국내 산업들의 물 발자국 산정에 관한 연구

김준범(Jun Beum Kim),강헌(Hun Kang),박기학(Ki Hak Park) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.6

물 발자국(Water footprint)은 단위 제품 및 단위 서비스 생산 전과정(life cycle) 동안 직접 및 간접적으로 이용되는 물의 총량지표를 나타내는 것을 의미한다. 본 연구에서는 물 발자국 산정 방법을 이용하여 국내 산업에서의 직접 및 간접적인 용수량을 산정하여 효과적인 수자원 관리를 위한 하나의 방법을 제시하고자 하였다. 연구 결과로는 원단위 용수계수가 가장 큰 산업은 농림수산품으로 약 637 m3/won으로 전체 산업의 93%를 차지했다. 농림수산품 다음으로 간접적인 원단위 용수계수가 큰 산업은 석유 및 석탄 제품으로 약 13 m3/won을 나타냈다. 산업연관용수량의 경우 간접적인 용수량이 가장 많은 산업 역시 농림수산품으로 직접적인 용수량이 약 25억 m3인데 비해 간접적인 용수량은 약 130억 m3 정도로 나타났으며, 조사한 전체 16개 산업 중 91%를 차지했다. 화학제품의 경우 직접적인 용수량이 약 2억 m3, 간접적인 용수량은 약 4억5천만 m3으로 나타났다. 연구결과 직접적인 용수량보다 간접적인 용수량이 전체적으로 큰 것으로 나타났으며, 이와 같이 국가적으로 전체산업별 물 발자국 및 용수량의 흐름을 파악함으로써, 국가의 수자원 관리 정책 수립 시 기초자료로 활용 되어질 수 있을 것으로 사료된다. Water footprint means the direct and indirect water resource amount used for the life cycle of different goods, services and industries. In this study, the direct and indirect water resource consumption in industrial sectors were calculated by using water footprint evaluation method. As a result, agriculture and marine product industry takes part of 93% of whole water resource amount, showing the greatest amount of basic unit of water coefficient (637 m3/won) following by petroleum and cool products industry of about 13 m3/won. In the agriculture and marine product industry, the direct water consumption was only 25 billion m3 compared to the indirect water, which is 130 billion m3. The next highest industry was chemical product industry, which consists of 2 billion m3 of the direct water and 4.5 billion m3 of the indirect water consumption. In case of industries which have high direct water, it would be more effective to reduce amount of water related to the industry than to reduce water in actual process. This water footprint of each industry and evaluation method will be useful tool and method for development of national water management policy and regulation.

우리나라 광역지방자치단체의 직접 및 간접 CO₂ 배출량의 비교 연구

김준범(Jun Beum Kim),정진욱(Jin Wook Chung),서상원(Sang Won Suh),김상현(Sang Hyoun Kim),박흥석(Hung Suck Park) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.12

현재 국가 온실가스 배출량 산정은 IPCC 가이드라인을 이용하여 화석연료 사용량을 우리나라의 에너지 분야의 온실가스 배출량 산정에 있어서 전력사용은 간접배출, 기타연료 사용은 직접배출로만 산정하고 있어, 자치단체의 온실가스 감축전략을 수립하기에는 미흡한 점이 있다. 본 연구는 16 개 광역자치단체의 2007년 에너지 사용량을 기초로 에너지 부문(석탄, 석유제품, 전력, 도시가스)에 의한 온실가스물질의 직접 및 간접 배출량을 산정하였다. 각 지방자치단체의 에너지 분야 온실가스배출량은 에너지 연료 생산단계에서 발생되는 간접배출량(Indirect Emissions)과 에너지 연료를 사용 했을 때 발생되는 직접배출량(Direct Emissions)으로 나누어 산정하였다. 각 지방자치단체별 직간접 발생량을 합산할 경우, 2007년 국내 에너지 부문 총온실가스 배출량은 497,083 천톤 CO₂eq.이였으며, 간접 온실가스 배출부분에서 전체 발생량의 48%인 240,388 천톤 CO₂eq., 직접 온실가스 배출부분에서 52%인 256,694 천톤 CO₂eq.의 온실가스가 배출되는 것으로 나타났다. 이 수치는 현재 기존의 평가방법으로 산정되어진 온실가스 배출량 439,698 천톤 CO₂eq.와 약 13%의 차이를 보이고 있다. 따라서 기후변화에 대응하기 위한 자치단체 및 국가 온실가스 감축 전략수립을 위해서는 우리 실정에 맞는 배출계수의 개발과 직, 간접배출을 고려한 체계적인 온실가스 배출량 산정방법의 정립이 필요한 것으로 나타났다. In this study, the urban CO₂ emission based on energy consumption (Coal, Petroleum, Electricity, and City Gas) in 16 provincial and metropolitan city governments in South Korea was evaluated. For calculation of the urban CO₂ emission, direct and indirect emissions were considered. Direct emissions refer to generation of greenhouse gas (GHG) on-site from the energy consumption. Indirect emissions refer to the use of resources or goods that discharge GHG emissions during energy production. The total GHG emission was 497,083 thousand ton CO₂eq. in 2007. In the indirect GHG emission, about 240,388 thousand ton CO₂eq. was occurred, as 48% of total GHG emission. About 256,694 thousand ton CO₂eq. (52% of total GHG emissions) was produced in the direct GHG emission. This amount shows 13% difference with 439,698 thousand ton CO₂eq. which is total national GHG emission data using current calculation method. Local metropolitan governments have to try to get accuracy and reliability for quantifying their GHG emission. Therefore, it is necessary to develop and use Korean emission factors than using the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) emission factors. The method considering indirect and direct GHG emission, which is suggested in this study, should be considered and compared with previous studies.

LCA 기법을 이용한 포장용 골판지의 환경성 평가

김준범(Jun Beum Kim),황용우(Yong Woo Hwang),박광호(Kwang Ho Park),서성원(Seong Won Seo) 大韓環境工學會 2003 대한환경공학회지 Vol.25 No.5

쌀 농업에 대한 지역별 물 발자국 산정에 관한 연구

김준범(Jun Beum Kim),강헌(Hun Kang),신상민(Sang Min Shin) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.11

물 발자국(Water footprint)은 단위 제품 및 단위 서비스 생산 전과정(life cycle) 동안 직접 및 간접적으로 이용되는 물의 총량지표를 나타내는 것을 의미한다. 현재까지 산업별 및 제품에 대한 물 사용량과 관련된 자료가 잘 구축되어져 있지 않으며 특히 많은 물이 사용되어지는 농업 생산 제품에 대한 물 사용량에 대한 자료는 전무하다고 할 수 있기 때문에 각 제품에 대한 물 사용량 자료 구축은 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 우리나라의 수자원 이용 형태 중에서 가장 큰 부분을 차지하는 산업 분야인 농업 산업에서 쌀 생산을 중심으로 8개 지자체(강원, 경기, 경북, 경남, 전남, 전북, 충북, 충남)를 범위로 하였으며, Cropwat 8.0 모델을 이용하여 물 사용량을 산정하였다. 본 연구의 결과로 쌀 제품의 간접적인 물 사용량은 경북지역이 1,356.68 m3/ton으로 가장 적은 물 사용량을 가졌으며, 전남지역이 1,669.54 m3/ton로 가장 많은 물이 사용되는 것으로 산정되었다. 8개 지자체의 평균적인 물 사용량은 1,487.87 m3/ton으로 산정되었으며, 쌀 밥 한 그릇 양의 밥(130 g)을 지을 때쓰이는 직접 물의 사용량 및 간접 물 사용량을 고려한 총 물 발자국 산정 값은 193.61L로 산정되었다. 본 연구결과를 바탕으로 농업 분야 및 전 산업 분야로 확장하여 제품별 물발자국 산정이 필요하며 데이터베이스 구축이 필요하리라 사료된다. The water footprint of product and service is the total volume of freshwater consumed, directly and indirectly, in the life cycle of a product and service. Up to date, water consumption data for industries and products were not well quantified and developed. Especially it is important to construct for agriculture industry which consumes lots of water. In this study, by using Cropwat 8.0 model, we tried to evaluate regionalized water consumption related with rice production in agriculture industry in eight regions (Gangwon, Gyeongi, Gyeongbuk, Gyeongnam, Jeonnam, Jeonbuk, Chungnam, Chungbuk). As a result, Gyeongbuk region has the lowest water consumption in rice production, which is 1,356.68 m3/ton, on the other hand, Jeonnam region has the highest water consumption (1,669.54 m3/ton). By using the average indirect water consumption (1,487.87 m3/ton) of eight regions and direct water consumption, the total water footprint for the rice amount of rice bowl size (130 g), which is 193.6 L was calculated. Based on this research approach, we should develop water footprint database of all agriculture products and expand to other industrial sectors.

국내 트리클로로에틸렌의 물질흐름분석

박준철(Jun Chul Park),황용우(Yong Woo Hwang),김준범(Jun Beum Kim),김영운(Young Woon Kim) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회지 Vol.42 No.4

목적 : 물질흐름분석을 통하여 그룹 1 발암물질 중 배출량이 가장 많은 트리클로로에틸렌의 국내 흐름을 파악한 후, 효율적인 화학물질 관리 및 배출량 저감방안 수립을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 방법 : 본 연구에서는 2014년 국내 트리클로로에틸렌의 물질흐름분석을 실시하였다. 물질흐름도는 STAN 2.6 소프트웨어를 사용하여 나타내었다. 연구 대상 물질의 지역별・산업별 흐름을 분석하여 각 흐름의 특성을 파악한 후, 배출량 저감 방안을 제시하였다. 결과 및 토의 : 트리클로로에틸렌은 수도권에서 79.8%가 사용되었고, 기타 기계 및 장비 제조업에서 45.6%, 금속가공제품 제조업에서 29.4% 사용되었으며, 고무제품 및 플라스틱제품 제조업에서 42.0%, 1차 금속 제조업에서 26.8% 배출되었다. 기업 규모별 배출량 분석 결과 대기업에서 전체 배출량의 3.9%, 중견기업에서 전체 배출량의 61.6%, 중소기업에서 전체 배출량의 34.5%를 배출하였다. 트리클로로에틸렌은 사용량에 비해 배출량이 많았으며, 다양한 업종 및 지역에서 사용되었다. 결론 : 트리클로로에틸렌은 사용량에 비해 많은 양이 배출되었는데, 소규모 사업장의 화학물질의 관리가 미흡한 것으로 조사되었다. 물질흐름분석 결과를 기초자료로 활용하여 화학물질의 배출 저감 방안으로 화학물질의 위험성 및 대체물질 홍보, 기업 간 교류 시스템 도입, 발암물질 배출 총량제 도입, 배출저감계획서의 의무 이행, 배출저감 인센티브제도 고려를 제시하였고, 위험성 개선 방안으로 위험성 데이터베이스 구축을 제시하였다. Objectives : According to the material flow analysis, the domestic flow of trichloroethylene with the highest emission among carcinogens in group 1 was determined. The purpose of this study is to provide basic data for efficient chemical management and establish measures to reduce emissions. Methods : In this study, the material flow analysis of trichloroethylene was analyzed in Korea in 2014. The material flow chart was presented using STAN 2.6 software. The flow of trichloroethylene by region and industry was analyzed to identify the characteristics of each flow, and the emission reduction method was presented. Results and Discussion : Trichloroethylene was used up to 79.8% in the Seoul metropolitan area, 45.6% in the manufacturing of other machinery and equipment, and 29.4% in the manufacturing of fabricated metal products except machinery and furniture. Trichloroethylene was emitted 42.0% in the manufacturing of rubber and plastics products and 26.8% in the manufacturing of primary metals. The analysis of emissions by company size resulted in 3.9% of total emissions from large companies, 61.6% from mid-sized companies, and 34.5% from small-sized companies. Trichloroethylene was used in various industries and regions, with higher emissions compared to its use. Conclusions : Trichloroethylene has been emitted in large quantities relative to its usage. The study found that the management of chemicals in small businesses was insufficient. This result of the material flow analysis is used as basic data to reduce emissions of chemicals. The result of the study helps to recognize the risk of chemicals and suggest alternative materials, introduce inter-company information and expert exchange system, introduce a total amount of carcinogens emission system, implement duties in the emission reduction plan, and consider emission reduction incentives. In addition, measures to improve risk are proposed to establish risk-based database.

국내 생활폐기물의 흐름 평가

정준혁 ( Jun-hyeok Jeong ),황용우 ( Yong-woo Hwang ),김준범 ( Jun-beum Kim ),박지형 ( Ji-hyeong Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

인구 증가와 인구의 도시 집중 발생, 이에 따른 도시의 변화와 생활양식의 변화 등은 자연환경에 끊임없는 부담을 가중시켜 환경문제를 발생시키고 있다. 현대 산업사회의 대량생산, 대량소비 등으로 인한 폐기물 문제는 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 이에 발생량이 증가하면서 폐기물문제는 사회적 이슈로 등장하게 되었다. 이러한 문제가 대두됨에 따라 스위스 제네바의 연방 폐기물 정책은 미래의 재활용을 위해 가정용 폐기물을 분류하는데 초점을 맞춤으로써 자원 보호의 목적을 달성하게 되었다. 연방 및 시의 권위자는 각 가정들의 폐기물 분류를 향상시키기 위하여 강화된 정책기구 또는 사회기반시설을 바탕으로 하는 기구들, 그리고 설득력 있는 기구들을 이용하여 제네바에서 2002년부터 2013년까지의 가정용 폐기물을 분류하고, 재사용하는 정책에 대해 평가와 현 상황의 분석을 함께 진행하였다. 정책 평가의 결과는 소각세 등 강화된 기구들이 제네바 자치당국의 분류 시스템 및 사회기반시설들이 효율적으로 향상되는 것을 보여준다. 아직 이러한 연구가 미흡한 우리나라 가정생활폐기물에 대해 제네바의 선행연구를 바탕으로 폐기물흐름분석과 향후의 각 도시별 트랜드를 예측하는 지표를 개발함으로서 가정계 생활폐기물의 적정관리 방안 마련을 위한 기초자료로 활용하기 위해 연구를 진행하였다.

국내 기업들의 폐기물자원 순환에 따른 탄소배출량 및 경제성 분석

김영운(Young Woon Kim),김준범(Jun Beum Kim),황용우(Yong Woo Hwang),박지형(Ji Hyoung Park) 한국청정기술학회 2012 청정기술 Vol.18 No.1

오늘날 기업들에서는 폐기물을 감량화, 재활용, 재이용하기 위해 노력하고 있다. 폐기물이 재활용되고 있지만, 많은 폐기물이 소각 또는 매립되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 산업단지를 중심으로 폐기물을 재활용하기 위한 다양한 사업이 진행 중이다. 하지만, 폐기물 재활용에 대한 정보의 부족으로, 재활용가능 폐기물은 여전히 소각되거나 매립되고 있다. 이러한 배경 하에, 본 연구는 기업의 폐기물을 원료로 재활용하는 폐기물 자원순환에 의해 저감되는 탄소배출량과 경제성 평가방법을 제시하고자 한다. 그 평가방법을 적용하여 폐합성수지와 폐유기용제의 자원순환사례를 평가하였다. 재활용과 소각 측면에서 환경적 및 경제적인 측면을 분석하였다. 폐플라스틱을 원료로 재이용함으로써, 탄소배출량은 2009년에 1,0705톤, 2010년에 1,234톤이 저감되었으며, 비용은 2009년에 6.57억원, 2010년에 7.55억원이 저감되었다. 폐유기용제를 재활용할 시에는 2010년에 7.3톤, 2011년 5.6톤의 탄소배출량이 저감되었으며, 비용은 2010년에 1,591만원, 2011년에 1,218만원이 저감되는 것으로 나타났다. These days many companies are trying to reduce, recycle and reuse their wastes. Even though many wastes can be recycled, those are incinerated or landfilled. To solve these problems, there are many projects to make efforts to recycle wastes in especially the industrial complexes. But, due to the absence of information about waste recycling, recyclable wastes are still incinerated or landfilled. Based on these research background, this study aims to suggest the evaluation methodology of the CO₂ emissions and cost reduced by circulating the industrial waste to resource. We evaluated the environmental and economic effect between companies which emit the plastic waste and organic solvent waste and use them as raw-materials in the off-line recycling information exchange network. The environmental and economic aspects were analyzed comparing waste recycling with waste incineration. By recycling the plastic waste as raw-materials, CO₂ emission were reduced 1,070 ton in 2009 and 1,234 ton in 2010 and 657.4 million won in 2009 and 755.0 million won in 2010 were reduced. In recycling the organic solvent waste, 7.3 ton-CO₂ in 2010 and 5.6 ton-CO₂ in 2011 were reduced and 15.9 million won in 2010 and 12.2 million won in 2011 were reduced.

국내 제조업종별 지정폐기물 물질흐름분석

김성우 ( Sung-woo Kim ),황용우 ( Yong-woo Hwang ),김준범 ( Jun-beum Kim ),박지형 ( Ji-hyeung Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

급격한 경제적·사회적 변화에 따라 제조업에서 발생하는 폐기물의 종류와 발생량 역시 다양하고 복잡하게 변화하고 있다. 사업장폐기물은 위해성에 따라 사업장일반폐기물과 지정폐기물로 분류되며, 지정폐기물은 사업장폐기물 중 주변 환경을 오염시킬 수 있거나 오염성 폐기물 등 인체에 위해를 줄 수 있는 유해성분을 지니고 있는 폐기물로써, 적정한 처리를 위해 관리 및 감시 등의 조치가 필요하다. 이러한 이유로 폐기물관리법에서는 올바로시스템을 통하여 지정폐기물의 발생량과 처리량 통계조사를 1년마다 실시토록 하고 있다. 따라서 본 연구에서는 지정폐기물 통계조사를 효과적으로 활용하기 위하여 물질의 흐름을 분석하여 정량적이고 체계적으로 평가하였다. 올바로시스템를 통하여 통계자료를 수집하였으며 2007년에서 2012년 사이의 자료는 통계방식이 다소 상이함으로 2005년과 2015년에 대하여 발생량과 처리량을 비교 분석하였다. 이에 본 연구에서는 국내 제조업에서 발생하는 지정폐기물에 대한 업종별 물질흐름분석을 통해 주요 발생물질과 발생원을 파악하고 지정폐기물 관리 및 정책 수립의 기초자료를 제공을 목적으로 한다.

국내에서 최종 폐기되는 풍력발전시스템에서의 물질회수 및 재활용량 산정

장미선 ( Mi-sun Jang ),김덕한 ( Duk-han Kim ),황용우 ( Yong-woo Hwang ),강홍윤 ( Hong-yoon Kang ),김준범 ( Jun-beum Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-

정부는 2020년 12월 7일 관계부처합동으로 2050탄소중립 추진전략을 발표하였다. 글로벌 탄소 중립 지향을 통해 새로운 경제 질서와 시장을 창출하겠다고 함에 따라, 친환경 에너지 시장의 성장을 위해 투자를 확대하기로 하였다. 특히, 풍력 발전의 경우 해상풍력을 중심으로 개발을 가속화할 예정이며, 2017년 12월 산업통상자원부에서 발표한 ‘재생에너지 3020이행계획’에 따라 ’17년 1.2GW 대비 14.75배인 17.7GW를 ’30년까지 달성하는 것으로 계획하고 있다. 설계수명이 약 15~20년인 풍력발전기는 지속적으로 많은 폐기물을 발생시킬 것으로 예상되며 환경오염 및 처리에 따른 탄소발생을 저감하기 위해 재사용/재활용을 극대화 할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 국내에 설치되어진 풍력발전시스템과 향후 폐기되는 풍력발전시스템에 대해서 연도별 설치량을 바탕으로 향후 폐기되는 양을 예측해보고, 폐기되는 풍력발전시스템의 규모 및 크기에 따라 다르게 사용된 물질량을 바탕으로 물질회수 및 재활용 될 수 있는 물질 종류 및 발생처리량, 그리고 물질흐름을 분석하고자 하였다.

학술 논문 : 이산화탄소 포집, 수송 및 저장(CCS; Carbon Capture and Storage)의 전과정평가(LCA; Life Cycle Assessment) 및 전과정비용평가(LCC; Life Cycle Costing)에 대한 연구

강헌 ( Hun Kang ),박기학 ( Ki Hak Park ),황윤빈 ( Yun Bin Hwang ),김준범 ( Jun Beum Kim ) 한국전과정평가학회 2011 한국전과정평가학회지 Vol.12 No.1

이산화탄소 포집, 수송 및 저장(CCS)은 대량의 발생원으로부터 발생되는 이산화탄소를 포집 및 압축하고 적절한 지하장소에 주입하여 이를 격리시키는 기술이다. CCS는 온실가스 감축에 크게 기여할 수 있는 기술이며, 현재 세계적으로 많은 프로젝트들이 상용화되고 있다. 현재 우리나라에서는 CCS 포집단계를 중점적으로 연구되어지고 있다. 본 연구에서는 포집, 수송, 저장단계에서의 전과정평가를 통해 CCS 인프라구축에 대한 환경영향을 분석하고, 연구결과를 사례에 적용하여 지구온난화 회피효과를 분석하였다. 본 연구에 적용된 기능단위는 CCS lton, 기준흐름은 CO2 lton으로 전과정 영향평가 결과 포집(2.99E-04Pt), 저장(7.80E-01Pt), 수송(l.59E+04Pt)의 환경영향이 분석되었다. 500MW 유연탄 화력발전소에서 CCS 도입을 통해 약 2.9백만톤 CO2-eq의 지구온난화 회피효과가 나타나는 것으로 분석되었다. 또한 CCS 도입시 예상되는 비용은 10.45억 US$, 운영비는 년간 1.54~2.67억 US$로 추정하고 있으며, 이에 대한 LCC 분석 결과 20년간 총 비용의 현재가치는 42.36억 US$로 분석되었다. 향후 CCS 보급을 위해 각 단계(포집, 수송, 저장)별 환경영향의 정량화와 비용분석의 D/B가 지속적으로 구축되어져야 할 것이다. Carbon capture and storage (CCS) is a technique for trapping CO2 as it is emitted from large point sources, compressing it, and transporting it to a suitable storage site where it is injected into the ground. CCS system can attribute to the reduction of CO2 and currently many projects in the world are commercializing. In South Korea, many researches are concentrated upon the CO2 capture processes in CCS system. In this study, we evaluated environmental impact of CCS infrastructure system, which has CO2 capture, transportation and storage stage using life cycle assessment (LCA). Also we assessed the costs for each CCS stage operation with scenarios. As a result, the global warming impact in a system without CO2 capture process was 9.64E+04g CO2-eq and a system with CO2 capture process had 1.45E+05g CO2-eq. About 1,368 kJ/ton CO2 energy is required for CO2 capture and it could remove 90% of occurred total CO2 from electricity generation. The result of life cycle cost analysis shows that the cost of 500MW size electricity generation and CCS system is 1,045 million US dollar and the operation cost per year is 154~267 million US dollar. As a result of the life cycle costing, current value of 20 years total cost is 4,236 million US dollar. For the future dissemination of CCS system, the database of the quantified environmental impacts and cost analysis in each stage (capture, transport and storage) should be updated and constructed regularly.