[NKuB] Zweite Vorlesung - Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment)

 

해당 내용은 Leibniz Universität Hannover의 Bauingenieurwesen(건축-토목공학) 과정에 참여하였을 당시 수업 내용을 개인적으로 정리한 것입니다.

저 스스로 복습의 의미도 가짐과 동시에, 독일에서 건축공학을 전공하시거나 특히 Leibniz Uni에서 건축공학을 공부하시는 분들께 조금이라도 도움이 되지 않을까 하는 마음으로 포스팅을 시작합니다.

 

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- 수명주기 평가의 목표와 과제

 1) 환경 오염 저감 및 기후 보호 기여
 2) 환경 정보 획득 및 생태지식 통합
 3) 환경 성과에 대한 생태학적 및 경제적 최적화 잠재력 식별
 4) 관련 측정방법을 포함한 환경특성 관련 지표 선택
 5) 정치적 의사결정 프로세스 지원 (예 : 재활용 할당량, 제품 관리 및 자원 보호)

 

- 수명주기 평가의 정의

 1) 생산에서 폐기에 이르는 전체 수명주기 동안 제품이 환경에 미치는 영향에 대한 전체적 또는 체계적인 분석 및 평가

 2) Ökobilanz = Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Assessment oder Life Cycle Analysis, kurz LCA)

 3) LCA(Life Cycle Assessment)는 결과를 정확하게 해석하고, 그로부터 합리적인 결론을 도출하기 위해 고려해야 할 여러 측면이 있는 복잡한 방법

 

- 환경피해의 범위에 영향을 미치는 5가지 요인
 1) 소비량 (Konsummenge)
 2) 소비 유형 (Konsumart)
 3) 자원 사용 (Ressorcennutzung)
 4) 환경영향 (Umweltbeeinträchtigung)
 5) 환경피해 (Umweltschäden)

 

- 고찰의 내용

 1) 매체 간 고려 : 환경 매체 토양, 물, 공기에 대한 모든 관련 잠재적 유해 영향 고려 (부분적으로 인체 독성, 생물 다양성)
 2) 자재 흐름 통합 고려 사항 : 고려중인 시스템에 연결된 모든 자재 흐름을 고려합니다 (원료 투입 및 공급 및 폐기 공정, 에너지 생성, 운송 및 기타 공정에서 배출)

 

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- 수명주기 평가의 4단계

 1) 목표, 시스템 경계 및 연구범위의 정의 : 어떤 제품 또는 서비스가 어떤 조건에서 분석되고 비교됩니까?
 2) 사건 평가 : 제품의 수명주기에서 어떤 재료 및 에너지 흐름이 발생합니까?
 3) 영향 평가 : 환경 영향과 관련하여 사건 평가의 결과를 어떻게 평가합니까?
 4) 평가 : 재고 분석 및 영향평가 결과를 요약하여 어떻게 평가합니까?

 

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- DIN ES ISO 14040/14044에 따른 4단계의 수명주기 평가
 1) 수명주기 평가 및 비판적 검사 보고서 : 표준 준수, 완전성, 과학적 주장, 일관성, 민감성,
 2) 수명주기 평가의 한계 : 제품의 수명주기에서 어떤 재료 및 에너지 흐름이 발생하는지?
 3) 수명주기 평가의 단계 간의 관계 : 영향 평가가 수명주기 평가에 미치는 영향? 옵션 선택에 대한 수용의 영향?
 3) 가치보유 및 선택의 적용조건과 구성요소 : 거시경제학, 자원가용성, 정치?

 

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-조사의 목적 및 범위 설정
 1) 동기
  a) 내부 회사 또는 공공 사용
  b) 의사 결정을 지원하는 문서 또는 정보
 2) 지리적 범위
 3) 협업 및 협력 (인증, 데이터)
 4) 자금 조달 (독립)
 5) 조사 대상 (목표 정의)
 6) 범위 (실제 또는 수명주기 인벤토리)

 

- 목표 정의 / 수명주기 평가는 상대적인 접근 방식입니다.
 1) 기능 단위를 기준 변수 (또는 비교 변수)로 정의
     -> 제품 / 서비스의 필수 품질에 대한 설명
 2) 제품 대체품 선택
   사례 1) 난방유 탱크로 인한 창고 보관, 적외선을 통한 공간 활용 등과 같은 수량화 할 수없는 추가 기능 
   사례 2) 정량화 가능한 추가 발전 기능

 

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- 기능, 기능 단위, 참조 및 비교 변수
 1) 비교시 시스템은 동일한 범위의 기능을 가져야 함.
 2) 기능은 시스템에서 제공하는 서비스
   a) 유용한 열 공급
   b) 건축 자재 생산
 3) 시스템의 기능을 정의하는 것이 항상 쉽지 않음 - 다기능 시스템 주 기능과 보조 기능을 구분할 필요가 있음.
   a) 주요 기능으로 유용한 열 공급 및 보조 기능으로 발전
   b) 주요 기능으로서 시멘트 생산 및 보조 기능으로서 폐기물 재활용
 4) 시스템 경계를 결정시 여러 단계의 수명, 프로세스 모듈 및 흐름을 고려할 필요가 있음.
 5) 기준 흐름은 다른 모든 입력 및 출력 흐름이 정량적으로 관련된 흐름.
 6) 기능 단위
   a) 1kWh 유용한 열
   b) 시멘트 1t
   c) 1m³의 콘크리트
 7) 참조 흐름
   a) 12kWh / d는 EFH에서 유용한 열을 필요로 함
   b) 1,000,000 t / Höver에서 생산 된 시멘트
   c) 500m³ 콘크리트 (건물 건축, 토목 공학 또는 토목 공학의 비 강화 구조 콘크리트)
 8) 참조 흐름은 기능 단위를 "실현"함.
   -> 기준 흐름은 기능 단위와 직접 관련하여 제품 지향적으로 표현 가능

 

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- 제품 시스템의 설명 및 구조
1) 자재 제공-> 생산-> 설치-> 사용-> 폐기
2) 원료 추출-> 제조-> 설치-> 무역-> 사용-> 폐기

 

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- 다기능 프로세스 해결 (multifunktionaler Prozesse)
1) 하위 프로세스 구조 (UP) / Aufbau von Unterprozessen (UP)
2) 시스템 확장 및 대체 / Systemerweiterung und Substitution
3) 할당 / Allokation

 

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- 전경 및 배경 시스템의 차별화
 1) 수명주기 관찰 (크래들에서 게이트까지) / Lebenzyklusbetrachtung (cradle to gate)
 2) 전경 시스템 = 대차 대조표 항목
   a) 어떤 재료의 양
   b) 어떤 생산 시설 / 공정
 3) 배경 시스템 = 어떤 서비스와 제품이 전경 시스템의 구현을 위해 필요한지 판단.
 4) 수명주기 평가를 개발할 때 전경 및 배경 시스템이 다르게 취급.

 

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- 시스템의 정의, 시스템의 한계
 1) 지리적 범위 및 지리적 시스템 경계
   a) 특정 위치 조건 => 범위
   b) 지리적 시스템 경계
 2) 시간 범위 및 시간 시스템 제한
 3) 기술 범위 및 시간 시스템 제한
   a) 평균 현대 기술 / Durchschnittliche moderne Technologie
   b) 최상의 가용 기술 (BVT) / Beste verfügbare Technik (BVT)
   c) 최고의 프로토 타입 / Bester Prototyp
   d) 평균 오래된 기술 / Durchschnittliche alte Technologie
 4) "환경 용품"보호의 정의
 5) 데이터 품질 요구 사항
   a) 정확성 / Genauigkeit
   b) 완전성 / Vollständigkeit
   c) 대표성 / Repräsentativität
   d) 일관성 / Konsistenz
   e) 추적성 / Nachvollziehbarkeit
 6) 데이터 수집 접근 방식 : 신중한 계획
 7) 비판적 검토 유형 및 절차 : 내부 커뮤니케이션 또는 외부 커뮤니케이션
 8) 보고 유형 및 방법 : 투명성, 완전성vs수용가능, 기밀성vs공개

 

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- 수명주기 인벤토리 / DIN EN ISO 14040
 1) 재고 분석에서 데이터 기록 및 결정, 모델링 및 계산이 진행됨.
 2) 재고 분석에는 수명주기 과정에서 제품 시스템과 관련된 모든 입력 및 출력 흐름의 정량화가 포함됨.
 3) 재고 분석에서 에너지 흐름과 원자재 및 작동 재료, 제품, 폐기물, 배출, 수질로의 배출 및 토양 오염의 흐름이 결정되고 정량화됨.
 4) 재료 흐름 분석 또는 재료 흐름 비용 계산을 통해 조사가 수행됨
 5) 영향 평가가 없는 수명주기 평가를 수명주기 인벤토리 분석이라고 지칭. 
 6) 1 차 데이터 : 프로세스와 관련된 특정 위치에서 측정
 7) 보조 데이터
   a) 이론적 : 표준 설계 기준, 문헌, 이론적 모델에 기반한 값
   b) 일반 : 상용 데이터베이스 또는 경험적 모델에 기반한 값

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- 재고 분석에 필요한 단계 / Erforderlichen Schritte der Sachbilanz
 1) 시스템 경계 내 프로세스 식별 / Identifizierung der Prozesse innerhalb der Systemgrenzen
 2) 데이터 수집 계획 / Planung der Datenerhebung
 3) 데이터 수집 / Sammeln der Daten
 4) 다기능성 해결 / Lösen von Multifunktionalität
 5) 시스템 모델링 / Modellierung des Systems
 6) LCI 결과 계산 / Berechnung der LCI-Ergebnisse

 

 

 

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- 환경 영향 고려사항
 1) 일반적으로 환경 (토양, 공기 및 물)에 대한 모든 관련 잠재적 유해 영향은 한편으로는 자원의 추출 및 사용에서, 또한 다른 한편으로는 오염 물질 배출을 통해 수명주기 평가에서 고려되어야 함.
 2) ISO 14044 표준에는 가능한 많은 환경 영향이 설명되어 있음.
   a) 지구 온난화 잠재력 / 탄소 발자국 (GWP)
   b) 산성화 잠재력 (AP)
   c) 부영양화 잠재력 (EP)
   d) 인간의 독성과 생물 다양성

 

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- 보호 자산의 영향 평가 및 정의
 1) 내재 가치 / Intrinsische Werte
   a) 인체 건강 : (사망 및 이환율로 인한 인체 손상으로 측정)
   b) 생태계 품질 : (생태계에 대한 손상, 특히 생물 다양성, 생물 다양성, 취약성의 손실로 측정)
 2) 도구 적 가치 / Instrumentelle Werte
   a) 사회 경제적 재화 : (기반 시설 건물, 농작물 수확기 등과 같은 인공 재화에 대한 피해로 측정 됨)
   b) 천연 자원 및 생태계 서비스 : (1 차 광물 자원 고갈, 식물, 목재, 수자원 부족과 같은 자원 손상으로 측정)
 3) 문화적 가치 / Kulturelle Werte
   a) 문화 유산 : (건물, 역사적 기념물, 예술 작품, 풍경 등의 손상으로 측정)
   b) 자연 유산 : (식물, 동물, 지질 학적 요소에 대한 피해로 측정)

 

- 환경 지표
 1) 지구 온난화 지수 (GWP)
 2) 성층권 오존층의 고갈 가능성 (OPD)
 3) 토지와 물의 산성화 가능성 (AP)
 4) 부영양화 잠재력 (EP)
 5) 대류권 오존 광화학 산화제의 형성 가능성 (POCP)
 6) 화석 자원의 비생물적 고갈 가능성 (ADPf)
 7) 비화석자원에 대한 비생물적 고갈 가능성 (ADPe)
 8) 인간 독성 가능성 (HTTP)
 9) 온도 변화 전위 (GTP)
 10) 토지 이용을 통한 생물 다양성의 손실 (PDF*a)
 11) 환경 비용 지표 (ECI)

 

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-영향 평가 구성 요소 (Bestandteile der Wirkabschätzung) / DIN EN ISO 14040
 1) 바인딩 요소 / Verbindliche Bestandteile
   a) 영향 범주, 영향 지표 및 특성화 모델 선택
   b) 재고 대차 대조표 결과 할당 (분류)
   c) 영향 지표 값 계산 (특성화)
 2) 영향 평가 결과, 영향 지표 값 / Ergebnisse der Wirkabschätzung, Wirkungsindikatorwerte
 3) 선택적 구성 요소 / optionale Bestandteile
   a) 비율에 따른 영향 지표 값의 양 계산
   b) 하나 이상의 참조 값 (정규화)
   c) 주문
   d) 가중치

 

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- 영향 평가의 한계
 1) 특정 잠재적 환경 영향에 대한 수명주기 인벤토리 데이터를 일관되고 정확하게 할당하기 위해 일반적으로 인정되는 방법이 없음 (영향범주에 대한 모델은 상이하게 개발됨)
 2) 조사의 목적과 범위에 정의된 환경 문제만 해결-> 부분적으로 조사된 제품 시스템의 모든 환경 측면에 대한 완전한 평가가 없음
 3) 부분적으로 재고 분석 결과에서 공간적이거나 시간적 차원의 부족으로 인한 불확실성
 4) 부분적으로 영향 범주와 대체 제품시스템의 관련 지표값간에 큰 차이가 없음
   a) 영향 평가 단계에 대한 특성화 모델, 민감도 분석 및 오류 평가에 대한 제한된 지식
   b) 재고 분석 단계의 한계 (시스템 경계, 입력 및 출력 정의, 컷오프, 데이터 격차, 데이터 품질, 할당)
   c) 각 영향 범주에 대한 적합하고 대표적인 수명주기 인벤토리 데이터에 대한 제한.

 

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- 반복은 수명주기 평가의 데이터 품질을 향상시킴.
 1) 필수 포인트 식별 (즉, 핵심 프로세스, 매개 변수, 가정 및 기본 프로세스)
 2) 완전성 및 일관성을 포함하여 전체적인 결과에 대한 민감성 또는 영향에 대한 질문 평가 (LCI / LCA 연구에서 다루는 필수 질문)
 3) 결론 및 권장 사항

 

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읽어주셔서 감사합니다.