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[국내논문] 강교량구조물의 환경적합성에 관한 전과정평가
Life Cycle Assessment of Steel Box Girder Bridge 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers. A. 구조공학, 원자력공학, 콘크리트공학, v.31 no.4A, 2011년, pp.269 - 278  

김상효 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ,  최문석 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ,  조광일 (포항산업과학연구원 강구조연구소) ,  윤지현 (연세대학교 사회환경시스템공학부)

초록

최근 들어 여러 분야에서 환경오염을 최소한으로 줄일 수 있는 대책을 연구하고 있다. 하지만 토목구조물의 경우 많은 자재와 공정과정을 거쳐 건설되어 환경에 미치는 영향이 적지 않을 것으로 예상됨에도 불구하고 현재까지도 환경오염에 대한 대책과 연구가 부족한 현실이다. 따라서 본 논문에서는 환경오염 대책 수립을 위해 반드시 수행하여야 하는 환경적합성평가를 강박스교량을 대상으로 수행하였다. 토목구조물 생애주기 단계를 반영하여 타 분야에서도 널리 쓰이고 있는 환경적합성평가방법인 전과정평가(LCA)절차에 따라 평가를 실시하였으며, 대표적인 전과정평가 방법인 직접조사법과 간접추계법을 사용하여 대상교량의 환경영향을 검토하였다. 분석결과, 온실가스의 대표적인 $CO_2$를 기준으로 평가하였을 때 직접조사법을 이용할 경우 241.27 ton의 $CO_2$가 발생하였으며, 간접추계법을 사용할 경우 221.03 ton의 $CO_2$ 배출량이 발생하였다. 또한 발생한 $CO_2$는 대부분 건설자재 제조/생산단계에서 배출되는 경향을 보여, 환경오염을 줄이기 위해서는 구조적 안전성을 유지하는 범위 내에서 원자재의 총량을 줄이는 효율적인 설계가 필요할 것이라 판단된다. 본 논문에서 진행된 토목구조물에 대한 상세한 전과정평가는 향후 토목구조물에 대한 환경적합성 평가 기준 마련을 위한 연구 시, 참고자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, methods on minimizing environmental effect caused from human-made goods have been studied in various research fields. Such issue has been also spotlighted into the civil engineering field; however, application of environmental performance assessment on civil structures is very complicated,...

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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 앞으로 보다 강화될 환경규제와 각종 산업에 대한 CO2 배출량 저감에 적극적으로 대처하고자 토목구조물에 대한 전과정평가를 수행하였다.
  • 대표적 토목구조물인 강박스 거더교를 대상으로 직접조사법(Survey-based method)과 간접추계법(Indirect method)을 이용하여 환경영향평가를 수행하였으며, 두 방법으로부터 산출된 CO2 배출 특성을 파악하였다. 특히, 교량의 건설공정을 세부적으로 검토하여, 차후 토목구조물의 환경적합성 평가기준 제정에 관한 연구가 진행될 시에 참조할 수 있는 프로세스를 제시하고자 하였다.
  • 이와 같은 환경부하의 정량적인 값은 환경부하량 배출 관련 기준이 마련되었을 경우 참조자료로서 활용이 가능하다고 보여지나, 토목 분야에서는 아직 위와 같은 기준 마련이 미비한 수준이다. 따라서 본 연구는 어떠한 환경적합성 기준에 부합하는지 여부를 평가하기보다는 교량의 각 공정별 환경부하 배출 특성을 살펴보고 차후 교량의 환경부하량 저감을 위한 연구 수행 시 참조할 수 있는 평가 프로세스를 제시하고자 하였다.
  • 두 방법으로부터 나온 환경영향평가 결과를 비교·분석하여 향후 환경적합성평가가 구조물의 설계에 반영될 시 참고할 수 있는 프로세스를 제시하고자 하였다.

가설 설정

  • 강교량을 직접조사법과 간접추계법으로 전과정평가를 시행하여 공정별 환경부하에 대해 비교·분석하는 것을 목적으로 하고 대상 강박스거더교는 수명을 100년을 갖는 구조물이라 가정하였다.
  • 본 연구에서는 대상교량의 각 생애주기단계를 총 62개 세부공정으로 나누고, 해석 및 결과비교의 편의를 위하여 이를 다시 자재 생산공정, 유류 사용공정, 운반공정으로 분류하여 평가하였다. 이 때, 각 원자재는 지정된 공급처로부터 지속적으로 공급받는다고 가정하였으며, 원자재가 수입에 의존하는 물품이라면, 수입국으로부터 운송되는 거리에 따른 에너지사용은 분석에 포함시키지 않았다. 또한, 강관 파일, 강교제작 등 강재관련 공정의 경우 강판, 강봉 생산 후 용접, 절단 등을 통하여 가공하는 단계가 있으나, 이러한 공정과 관련된 데이터가 부족하며, 해당 공정에서 배출되는 환경부하량은 미미할 것으로 예측됨으로 전과정평가 범위에서 제외하였다.
  • 또한, 대상교량의 경우 최근에 준공되어, 아직까지 대대적인 유지관리 및 보수가 이루어지지 않았으므로 유지/보수단계에서 사용 될 원자재 및 건설재료, 사용 유류량과 해체 및 재활용단계에서 적용될 고형 폐기량에 대한 데이터가 존재하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 2001년 조사된 고속도로상의 강교 평균 재도장주기인 10년간 1회 재도장을 실시한다고 가정하고 물량을 산출하였다. 해체 및 재활용단계에서는 설계에서 반영된 원료획득단계, 건설자재 제조/생산단계에서의 물량을 바탕으로 역품셈하는 방법을 이용하였다.
  • 또한 본 논문에서는 해체 및 재활용 단계의 경우 유류만을 사용한다고 가정하였다. 하지만 실제 건설의 해체 및 재활용 단계에서의 환경오염은 건설폐기물의 처리 및 재활용 공정에 의해 본 연구에서 산출된 전과정평가 결과보다 많은 양의 환경부하를 발생시키리라 판단된다.
  • 표 2에서는 목적 및 범위설정에서도 언 급하였듯이 총 62가지 세부공정을 자재 생산공정, 유류 사용 공정, 운반공정으로 구분하였다. 공정의 구분 기준은 데이터를 얻을 수 있는 범위에 제한하였으며, 토공에서 터파기, 되 메우기, 물푸기 등과 같은 공정의 경우는 유류를 사용하는 공정만으로 이루어진다고 가정하였다. 사용 및 유지/보수단 계의 경우에는 도료를 주기적으로 사용하고, 해체 및 재활용의 경우에는 하부시설, 상부시설, 부대시설에 대해서 철거하는 과정에서 소비하는 유류를 고려하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전과정이란 무엇을 의미합니까? 전과정이란 하나의 제품이나 활동에 대한 제조 단계 및 자연 자원 추출로부터 최종 처분까지의 연속적이고 상호 연관된 관계를 의미한다. 따라서 전과정평가에서는 입·출력의 목록을 수립하고 정성적, 정량적 평가를 수행하여 연구의 목적과 관련된 시스템의 주요한 측면들을 파악한다.
전과정평가를 하는 대표적인 방법들은 무엇이 있습니까? 전과정평가를 하는 대표적인 방법으로는 직접조사법 (Survey-based method)과 간접추계법(Indirect method), 그리고 조합방법(Hybrid method)이 있다.
개별적산방법이라고도 불리는 직접조사법이 전과정평가에 널리 이용되는 이유는 무엇입니까? 그 후 환경오염물질 데이터베이스에 inputoutput 데이터를 적용시켜 각 자재별, 공정별 환경오염물질 배출량을 검토할 수 있다. 본 방법은 제조에서부터 폐기까지의 전 공정에 걸쳐서 실질적인 환경오염분석이 가능하기 때문에 전과정평가에 널리 이용되고 있다.
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참고문헌 (22)

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