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문제 정의
- 이러한 대량의 PC가 전과정에 걸쳐서 야기하는 환경영향 중에서, 폐기단계에서 발생하는 환경 영향도 클 것으로 예상되고 있다. 따라서 본 논문에서는 전과정평가기법(Life Cycle Assessment; LCA)2)에 기초한 PC의 전과정 중에서 폐기단계의 전과정목록 DB3)를 구축하고, PC 폐기단계의 환경 성을 평가하였다. PC 폐기단계의 전과정목록 DB 구축과 환경성평가는 두 개의 시나리오에 대하여 수행하였고, 이 두 개의 결과를 비교 및 분석하였다.
- 반면 수립된 가정이 얼마나 타당성 있게 설정되었는가에 따라 전과정평가 결과의 신뢰성이 좌우되므로, 본 연구에서는 가능한 한 합리적인 가정을 도출하고자 현장 기술자들의 의견을 최대한 수렴하여 가정들을 설정하였다.
- 본 연구에서는 PC 폐기단계에 대한 국내 현황 및 폐기경로 조사, 재사용 및 재활용되는 물질별/재질별 국내 데이터베이스 구축, 그리고 부품 재사용 유무에 따른 두 가지 시나리오에 대한 환경성 평가를 수행하여, PC 폐기단계의 환경부하를 정량화하고 주요 이슈를 규명하였다. 본 연구에서 도출된 결론은 다음과 같다.
- 폐pc를 재사용/재활용하는 동안 야기되는 잠재적인 환경 영향을 파악하기 위해서 연구 목적 및 범위 정위를 실시하였다. 영향평가는 ISOQntemational Organization for Standardiza-tion)에서 규정하고 있는 방법론(ISO 14041, 1998)4)을 이용하였다.
제안 방법
- CPU로부터 금을 추출하는 현장의 데이터로부터 공정에 투입되는 원자재, 부자재 및 에너지와 공정으로부터 배출되는 폐산, 폐수 및 생산제품에 대한 정량적인 값을 산출하였다. 폐산 및 폐수는 위탁처리업체에 위탁처리 하고 있다.
- 따라서 본 논문에서는 전과정평가기법(Life Cycle Assessment; LCA)2)에 기초한 PC의 전과정 중에서 폐기단계의 전과정목록 DB3)를 구축하고, PC 폐기단계의 환경 성을 평가하였다. PC 폐기단계의 전과정목록 DB 구축과 환경성평가는 두 개의 시나리오에 대하여 수행하였고, 이 두 개의 결과를 비교 및 분석하였다.
- 본 연구에서는 6개 재활용업체를 현장 방문하여 업체의 현장데이터를 수집하고, 수집 데이터별로 기 구축된 데이터베이스에 연결하였다. PCB의 경우는 PCB에 대한 무게할당 방법을 수행하여 전력사용에 할당하고, 물질 수지를 이용하여 데이터를 검증하였다. 에너지로는 전력이 사용되었고 부자재로는 윤활유가 사용되었다.
- 국내에서 사용된 pc의 회수, 재사용, 재활용 및 최종폐기현황을 파악하고 이를 토대로 PC 대표모델을 선정하여, 두 개의 시나리오를 구성한 뒤 전과정평가 기법을 이용하여, PC 폐기단계에 대한 환경성을 평가하고 비교 . 분석하였다.
- 외부운송으로 구분하였다. 내부운송은 업체에서 사용되는 경유량 데이터를 수집하여, 경유 연소에 대한 데이터베이스에 연결하여 환경부하를 산출하였다. 외부운송은 수송에 관한 데이터 설문서를 바탕으로 1차 업체(분리/해체, 파쇄공정 업체)와 2차 업체(각 재질을 생산하는 업체, 또는 폐산/폐수의 위탁처리 업체)간의 거리, 사용되는 트럭용량, 적재량을 고려하여, 2차 업체까지의 One way 환경부하를 산출하였다.
- 설문서를 통해 조사된 데이터는 시간적 범위 안에서의 해당 공정 및 산출물에 대한 데이터이다. 데이터의 신뢰성과 정확성을 위하여 업체 현장 방문, 유선통화 등을 통하여 잘못 기입된 데이터를 수정하거나, 할당을 수정하는 등의 과정을 반복 수행하였다. 현장 데이터를 수집할 수 없는 경우 데이터베이스 및 관련문헌을 조사하였다.
- PCB와 합성수지가 파쇄 공정으로 넘어간다. 본 연구에서는 6개 재활용업체를 현장 방문하여 업체의 현장데이터를 수집하고, 수집 데이터별로 기 구축된 데이터베이스에 연결하였다. PCB의 경우는 PCB에 대한 무게할당 방법을 수행하여 전력사용에 할당하고, 물질 수지를 이용하여 데이터를 검증하였다.
- 본 연구에서는 PC의 전과정 중 폐기단계만을 시스템 경계로 정의 하였고, 이를 Fig. 1과 Fig. 2에 명시하였다.
- 분리/검사 시의 사용에너지는 전력으로 2개 재사용업체의 현장데이터를 토대로 각 재사용 부품 하나당 전력사용량을 산출하고, 물질수지를 이용하여 데이터검증을 하였다. 재사용 부품은 크게 Drive류(FDD, HDD, CD-ROM, ), 카드류(모뎀, 사운드카드, 그래픽카드, 메모리카드), 전기장치(케이블, 전원공급장치)로 구분된다.
- 투입된다. 분리/해체 시의 사용에너지는 전력으로 업체의 현장데이터를 수집하여, 전력 상위공정에 대한 데이터베이스에 연결하였고, 각 대상 부품별 무게할당 방법을 수행하여 전력사용에 할당하고, 물질 수지를 이용하여데이터검증을 하였다. 재활용될 수 있는 물질은 철, 구리, 알루미늄, PCB, 합성수지, 금 등이 있다.
- 내부운송은 업체에서 사용되는 경유량 데이터를 수집하여, 경유 연소에 대한 데이터베이스에 연결하여 환경부하를 산출하였다. 외부운송은 수송에 관한 데이터 설문서를 바탕으로 1차 업체(분리/해체, 파쇄공정 업체)와 2차 업체(각 재질을 생산하는 업체, 또는 폐산/폐수의 위탁처리 업체)간의 거리, 사용되는 트럭용량, 적재량을 고려하여, 2차 업체까지의 One way 환경부하를 산출하였다. 외부운송의 경우 국가 데이터베이스의 불확실성으로 인해, 사용되는 경유 사용량을 계산한 후, 이를 경유 연소 데이터베이스에 연결하여 사용하였다.
- 운송은 크게 업체 내에서 이루어지는 내부운송과, 분리/해체 및 파쇄 후 산출된 물질을 원료물질로 사용하는 생산업체까지의 외부운송으로 구분하였다. 내부운송은 업체에서 사용되는 경유량 데이터를 수집하여, 경유 연소에 대한 데이터베이스에 연결하여 환경부하를 산출하였다.
- 전과정영향평가의 절차는 분류화, 특성화, 정규화, 가종치부여의 순서이고, 이 순서에 맞춰 환경영향을 도출하고 이를 토대로 주요이슈를 규명하였다. 영향평가 과정에서 분류화는 8개 세부 영향범주로 분류하였다.
- 이 중 생태독성은 수계생태독성(FAET)만을 포함하고 그 외의 해양생태독성(MAET), 토양생태독성(TET)은 제외하였다. 특성화 단계에서는 상응인자 모델(Impact Potential App-roach)을 바탕으로 각각의 환경부하에 해당하는 상응인자 값을 곱하여 잠재적인 환경영향을 파악하였고, 정규화 단계와 가중치 부여 단계에서는 국내에서 산출된 기준값과 팩터값8)을 사용하여 계산하였다.
- 폐기된 PC의 부품이 재사용되는 경우와 그렇지 못한 경우의 두 가지 시나리오로 나누어 연구를 진행하였다.
대상 데이터
- 에너지로는 전력이 사용되었고 부자재로는 윤활유가 사용되었다. 합성수지 파쇄의 경우에는 업체조사의 어려움으로, '폐가전 제품 재활용 정보 개발'' 및 'LCA 기법연구'6)의 합성수지 파쇄 유사공정 데이터를 이용하였다.
- 기술적 경계는 대상제품을 폐기하는 업계의 공정 기술을 대상으로 하였다.
- 데이터 수집은 재활용 공제조합에 등록된 6개 재사용 업체(수출업체 포함)와 6개 재활용 업체를 대상으로 설문조사, 데이터 검증을 위한 현장 조사 및 전화조사로 진행되었다. 설문서를 통해 조사된 데이터는 시간적 범위 안에서의 해당 공정 및 산출물에 대한 데이터이다.
- 진행되었다. 설문서를 통해 조사된 데이터는 시간적 범위 안에서의 해당 공정 및 산출물에 대한 데이터이다. 데이터의 신뢰성과 정확성을 위하여 업체 현장 방문, 유선통화 등을 통하여 잘못 기입된 데이터를 수정하거나, 할당을 수정하는 등의 과정을 반복 수행하였다.
- PCB의 경우는 PCB에 대한 무게할당 방법을 수행하여 전력사용에 할당하고, 물질 수지를 이용하여 데이터를 검증하였다. 에너지로는 전력이 사용되었고 부자재로는 윤활유가 사용되었다. 합성수지 파쇄의 경우에는 업체조사의 어려움으로, '폐가전 제품 재활용 정보 개발'' 및 'LCA 기법연구'6)의 합성수지 파쇄 유사공정 데이터를 이용하였다.
- 분리/검사 시의 사용에너지는 전력으로 2개 재사용업체의 현장데이터를 토대로 각 재사용 부품 하나당 전력사용량을 산출하고, 물질수지를 이용하여 데이터검증을 하였다. 재사용 부품은 크게 Drive류(FDD, HDD, CD-ROM, ), 카드류(모뎀, 사운드카드, 그래픽카드, 메모리카드), 전기장치(케이블, 전원공급장치)로 구분된다. 재사용공정의 시스템경계에는 재사용 업체로 수집된 폐PC의 분리 및 검사가 포함된다.
- 폐기단계의 데이터는 2003년 1월 1일부터 2003년 12월 31일까지 1년간의 데이터를 수집하였고, 기타 데이터베이스의 경우는 5년 이내의 데이터를 사용하였다.
- 폐기되는 PC에서 재사용되는 부품과 재활용되는 물질을 얻기 위한 단위공정 및 관련 투입물/배출물을 연구대상으로 하였다. 부품 및 물질 생산과 직접적인 관련이 없거나 환경부하가 적을 것으로 판단되는 단위공정에 대해서는 연구 범위에서 제외하였다.
- 폐산 및 폐수는 위탁처리업체에 위탁처리 하고 있다. 폐산/폐수 위탁처리에 대한 국가 DB의 부재 및 현장데이터 수집의 어려움으로 인해, LCA 수행업체인 A사에서 구축해 놓은 폐산/폐수 유사 공정 자료를 이용하였다. 추후 폐산/폐수 위탁처리에 대한 업데이트 작업을 통해 보다 신뢰성 있는 LCA 값을 얻을 수 있다.
데이터처리
- 폐 pc를 재사용/재활용하는 동안 야기되는 잠재적인 환경 영향을 파악하기 위해서 영향평가를 실시하였다. 영향평가는 ISO(Intemational Organization for Standardization)에서 규정하고 있는 방법론(ISO 14042, 2000)7)을 이용하였다.
이론/모형
- 본 절에서는 각각의 시나리오별로 환경영향의 기여도를 Dominance Analysis를 통해 규명하였다. 시나리오 1의 결과는 Table 3과 Fig.
- 영향평가는 ISO(Intemational Organization for Standardization)에서 규정하고 있는 방법론(ISO 14042, 2000)7)을 이용하였다.
- 파악하기 위해서 연구 목적 및 범위 정위를 실시하였다. 영향평가는 ISOQntemational Organization for Standardiza-tion)에서 규정하고 있는 방법론(ISO 14041, 1998)4)을 이용하였다.
후속연구
- 즉, 합성수지 소각공정이 key activity로 규명되었으며, Cl2가 key parameter로 규명되었다. 규명된 주요 이슈를 기반으로 합성수지의 재사용 가능성 증대 강구, Cl2 발생이 적은 합성수지 사용 등의 개선책을 수립하고 개선평가를 수행해야 한다.
- 차후 연구로 시스템 경계를 넓혀 부품 재사용과 물질 재활용에 대한 마이너스 환경영향까지 고려한다면, 부품을 재사용함으로써 그만큼 부품생산 공정에서의 물질 및 에너지 사용량이 감소되고, 이로 인한 재료 생산공정에서의 환경부하도 감소되므로 두 시나리오의 환경영향 차이는 더 커질 것으로 예상된다. 또한, 환경성 지수에 경제성 지수까지 고려한 Eco-efficiency 방법론을 이용해 환경성과 경제성을 동시에 고려하면, 지속가능성의 정도를 정량적으로 파악할 수 있을 것이다.
- 이는 본 연구에서 설정한 시스템경계 내에서 부품을 재사용(분리)하는 공정이 물질을 재활용하는 공정보다 적은 환경영향을 야기하기 때문으로 분석된다. 차후 연구로 시스템 경계를 넓혀 부품 재사용과 물질 재활용에 대한 마이너스 환경영향까지 고려한다면, 부품을 재사용함으로써 그만큼 부품생산 공정에서의 물질 및 에너지 사용량이 감소되고, 이로 인한 재료 생산공정에서의 환경부하도 감소되므로 두 시나리오의 환경영향 차이는 더 커질 것으로 예상된다. 또한, 환경성 지수에 경제성 지수까지 고려한 Eco-efficiency 방법론을 이용해 환경성과 경제성을 동시에 고려하면, 지속가능성의 정도를 정량적으로 파악할 수 있을 것이다.
- 폐산/폐수 위탁처리에 대한 국가 DB의 부재 및 현장데이터 수집의 어려움으로 인해, LCA 수행업체인 A사에서 구축해 놓은 폐산/폐수 유사 공정 자료를 이용하였다. 추후 폐산/폐수 위탁처리에 대한 업데이트 작업을 통해 보다 신뢰성 있는 LCA 값을 얻을 수 있다.
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