TOE 성과지표를 활용한 저탄소제품 친환경설계
Low carbon product ecodesign using the TOE performance indicator
초록/요약
지구온난화(global warming)로 인한 ‘온실가스․에너지목표관리제’, ‘저탄소제품인증’ 등의 정책 및 시장동향은 기업에게는 위기이자 기회로 작용하고 있다. 기업이 친환경설계기술을 제품에 적용하면 온실가스(greenhouse gases, GHGs) 배출량을 최소화하는 동시에 시장경쟁력을 확보할 수 있기 때문이다. 기업의 다양한 제품 중 에너지사용제품의 경우 제조단계보다 사용단계의 온실가스 배출량이 더 높다. 따라서 에너지를 사용하는 제품을 제조하는 기업은 설계단계에서 사용단계의 환경영향을 고려한 설계가 이루어져야 한다. 이 연구에서는 철도차량을 대상으로 석유환산톤(Tonnage of Oil Equivalent, TOE) 효율성 지표를 이용하여 경제성을 고려한 제품의 온실가스저감 친환경 제품설계 방안을 제안하였다. 제안한 온실가스저감 친환경 제품설계는 두 가지 핵심요소로 이루어져 있다. 첫째, 친환경설계프로세스 중 개념설계단계에서 도출된 개선대안에 대한 환경경제성을 소재단계, 사용 및 폐기단계 전반에 걸쳐 비교, 평가할 수 있는 방안과 둘째, 제품폐기단계에서 재활용공정을 거쳐 회수된 소재의 온실가스 회수량 산정절차이다. 연구의 주요결과는 다음과 같다. 첫째, 제품의 개선대안에 대한 환경성과 경제성을 TOE로 통합한 TPI(TOE Performance Indicator) 지표를 제안하였다. 둘째, 개선대안의 제품사용단계 온실가스배출량을 비교, 평가하기 위하여 다중회귀분석기법(Multi-regression method)을 활용하였다. 제품 사용단계에서 에너지 사용에 기여하는 인자를 도출하여 중요인자에 대한 데이터를 확보하고 에너지사용 기여인자 변화에 따른 제품 사용단계의 에너지소요량을 예측할 수 있도록 하였다. 셋째, 제품 재활용률 산정에 있어 기존 중량기반의 재활용률 산정방안의 문제점을 극복하기위하여 온실가스배출량 및 회수량기반의 재활용률 산정방안을 제안하였다. 제안한 온실가스 저감을 위한 친환경설계를 도시철도차량(6량 1편성)에 적용하여 기존제품과 개선대안에 대한 평가를 통하여 그 실효성을 검증하였다. 결과적으로 소재단계에서는 기존 소재와 개선 소재와의 환경성 및 경제성을 TOE로 단일화하여 비교할 수 있었으며, 제품 사용단계 평가는 개선소재의 제품 적용 전 후 에너지소비량을 정량적으로 비교하여 그 효과를 평가할 수 있었다. 마지막으로 폐기단계는 제품폐기 공정절차 및 소재별 재활용기술 현황 데이터를 적용함으로써 소재별 온실가스 회수량을 정량화할 수 있었다. 따라서 제품 상세설계단계에서 개선대안별 전과정 환경영향을 경제성과 동시에 고려할 수 있음을 확인하였다. 이 연구에서 제안한 온실가스저감 친환경 제품설계는 산업체의 요구를 반영한 친환경설계수단으로 개선대안에 대한 정량적인 결과를 제공하는 실용적인 도구로 활용될 것으로 판단된다.
more목차
I. 서론 1
1. 연구배경 2
2. 연구목표 9
3. 논문구성 11
II. 문헌연구 10
1. 친환경 제품설계 11
(가) 제품 온실가스배출량 산정 기준 및 현황 12
(나) 친환경 제품설계 14
2. 환경경제성 통합평가 28
(가) 에코효율성(Eco-efficiency) 개념 28
(나) 환경성 및 경제성 통합평가 32
3. 기존연구의 한계 38
(가) 친환경설계의 한계 38
(나) 환경성 및 경제성 통합평가방법 41
III. 온실가스 배출저감을 위한 친환경설계 43
1. 제품의 전과정 온실가스 배출저감설계 44
(가) 전과정 온실가스 발생량 정량화 47
(나) GHG 기반의 재활용률 산정 60
2. 에코효율성평가 62
IV. 사례연구 66
1. 대상제품, 기능단위 및 시스템경계 67
(가) 제품구성 68
2. 제품 전과정 온실가스 배출량 산정 71
(가) 소재단계 71
(나) 사용단계 72
(다) 폐기단계 77
(라) 재활용률 산정(중량기반과 GHG기반 비교) 79
(마) 제품 전과정 온실가스 잠재 배출량 산정 81
3. 온실가스 배출저감 제품설계의 적용 82
(가) 개선대안 도출 82
(나) 소재단계 84
(다) 사용단계 85
(라) 폐기단계 87
4. 전과정 환경성 개선효과 평가 91
(가) 전과정 온실가스 배출량 비교 91
(나) 에코효율성평가 91
(다) 재활용률 비교 93
V. 결론 및 향후계획 95
1. 결론 96
(가) TOE 효율성평가를 통한 온실가스 발생량저감 제품설계 96
(나) 재활용률 산정방안 96
2. 향후계획 97
VI. 참고문헌 98
