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문제 정의
- 본 연구는 구리 및 알루미늄의 원료취득에서부터 1 ton의 1차가공제품을 생산하는 과정까지의 환경오염부하를 정성적, 정량적으로 분석함으로써 그에 따른 환경영향을 평가하고 제품 폐기과정에서 발생되는 물질의 재활용을 통해 생산된 제품에 대한 상대적인 환경영향 및 온실가스 발생량을 국내범위와 전지구적범위로 비교 평가하는데 목적이 있다.5)
- 본 연구에서는 구리 및 알루미늄 1차가공제품 1 ton 생산시 2차자원 사용 및 미사용 시에 따른 환경영향을 주요 범주별로 평가하였다.
- 이에 본 연구에서는 주요 금속자원인 구리와 알루미늄에 대하여 원료단계와 1차가공제품단계에서 발생하는 환경부 하를 규명하고, 2차자원의 사용 및 미사용 시 발생하는 환경부하를 전과정평가(Life Cycle Assessment: LCA) 기법4)을 활용하여 비교 분석하였다. 또한 이를 바탕으로 2차자원 사용 시 얻어지는 환경적 이득을 평가하였다.
제안 방법
- 그 중 칠레로부터 약 476,000 ton의 가장 많은 동정광을 수입하였다. 각 나라 로부터 수입된 동정광의 수량과 항해거리 8) 및 해양수송에 따른 외항선(벌크)의 탄소발생계수9) 등을 적용하여 동정광 수입 시 온실가스 총 발생량을 산정하였다.
- 그 중 호주로부터 308,528 ton의 가장 많은 알루미늄 괴를 수입하였다.7) 각 나라로부터 수입된 알루미늄괴의 수량과 항해거리, 8) 그리고 해양수송시 외항선(벌크)의 탄소발생계수 9) 등을 적용하여 알루 미늄 괴의 수입시 온실가스 총 발생량을 산정하였다.
- 구리의 1차가공제품인 동선, 동관, 동판 및 동봉 등을 생산하는 업체는 B, C 및 D 업체 3곳으로 B 업체는 A업체로부터 전기동을 구입하여 다른 비철금속을 합금하여 1차가 공제품을 생산하며 이때 제품 생산 시 2차자원의 투입여부에 따른 환경성을 평가하였다. 이 때 2차자원의 투입 여부에 따라 B-C oil 및 전력 등의 에너지 사용량 또한 변화된다.
- 본 연구에서 선정한 시스템 경계는 국내범위와 전지구적범위로 구분하여 설정하였다. 구리의 국내범위는 원광제련 및 원료제련단계이며, 전지구적범위는 국내범위에 원광채굴, 원광수입, 재활용 및 폐기단계를 추가하여 설정하였다. 알루미늄의 국내범위는 원료수입, 원료제련단계이며, 전지구적범위는 국내범위에 원광채굴, 원광 제련, 재활용 및 폐기단계를 추가하여 설정하였다.
- 을 활용하여 비교 분석하였다. 또한 이를 바탕으로 2차자원 사용 시 얻어지는 환경적 이득을 평가하였다.
- 본 연구에서는 구리의 원료제련단계와 1차가공제품 제조단계에 있어 2차자원의 사용 및 미사용 시 발생되는 환경부 하량을 전과정평가(LCA)기법을 적용하여 정량화하고, 환경에 미치는 영향을 8가지 환경영향범주로 나누어 분석하였다. 또한, 금속자원별 자원순환율 변화에 따른 온실가스 발생량을 국내범위와 전지구적범위로 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 1 및 2에 나타내었다. 본 연구에서 선정한 시스템 경계는 국내범위와 전지구적범위로 구분하여 설정하였다. 구리의 국내범위는 원광제련 및 원료제련단계이며, 전지구적범위는 국내범위에 원광채굴, 원광수입, 재활용 및 폐기단계를 추가하여 설정하였다.
- 본 연구에서는 구리의 원료제련단계와 1차가공제품 제조단계에 있어 2차자원의 사용 및 미사용 시 발생되는 환경부 하량을 전과정평가(LCA)기법을 적용하여 정량화하고, 환경에 미치는 영향을 8가지 환경영향범주로 나누어 분석하였다. 또한, 금속자원별 자원순환율 변화에 따른 온실가스 발생량을 국내범위와 전지구적범위로 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 구리의 국내범위는 원광제련 및 원료제련단계이며, 전지구적범위는 국내범위에 원광채굴, 원광수입, 재활용 및 폐기단계를 추가하여 설정하였다. 알루미늄의 국내범위는 원료수입, 원료제련단계이며, 전지구적범위는 국내범위에 원광채굴, 원광 제련, 재활용 및 폐기단계를 추가하여 설정하였다.
대상 데이터
- “금속 자원순환 활성화를 위한 분석지원 기반 구축 및 온실가스 저감량 평가”에서 선정한 대상업체는 구리의 경우 전기동, 동선, 동관, 동판 및 동봉 등을 생산하는 4개의 업체, 알루미늄의 경우 알루미늄관, 봉, 선, 합금 및 캔 등을 생산하는 3개의 업체로 원료단계와 1차가공제품단계로 분류하여 선정하였다.
- 2011년 기준, 국내로 수입된 알루미늄 괴는 약 1,208,595ton으로 조사되었으며, 중국, 러시아연방, 호주, 남아프리카, 케나다 등 다양한 국가로부터 수입되었다. 그 중 호주로부터 308,528 ton의 가장 많은 알루미늄 괴를 수입하였다.7) 각 나라로부터 수입된 알루미늄괴의 수량과 항해거리, 8) 그리고 해양수송시 외항선(벌크)의 탄소발생계수 9) 등을 적용하여 알루 미늄 괴의 수입시 온실가스 총 발생량을 산정하였다.
성능/효과
- 1) 구리 1차가공제품 1 ton 생산 시 2차자원의 사용 및 미사용 시 환경영향은 각각 6.09E + 01 person-yr/f.u. 및 7.23E + 01 person-yr/f.u.로 나타났으며, 2차자원 사용 시 18.8%의 환경영향이 낮게 나타났다. 영향범주 중 가장 높은 환경영향을 미치는 항목은 2차자원 사용 및 미사용 시 모두 자원 고갈로 나타났다.
- 그러나 중국, 인도 등의 나라에서 발생된 자원 수요 증가, 환률 및 물가 상승 등의 금융 위기 지속과 맞물려 최근 상승세를 보이고 있다.1) 특히, 중국, 인도등 신흥경제국의 자원소비는 세계 20~30%를 차지할 만큼 막대하여 국제 자원수습시스템의 급격한 변화를 초래하고 있다. 이러한 자원 시장에서는 유한한 천연자원 고갈의 위기감이 증가되며, 향후 채굴 가능량에 비해 예상되는 수요량이 증가하고 있기 때문에 세계 각국은 산업의 핵심원료인 광물자원을 확보하기 위한 나라별 대안을 모색 중에 있다.
- 2) 구리 1차가공제품 생산 시 자원순환율이 증가(24%, 50%, 70%)함에 따라 국내범위에서 2차자원 미사용 시를 기준으로 각각 12.6% (123,629 ton CO2), 38.1% (304,434 ton CO2) 및 66.5% (440,629 ton CO2)의 온실가스가 저감되었으며, 전지구적범위에서도 각각 12.0% (148,210 ton CO2), 36.5% (369,753 ton CO2) 및 65.6% (548,210 ton CO2)의 온실가스가 저감되었다.
- 자원고갈의 주요 영향물질은 2차자원 사용 시 Bauxite가 약 86%로 가장 높은 기여도를 나타냈으며, 그 다음으로 Natural gas 및 Coal 순으로 나타났다. 2차자원 미사용 시 Bauxite가 약 89%로 가장 높은 기여도를 나타냈으며, 그 다음으로 Natural gas 및 Coal 순으로 2차자원 사용 시와 기여도 순이 동일하게 나타났다. 2차자원 미사용 시 더 많은 Bauxite를 사용함으로써, 자원고갈에 대한 환경영향이 더욱 높은 것으로 나타났다.
- 지구온난화의 주요 영향물질은 2차자원 사용 시 CO2가 약 98%로 가장 높은 기여도를 나타냈 으며, 그 다음으로 CH4 및 N2O 순으로 나타났다. 2차자원 미사용 시 CO2가 약 99%로 가장 높은 기여도를 나타냈으며, 그 다음으로 CH4 및 N2O 순으로 2차자원 사용 시와 기여도 순이 동일하게 나타났다.
- 2차자원 미사용 시 Bauxite가 약 89%로 가장 높은 기여도를 나타냈으며, 그 다음으로 Natural gas 및 Coal 순으로 2차자원 사용 시와 기여도 순이 동일하게 나타났다. 2차자원 미사용 시 더 많은 Bauxite를 사용함으로써, 자원고갈에 대한 환경영향이 더욱 높은 것으로 나타났다.
- 29E-02 순으로 나타났다. 2차자원 미사용 시 자원고 갈에 대한 환경영향이 4.28E + 01로 가장 높게 나타났으며, 그다음으로 지구온난화 2.09E + 01, 산성화 4.80E + 00, 부영양화 3.06E + 00, 오존층파괴 4.55E-01, 인간독성 2.24E- 01, 광 화학산화물 1.00E-01, 생태독성 2.24E-01 순으로 환경영향에 미치는 영향범주의 순서는 2차자원 사용 시와 동일하였다.
- 21E-01 순으로 나타났다. 2차자원 미사용 시자원고갈에 대한 환경영향이 1.15E + 02로 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 지구온난화 1.09E + 02, 산성화 5.59E + 01, 부영양화 1.60E + 01, 오존층파괴 3.22E + 00, 생태독성 3.27E-01, 인간독성 2.61E-01, 광화학산화물 1.73E-01 순으로 환경영향에 미치는 영향범주의 순서는 2차자원 사용 시와 동일하였다.
- 로 나타났다. 2차자원 사용 시 자원고갈에 대한 환경영향이 3.22E + 01로 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 지구온난화 2.04E + 01, 산성화 4.72E + 00, 부영양화 2.73E + 00, 오존층파괴 4.51E-01, 인간독성 2.07E-01, 광화학산화물 9.25E-02, 생태독성 4.29E-02 순으로 나타났다. 2차자원 미사용 시 자원고 갈에 대한 환경영향이 4.
- 로나타났다. 2차자원 사용 시 자원고갈에 대한 환경영향이 9.16E + 01로 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 지구온난화 8.45E + 01, 산성화 4.27E + 01, 부영양화 1.22E + 01, 오존 층파괴 2.57E + 00, 생태독성 4.18E-01, 인간독성 3.34E-01, 광화학산화물 2.21E-01 순으로 나타났다. 2차자원 미사용 시자원고갈에 대한 환경영향이 1.
- 대부분의 자원을 전량 수입에 의존하고 있는 우리나라의 경우 국제 자원가격의 변동, 환률 및 자원고갈 등의 위기에 따른 우리 산업에 미치는 영향을 완화시키고 자원의 수급안정을 위한 자원관리체계의 구축 및 자원생산성 향상을 위한 전략이 필요하다.3) 그 방안 중 2차자원(스크랩) 사용은 자원절약면 아니라 환경면에서도 긍정적인 영향을 미친다.
- 3) 알루미늄의 경우 2.34E + 02 person-yr/f.u. 및 3.01E + 02 person-yr/f.u.로 나타났으며, 2차자원 사용 시 28.4%의 환경영향이 낮게 나타났다. 영향범주 중 가장 높게 환경영향을 미치는 항목은 2차자원 사용 및 미사용 시 모두 자원 고갈로 나타났다.
- 4) 알루미늄의 경우 자원순환율이 증가(30%, 50%, 70%) 함에 따라, 2차자원 미사용 시를 기준으로 각각 6.1% (29,725 ton CO2), 27.7% (134,161 ton CO2) 및 52.0% (251,266 ton CO2)의 온실가스가 증가되었다. 반면, 전지구적범위에서는 각각 15.
- 구리 1차가공제품 1 ton 생산 시, 2차자원 사용 및 미사용 시에 따른 환경영향을 평가한 결과 모두 동일하게, 자원고갈, 지구온난화, 산성화 및 부영양화 순으로 환경에 높은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 자원고갈의 주요 영향물질은 2차자원 사용 시 Coal이 약 57%로 가장 높은 기여도를 나타냈으며, 그 다음으로 Oil, Natural gas 및 Copper 순으로 나타났다.
- 구리 및 알루미늄 모두 환경영향적 측면에서는 2차자원 사용 시 모든 영향범주에서 환경영향이 낮게 나타났다.
- 구리의 경우 동정광 및 전기동 등의 원료와 B-C Oil, LNG, 전력 및 용수 등의 유틸리티에 대한 목록분석 결과 총 420여개의 목록항목이 도출되었으며, 알루미늄의 경우 알루미늄 괴를 원료로 사용하고, B-C Oil, B-A Oil, LNG, LPG, 디젤, 전력 및 용수 등의 유틸리티에 대한 목록분석 결과 총 350여개의 목록항목이 도출되었다.
- 6% (548,210 ton CO2)의 온실가스가 저감되었다. 국내범위 및 전지구적범위 모두 자원순환율이 증가함에 따라 온실 가스가 저감되는 것으로 나타났다(Fig. 5). 알루미늄의 경우 알루미늄괴 전량을 수입에 의존하고 있다.
- 4% (2,804,863 ton CO2)의 온실가스가 저감되었다. 국내범위에서는 자원순환율이 낮을수록, 전지구적범위에서는 자원순환율이 높을수록 온실가스가 저감되는 것으로 나타났다(Fig. 6).
- 수송의 경우 각국가로부터 수입된 수량과 해양거리 그리고 해양 외항선 (벌크)의 탄소발생계수를 적용하여 동정광 수입에 따른 온실가스 발생량은 약 34,629 ton CO2로 나타났으며, 2차자원 미사용 시 3,321 ton CO2 가 추가 발생되는 것으로 나타 났다. 따라서 2차자원 사용 시 약 11%의 온실가스 저감 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
- 따라서 2차자원 사용 시 약 16%의 온실가스 저감 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
- 그러나 2차자원을 사용하지 않을 경우 동일한 양의 1차가공제품을 생산하기 위해서는 약 281,734 ton의 알루미늄 괴를 추가로 수입해야 하는데, 이때 추가로 발생하는 온실가스의 양은 846,951 ton CO2로 나타났다. 수송의 경우 각 나라로부터 수입된 수량과 해양거리 그리고 해양 외항선(벌크)의 탄소발생계수를 적용하여 알루미늄 괴수입에 따른 온실가스 발생량은 약 13,749 ton CO2로 나타났으며, 2차자원 미사용 시 3,205 ton CO2가 추가적으로 발생되는 것으로 나타났다.
- 그러나, 2차자원을 사용하지 않을 경우 동일한 양의 1차가공제품을 생산하기 위해서는 약 279,960 ton의 동정광을 추가로 수입해야 하는데, 이때 추가로 발생하는 온실가스의 양은 21,260 ton CO2로 나타났다. 수송의 경우 각국가로부터 수입된 수량과 해양거리 그리고 해양 외항선 (벌크)의 탄소발생계수를 적용하여 동정광 수입에 따른 온실가스 발생량은 약 34,629 ton CO2로 나타났으며, 2차자원 미사용 시 3,321 ton CO2 가 추가 발생되는 것으로 나타 났다. 따라서 2차자원 사용 시 약 11%의 온실가스 저감 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
- 알루미늄의 경우 2차자원 사용 및 미사용 시에 따른 환경영향은 두 동일하게, 자원고갈, 지구온난화 및 산성화 순으로 환경에 높은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 자원고갈의 주요 영향물질은 2차자원 사용 시 Bauxite가 약 86%로 가장 높은 기여도를 나타냈으며, 그 다음으로 Natural gas 및 Coal 순으로 나타났다.
- 4%의 환경영향이 낮게 나타났다. 영향범주 중 가장 높게 환경영향을 미치는 항목은 2차자원 사용 및 미사용 시 모두 자원 고갈로 나타났다. 그 중 주요 영향물질은 Bauxite, Natural gas 및 Coal 등으로 나타났으며, 이는 알루미늄광 사용에 의한 것으로 사료된다.
- 8%의 환경영향이 낮게 나타났다. 영향범주 중 가장 높은 환경영향을 미치는 항목은 2차자원 사용 및 미사용 시 모두 자원 고갈로 나타났다. 그 중 주요 영향물질은 Oil, Natural gas 및 Copper 등으로 나타났으며, 이는 동정광 사용에 의한 것으로 사료된다.
- 이때 자원순환율의 증가(24%, 50%, 70%)함에 따라 국내 범위에서 2차자원 미사용 시를 기준으로 각각 12.6% (123,629 ton CO2), 38.1% (304,434 ton CO2) 및 66.5% (440,629 ton CO2)의 온실가스가 저감되었으며, 전지구적범위에서도 각각 12.0% (148,210 ton CO2), 36.5% (369,753 ton CO2) 및 65.6% (548,210 ton CO2)의 온실가스가 저감되었다. 국내범위 및 전지구적범위 모두 자원순환율이 증가함에 따라 온실 가스가 저감되는 것으로 나타났다(Fig.
- 이때 자원순환율의 증가(30%, 50%, 70%)함에 따라 국내범 위에서 2차자원 미사용 시를 기준으로 각각 6.1% (29,725 ton CO2), 27.7% (134,161 ton CO2) 및 52.0% (251,266 ton CO2) 의 온실가스가 저감되었으며, 전지구적 범위에서도 각각 15.5 % (684,863 ton CO 2), 35.5% (1,570,428 ton CO2) 및 63.4% (2,804,863 ton CO2)의 온실가스가 저감되었다. 국내범위에서는 자원순환율이 낮을수록, 전지구적범위에서는 자원순환율이 높을수록 온실가스가 저감되는 것으로 나타났다(Fig.
- 알루미늄의 경우 2차자원 사용 및 미사용 시에 따른 환경영향은 두 동일하게, 자원고갈, 지구온난화 및 산성화 순으로 환경에 높은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 자원고갈의 주요 영향물질은 2차자원 사용 시 Bauxite가 약 86%로 가장 높은 기여도를 나타냈으며, 그 다음으로 Natural gas 및 Coal 순으로 나타났다. 2차자원 미사용 시 Bauxite가 약 89%로 가장 높은 기여도를 나타냈으며, 그 다음으로 Natural gas 및 Coal 순으로 2차자원 사용 시와 기여도 순이 동일하게 나타났다.
- 구리 1차가공제품 1 ton 생산 시, 2차자원 사용 및 미사용 시에 따른 환경영향을 평가한 결과 모두 동일하게, 자원고갈, 지구온난화, 산성화 및 부영양화 순으로 환경에 높은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 자원고갈의 주요 영향물질은 2차자원 사용 시 Coal이 약 57%로 가장 높은 기여도를 나타냈으며, 그 다음으로 Oil, Natural gas 및 Copper 순으로 나타났다. 2차자원 미사용 시 Coal이 약 51%로 가장 높은 기여도를 나타냈으며, 그 다음으로 Copper, Oil 및 Natural gas 순으로 나타났다.
- 2차자원 미사용 시 Coal이 약 51%로 가장 높은 기여도를 나타냈으며, 그 다음으로 Copper, Oil 및 Natural gas 순으로 나타났다. 지구온난화의 주요 영향물질은 2차자원 사용 시 CO2가 약 98%로 가장 높은 기여도를 나타냈 으며, 그 다음으로 CH4 및 N2O 순으로 나타났다. 2차자원 미사용 시 CO2가 약 99%로 가장 높은 기여도를 나타냈으며, 그 다음으로 CH4 및 N2O 순으로 2차자원 사용 시와 기여도 순이 동일하게 나타났다.
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