LCA(life cycle assessment), 환경전과정 평가

[광풍제월]

자료출처 :  http://www.lcarc.re.kr/Korean/index.htm

 LCA란 무엇인가?

1. LCA의 개념

제품 또는 시스템의 전과정에 결쳐 필연적으로 발생하는 환경부하를 규명하고, 환경부하가 환경에 미치는 영향을 평가하여 이를 저감, 개선하고자 하는 기법이다. 이 기법의 대상으로는 단순한 제품에서 복잡한 시스템에 이르기까지 목적에 따라 자유롭게 설정할 수가 있으며, 환경에 대한 영향으로는 국지적인 환경오염물의 배출뿐만 아니라 자원,에너지의 소비 또는 인간의 건강,생태학적 영향까지 포함된다. 이 기법의 목적은 인간활동의 다양한 국면에서 환경부하를 저감하는 방향으로 의사결정을 하기 위한 판단재료를 제공하는 데 있으며, 이러한 측면에서의 평가방법이 지역환경문제와 동시에 지구환경문제를 억제하는 데 있어 유효하다.

2. LCA의 구성요소

LCA의 방법론은 ISO회의에서 계속 논의중에 있으며, 기본적인 구성은 1) 목적 및 범위의 설정, 2) 목록분석, 3) 영향평가, 4) 결과해석, 5) 보고, 6) 검토 순이라 할 수 있다. 세부적으로 보면 다음과 같다.

1) 단계 1 : 목적과 범위의 설정 (Goal and Scope Definition)

LCA를 실시하는 목적과 범위(조사의 내용 등), 대상 등을 명확하게 하여야 하며, 결과는 이 설정한 범위내에서 다양한 형태로 나타나야 한다. LCA의 목적과 범위설정에 필요한 사항은 다음과 같다.

LCA의 목적	LCA 실시 이유 보고대상자 LCA 결과의 응용
LCA의 범위	LCA대상이 되는 제품이나 서비스 (시스템)의 명확한 정의 제품명, 기능 및 기능단위 (functional unit), 경계 (LCA 분석범위) 등 필요한 데이터의 범위, 질 (Data Quality) 전제조건, 제약사항 고려할 환경영향평가항목의 설정과 그 평가방법 할당 (Allocation) 방법 제품과 부산물, 또는 재활용에 대한 환경부하의 배분방법 등

2) 단계 2 : 목록분석 (Inventory Analysis)

LCA의 핵심적인 단계로 대상물의 전과정 (Life Cycle)에 걸쳐서 투입 (Input)되는 자원과 에너지 및 생산 또는 배출 (Output)되는 제품·부산물의 데이터를 수집하고, 환경부하항목에 관한 입출력 목록를 구축하는 단계이다. 이 과정에서 중요한 부분은 할당방법이라 할 수 있으나, 아직까지 통일된 방법은 설정되어 있지 않다.

3) 단계 3 : 영향평가 (Impact Assessment)

목록분석에서 얻어진 데이터를 근거로 각 환경부하항목에 대한 목록결과를 각 환경영향 범주로 분류하여 환경영향을 분석·평가하는 단계이다. 때로는 각 범주의 환경영향을 종합하여 전체로서 환경에 주는 영향을 분석·평가하기도 한다. 이 단계에서 고려하는 평각범위로는 지구환경문제를 중심으로 다음과 같은 내용을 포함하고 있다.

자원/에너지 소비량 산성비 해양오염 야생생물의 감소

지구온난화 대기/수질오염 삼림파괴 인간의 건강위해

오존층의 고갈 위해폐기물 사막화 토지이용

4) 단계 4 : 결과의 해석 (Interpretation)

목록분석과 영향평가의 결과를 단독으로 또는 종합하여 평가, 해석하는 단계이다. 해석결과는 LCA를 실시한 목적과 범위에 대한 결론이 되며, 환경개선을 도모할 경우 조치는 이 결과를 기초로 하여 이루어진다.


5) 보고 (Reporting)

(1)∼(4)까지의 순서에 따라 얻어진 LCA조사결과는 보고서의 형식으로 정리되어 보고대상자에게 제시되어야 한다.


6) 검토 (Critical review)

검토는 ISO규정에 따르고 있는지, 과학적근거가 있는지 또한, 적용한 방법과 데이터가 목적에 대해 적절하며 합리적인지를 보증하는 것으로, 그 범위내에서 LCA결과의 정당성을 간접적으로 보증하는 것이라 할 수 있다

3. LCA의 방법론

국제표준화기구(ISO)의 국제환경규격ISO14000시리즈 도입등을 배경으로 도시를 구성하는 건축, 토목분야를 대상으로 한 연구가 제품과 소재를 대상으로 한 제품LCA(Product Life Cycle Assessment)를 참고로 하여 시작되었다. 제품이나 시스템의 파급효과를 포함한 에너지소비량과 환경부하의 LCA에는 크게 나누어 일반적인 방식인 개별적산방식(Process Analysis)과 산업연관방식(Input-output Analysis), 그리고 이 두가지를 조합한 조합방식의 3가지로 구분할 수 있다

개별적산방식

이 방식은 제품과 시스템을 설계도서와 견적서 등으로부터 제조공정·소재등으로 구분하여 각각의 제품이 어떻게 제조되어 폐기되는지를 제품마다 구체적으로 조사해나가는 방법이다. 이 방식은 주로 제품의 LCA에 이용되며, 이를 위해 해외에서는 원단위 정보 등의 축적이 진행되고 있다.
이 방식은 SETAC과 미국환경보호청(U.S. EPA)에 의해 집중적으로 발전되었으며(Fava, 1991), 현재 ISO14000s 환경관리기준에 포함시키기 위해 고려되고 있다(ISO, 1998). 일반적인 LCA방법론이라 할 수 있는 이 개별적산방식은 “평가”, “분석”, “개선”의 3가지 부분으로 구성되어 있다.
개별적산방식은 각각의 제품이나 프로세스를 분석할 때, 분석범위가 어디까지인지를 결정하는 것이 중요하며, 각 단계는 평가와 분석, 그리고 개선의 3가지로 구분되어진다. 이들 각각에 대해 간략히 서술하면 다음과 같다.
“평가”부분은 라이프사이클(Life Cycle) 각단계의 환경영향을 정량화하기 위한 목표를 가지고 있으며, 이 단계에서는 제품이나 프로세스의 각 라이프사이클 단계의 물질투입(materials input)과 환경오염물질 배출(environmental output)은 명확한 프로세스 모델로 구분되어 있어 가능한 한 모든 환경부하를 파악하기 위해 노력한다. 하지만 어느 한 제품이나 프로세스는 전체 공급망이나 하위 사용을 통한 수십 또는 수백개의 프로세스 모델을 갖을 수 있으므로 전체의 모든 프로세스에 대해 정량화하기에는 너무 많은 시간이 소요되고 비경제적이게 된다. 따라서 일반적으로 이 방식의 사용은 가장 중요하다고 생각되는 단지 몇 개의 프로세스나 물질에만 초점을 맞추어 평가하게 된다.
“분석” 에서는 평가된 환경부하의 정도나 양상을 조사하므로서 "평가" 의 결과로부터 결론을 도출해낸다.
“개선”단계에서는 제품이나 프로세스의 환경영향을 어떻게 낮출 수 있는가에 대한 개선사항을 유도해내기 위해 경계조건이 비슷한 다른 제품이나 프로세스에 대한 LCA결과와 결론을 면밀히 조사하고 비교한다.
이와같은 개별적산방식의 장점은 필요에 따라 상세한 부문구분이 가능하기 때문에 환경부하의 실체와 원인이 명확하고, 각제품의 제조, 유통, 소비에 따른 환경부하대책의 정량적 검토와 평가가 가능하다는 것이다. 하지만 이 방식을 이용한 LCA의 수행은 다음과 같은 몇가지의 사항에 대해 비평되고 있다.

• 개별적산방식으로는 검토할 수 있는 프로세스에 한계가 있으며 프로세스  모두를 망라할 수  없다.
• 이 방식을 이용한 LCA를 수행하기 위한 포괄적인 데이터가 부족하다.
• 데이터의 신뢰성에 의문이 생긴다
• 사회의 복잡한 산업구조로부터 생산되고 있는 각종 소재와 부품의 원단위  계산이 어렵고 복잡하다
• 이 방식의 LCA를 위한 경계조건의 설정문제는 다소 논쟁을 야기시킬 수  있으며, 또한 인위적이다. 경계조건을 다르게 설정할 경우 다른 결과가 나타날 수도 있다.
• 검토범위를 어디까지 추가설정하여야만 신뢰성있는 LCA결과를 얻을 수  있는지 불분명하다.
• 이 방식의 LCA는 비경제적이며, 설계공정에 적용하기에는 시간이 너무  많이 소요된다.
• 보편적으로 동의되어지고 모두가 수락할 수 있는 LCA방법은 없다.
• 이 방식을 이용하고 있는 기존의 SETAC형식의 LCA는 일반적으로 간접적인  경제적, 환경적인 영향을 무시하고 있다
• 기존의 개별적산방식의 LCA연구는 광범위한 환경부하에 대한 결과는 거의 통합하고 있지   않고 단지 몇가지의 영향만 기술하고 있다
• 동등하게 신뢰할만한 분석은 질적으로 다른 결과를 만들 수 있으므로, 어떠한 특정의 LCA 결과는 과학적으로 지지될 수 없다.
• 새로운 제품이나 프로세스를 모델링하는 것은 어려우며, 비경제적이다
• 이 방식의 LCA는 시장이나 기술의 동적인 변화를 파악할 수 없다
• 이 방식의 LCA결과는 결과의 해석차이로 인해 환경라벨링(Eco-labeling)에서 사용하기에는  부적합할 수 있다
• 연구기관과 기업이 각기 다른 입장에서 LCA방법을 개발하고 있어 보다 신뢰성과 투명성이  있는 공통의 LCA방법 개발이 바람직하다

산업연관방식

산업연관표는 국민경제에 있어서 통상 1년간에 이루어진 재화나 서비스의 산업상호간의 거래를 행렬로 나타낸 것으로, 투입·산출표(input-output tables)라고도 한다. 산업연관방식은 405개 부문의 산업가운데 대상이 되는 산업부문의 생산품에 따라 에너지 소비량과 환경부하량 등을 구하는 방식이다. 구체적으로는 각 산업의 최종수요액으로부터 역행렬표 등을 이용하여 궁극적으로 유발되는 생산액을 구하여 에너지소비량과 환경부하량등을 구하는 매크로적인 방식이다.
이 방식의 장점은 생산활동 등에 따라 직접적인 에너지소비량 및 환경부하량과 함께 간접적으로 소비되는 에너지 및 배출되는 환경부하량을 빠짐없이 추계할 수 있기 때문에 환경부하를 종합적으로 파악할 수 있고, 추계결과 또한 객관적이라는 점 때문에 개별적산방식의 결점을 보완할 수 있다. 또한 이방식은 매우 복잡한 제조공정에 대해 산업연관표를 이용하여 정합적인 분석을 수행할 수 있다는 등의 여러 장점을 갖고 있다. 이러한 산업연관표를 이용한 장점을 정리하여 나타내면 다음과 같다.

• 분석범위의 확대가 가능하다
• 분석결과에 객관성이 있다.
• 분석과정의 재현성이 높다.
• 분석과 계산시간이 개별적산방식에 비해 상당히 짧다.
• 분석과정의 노력이 상대적으로 절약된다
• 개별적산방식에 비해 보다 정합적인 분석을 수행할 수 있다

하지만 이 방식은 산업연관표 작성시 산업구조와 생산활동이 단순화·평균화되어 있기 때문에 각각의 제품과 기술분석에는 불충분한 점이 있다. 또한 신기술과 재활용등의 산업연관표에 나타나 있지 않은 항목은 분석할 수 없다는 단점도 있다.
이 방식에서 적용하는 역행렬에는 [ I - ( I-M ) A]-1과 (I-A)-1이 있는데, 전자에서는 각종의 자원이 해외에서 채굴, 정제되어 국내까지 수송되는 과정에서의 환경오염부하와 수입품이 해외에서 제조·수송되는 과정에서의 환경오염부하는 포함되지 않는다. 본래 환경오염부하의 발생억제를 검토할 때에는 국내에 더하여 해외를 포함한 지구전체를 대상으로 해야하지만 그에 따른 산업연관표가 각 나라마다 정비되어 있지 않은 것이 현실이다.

조합방식

조합방식은 개별적산방식으로 구분한 대상에 산업연관표 등으로부터 별도로 구한 에너지 원단위, CO2배출원단위 등을 이용하는 방식이다. 특히, 건축물의 에너지, 물질대사구조와 같은 다양한 제품이 조합되거나 시스템성이 있는 대상에 효과적으로 이용할 수 있다.
이 방식의 장점은 상세한 부문구분이 가능하며, 포괄적이라는 것이다. 반면 단점은 앞서 기술한 개별적산방식과 마찬가지로 선정한 프로세스의 목록은 특정 조건하의 값이기 때문에 객관성이 결핍될 수 있으며, 설계자료와 견적서 등으로부터 소재를 추출하기 위해 정확성을 필요로 하므로 작업량이 방대해진다는 점을 들 수 있다.

[비단]

감사합니다.

[무형문화재]

좋은 자료 감사~