[논문]GIS를 활용한 생태산업단지 및 재활용 네트워크 구축에 관한 연구

강경호; 방건석; 손홍규; 정재훈; 김창재

GIS를 활용한 생태산업단지 및 재활용 네트워크 구축에 관한 연구
A Study on the Construction of Eco-Industrial Park and Recycling Network Using GIS Approach 원문보기

한국지형공간정보학회지 = Journal of the korean society for geospatial information science, v.19 no.1, 2011년, pp.71 - 78

강경호 (연세대학교 대학원 토목환경공학과) , 방건석 (경기도청 자치행정구 자치행정과) , 손홍규 (연세대학교 대학원 토목환경공학과) , 정재훈 (연세대학교 대학원 토목환경공학과) , 김창재 (연세대학교 건설공학연구소)

초록
AI-Helper

정부에서는 산업단지에서 발생되는 부산물과 폐기물을 다른 기업의 원료나 에너지로 재활용하는 생태산업단지 구축사업(EIP: Eco Industrial Park)을 2010년부터 전국으로 확대 추진하고 있다. 하지만 GIS를 이용한 보다 전문적이고 체계적인 관리는 국내외적으로 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 재활용 네트워크 구축의 체계적인 확대를 위해 GIS 기반의 생태산업단지 구축 방안을 연구하였다. 실제 경기도내 특정 산업단지에서 조사된 업체정보와 업종별 산업폐기물정보를 토대로 GIS 공간입지 분석을 활용한 업체간 폐기물 재활용 연계 분석, 지원시설 최적입지 선정, 폐열회수 최적네트워크 설계 등을 수행하고, 경제성 분석을 통해 생태산업단지 재활용 네트워크 구축의 효용성을 입증하였다. 본 연구에서 제안한 GIS 기반 생태산업단지 및 재활용 네트워크가 적극 검토되어야 할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Korean government has promoted nationwide Eco Industrial Park (EIP) project to recycle by-products and wastes in industrial park since 2010. However, the corresponding management is insufficient to support the project. Considering the efficiency and effectiveness, GIS-based management can be an alternative of the current status. This study has focused on the construction of recycling network based on EIP using GIS approach. Two industrial parks located in Gyeonggi province were selected as study sites. GIS-based spatial location analysis was performed to determine the optimal location of recycling company, and to identify linkage of one manufacture to the other manufacturers based on the types of waste. Also, the optimal network for recycling of waste heat was established. Finally, the feasibility of the current GIS-based recycling network was established by performing benefit-cost analysis.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

연구대상지역의 업종분포를 살펴보면 한 곳에 집중되어 있기 보다는 여러 곳에 산재되어 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 상대적으로 집중되어 있는 섬유의복과 석유화학 업종에 대해 자원순환네트워크 활성화를 위한 자원순환 지원시설(연구시설 및 폐기물처리시설, 폐기물중간처리시설 등)의 효율적인 입지를 분석하였으며 그 결과는 그림 8, 그림 9와 같다. 분석시 왼쪽 구역의 경우에는 집적도가 높은 구역을 최적입지로 정하고, 오른쪽 구역의 경우 집적도가 낮으므로 지리적으로 가장 유리한 가운데 구역을 최적입지로 정하였다.
본 연구에서는 국내 생태산업단지 구축사업에 있어 GIS를 활용하여 공간입지 분석을 통한 종합적인 의사결정 지원 및 관리를 분석하고 효율적인 사업관리와 체계적인 네트워크 구축을 제안하였다. 이를 위해 우선 국내ㆍ외 생태산업단지 구축사업현황 및 추진계획을 검토하고, 산업부산물 데이터 관리 현황조사 및 분석을 통해 문제점을 도출하였고, 이를 해결하기 위한 GIS를 활용한 생태산업단지 구축방향을 제시하였다.
본 연구에서는 생태산업단지 구축사업의 체계적인 데이터관리 및 네트워크 확대 구축을 위해 공간입지 분석이 가능한 GIS 기반의 생태산업단지 구축 방안을 제시하였다. 또한, 경기도 내 특정 산업단지를 대상으로 조사한 산업폐기물 데이터와 업종별 데이터를 활용하여 각 사례별 기대효과를 분석하였다.
폐기물을 자원순환에 이용하기 위해 본 연구에서는 위와 같은 GIS 분석결과를 바탕으로 최적위치를 분석하여 자원순환에 가치가 큰 비산재 및 광재에 대한 잠재적인 연계방안을 제시하였다.

제안 방법

대상지역 내의 폐기물 종류별 데이터는 기업 개별 면담 조사를 통하여 취득하였고, GIS 공간분석을 이용하여 폐기물의 종류 및 발생량을 분석하였다. 폐기물 종류는 발생량이 많으며 자원순환의 가능성이 높다고 판단되는 광재, 소각재, 폐산 및 폐알칼리, 폐슬러지, 폐유기용제, 폐합성수지로 분류하였고, 산업단지 1의 1,023곳과 산업단지 2의 920곳의 폐기물 발생데이터를 활용하였다.
둘째, 재활용 대상 업체의 집적도 분석을 통해 선정된 석유화학업종과 섬유의복업종에 대한 지원시설의 최적입지 선정을 수행하였다. 이를 통해 5톤 적재량의 트럭을 기준으로 1대당 1L의 경유를 절감시킬 경우 연간 16.
본 연구에서는 생태산업단지 구축사업의 체계적인 데이터관리 및 네트워크 확대 구축을 위해 공간입지 분석이 가능한 GIS 기반의 생태산업단지 구축 방안을 제시하였다. 또한, 경기도 내 특정 산업단지를 대상으로 조사한 산업폐기물 데이터와 업종별 데이터를 활용하여 각 사례별 기대효과를 분석하였다. 본 연구의 결론을 요약하면 다음과 같다.
본 연구에서는 개별면담을 통해 획득한 데이터를 활용하여 연구대상지역 내에 분포하고 있는 업체들을 주요업종별로 구분하고 GIS를 이용해 지원 시설의 최적입지를 분석하였다. 분석에는 총 1,329 곳이 활용되었고, 업종은 연구대상지역의 주요업종인 철강기계, 전기전자, 석유화학, 목재종이, 운송장비, 음식료, 비제조로 구분하였고, 업종확인이 불가능한 경우 혹은 업종구분상 구분이 힘든 경우 기타로 분류하였다.
따라서 본 연구에서는 상대적으로 집중되어 있는 섬유의복과 석유화학 업종에 대해 자원순환네트워크 활성화를 위한 자원순환 지원시설(연구시설 및 폐기물처리시설, 폐기물중간처리시설 등)의 효율적인 입지를 분석하였으며 그 결과는 그림 8, 그림 9와 같다. 분석시 왼쪽 구역의 경우에는 집적도가 높은 구역을 최적입지로 정하고, 오른쪽 구역의 경우 집적도가 낮으므로 지리적으로 가장 유리한 가운데 구역을 최적입지로 정하였다.
본 연구에서는 개별면담을 통해 획득한 데이터를 활용하여 연구대상지역 내에 분포하고 있는 업체들을 주요업종별로 구분하고 GIS를 이용해 지원 시설의 최적입지를 분석하였다. 분석에는 총 1,329 곳이 활용되었고, 업종은 연구대상지역의 주요업종인 철강기계, 전기전자, 석유화학, 목재종이, 운송장비, 음식료, 비제조로 구분하였고, 업종확인이 불가능한 경우 혹은 업종구분상 구분이 힘든 경우 기타로 분류하였다. 업종별 업체 분포현황 결과는 그림 7과 같이 도출되었다.
비산재폐기물은 규소, 알루미늄 등의 산화물이 주가되기 때문에 시멘트의 원료로 사용가능하다. 연구대상지역의 소각시설에서 발생하는 비산재의 위치를 파악하고, 이에 대한 수요업체로 시멘트 제조업체 세곳을 조사하여 개략적인 연계방안을 그림 5와 같이 제시하였다.
본 연구에서는 국내 생태산업단지 구축사업에 있어 GIS를 활용하여 공간입지 분석을 통한 종합적인 의사결정 지원 및 관리를 분석하고 효율적인 사업관리와 체계적인 네트워크 구축을 제안하였다. 이를 위해 우선 국내ㆍ외 생태산업단지 구축사업현황 및 추진계획을 검토하고, 산업부산물 데이터 관리 현황조사 및 분석을 통해 문제점을 도출하였고, 이를 해결하기 위한 GIS를 활용한 생태산업단지 구축방향을 제시하였다. 활용도를 검증하기 위해 경기도 내 특정 산업단지를 선정하고 산업부산물 데이터와 지형정보를 활용하여 폐기물 관리 입지 분석 및 자원순환경로 등 공간정보 분석을 수행하였고, 경제성 분석을 통해 네트워크 구축시 편익을 추정하였다.
둘째, 재활용 대상 업체의 집적도 분석을 통해 선정된 석유화학업종과 섬유의복업종에 대한 지원시설의 최적입지 선정을 수행하였다. 이를 통해 5톤 적재량의 트럭을 기준으로 1대당 1L의 경유를 절감시킬 경우 연간 16.4억원의 수송비 절감효과와 더불어 3,000톤의 온실가스 배출저감을 추정하였다.
첫째, GIS를 활용한 연구대상지역의 폐기물과 업체 정보를 분석하여 광재 및 소각재 폐기물 배출업체와 시멘트업체와의 최적 연계방안을 도출하였다. 이에 따른 경제적 효과는 연간 소각재발생량 약 30만톤을 기준으로 175억원의 처리비용을 절감할 수 있으며, 재활용 판매수입 10.
이를 위해 우선 국내ㆍ외 생태산업단지 구축사업현황 및 추진계획을 검토하고, 산업부산물 데이터 관리 현황조사 및 분석을 통해 문제점을 도출하였고, 이를 해결하기 위한 GIS를 활용한 생태산업단지 구축방향을 제시하였다. 활용도를 검증하기 위해 경기도 내 특정 산업단지를 선정하고 산업부산물 데이터와 지형정보를 활용하여 폐기물 관리 입지 분석 및 자원순환경로 등 공간정보 분석을 수행하였고, 경제성 분석을 통해 네트워크 구축시 편익을 추정하였다.

대상 데이터

또한, 공장설립 관리정보의 효율적 관리ㆍ운영과 데이터베이스의 신뢰성 향상 및 실시간 공장정보 자료제공 등에 기여하고 있다. 1998년 시범사업을 시작으로 전국의 모든 설립ㆍ등록공장을 대상으로 하고 있으며, 전국 지자체 및 국가ㆍ지방산업단지 총 293개 기관에서 이를 사용하고 있다. 2009년 12월 31일을 기준으로 전국 총 136,681건이 등록되어 있다(한국산업단지공단 공장설립지원센터, 2009).
경기도는 국내 최대 부품생산 중심의 중소기업 단지가 밀집되어 있으며, 본 연구에서는 이러한 경기도 내 특정 산업단지 두 곳을 선별하여 연구를 진행하였다. 그 위치 및 일반 현황은 그림 1(한국산업공단 산업입지연구소, 2010)와 표 3(김호범, 2008)과 같다.
대상지역 내의 폐기물 종류별 데이터는 기업 개별 면담 조사를 통하여 취득하였고, GIS 공간분석을 이용하여 폐기물의 종류 및 발생량을 분석하였다. 폐기물 종류는 발생량이 많으며 자원순환의 가능성이 높다고 판단되는 광재, 소각재, 폐산 및 폐알칼리, 폐슬러지, 폐유기용제, 폐합성수지로 분류하였고, 산업단지 1의 1,023곳과 산업단지 2의 920곳의 폐기물 발생데이터를 활용하였다. 이를 통하여 연구대상지역에 대한 폐기물 종류별 발생지 공간분석을 수행한 결과 발생량별 폐기물 분포는 그림 3과 같으며, 폐기물 종류별 발생분포는 그림 4와 같다.

성능/효과

7억원의 제품판매비용이 예상된다. 결과적으로 처분비용절감액과 재활용품 판매비용으로 연간 185.7억원의 편익이 발생할 것으로 예측된다.
셋째, 폐열회수 및 재활용 가능성 분석을 통하여 연구대상지역내 소각재 발생업체의 폐열을 회수하여 재생에너지화 할 경우 연간 7억원의 에너지 절감효과를 기대할 수 있다.
연구대상지역의 업종분포를 살펴보면 한 곳에 집중되어 있기 보다는 여러 곳에 산재되어 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 상대적으로 집중되어 있는 섬유의복과 석유화학 업종에 대해 자원순환네트워크 활성화를 위한 자원순환 지원시설(연구시설 및 폐기물처리시설, 폐기물중간처리시설 등)의 효율적인 입지를 분석하였으며 그 결과는 그림 8, 그림 9와 같다.
이러한 경제적 효과와 더불어 폐기물발생량 및 온실가스 감소로 인한 환경적 효과, 고용창출 및 지역단체 간의 유대증진과 같은 사회적 효과 또한 클 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 결과를 고려할 때 생태산업단지 광역화 사업의 체계적ㆍ효율적 확산을 위해 GIS 기반 생태산업단지 및 재활용 네트워크 구축 도입이 적극적으로 검토되어야 할 것이다.
이러한 소각재 발생량을 이용하여 회수가능 폐열량을 추정하기 위해 전국 소각장운영(2002년∼2007년)을 분석하여 소각재발생량 기준 폐열발생량을 추정한 결과, 평균적으로 소각재발생량 톤당 47Mcal의 폐열이 발생하는 것으로 조사되었다.
따라서 소각시설을 운영하는 업체에서 폐열을 활용하여 스팀을 생산한 후 에너지공급사에 다시 판매하는 소각열에너지 회수가 가능할 것으로 사료된다. 이를 위해 우선 소각재 배출업체의 자료를 이용하여 소각장에서 발생하는 폐열량을 추정하고, 이중 규모가 큰 배출량 5,000톤/년 이상의 업체를 조사한 결과 총 13개 업체에서 237,215톤/년의 소각재를 배출하고 있는 것으로 나타났다. 이러한 소각재 발생량을 이용하여 회수가능 폐열량을 추정하기 위해 전국 소각장운영(2002년∼2007년)을 분석하여 소각재발생량 기준 폐열발생량을 추정한 결과, 평균적으로 소각재발생량 톤당 47Mcal의 폐열이 발생하는 것으로 조사되었다.
최근 NISP는 그동안 축적한 데이터를 기반으로 REDIBIS(Regional Economic Development through Intelligence Based Industrial Symbiosis)라는 지역별 자원흐름 분석과 GIS가 결합된 프로그램을 개발하여 지역 경제 개발과 기업들 유치에 많은 기여를 하고 있다. 이를 통해 NISP는 2005년부터 5년간 한화로 1조 1,771억원의 기업 비용절감, 3,511만톤의 폐자원 회수와 3,019만톤의 이산화탄소 절감, 22,181개의 일자리 확대 등 경제ㆍ환경ㆍ사회적 성과를 거두었다.

후속연구

이러한 경제적 효과와 더불어 폐기물발생량 및 온실가스 감소로 인한 환경적 효과, 고용창출 및 지역단체 간의 유대증진과 같은 사회적 효과 또한 클 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 결과를 고려할 때 생태산업단지 광역화 사업의 체계적ㆍ효율적 확산을 위해 GIS 기반 생태산업단지 및 재활용 네트워크 구축 도입이 적극적으로 검토되어야 할 것이다.
연구대상지역에서는 에너지원으로 배관망을 통해 스팀을 공급하고 있다. 따라서 소각시설을 운영하는 업체에서 폐열을 활용하여 스팀을 생산한 후 에너지공급사에 다시 판매하는 소각열에너지 회수가 가능할 것으로 사료된다. 이를 위해 우선 소각재 배출업체의 자료를 이용하여 소각장에서 발생하는 폐열량을 추정하고, 이중 규모가 큰 배출량 5,000톤/년 이상의 업체를 조사한 결과 총 13개 업체에서 237,215톤/년의 소각재를 배출하고 있는 것으로 나타났다.
또한 연간 7억원의 에너지 비용절감과 함께 부수적인 효과인 폐열회수로 대중에 배기열을 크게 감소시켜 백연 및 악취를 획기적으로 저감시키는 등 환경적인 개선효과를 기대할 수 있다.
체계적이고 통합적인 데이터베이스 시스템 구축과 데이터의 변화에 능동적으로 대처하기 위하여 GIS에 기반을 둔 통합 폐기물 및 부산물 데이터 관리시스템의 도입이 요구된다. 이를 통하여 효율적 관리와 함께 경제성 및 환경성을 종합적으로 고려한 최적 연계방안을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
그림 10에서는 소각재 배출업체와 에너지공급업체의 속성 및 위치정보를 이용하여 소각재 배출업체와 에너지공급업체간의 폐열 회수를 위한 효율적인 관로계획을 제시하였다. 이를 통해 관로 설치비와 같은 시설비의 최소화로 인한 경제적이고 효율적인 폐열재활용 네트워크 설계가 가능할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현재 운영 중인 생태산업단지의 한계점은 무엇인가?	그러나 현재 운영 중인 생태산업단지는 거래대상 물질에 대한 정보 부족, 업체검색의 어려움, 관련 업체에 대한 홍보 및 교육의 부재로 인해 기업체들의 능동적인 참여가 부족하고, 체계적인 시스템 관리가 이루어지지 않고 있는 상황이다. 따라서 통합 데이터베이스의 구축과 더불어 지속적으로 업데이트되는 데이터를 유연하게 관리하기 위하여 GIS에 기반을 둔 통합 폐기물 및 부산물 데이터 관리시스템의 도입이 요구되고 있다.
	현재 운영중인 생태산업단지는 어떤 상황에 처해있는가?	그러나 현재 운영 중인 생태산업단지는 거래대상 물질에 대한 정보 부족, 업체검색의 어려움, 관련 업체에 대한 홍보 및 교육의 부재로 인해 기업체들의 능동적인 참여가 부족하고, 체계적인 시스템 관리가 이루어지지 않고 있는 상황이다. 따라서 통합 데이터베이스의 구축과 더불어 지속적으로 업데이트되는 데이터를 유연하게 관리하기 위하여 GIS에 기반을 둔 통합 폐기물 및 부산물 데이터 관리시스템의 도입이 요구되고 있다.
	웹기반 폐기물적법처리시스템이란 무엇인가?	이에 환경부에서는 웹기반 폐기물적법처리시스템을 구축하여 운영 중이다. 이는 사업장폐기물의 배출에서 운반-처리까지의 전과정을 웹을 통해 관리하는 시스템으로, 2000년 지정폐기물 연간 200톤 이상 배출자 및 종합병원을 대상으로 1단계 및 시범운영을 시작하였으며, 2010년부터는 지정된 모든 폐기물배출자와 더불어 종합병원 및 일반병원을 대상으로 일반폐기물관리대장 관리ㆍ실적보 고서 작성 및 제출 등의 업무를 수행할 수 있도록 하고 있다(한국환경공단 폐기물관리처, 2010).

참고문헌 (10)

경기도 환경국, (2009), 경기환경백서, pp.573-580.
경기도, (2008), 경기통계연보.
김호범, (2008), 반월.시화 산업단지의 지속발전 가능한 생태산업단지 구축, 석사학위논문, 한양대학교.
생산기술연구원 국가청정생산지원센터, (2004), 생태산업단지의 이해, pp.28-45.
최병길, 나영우, (2008), "GIS를 활용한 공장폐수 위탁관리시스템 구축 방안에 관한 연구", 한국지형공간정보학회지 제16권 제1호 pp.75-81.

원문보기 상세보기
최정석, (2002), 생태산업단지 개발을 위한 우리나라의 산업.환경정책의 개선방안, 한국도시행정학회 도시행정학보 제15집 제1호 pp.87-111.
한국산업단지공단 공장설립지원센터, (2009), 공장설립 및 FEMIS 실무, pp.307-310.
한국산업단지공단 EIP사무국, (2010), http://www.eip.or.kr
한국산업단지공단 산업입지연구소, (2010), http://www.e-cluster.net
한국환경공단 폐기물관리처, (2010), http://www.allbaro.or.kr

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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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