[논문]간략화 전과정 평가(S-LCA) 기법을 이용한 전동차 구체의 환경성 평가

이재영; 목재규; 정인태; 김용기

간략화 전과정 평가(S-LCA) 기법을 이용한 전동차 구체의 환경성 평가
Environmental Impact Assessment of the Carbody of a Electric Motor Unit(EMU) Using Simplified Life Cycle Assessment(S-LCA) 원문보기

한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway, v.8 no.6 = no.31, 2005년, pp.520 - 524

이재영 (한국철도기술연구원) , 목재규 (한국철도기술연구원) , 정인태 (아주대학교) , 김용기 (한국철도기술연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

It is consequential to reduce the environmental impact of a product for sustainable development in 21st Century. In the field of transportation, especially, the technological market concerned about reduction and assessment of greenhouse gas emission is expected to be extended. The LCA gas been esteemed and utilized as a realistic alternative greenhouse gas emission is expected to be extended. The LCA has been esteemed and utilized as a realistic alternative to improve the environment by the assessment of environmental impacts. In this study, simplified life cycle assessment(S-LCA), was performed to analyze the environmental impacts quantitatively, which were produced through the life cycle of a electric motor unit(EMU). The object of the present work is rth investigate main parameters of environmental impacts and to establish the plans to improve the environment impact of EMU. As a result of quantitative assessment for environmental impact and manufacturing, the EMU carbody made of SUS showed acidification(AD) and marine water aquatic ecotoxicity(MAET) the most, while that made of Mild showed high impact of global warning(GW) and abiotic resources depletion(ARD). For the SUS EMU, the high AD and MAET impact is occurred by the discharged pollutants during acid-washing process. Also, high value of GW and ARD for Mild EMU is resulted from the consumption of iron ore, coal and crude oil during manufacturing. Therefore, the environment impact of carbody would be decreased by enhancing of energy efficiency and the lightening the weight of it.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 전동차는 다른 철도차량보다 환경부하는 적지만 수송에 필요한 다량의 에너지, 자원의 사용비율이 상대적으로 높으므로 전 과정 평가를 수행하여 환경성에 대한 정량적 비교분석을 통해 개선점을 파악하고자 한다. 전동차의 단위 부품은 수천개로 구성되어 있으며, 다양한 재료의 복합체로 구성되어 있어 국내에서는 전동차에 대한 DB의 구축이 전무한 실정으로 환경성을 평가하는 데 많은 애로점이 발생하고 있다.
전동차의 SUS 및 Mild 차량 구체에 대한 간략화 전 과정 평가를 통해 영향 범주별 및 공정도에 관한 환경영향 기여도를 알아보았다. 구체별 영향 범주에 따른 환경영향 기여도를 Table 4, 5 및 Fig.

제안 방법

3은 차량 구체의 공정tree이다. 각 차량에 투입되는 구체에 대한 시스템 경계는 구체 전체 투입물에 대한 누적 무게 99%까지 설정하였으며 재질의 투입물 및 배출물은 DB를 이용하여 수행하였다. 환경유해물질이 아니면서 무게 비율이 낮은 부품 및 물질은 system boundary 에서 제외하였다.
간략화전 과정 평가(S-LCA)를 통해 전동차에 관한 SUS 차량 구체와 Mild차량 구체의 환경영향범주별 기여도 분석과 공정별 환경영향 파악 및 주요 물질의 정량적 환경성 평가를 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
전동차의 단위 부품은 수천개로 구성되어 있으며, 다양한 재료의 복합체로 구성되어 있어 국내에서는 전동차에 대한 DB의 구축이 전무한 실정으로 환경성을 평가하는 데 많은 애로점이 발생하고 있다. 따라서 전동차를 구체별로 전 과정 목록 작성 및 DB를 구축하고 각 부품에 대한 주요 재질을 선정하여 간 략화 전 과정 평가(simplified LCA, S-LCA)를 통해 환경성 평가를 수행하였다.
전동차 1량을 대상으로 SUS 및 Mild 차량 구체에 대한 전 과정 목록을 작성하고 이를 토대로 간략화 전과정평가기법을 이용하여 환경부하를 정량적으로 계산하였고, 대상 제품에 대한 환경성을 비교분석하였다. 시스템 경계는 제품의 전 과정 중 원료 취득에서부터 제조공정(Cradle to Grave; CtG)까지 이에 관련된 투입물과 배출물을 연구 대상으로 하였다.

대상 데이터

시스템 경계는 제품의 전 과정 중 원료 취득에서부터 제조공정(Cradle to Grave; CtG)까지 이에 관련된 투입물과 배출물을 연구 대상으로 하였다. 데이터 범주는 ISO 14040 [10]에제시된 누적 무게, 누적에너지 등의 cut-off기준을 적용하여 연구 대상 단위 공정 을 선정하였다. Table 2와 Table 3은 전동차 구체의 구성품 현황을 나타내며, 중량은 계산된 환산값으로 표시하였다.
전동차 1량을 대상으로 SUS 및 Mild 차량 구체에 대한 전 과정 목록을 작성하고 이를 토대로 간략화 전과정평가기법을 이용하여 환경부하를 정량적으로 계산하였고, 대상 제품에 대한 환경성을 비교분석하였다. 시스템 경계는 제품의 전 과정 중 원료 취득에서부터 제조공정(Cradle to Grave; CtG)까지 이에 관련된 투입물과 배출물을 연구 대상으로 하였다. 데이터 범주는 ISO 14040 [10]에제시된 누적 무게, 누적에너지 등의 cut-off기준을 적용하여 연구 대상 단위 공정 을 선정하였다.

데이터처리

구체의 전 과정 목록 DB는 원료물질의 채취 단계에서 부터 구체의 제조공정까지를 포함한다. 단위 공정별 데이터는 차량 1대를 기준으로 계산하였으며, 전 과정 평가 소프트웨어 프로그램인 PASS를 이용하여 전 과정 목록 분석을 수행하였다. Fig.

성능/효과

(1)간략 전 과정평가기법을 이용하여 전동차의 SUS와 Mild 차량 구체에 대한 전 과정 목록 분석을 토대로 영향 범주 별, 공정별로 정량적인 환경영향을 평가할 수 있었다. SUS차량 구체의 주요 환경 범주는 산성화와 해양독성 이었고, Mild 차량 구체는 무생물자원 고갈과 지구온난화로 규명되었다.
(2) 구체별 공정별 환경영향 기여도는 구성품의 중량에 의해 큰 영향을 받았으며, 중량의 40% 이상을 차지하는 SUS, Mild차량 구체별 under frame 37.9%, side frame 36.3%의 가장 높은 환경영향 기여를 나타내었다.
(3) 구체 구성품의 중량과 에너지 사용이 환경영향과 관련이 있음을 확인하였다. 따라서 전동차의 환경영향을 개선하고 저감하기 위해서는 전동차 구체 구성품의 경량화와 에너지 사용의 효율성 및 에너지 사용 저감 등이 필요하다.
4, 5에 도식화하여 나타내었다. 10개의 영향 범주별 SUS 구체에서 주요 환경영향 범주별 환경영향은 산성화(AD) 38.48%, 해양독성(MAET) 30.44%. 지구온난화(GW) 16.
Mild 차량 구체의 무생물자원고갈과 지구 온난화에 영향을 미치는 물질을 알아보기 위해 영향 범주별 주요 물질을 분석한 결과 각각 철광석과 이산화탄소가 주된 영향인자로 확인되었다. 구체를 구성하는 물질이 압연강재이고, 이들을 구성하는 원료물질이 철광석이므로 구체의 각 공정별로 다량 소모되는 철광석으로 인해 무생물자원고갈이 주요 환경영 향범주로 규명되었다.
9%로 가장 높은 환경 영향으 로 규명되었으며, side frame, roof frame 순으로 나타났다. Mild차량 구체에서는 side fhime이 36.34%의 가장 높은 환경영향 기여도를 보였으며, under frame, 구체조립순으로 나타났다. 이는 구체의 환경영향 기여도가 구성품의 중량비와 밀접한 관계가 있는 것을 Table 2와 Table 3을 통해 알 수 있으며, 중량이 환경영향에 주요한 영향인자로 작용함을 확인할 수 있다.
SUS차량 구체는 제작 시 산세척 공정에 의해 산성화와 해양독성에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. Mild차량 구체의 경우에는 주요 재료가압연 강재로서 원재료인 철광석의 소모가 무생물자원고갈에 주요 영향을 미치고 있으며, 에너지 사용에 따른 이산화탄소 배출이 지구온난화에 기여함을 알 수 있었다.
Table 6, 7과 Fig 6, 7은 구체의 구성품에 대한 공정별 환경영향과 기여도를 나타낸 것이다. SUS 구체에서는 under fiame의 환경 영향 기 여도가 37.9%로 가장 높은 환경 영향으 로 규명되었으며, side frame, roof frame 순으로 나타났다. Mild차량 구체에서는 side fhime이 36.
SUS차량 구체의 주요 환경 범주는 산성화와 해양독성 이었고, Mild 차량 구체는 무생물자원 고갈과 지구온난화로 규명되었다. SUS차량 구체는 제작 시 산세척 공정에 의해 산성화와 해양독성에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. Mild차량 구체의 경우에는 주요 재료가압연 강재로서 원재료인 철광석의 소모가 무생물자원고갈에 주요 영향을 미치고 있으며, 에너지 사용에 따른 이산화탄소 배출이 지구온난화에 기여함을 알 수 있었다.
(1)간략 전 과정평가기법을 이용하여 전동차의 SUS와 Mild 차량 구체에 대한 전 과정 목록 분석을 토대로 영향 범주 별, 공정별로 정량적인 환경영향을 평가할 수 있었다. SUS차량 구체의 주요 환경 범주는 산성화와 해양독성 이었고, Mild 차량 구체는 무생물자원 고갈과 지구온난화로 규명되었다. SUS차량 구체는 제작 시 산세척 공정에 의해 산성화와 해양독성에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
34%를 차지하였다. 영향 범주별 주요 물질 분석을 통해 산성화와 해양생태독성에서 가장 큰 기여를 하는 물질을 분석한 결과, 산성화 영향 범주에서는 염소가 78.81%의 주된 인자로 규명되었고, 이산화황이 16.08%의 기여도를 보였다. 해양생태 독성에서는 불화수소의 기여도가 76.

참고문헌 (10)

김용기, 이재영 (2005). '전동차 전과정평가 시스템 개발', 한국철도기술연구원
Naoki AIHARA, Taro Tsujimura (2002). 'Basic Study on Environmental Aspect of Tokaido Shinkansen Line by LCA Methods', RTRI Report, Vol.16, No.10
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Taro Tsujimura (2002). 'Global Environmental Issues and Life Cycle Assessment', RTRI Report, Vol.16, No.10
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Kun-Mo Lee, Atsushi Inaba (2004). 'Life Cycle Assessment Best Practices of ISO 14040 Series', Asia Pacific Economic Cooperation, Ajou University, Korea
Michael Z. Hauschield (2005). 'Assessing Environmental Impacts in a Life-Cycle Perspective', Environmental Science & Technology
정인태, 양윤희. 이건모, 김용기 (2005.5). '철도산업과 전과정평가', 2005한국철도학회 춘계학술대회 논문집
양윤희, 이건모, 정인태, 김용기 (2005.5). '전과정평가와 간략전과정평가의 비교분석 및 철도산업에의 활용방안', 2005한국철도학회 춘계학술대회 논문집
(1997). 'ISO 14040, Environmental Management-Life Cycle Assessment-Principles and frame work', ISO

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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