ. 서론 = 1
1. 연구 배경 = 2
2. 문제 제기 = 6
3. 논문 구성 = 8
Ⅱ. 모형의 조건 = 13
1. 인식론적 배경 = 14
1.1 지속가능성 = 14
1.2 지속가능성 과학 = 16
1.3 지속가능성과 기술 = 18
2. 선행모형 연구분석 = 23
2.1 국가 및 지역 수준의 모형 연구 = 23
2.2 가계 및 재화 수준의 모형 연구 = 24
3. 모형의 기본개념 = 26
3.1 환경영향 기본 개념식 = 26
3.2 산업연관분석 = 31
3.3 전과정평가 = 37
4. 모형의 조건 = 39
Ⅲ. 모형의 수학적 구조 = 44
1. 개념 모형 = 45
2. 수학적 모형 = 48
3. 확장 모형 = 53
Ⅳ. 모형의 적용 및 신뢰성 = 54
1. 모형의 적용 = 55
1.1 기술 = 55
1.2 산업구조 = 57
1.3 가계소비 = 57
2. 모형의 신뢰성 = 58
2.1 정량적/정성적 분석 = 61
2.2 주요 불확실성 요인 = 63
2.3 분석대상의 확률적 분포 = 65
2.4 몬테카를로 시뮬레이션 분석 = 67
Ⅴ. 결과 해석 = 72
1. 가계 소비패턴 측면의 환경영향 = 73
1.1 도시 평균가계의 횡단분석 = 73
1.2 도시 평균가계의 종단분석 = 76
1.3 도시 가계 유형별 분석 = 80
2. 기술진보, 산업구조 및 소비패턴 측면의 환경영향 = 87
2.1 도시 평균가계의 기술, 산업구조 및 가계소비 = 87
2.2 산업계, 가계, 정부 및 수출 직접소비의 구조 = 93
Ⅵ. 결론 = 96
Ⅶ. 참고문헌 = 102
ABSTRACT = 116
ANNEX = 120
부록 1. 에너지총조사, 산업연관표 및 도시가계연보의 산업연결 = 121
부록 2. 도시가계조사의 구성 = 127
