[논문]폐소형가전 재활용을 위한 해체·파쇄·선별 공정의 환경영향 분석

박은규; 박기학; 최우진; 김수경

doi:10.7844/kirr.2016.25.2.17

[국내논문] 폐소형가전 재활용을 위한 해체·파쇄·선별 공정의 환경영향 분석
Environmental Impact Assessment on Dismantling·Crushing·Sorting Process for Recycling of Used Small Household Appliances 원문보기

資源리싸이클링 = Journal of the Korean Institute of Resources Recycling, v.25 no.2, 2016년, pp.17 - 24

박은규 (수원대학교 폐기물자원화기술연구소) , 박기학 (수원대학교 폐기물자원화기술연구소) , 최우진 (수원대학교 폐기물자원화기술연구소) , 김수경 (한국지질자원연구원)

초록
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본 연구에서는 폐소형가전 재활용을 위한 파쇄, 선별 및 회수 공정에 대해 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA) 기법을 활용하여 환경영향을 분석하였다. 폐소형가전 파쇄, 선별 및 회수 공정의 지구온난화(Global Warming Potential, GWP)에 대한 환경영향은 $1.29E+02kg\;CO_2-eq./kg$으로 분석되었으며, 가중치 결과 1.17E-02Pt로 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향의 경우 전체 환경영향의 약 57.1%, 자원고갈(ADP) 약 35.4%, 광화학산화물 형성(POCP) 약 4.8% 등이었다. 유용자원 1톤을 선별/회수하는 공정의 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향은 플라스틱류 즉, ABS 33.7%, PP와 HIPS가 각각 약 16.8%, 철금속류 약 9.4% 등으로 플라스틱류의 선별/회수공정의 경우 지구온난화에 대한 환경영향이 가장 큰 것으로 분석되었다. 또한, 유용자원을 회수하여 재활용하므로서 신재 생산보다 지구온난화(GWP) 환경영향에 대하여 약 $2.73E+04ton\;CO_2-eq./ton$의 환경회피 효과가 발생하였으며, 이는 연간 약 48,236.4천원의 경제적 효과가 발생하는 것으로 조사되었다. 폐소형가전으로부터 유용자원을 효율적으로 재활용할 경우 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향을 줄여 기후변화 대응에 효과적일 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study aims at evaluating environmental impacts on recycling process of used small household appliances. The recycling process mainly consists of manual dismantling, crushing and various sorting processes to effectively recover valuable resources and to minimize environmental impact. In this study, life-cycle assessment (LCA) methodology is applied to analyze major environmental parameters such as GWP, ADP, POCP, EP, etc. One of the major impact categories on the weight basis in the recycling process is global warming (GWP) 57.1%, next to ADP 35.4% and POCP 4.8%, respectively. As a result of environmental impact on recovery of valuable resources/ton, the GWP of plastics for ABS is highest (33.7%) compared to ferrous metals (9.4%). The effects of environmental and economical benefit are also analyzed to compare with the amount of virgin materials to be recycled by recycled materials. In addition, recycled materials are also more economical in comparison to virgin materials due to the environmental avoiding effect by recycling. In conclusion, the key environmental issues related to the recycling of e-wastes are analyzed and therefore, the effective recycling process will contribute to mitigate global warming potential in the near future.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 폐소형가전의 효율적인 재활용을 위해 해체, 파쇄 및 선별공정이 구축된 민간재활용 업체의 회수/선별 공정에 대해 전과정평가(LCA) 기법을 활용하여 환경영향 분석을 수행하였다. 또한, 폐소형가전으로부터 유용자원을 선별/회수하여 재활용할 경우의 환경영향과 신재 생산에 대한 환경영향을 지구온난화(Global Warming Potential, GWP)의 영향범주로 비교 분석하였으며, 대상공정에 대한 경제적 효과 등을 검토하였다.

제안 방법

Table 3에는 폐소형가전을 파쇄하여 철금속류, 구리, 알루미늄, 고무, 전선류, PP, ABS 및 HIPS 등의 유용 자원을 각각 1톤 회수하여 재활용할 경우의 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향과 신재를 생산할 경우의 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향을 분석하여 제시하였다. 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향을 분석한 결과 본 공정에서 각각의 유용자원을 선별/회수할 경우 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향은 2.
Table 4에는 폐소형가전을 파쇄, 선별 및 회수하는 공정의 환경회피 효과를 국내에서 거래되고 있는 탄소상쇄기금(Carbon offset funds, 즉 탄소배출량을 제로화하기 위해 기금을 확립한 것)을 이용하여 경제적 효과를 분석하여 제시하였다. 본 공정에서 1일 5톤의 폐소형가전을 선별/회수하여 재활용함으로서 얻어지는 환경이득은 철금속류가 3.
본 연구의 대상공정은 가정 및 사무실 등에서 사용 종료 후 민간재활용업체에 반입되어, 전원용 전선류 등을 일부 제거하고 해체된 폐소형가전의 파쇄, 선별 및 회수하는 공정이다. 따라서, 폐소형가전을 파쇄하여 고무, 철금속류, 구리, 알루미늄, 전선류 및 플라스틱류 등을 선별 회수하는 공정에 대한 환경영향을 정량화하였다.
폐소형가전의 파쇄, 선별 및 회수 등 각각 공정에 대한 환경영향을 분석하였으며, 유용자원의 선별/회수 공정에 대한 환경영향을 자원고갈(abiotic resource depletion potential, ADP), 지구온난화(global warming potential, GWP), 오존층 파괴(ozone layer depletion potential, ODP), 산성화(acidification potential, AP), 부영양화(eutrophication potential, EP), 광화학산화물 형성(photochemical oxidant creation potential, POCP), 인간독성(human toxicity potential, HTP), 생태독성(eco toxicity potential, ETP) 등 모두 8개의 영향범주별로 정량화 하였다¹⁰⁾. 또한, 유용자원을 선별/회수하여 재활용할 경우와 신재를 생산할 경우의 환경영향을 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향 범주로 비교하였으며, 재활용으로 인한 환경회피 효과 및 경제적 효과를 분석하였다.
본 연구에서는 폐소형가전의 파쇄, 선별 및 회수 공정에 대해 전과정평가(LCA) 기법을 활용하여 환경영향을 분석하였으며, 유용자원을 선별/회수하여 재활용할 경우와 신재를 생산할 경우의 환경영향을 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향범주로 비교하였다. 또한, 유용자원의 재활용으로 인한 환경회피 효과와 경제적 효과를 분석하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
본 연구에서는 폐소형가전의 효율적인 재활용을 위해 해체, 파쇄 및 선별공정이 구축된 민간재활용 업체의 회수/선별 공정에 대해 전과정평가(LCA) 기법을 활용하여 환경영향 분석을 수행하였다. 또한, 폐소형가전으로부터 유용자원을 선별/회수하여 재활용할 경우의 환경영향과 신재 생산에 대한 환경영향을 지구온난화(Global Warming Potential, GWP)의 영향범주로 비교 분석하였으며, 대상공정에 대한 경제적 효과 등을 검토하였다.
본 연구에서는 폐소형가전의 파쇄, 선별 및 회수 공정에 대해 전과정평가(LCA) 기법을 활용하여 환경영향을 분석하였으며, 유용자원을 선별/회수하여 재활용할 경우와 신재를 생산할 경우의 환경영향을 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향범주로 비교하였다.
폐소형가전의 파쇄, 선별 및 회수 등 각각 공정에 대한 환경영향을 분석하였으며, 유용자원의 선별/회수 공정에 대한 환경영향을 자원고갈(abiotic resource depletion potential, ADP), 지구온난화(global warming potential, GWP), 오존층 파괴(ozone layer depletion potential, ODP), 산성화(acidification potential, AP), 부영양화(eutrophication potential, EP), 광화학산화물 형성(photochemical oxidant creation potential, POCP), 인간독성(human toxicity potential, HTP), 생태독성(eco toxicity potential, ETP) 등 모두 8개의 영향범주별로 정량화 하였다10).

데이터처리

Fig. 2에는 각 공정별 환경영향의 가중치 결과^가) 1.17E-02Pt를 이용하여 전체 환경영향범주의 상대적 크기를 비교하여 제시하였다. 본 공정에 미치는 환경영향은 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향이 6.

이론/모형

본 연구의 경우 폐소형가전의 파쇄, 선별 및 회수 공정에 대한 환경영향을 평가하기 위하여 환경부의 전과정평가(LCA) 방법 및 결과를 산출할 수 있는 환경성적표지 전용 소프트웨어(Tool for Type III Labelling and LCA, TOTAL) 프로그램을 활용하였다⁹⁾. 폐소형가전의 파쇄, 선별 및 회수 등 각각 공정에 대한 환경영향을 분석하였으며, 유용자원의 선별/회수 공정에 대한 환경영향을 자원고갈(abiotic resource depletion potential, ADP), 지구온난화(global warming potential, GWP), 오존층 파괴(ozone layer depletion potential, ODP), 산성화(acidification potential, AP), 부영양화(eutrophication potential, EP), 광화학산화물 형성(photochemical oxidant creation potential, POCP), 인간독성(human toxicity potential, HTP), 생태독성(eco toxicity potential, ETP) 등 모두 8개의 영향범주별로 정량화 하였다¹⁰⁾.

성능/효과

18E01kg SO₂-eq./kg, 자원고갈(ADP) 4.49E-011/yr 등의 환경영향이 발생하는 것으로 분석되었다.
18E-01kg SO₂-eq./kg, 자원고갈(ADP)은 4.49E-011/yr 등의 환경영향이 발생하는 것으로 조사되었다.
47E-02g SO₂-eq./kg등으로 각각 분석되었으며, 비철금속류 중 알루미늄의 환경영향도 구리와 동일한 결과로 분석되었다.
34E+01kg CO₂-eq./kg로 가장 높게 나타났으며, 전체 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향 중 약 33.7% 차지하는 것으로 분석되었다. 다음으로 PP와 HIPS가 각각 약 16.
34E+04kg CO₂-eq./kg으로 국내에서 거래되고 있는 탄소상쇄기금으로 환산할 경우 약 16만원/일의 경제적 효과가 발생하는 것으로 분석되었으며, 본 공정에서 연간 약 1,500톤의 유용자원을 회수하여 재활용할 경우에는 신재의 생산보다 약 4,800만원의 경제적 효과가 발생하는 것으로 나타났다.
34E+01kg CO₂-eq./kg으로 전체 지구온난화(GWP) 영향 중 약 33.7%로 가장 높은 것으로 분석되었으며, PP와 HIPS가 각각 약 16.8% 2.17E+01kg CO₂-eq./kg, 철금속류 약 9.
73E+04ton CO2-eq./ton의 환경회피(환경이득) 효과가 발생하는 것으로 분석되었다.
1. 폐소형가전 5톤을 파쇄, 선별 및 회수하는 공정에 대한 환경영향 분석결과, 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향 1.29E+02kg CO₂-eq./kg, 산성화(AP) 2.
/kg으로 분석되었다. 1일 5톤의 폐소형가전을 선별/회수로 발생하는 환경이득을 국내에서 거래되고 있는 탄소상쇄기금으로 환산할 경우 약 16만원/일의 경제적 효과가 발생하는 것으로 분석되었으며, 연간 약 1,500톤의 유용자원을 회수하여 재활용할 경우에는 신재의 생산보다 약 4,800만원의 경제적 효과가 발생하는 것으로 조사되었다.
2. 각 공정별 환경영향 가중치 결과 1.17E-02Pt로 분석되었으며, 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향이 6.71E-03Pt로 전체 환경영향의 약 57.1%로 나타났다. 자원고갈 (ADP) 4.
3. 유용자원 각각 1톤을 선별/회수하는 공정의 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향은 ABS의 선별/회수 공정이 4.34E+01kg CO₂-eq./kg으로 전체 지구온난화(GWP) 영향 중 약 33.
8% 등의 순으로 분석되었다. 반면에 생태독성(TETP)은 6.90E-10Pt, 오존층 파괴(ODP)는 2.13E-08Pt 및 인간독성(HTP) 2.04E-06Pt로 제시되어 환경영향이 미미한 것으로 조사되었다. 폐소형가전으로부터 유용자원을 선별/회수하여 재활용할 경우 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향, 자원고갈(ADP) 및 광화학산화물 형성(POCP) 등의 환경영향의 감소로 지구환경 보전에 큰 도움이 될 것으로 사료된다.
17E-02Pt를 이용하여 전체 환경영향범주의 상대적 크기를 비교하여 제시하였다. 본 공정에 미치는 환경영향은 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향이 6.71E-03Pt로 전체 환경영향의 약 57.1%를 차지하였고, 자원고갈(ADP)이 4.16E-03Pt로 약 35.4%, 광화학산화물 형성(POCP)이 5.63E-04Pt로 약 4.8% 등의 순으로 분석되었다. 반면에 생태독성(TETP)은 6.
1%로 나타났다. 자원고갈 (ADP) 4.16E-03Pt로 약 35.4%, 광화학산화물 형성(POCP) 5.63E-04Pt 약 4.8% 등으로 각각 분석되었다.

후속연구

6. 폐소형가전의 파쇄공정에서 발생하는 유용자원을 선별/회수하여 재활용할 경우 지구온난화(GWP)에 대한 환경영향을 줄여 기후변화 대응뿐만 아니라 자원고갈 및 광화학산화물 형성 등의 환경영향을 줄여 지구환경보전에 크게 기여할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	폐전기·전자제품의 재활용 활성화를 위해 정부가 시행하는 것은?	이에 정부는 폐전기·전자제품의 재활용 활성화를 위하여 생산자책임재활용제도(Extended Producer Responsibility, EPR)를 도입하여 시행하고 있으며, 2014년도에는 폐소형가전을 포함한 EPR 대상품목을 확대 지정하였다2). 소형가전의 경우 현재 다양한 품목이 가정에 보급되어 사용되고 있어 향후 폐기되는 양이 크게 증가할 것으로 예상되며, 폐가전제품에 대한 무상방문 수거서비스를 대형가전에서 중소형가전으로 확대 실시하므로서 재활용 대상 폐가전제품의 발생량은 향후 대폭 늘어날 것으로 예측되고 있다3).
	EU 등 선진국의 경우 폐가전제품에 대한 정책은?	EU 등 선진국의 경우 폐가전제품에 대한 다양한 재활용 정책을 확대 실시하므로서 환경에 대한 지속성의 확보는 물론, 일자리 창출, 귀금속 및 희유금속(Precious or rare metals) 등 자원 확보를 위한 노력을 지속적으로 추진해오고 있다1).
	최근 여러 전문가들에 의해 생산 공정 분야에 적용되고 있는 환경예측 모델 현황은?	최근 여러 전문가들에 의해 환경예측 모델을 생산 공정 설계시 적용하여 상품의 생산으로 인하여 발생하는 환경영향을 최소화하려는 노력을 꾸준히 하고 있으며, 친환경 제품 개발 및 설계, 건축분야 이외의 다양한 생산 공정 분야에 적용되고 있다8). 최근에는 대규모 택지개발 등의 토목분야, 소각장 위치 선정, 탄소성적표지, 저탄소제품인증, 기후변화분야 환경예측 및 이산화탄소 포집·저장기술(Carbon Capture and Storage, CCS) 등에 이용되고 있으나, 전과정평가(LCA) 기법을 활용하여 재활용 공정에 대한 환경영향평가를 수행한 사례는 거의 없다.

참고문헌 (10)

Buenkens, A. and Yang, J. 2014 : Recycling of WEEE plastics : a review, J. Mate Cycles Waste Manag, 16, pp 415-434.

상세보기
Korea Environment Institute 2010 : System technical support measures for promoting recycling scrap metal resources, pp 24-25.
Kim J. J. 2014 : A Study on the recycling optimization through material flow analysis of household electric appliances, pp 9-11.
Choi, W. Z. et. al. 2015 : Status and Prospects of Plastics Recycling of Used Small Household Appliances, The 13th International Symposium on East Asian Resources Recycling Technology, Proceeding, pp 592-596, 1-4. November 2015, Dusit Thani Pattaya, THAILAND,
Ministry of Environment 2015 : Waste Electrical & Electronic Product, www.me.go.kr
Choi, W. Z. et. al. 2016 : A Study on Physical Characteristics and Plastics Recycling of Used Small Household Appliances, J. of Korea Inst. of Resources Recycling, 25(1), pp 22-38.
UNEP, 1996 : Life Cycle Assessment-What it is and How to do it, UNEP, Paris, France, pp 7-8.
Chon, H. S. et. al. 2011 : Life Cycle Assessment for Design of Environmental Benefit, Engineering & construction technology, 22(1) pp 48-58.
Kim, H. J. et. al. 2014 : Environmental Impact Evaluation for Glass Bottle Recycle using Life Cycle Assessment, Journal of Environmental Science International, 23(6), pp 1067-1074.

원문보기 상세보기
Lee, M. J. et. al. 2010 : Evaluation of the Food Waste Recovery Systems Using Life Cycle Cost Analysis, J. of KSWM, 27(7), pp 600-609.

저자의 다른 논문 :

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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