온실가스 잠재 배출량을 활용한 低 탄소 제품설계 시스템 개발
Development of Low Carbon Product Design System Using Embedded Greenhouse Gas Emissions
- 주제(키워드) Greenhouse gas , Low carbon product design , Embedded greenhouse gas , Bill of material , Eco-design
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이건모
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 환경공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000009574
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
기후변화협약의 체결, 교토의정서 발효로 이어지는 온실가스 배출 규제는 날로 강화되고 있어 지속적으로 성장해야만 하는 기업들에게 큰 위협요인으로 작용하고 있다. 이에 기업들은 스스로 기업활동 전반에서 발생되는 온실가스를 저감하기 위해 자원과 기술, 비용을 투자해야만 하는 상황에 처해 있다. 기업은 사업활동 영역에서 배출되는 온실가스를 정확히 산정하고 이를 감축하기 위한 노력을 해야 한다. 그러나 전자제품처럼 제조 단계보다는 사용 및 폐기단계에서 온실가스 배출량이 많은 제품을 생산하는 기업은 단지 제조단계에서만 온실가스를 줄이는 활동으로는 충분하지 않다. 즉, 제품의 전과정에서 발생하는 온실가스를 대상으로 저감 노력을 해야만 온실가스 배출량을 효과적으로 감축할 수 있다. 기업이 제품 전과정의 온실가스 배출량을 줄이기 위해서는 먼저 제품 전과정의 온실가스 배출량을 명확하게 산정해야 하고, 산정된 온실가스 배출량 데이터를 제품설계에 반영하는 저 탄소 제품설계 시스템을 구축해야 한다. 기존의 온실가스 배출량 산정 지침과 제품설계 시 환경성을 고려하도록 하는 친환경설계 지침에 대한 문헌 연구를 통해 제품 전과정의 온실가스 배출량을 산정하여 제품설계 시스템에 활용하는데 있어서 기존 지침들의 한계를 제시하고 이를 개선한 저 탄소 제품설계 시스템을 제안하였다. 이 연구는 제품 전과정의 온실가스 배출량을 산정하고 이를 토대로 부품별 온실가스 잠재 배출량을 산정하였다. 부품별 온실가스 잠재 배출량은 제품의 유통, 사용 및 폐기단계의 온실가스 배출량을 부품에 할당하여 산정하였다. 이는 부품의 전과정을 원료취득단계, 제조단계에 국한하고 있는 Cradle to gate 개념의 기존 접근방식에서 벗어나 부품으로 인한 제품의 유통, 사용 및 폐기단계까지 포함하는 온실가스 배출량을 산정하는 Cradle to grave의 전과정 접근방식을 적용하였다. 부품별 온실가스 잠재 배출량을 산정하여 이를 제품설계 시 활용할 수 있도록 하였다. 이 연구에서는 제품설계 시 부품의 온실가스 잠재 배출량을 활용하는 저 탄소 제품설계 시스템을 제안하였다. 제품설계 시 제품 설계자 및 개발자가 사용하는 Bill of Materials (BOM) 정보에 부품의 온실가스 잠재 배출량 데이터를 통합한 '온실가스 BOM' (이하 g-BOM)을 저 탄소 제품설계 시스템에서 활용하는 방안을 제안하였다. 제품 설계자 및 개발자는 개발하는 제품의 온실가스 예상 배출량이 g-BOM을 통해 바로 산정되기 때문에 온실가스 배출량 목표 달성 여부를 확인할 수 있다. 만약 개발품의 온실가스 배출량이 목표를 달성하지 못했을 경우에는 부품 중에 온실가스 배출량이 많은 부품을 선정하여 이를 개선된 부품으로 대체하여 다시 g-BOM을 구성하면 된다. 이러한 부품의 대체를 통해 개발 제품의 온실가스 배출량이 온실가스 배출량 목표에 부합되도록 하는 시스템이다. 이 연구에서 제안한 온실가스 잠재 배출량 산정 방법과 g-BOM을 활용한 저 탄소 제품설계 시스템을 52인치 Thin Film Transistor (TFT) Liquid Crystal Display (LCD) 모듈에 적용하여 온실가스 배출량 산정 방법과 설계 시스템의 실효성을 검증하였다. 결론적으로 제품 설계자 및 개발자는 기존의 제품설계 시와 동일한 절차에 따라 제품의 g-BOM을 구성하고, 온실가스 배출량을 확인하는 간소한 절차만으로도 저 탄소 제품설계를 할 수 있다. 또한 새로운 부품을 선택하여 g-BOM에 적용하는 것만으로 제품의 온실가스 배출량을 감축하는 친환경 설계를 할 수 있다. 즉 이 연구에서 제안한 저 탄소 제품설계 시스템은 사용방법이 단순하여 기업에서 쉽게 활용할 수 있으며, 제품 또는 부품의 명확한 개선 목표를 제시할 수 있고 목표 달성 여부를 용이하게 모니터링할 수 있기 때문에 기업의 환경친화 경영을 위한 새로운 수단이 될 수 있다.
more초록/요약
Since the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) entered into force on March of 1994, concerns on climate change have been increasing. As of 2008, 183 countries have ratified Kyoto protocol which is legally binning update of UNFCCC. Under Kyoto, industrialized countries agreed to reduce their collective Greenhouse Gas (GHG) emissions by 5.2% compared to the year 1990 by year 2012. As both global and local regulations are upcoming and reinforcing to reduce and limit GHG emissions, the issue becomes great treat to companies which inherently pursue continuous growth. It would be mandatory for companies to invest money, resources, and technology to reduce GHG emissions associated from their whole business activities. Consequently, many global companies have already started estimating GHG emissions from their business activities, developing reduction plan, and implementing it. However, companies producing products like electronics and vehicles which have more GHG emissions from their use phase and disposal than manufacturing phase should consider the whole life-cycle of the products to reduce GHG emissions effectively and to carry out their social responsibility. To design a climate friendly product emitting less GHG emissions than conventional products, a company should measure or calculate the potential GHG emissions accurately not only from the manufacturing site but also considering whole life-cycle of products they produce, and it should have design process to apply design options to reduce GHG emissions for new product. This study reviews contemporary guidelines on both assessing GHG emission and Eco-design and determines limitations of those guidelines to applying them to estimate GHG emissions associated from whole life-cycle of products and to integrating them into climate friendly product design. A modified method to resolve those limitations is proposed. This study introduces a method to estimate GHG emission associated from parts based on life-cycle GHG emissions of a product consisting of the parts. The GHG emission from distribution, use and disposal of a product can be allocated into each appropriate part. This approach allows to expand the limited scope of the conventional Life-cycle inventory of parts from ‘Cradle to Gate (CtG)’ to ‘Cradle to Grave (CtG) considering electronic products’ life-cycle having dominant impact from their use and disposal phase. The GHG emission of each part is useful for a designer to redesign an electronic product with a view of reducing GHG emission. The purpose of this study is to propose a design system which allows a designer or developer design Low Carbon Product by selecting appropriate low carbon parts and materials by consulting to g-BOM (GHG-Bill of Materials) which is a modified BOM integrating conventional BOM with GHG emission embedded in each part and material. The design system allow designers and developers understand the embedded Greenhouse gas emission from their design decision and help them select less carbon intensive parts to achieve the reduction target for the product they design. Since the design system is in line with conventional design process by using BOM format, designers can design Low Carbon Product by following their conventional design process using g-BOM. In this study, the proposed method for estimating potential GHG emission and Low Carbon Product design system with g-BOM was validated by implementing those method to a case study of 52” Thin Film Transistor (TFT) Liquid Crystal Display (LCD) Module Redesign. In conclusion, the proposed method gives a quick and easy but effective guide for designers compared with conventional Eco-design system with which it is usually difficult for them to take consider in their speedy design process having a lot of design factors they should consider. Product designers or developers just check and compare the imbedded CO2 for each components and materials and select an optimized mix of options with the least CO2 footprint and the most functional characteristics.Since the method gives a practical approach resulting in authentic results, it can be a powerful tool for a company to set specific targets for their carbon footprint, monitor and assess the level of achievement of reduction target and manage their products GHG emission.
more목차
1. 서론 1
1.1 연구배경 2
1.2 연구목적 10
1.3 논문구성 12
2. 문헌 연구 15
2.1. 온실가스 배출량 산정 16
2.1.1. 온실가스 배출량 산정 지침 16
2.1.2. 제품 전과정의 온실가스 배출량 산정의 한계 27
2.2. 친환경설계(Ecodesign) 29
2.2.1. 친환경설계 지침 및 방법론 29
2.2.2. 친환경설계 절차 35
2.2.3. 기존 친환경설계 방법론 적용의 한계 39
3. 온실가스 잠재 배출량 산정 43
3.1. 온실가스 잠재 배출량 산정 개요 44
3.2. 기능단위 및 시스템 경계 46
3.2.1. 기능단위 46
3.2.2. 시스템 경계 46
3.3. 온실가스 배출량 산정 48
3.3.1. 온실가스 배출원 규명 49
3.3.2. 온실가스 산정방식 선정 53
3.3.3. 데이터 수집 및 계산 53
3.3.4. 제품의 온실가스 배출량 산정 60
3.4. 제품 온실가스 배출량의 부품으로의 할당 65
3.4.1. 제조단계 온실가스 배출량 할당 67
3.4.2. 유통단계 온실가스 배출량 할당 68
3.4.3. 사용단계 온실가스 배출량 할당 69
3.4.4. 폐기단계 온실가스 배출량 할당 72
3.5. 부품 전과정의 온실가스 잠재 배출량 산정 74
4. 저 탄소 제품설계 시스템 77
4.1. 저 탄소 제품설계 시스템 개요 78
4.2. 온실가스 배출량 목표 설정 81
4.2.1. 절대 목표 82
4.2.2. 상대 목표 83
4.2.3. 전략 목표 83
4.3. BOM과 온실가스 배출량 정보 통합 84
4.3.1. 제품의 BOM 구성정보 84
4.3.2. BOM과 온실가스 정보의 통합 85
4.4. 온실가스 배출량 계산 88
4.5. 주요 부품 도출 90
4.5.1. 제품 전과정의 주요 부품 90
4.5.2. 사용단계 주요 부품 90
4.6. 대안 평가 및 선정 92
4.6.1. 대안 평가 항목 92
4.6.2. 대안 평가 및 선정 93
4.7. 대안의 적용 및 목표 적합성 평가 97
4.8. 전과정 단계별 온실가스 저감 시 고려사항 98
5. 사례연구 101
5.1. 대상제품 102
5.2. 기능단위 및 시스템 경계 103
5.2.1. 기능단위 103
5.2.2. 시스템 경계 103
5.2.3. 제품 구성 부품 및 중량 104
5.2. 온실가스 배출량 산정 106
5.2.1. 배출원 규명 106
5.2.2. 전과정 단계별 온실가스 배출량 산정 107
5.2.3. 제품 전과정 온실가스 잠재 배출량 산정 115
5.3. 저 탄소 제품설계 시스템의 적용 116
5.3.1. 목표 설정 116
5.3.2. BOM과 온실가스 배출량 통합 118
5.3.3. 목표 달성 여부 확인 121
5.3.4. 대안선정 및 평가 122
5.3.5. 목표 달성도 평가 128
6. 결론 및 향후 연구 131
6.1 결론 132
6.2 향후 연구 135
7. 참고문헌 137
