사용 후 제품을 회수하여 완전 해체하고 부품들을 세척, 수리, 또는 새로운 부품으로 교체하여 재조립함으로써 신품과 동일한 성능 수준으로 재 제품화 하는 재제조는 천연자원과 에너지 사용의 저감 등 자원순환 측면에서의 환경적 개선효과가 뛰어나 자원 측면에서 주목받고 있다. 재제조는 뛰어난 환경개선 효과 및 자원보존으로 인해 우리나라에서 많은 연구가 수행되어왔으며, 현재 자동차 부품, 프린터 토너 및 카트리지를 중심으로 재제조가 이루어지고 있다. 하지만 코어의 상태가 양호한 상태로 반환되어 재제조 공정을 거쳐 새 제품과 동일한 상태의 재제조품 생산이 가능한 렌탈 제품은 아직까지 활성화 되어있지 않다. 따라서, 본 연구에서는 LCA 기법을 이용해 렌탈 제품 중 하나인 공기청정기 신품과 재제조 제품의 환경성평가를 수행하였으며, 이를 통해 렌탈 제품 신품 대비 재제조품의 환경적 개선 효과를 정량적으로 분석하였다. 분석결과 공기청정기 1대 재제조 시 환경영향은 신품대비 약 20.7% 감소하는 것으로 나타났다. 환경과 관련된 영향범주 중 오존층 파괴(ODP)가 94% 감소하여 가장 큰 효과가 있는 것으로 나타났으며, 공기청정기의 수명주기에서 원료 추출 단계에서는 자원고갈(ADP) 및 지구온난화(GWP)에 대한 환경개선 효과가 가장 큰 것으로 나타났다.
사용 후 제품을 회수하여 완전 해체하고 부품들을 세척, 수리, 또는 새로운 부품으로 교체하여 재조립함으로써 신품과 동일한 성능 수준으로 재 제품화 하는 재제조는 천연자원과 에너지 사용의 저감 등 자원순환 측면에서의 환경적 개선효과가 뛰어나 자원 측면에서 주목받고 있다. 재제조는 뛰어난 환경개선 효과 및 자원보존으로 인해 우리나라에서 많은 연구가 수행되어왔으며, 현재 자동차 부품, 프린터 토너 및 카트리지를 중심으로 재제조가 이루어지고 있다. 하지만 코어의 상태가 양호한 상태로 반환되어 재제조 공정을 거쳐 새 제품과 동일한 상태의 재제조품 생산이 가능한 렌탈 제품은 아직까지 활성화 되어있지 않다. 따라서, 본 연구에서는 LCA 기법을 이용해 렌탈 제품 중 하나인 공기청정기 신품과 재제조 제품의 환경성평가를 수행하였으며, 이를 통해 렌탈 제품 신품 대비 재제조품의 환경적 개선 효과를 정량적으로 분석하였다. 분석결과 공기청정기 1대 재제조 시 환경영향은 신품대비 약 20.7% 감소하는 것으로 나타났다. 환경과 관련된 영향범주 중 오존층 파괴(ODP)가 94% 감소하여 가장 큰 효과가 있는 것으로 나타났으며, 공기청정기의 수명주기에서 원료 추출 단계에서는 자원고갈(ADP) 및 지구온난화(GWP)에 대한 환경개선 효과가 가장 큰 것으로 나타났다.
Remanufacturing that is the rebuilding of a product to specifications of the original manufactured product by collecting used-product, completely disassembling, cleaning and repairing or replacing with a new part and reassembling has been received attention in aspects of resource, recycling because ...
Remanufacturing that is the rebuilding of a product to specifications of the original manufactured product by collecting used-product, completely disassembling, cleaning and repairing or replacing with a new part and reassembling has been received attention in aspects of resource, recycling because it is a great environmental improvement. Remanufacturing is the rebuilding of a product to specifications of the original manufactured product by collecting used-product, completely disassembling, cleaning and repairing or replacing with a new part and reassembling. With a great environmental improvement and resource recycling and conservation, many studies were conducted. Up to date, remanufacturing activities are mainly applied to automobile parts and printer toner cartridge in South Korea. However, remanufacturing of rental product is not well conducted although rental products are collected in good condition and could be remanufactured in the same condition as a new product. Therefore, in this study, we conducted life cycle assessment (LCA) to an air cleaner product that is one of rental products. This study attempts to identify the processes in new products and remanufacturing life cycles that contribute the most environmental impacts. The results show that air cleaner remanufacturing could reduce about 20% of environmental impacts compared to new product. The greatest benefit related to environmental impact is with regard to ozone layer depletion potential (ODP), which is reduced by 94%. In the life cycle of air cleaner, raw material extraction stage had the most environmental impacts, especially with regard to abiotic depletion potential (ADP) and global warming potential (GWP). In the environmental impacts in each part, the ABS power had the highest environmental impacts.
Remanufacturing that is the rebuilding of a product to specifications of the original manufactured product by collecting used-product, completely disassembling, cleaning and repairing or replacing with a new part and reassembling has been received attention in aspects of resource, recycling because it is a great environmental improvement. Remanufacturing is the rebuilding of a product to specifications of the original manufactured product by collecting used-product, completely disassembling, cleaning and repairing or replacing with a new part and reassembling. With a great environmental improvement and resource recycling and conservation, many studies were conducted. Up to date, remanufacturing activities are mainly applied to automobile parts and printer toner cartridge in South Korea. However, remanufacturing of rental product is not well conducted although rental products are collected in good condition and could be remanufactured in the same condition as a new product. Therefore, in this study, we conducted life cycle assessment (LCA) to an air cleaner product that is one of rental products. This study attempts to identify the processes in new products and remanufacturing life cycles that contribute the most environmental impacts. The results show that air cleaner remanufacturing could reduce about 20% of environmental impacts compared to new product. The greatest benefit related to environmental impact is with regard to ozone layer depletion potential (ODP), which is reduced by 94%. In the life cycle of air cleaner, raw material extraction stage had the most environmental impacts, especially with regard to abiotic depletion potential (ADP) and global warming potential (GWP). In the environmental impacts in each part, the ABS power had the highest environmental impacts.
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문제 정의
LCA의 궁극적인 목표는 여러 환경 문제에 직면하고 있는 기업 및 행정 기관, 소비자들의 입장에서 친환경적이고 지속 가능한 발전을 실현하기 위하여 제품, 재료 등의 원료․ 자원의 획득, 제조 공정, 유통, 소비 활동, 폐기로 인한 자원 및 에너지 소비를 줄여 환경오염부하를 최소화하고 이에 따른 환경개선방안을 모색하는데 있다.7)
따라서 본 연구는 렌탈 제품의 하나인 공기청정기를 대상으로 LCA 기법을 이용해 재제조 제품의 환경성을 평가하고자 하였으며, 공기청정기의 신품과 재제조 제품의 환경성을 평가하여 신품 대비 재제조 제품의 환경적 개선효과를 정량적으로 분석 및 제시하였다.
본 연구에서 LCA 수행 목적은 Table 1에 나타낸 것과 같이, 공기청정기의 신품과 제재조품에 대해 환경영향을 규명하고, 신품 대비 재제조품의 환경적 저감 효과를 산정하기 위함이다. 대상 제품은 ‘C’ 회사의 공기청정기의 신품과 재제조품으로 기능단위는 2 L 용량의 공기청정기 1대로 설정하였고, 제품의 사용단계 이후는 소비자의 사용패턴에 따라 소비전력에 대한 것이 달라지기 때문에 시스템 경계에서 제외하고 원료 취득 및 생산, 제품 제조까지 고려하는 ‘from cradle to gate’로 설정하였다.
본 연구에서는 LCA기법을 이용한 재제조품의 환경성을 평가한 기존 연구사례를 검토하였다.
전과정 영향평가는 전과정 목록분석 결과를 이용하여 잠재적인 환경영향의 중요성을 평가하는 것을 목적으로 한다. 일반적으로, 이 과정은 목록 데이터를 특정 환경 영향 범주 및 범주지표들과 연관시켜 이들의 영향을 해석하는 과정이다.
제안 방법
전과정 목록분석 단계는 제품시스템과 관련된 단위 공정별 투입물과 산출물에 대한 데이터를 수집하여 정리하고, 이를 기능단위에 맞게 정량화하는 일련의 과정으로서 본 연구의 대상이 되는 공기청정기의 신품과 재제조품의 데이터 수집기간은 2014년 1월부터 12월까지 1년간 데이터를 수집하였다. 또한 데이터의 수집은 크게 일반정보와 연간 투입 산출 실적 항목을 중심으로 데이터 조사서를 이용해 이루어졌으며, 실제 현장데이터와의 검증을 통해 데이터 신뢰성을 확보하였다.
본 연구에서는 LCA 기법을 이용해 렌탈 제품 중 하나인 공기청정기 신품과 재제조품의 환경성 평가를 통해 신품 대 비 재제조품의 환경적 개선효과를 정량적으로 분석하였으며, 이를 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
영향평가 결과는 신품대비 재제조품의 환경영향 저감 효과를 분석하기 위해 Fig. 2에 나타낸 것과 같이 신품과 제제조품에 대해서 life cycle 단계별, 주요 원자재별로 구분하여 가중화 결과를 활용해 도출하였다.
원료 취득 및 부품 생산 단계에서 목록분석은 대상 제품의 시방서와 제품 생산 정보를 활용해 제품의 포장재를 포함해 신규로 투입되는 부품을 1차적으로 조사하고 각 부품별로 재질분석을 통해 투입물질별로 정량화 했으며, 그 결과를 Table 2~3에 나타내었다.
대상 데이터
대상 제품은 ‘C’ 회사의 공기청정기의 신품과 재제조품으로 기능단위는 2 L 용량의 공기청정기 1대로 설정하였고, 제품의 사용단계 이후는 소비자의 사용패턴에 따라 소비전력에 대한 것이 달라지기 때문에 시스템 경계에서 제외하고 원료 취득 및 생산, 제품 제조까지 고려하는 ‘from cradle to gate’로 설정하였다.
전과정 목록분석 단계는 제품시스템과 관련된 단위 공정별 투입물과 산출물에 대한 데이터를 수집하여 정리하고, 이를 기능단위에 맞게 정량화하는 일련의 과정으로서 본 연구의 대상이 되는 공기청정기의 신품과 재제조품의 데이터 수집기간은 2014년 1월부터 12월까지 1년간 데이터를 수집하였다. 또한 데이터의 수집은 크게 일반정보와 연간 투입 산출 실적 항목을 중심으로 데이터 조사서를 이용해 이루어졌으며, 실제 현장데이터와의 검증을 통해 데이터 신뢰성을 확보하였다.
전과정 목록분석은 각 단계별 투입물질, 유틸리티 사용량 등의 자료에 LCI DB를 연결해 수행되었고, 수행시 사용한 LCI DB는 산업통상자원부 및 환경부 DB를 사용하였으며, 제품의 목록분석 신뢰도 확보를 위해 Cut-off를 신제품 97.88%, 재제조 제품 99.28% 수준으로 수행하였다.
제품 제조 단계 데이터는 대상 제품이 생산되는 포천에 위치한 ‘C’ 회사의 공장을 대상으로 수집되었으며, 신품과 재제조품의 생산 시 에너지원으로 전력이 투입되며 그 외 원부재료 외의 투입은 없다.
이론/모형
본 연구에서는 산업통상자원부에서 개발해 사용되고 있는 범용 S/W인 PASS 4.1.1를 이용하여 수행하였다. 고려된 영향범주는 Table 5에 나타난 것과 같이 6개의 영향범주에 대한 영향평가를 수행하였다.
성능/효과
1) 재사용은 간단한 수리 또는 세척을 통해 동일한 용도로 다시 사용하는 것으로 자원 및 에너지 절감효과는 크나 신상품으로서의 효과 또는 가치를 누릴 수 없으며, 물질 재활용은 제품 또는 공정 스크랩을 파쇄, 분쇄, 용해 등을 거쳐 소재 및 부품의 원료를 재생산하는 것으로 에너지 소비, 소요 비용이 높다는 단점이 있다.2) 반면 재제조란 사용 후 제품 · 부품을 회수하여 분해 · 세척 · 검사 · 보수 · 조정 · 재조립 등 일련의 과정을 거쳐 원래의 성능을 유지할 수 있는 상태로 만드는 것으로 신품생산 시 투입되는 에너지와 원재료를 대부분 사용하기 때문에 자원 및 에너지 절감효과가 우수하다.
LCA 분석 결과 공기청정기의 재제조품은 신품대비 약 79%의 환경영향이 감소되는 것으로 나타났고, life cycle 중 원료취득 단계에서 가장 많은 환경영향이 줄어든 것으로 나타났다. 주요 환경영향인자에서도 신규 자원의 투입이 줄어들어 자원고갈 측면에서의 환경영향이 가장 많이 줄어드는 것으로 분석되었다.
6~7과 같다. 그 결과 신품은 PET와 PCB의 환경영향이 높게 나타났으며, 재제조품의 경우 ABS powder와 PET의 환경영향이 가장 높게 나타났다. 따라서 ABS powder, PET, PCB는 친환경 자재 및 대체재로의 변경에 대한 검토가 필요하다.
정규화 및 가중화 단계는 특성화 단계를 통해 산출된 투입 및 산출물의 특성화 결과값의 상대 비교를 위해 단위를 무 차원으로 만들고 가중치를 부여하는 단계이다. 본 연구에서는 PASS 4.1.1를 이용하여 신품과 재제조품에 대해 정규화 및 가중화를 분석하였으며, 분석 결과는 Table 7과 같으며, 가중화 결과의 경우 신품 3.92E-03, 재제조품 8.10E-04로 재 제조품의 환경영향이 신품대비 79% 감축한 것으로 나타났다.
은 재제조된 엔진에 대해 LCA를 수행하였다. 분석 결과 엔진은 재제조를 통해 55 kg의 철, 8.3 kg의 알루미늄 등을 절감하였으며, 565 kg CO2, 6.09 kg CO 만큼의 배출량이 감소한 결과를 통해 재제조된 엔진이 경제적 가치와 실용성을 가지고 있다고 밝혔다.
는 자동차 부품 중 등속조인트, 시동전동기, 교류발전기, 에어컴프레서 4가지 부품과 A4 흑백토너카트리지를 대상으로 신품과 재제조품에 대한 LCA를 수행하였다. 분석 결과 자동차 부품의 경우 재제조품이 신품에 비하여 약 50%~ 89%의 환경영향 저감을 나타내었으며, 토너카트리지의 경우 1회 재제조시 80% 이상의 환경영향 저감을 보였으며 2회 이상 재제조시 신품과 비슷한 결과를 나타내었다.
신품과 재제조품의 영향범주별 기여도 분석 결과는 Fig. 3과 같으며, 신품과 재제조품 각각 자원고갈 63%, 70% 지구 온난화 29%, 24%로 환경영향이 가장 높게 나타났다.
신품과 재제조품의 전과정 영향평가 결과는 Table 8과 같고, 신품 대비 재제조품의 환경영향은 원료취득 단계에서 신품 3.91E-03, 재제조품 8.06E-04로, 약 80% 감소한 것으로 나타났으며, 제조단계의 경우 신품 2.47E-06, 재제조품 3.71E-06으로 오히려 증가하는 결과를 나타내었다. 하지만 신품과 재제조품은 원료 취득 단계에서 99.
신품의 경우 ABS powder에 의한 영향이 전체의 61%로 가장 높았다. 재제조품의 경우 PET (Polyethylene Terephthalate)에 의한 영향이 전체의 44%로 가장 높았으며 ABS powder에 의한 영향이 26%로 PET와 ABS powder가 미치는 영향이 전체의 70%를 차지하였다.
분류화는 전과정 목록분석 단계에서 작성된 전과정 목록 분석표를 이용해 투입물 및 산출물의 항목에 대하여 각각의 영향범주에 해당하는 물질로 분류하는 단계로 본 연구에서는 Table 5에 나타낸 것과 같이 6대 영향범주별로 분류화를 수행하고, CML 2004에서 제시한 특성화 factor를 이용해 산출된 특성화 결과를 Table 6에 나타내었다. 재제조품의 영향범주별 환경 영향을 살펴본 결과 신품대비 평균 78% 감축하는 것으로 나타났으며, 오존층파괴(ODP)가 94% 감축 되어 감축효과가 가장 크고, 산성화(AP)는 신품대비 50%로 감축하여 6대 영향범주 중 가장 감축효과가 작은 것으로 분석되었다.
주요 환경영향인자에서도 신규 자원의 투입이 줄어들어 자원고갈 측면에서의 환경영향이 가장 많이 줄어드는 것으로 분석되었다. 제품 제조 단계에서는 신품보다 재제조품 제조시 사용되는 전력의 투입량이 더 높아 재제조품의 환경영향이 높게 나타났으나 투입되는 원재료에 의한 환경영향이 월등히 작기 때문에 전체적으로 환경영향이 감소하는 것으로 나타났다.
LCA 분석 결과 공기청정기의 재제조품은 신품대비 약 79%의 환경영향이 감소되는 것으로 나타났고, life cycle 중 원료취득 단계에서 가장 많은 환경영향이 줄어든 것으로 나타났다. 주요 환경영향인자에서도 신규 자원의 투입이 줄어들어 자원고갈 측면에서의 환경영향이 가장 많이 줄어드는 것으로 분석되었다. 제품 제조 단계에서는 신품보다 재제조품 제조시 사용되는 전력의 투입량이 더 높아 재제조품의 환경영향이 높게 나타났으나 투입되는 원재료에 의한 환경영향이 월등히 작기 때문에 전체적으로 환경영향이 감소하는 것으로 나타났다.
71E-06으로 오히려 증가하는 결과를 나타내었다. 하지만 신품과 재제조품은 원료 취득 단계에서 99.9%, 99.5%로 대부분의 환경영향을 나타냈으며, 제품제조 단계의 경우 매우 미비한 영향을 미친다는 결과를 나타내었다.
후속연구
재제조품의 친환경성에 대한 연구는 지속적으로 진행되고 있으나 대부분 자동차부품에 대한 연구에 한정되어 있기 때문에 본 연구를 통해 렌탈 제품에 대한 환경성을 평가한 것은 의미가 있다. 하지만, 수많은 공기청정기 제품 중 하나의 제품에 대한 분석을 통해 결과를 도출한 것으로 더 많은 사례분석을 통해 환경성 평가 결과의 대표성을 확보할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
자원순환이란?
자원순환(Resource Recycling)이란 생산 공정 중심으로 투입․배출되는 천연․재생자원의 효율적 관리를 통해 자원 생산성을 향상시키기 위한 일체의 활동으로 재사용(Reuse), 재제조(Remanufacturing), 물질재활용(Material Recycle), 감량화(Reduce), 에너지회수(Energy recovery)와 같은 활동을 말한다.1) 재사용은 간단한 수리 또는 세척을 통해 동일한 용도로 다시 사용하는 것으로 자원 및 에너지 절감효과는 크나 신상품으로서의 효과 또는 가치를 누릴 수 없으며, 물질 재활용은 제품 또는 공정 스크랩을 파쇄, 분쇄, 용해 등을 거쳐 소재 및 부품의 원료를 재생산하는 것으로 에너지 소비, 소요 비용이 높다는 단점이 있다.
재사용의 장단점은?
자원순환(Resource Recycling)이란 생산 공정 중심으로 투입․배출되는 천연․재생자원의 효율적 관리를 통해 자원 생산성을 향상시키기 위한 일체의 활동으로 재사용(Reuse), 재제조(Remanufacturing), 물질재활용(Material Recycle), 감량화(Reduce), 에너지회수(Energy recovery)와 같은 활동을 말한다.1) 재사용은 간단한 수리 또는 세척을 통해 동일한 용도로 다시 사용하는 것으로 자원 및 에너지 절감효과는 크나 신상품으로서의 효과 또는 가치를 누릴 수 없으며, 물질 재활용은 제품 또는 공정 스크랩을 파쇄, 분쇄, 용해 등을 거쳐 소재 및 부품의 원료를 재생산하는 것으로 에너지 소비, 소요 비용이 높다는 단점이 있다.2) 반면 재제조란 사용후 제품․부품을 회수하여 분해․세척․검사․보수․조정․ 재조립 등 일련의 과정을 거쳐 원래의 성능을 유지할 수 있는 상태로 만드는 것으로 신품생산 시 투입되는 에너지와 원재료를 대부분 사용하기 때문에 자원 및 에너지 절감효과가 우수하다.
환경영향 평가방법 중 하나인 LCA의 궁극적인 목표는 무엇인가?
LCA의 궁극적인 목표는 여러 환경 문제에 직면하고 있는 기업 및 행정 기관, 소비자들의 입장에서 친환경적이고 지속 가능한 발전을 실현하기 위하여 제품, 재료 등의 원료․ 자원의 획득, 제조 공정, 유통, 소비 활동, 폐기로 인한 자원 및 에너지 소비를 줄여 환경오염부하를 최소화하고 이에 따른 환경개선방안을 모색하는데 있다.7)
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