Life Cycle Assessment 기반 다회용 패키징의 비용 및 탄소배출 통합 분석 : 2차전지 소재 산업을 중심으로 = Life Cycle Assessment-Based Integrated Analysis of Costs and Carbon Emissions for Reusable Packaging : The Case of the Secondary Battery Materials Sector

국문 초록 (Abstract)

최근 강화되고 있는 글로벌 탄소중립 정책과 함께 산업 전반에서 재사용·재활용 패키징에 대한 관심이 증가하고 있지만, 전 생애주기 관점에서 경제성과 환경성이 동시에 확보되는지에 대한 통합적 관점 의 연구는 미흡한 상황이다. 특히 글로벌 밸류체인으로 구성된 2차 전지 소재 산업에서 패키징은 단순 포장의 개념을 넘어 물류 운영체 계, 회수, 운송 리드타임 등 공급망 전반에 연결되기 때문에 경제성과 환경성을 동시에 고려한 전략 수립이 중요하다. 본 연구에서는 2차전지 산업에서의 일회용·다회용 패키징 대상으 로 공급망 운영비용(SCM)과 탄소비를 LCA(Life Cycle Assessment) 기반 전 생애주기에 대한 단계별 기준을 정의하고, Python 기반 시뮬 레이션 모델을 구축하여 월별·지역별·시나리오별 분석을 하였다. 기준 사례(Base Case)와 분석 결과 다회용(철재)은 공급망 운영비 에서 그리고 일회용(목재)은 탄소배출 측면에서 전반적으로 우위를 보였다. 시나리오 1,2에서는 다회용 패키징의 경쟁력은 회수율 보다 재사용 구조(횟수)에 의해 결정되는 것으로 분석되었다. 시나리오 3에 대한 분석을 통해 리드타임 증가 시 다회용 패키징의 효율이 감소하 는 것을 확인할 수 있었으며, 마지막 시나리오 4의 조건인 탄소비 급 증 환경에서는 총 비용 중 탄소비의 비중 증가(공급망 운영비 비중 감소)로 패키징 선택의 기준이 변화할 수 있음을 알 수 있었다. 종합적으로 다회용·일회용 패키징은 공급망 운영비용과 탄소배출 에서 명확하게 Trade-off 구조를 보였으며, 패키징 전환의 성과는 복 합적 요인들의 상호작용으로 결정되는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With the strengthening of global carbon-neutrality policies, interest in reusable and recyclable packaging is increasing across industries. However, research that comprehensively examines whether economic and environmental benefits can be achieved simultaneously across the
entire life cycle remains insufficient. In the secondary battery materials industry, packaging extends beyond a simple containment function and is closely connected to the entire supply chain, including logistics operations, collection processes, and transportation lead times.
Therefore, establishing strategies that consider economic and environmental performance simultaneously is essential.
In this study, stage-specific criteria for the entire life cycle of disposable and reusable packaging in the secondary battery industry were defined based on Life Cycle Assessment (LCA) for supply chain operating costs (SCM) and carbon costs. A Python-based simulation model was then developed to conduct monthly, regional, and scenario-based analyses.
Based on the base case analysis and scenario results, reusable packaging (wood) generally outperformed disposable packaging (steel) in terms of supply chain operating costs, while single-use packaging(steel) showed better performance in terms of carbon emissions. In Scenarios 1 and 2, the competitiveness of reusable packaging was found to be influenced more by the reuse structure (number of cycles) than by the recovery rate. The analysis of Scenario 3 confirmed that the efficiency of reusable packaging decreases as lead time increases. Finally, in Scenario 4, where carbon costs surge, the criteria for packaging selection may shift due to the increased proportion of carbon cost within total cost and the reduced share of supply chain operating cost.
In summary, multi-use and single-use packaging clearly exhibited a trade-off structure in supply chain operating costs and carbon emissions, and the performance of packaging transition was confirmed to be determined by the interaction of multiple complex factors.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 1 절 연구 배경 및 목적 1
• 제 2 절 연구 구성 및 개요 2
• 제 2 장 선행 연구 검토 3
• 제 1 절 선행 연구 분석 3
• 1. 패키징 관련 선행 연구 분석 3
• 2. SCM 및 포장 운영 관련 선행 연구 분석 4
• 3. LCA 기반 환경영형평가 선행 연구 분석 6
• 제 2 절 연구의 차별성 7
• 제 3 장 연구 모형 및 분석 방법론 8
• 제 1 절 연구 문제 정의 8
• 제 2 절 연구 모형 11
• 제 3 절 분석 방법론 13
• 1. 수식 기호 정의 13
• 2. 핵심 수식 및 논리 정의 14
• 제 4 절 시뮬레이터 구현 17
• 1. Python 기반 Life Cycle Simulation 주요 함수 구현 17
• 2. Python 구현 Logic 19
• 제 4 장 실증분석 19
• 제 1 절 실증분석 대상 산업 개요 19
• 1. 실증분석 대상 선정 배경 19
• 2. 대상 기업 혁신활동 소개 20
• 3. 대상 기업 물류 Flow 22
• 제 2 절 분석 파라미터 설정 23
• 1. SCM 비용 시뮬레이션 기준 23
• 2. 탄소배출량 시뮬레이션 기준 24
• 3. 탄소배출 비용 시뮬레이션 기준 26
• 제 3 절 분석 시나리오 설계 27
• 1. 기준 사례(Base Case, 동박 제조사 현재 운영 기준) 27
• 2. 시나리오 1(목재 회수율 증가) 28
• 3. 시나리오 2(목재 회수율 증가+철재 사용 횟수 증가) 29
• 4. 시나리오 3(집중 출하권역 변경) 30
• 5. 시나리오 4(탄소비 급등) 31
• 제 4 절 기준 사례(Base Case) 분석 32
• 제 5 절 민감도 분석 35
• 1. 시나리오 1(목재 회수율 증가) 36
• 2. 시나리오 2(목재 회수율 증가+철재 사용 횟수 증가) 38
• 3. 시나리오 3(집중 출하권역 변경) 40
• 4. 시나리오 4(탄소비 급등) 42
• 제 6 절 결과 분석 44
• 제 5 장 결론 46
• 제 1 절 연구 시사점 46
• 제 2 절 향후 연구 방향 47
• 참고문헌 48
• Abstract 51