家電製品의 리사이클 디자인 프로세스에 關한 硏究 = (A) study on a recycle design process of electric home appliances

국문 초록 (Abstract)

현대사회에 있어서 가전제품은 전자산업의 발달과 경제성장, 소득의 향상, 생활의 편리함으로 인하여 급속하게 보급이 증가되었다. 이에 비례하여 폐가전제품의 배출량도 급증하게 되어 각종 환경문제를 심화 시키고 있다. 특히 가전제품은 규모가 크고 구성 재질이 다양하여 사용단계에서는 편리할 수 있으나 일단 폐기물로 배출되면 수거와 운반에 비용이 소요될 뿐만 아니라 재활용 처리가 용이하지 않아 자원의 낭비와 환경에 악영향을 끼치고 있다. 더구나 제품의 내구성이나 성능보다는 편리성과 디자인을 선호하는 소비자들이 증가함에 따라 제품의 사용주기가 짧아져서 폐가전제품의 양은 더욱 증가하고 있다.
또한, 회수된 폐가전 제품은 재활용 처리를 하고는 있으나 분해·해체가 어려운 제품이나 재활용이 불가능한 것은 대부분 소각이나 매립을 하고 있는 실정이다. 이에 따라 자원의 낭비와 환경오염이 가중되어 지구온난화가 심화되고 이상기후 현상이 초래됨으로 해서 생태계가 파괴되어 인간에게 각종 피해를 주고 있다.
이러한 문제의식을 바탕으로 한 본 연구는 폐가전제품의 재활용률을 높여서 환경오염과 자원의 낭비를 줄이고, 세계 각국의 환경규제에 능동적으로 대처할 수 있는 친환경 설계의 한 방법인 리사이클디자인의 프로세스를 제안하고자 하는 관점에서 진행하게 되었다.
연구의 진행은 리사이클디자인 분야에서 국제적으로 연구가 활발한 일본의 학계와 기업에서 연구된 내용과 성공 사례연구, 그리고 친환경디자인 개발 방법에 관련된 내용을 중심으로 문헌연구를 하였으며, 이를 토대로 리사이클디자인의 방법과 프로세스의 모델을 제안하고 그 모델에 실제로 대상제품을 적용 및 검증하는 방법으로 진행되었다.
리사이클디자인은 제품 개발 초기 단계에서 제품의 불필요한 부분과 과정을 축소하는 방법으로서 형태의 소형화, 감량화, 부품의 감소를 위한 부품의 통합화, 구조의 불럭화, 간소화, 분해와 조립의 단순화 등, 구체적으로는 재료ㆍ부품ㆍ제품 각 부문에서 대처할 수 있도록 하는 방법이다.
가전제품의 리사이클디자인의 프로세스는 기존의 일반적인 가전제품디자인 프로세스에 환경성을 향상시킬 수 있는 방법이나 대책을 접목시켜서 궁극적으로는 친환경 제품 개발과 재활용 향상으로 환경규제에 능동적으로 대응하게 하고 기업에 제품 경쟁력을 증대시키기 위한 방법이다.
따라서 리사이클디자인 프로세스의 연구는 친환경 제품의 성공사례 분석으로 파악된 내용과 적용방법, 리사이클디자인의 구성요소(부품의 통합, 일체성형, 고정 및 결합방식 등),제품의 환경성 분석 그리고 친환경디자인 접근방법 중에서 다른 프로세스와의 비교분석 및 연구를 통해서 실제, 가전업체에서 리사이클디자인개발에 적용하도록 제안하였다.
리사이클디자인 프로세스는 그림 0-1과 같이 크게 기획 및 대상제품 선정단계, 제품분석 및 개선전략 수립, 사전평가, 리사이클디자인 컨셉 설정단계, 리사이클 디자인단계, 개선평가, 최종디자인 결정, 목업(Mock-up) 제작, 시제품개발 및 생산 등의 과정으로 진행되도록 제안하였다.
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제안된 리사이클디자인 프로세스의 특징은 다음과 같다.
1) 대상 제품분석단계에서 제품의 환경성 측면과 재활용 측면을 파악할 수 있는 대상제품의 형태 분석가이드라인, 제품의 환경 데이터 분석, 제품의 부품 분석표, 결합상태 분석, 분해?해체성 평가방법 등을 개발하여 리사이클디자인의 핵심인 제품의 환경성에 대한 분석을 할 수 있 도록 하였다.
2) 리사이클디자인단계에서 제안된 디자인을 평가할 수 있는 개선 전·후 평가 가이드라인 지침을 개발하여 연구의 결과를 명확히 비교 평가할 수 있도록 하였다.
3) 친환경 디자인개발에 있어서 수행시간과 개발 비용을 최소화 할 수 있도록 하였다.
4) 가전제품군에 적합한 리사이클디자인의 아이디어 도출이 효과적으로 가능하며, 디자인 개발 담당자에게 손쉽게 접근할 수 있도록 제안하였다.
5) 친환경 디자인개발에 있어서 제품 전반적인 측면을 분석 연구개발 할 수 있도록 재료, 부품, 제품 각 단계로 접근 되도록 하였다.
그리고 개발한 리사이클디자인 프로세스의 검증을 위해서 실제 가전제품 중에서 대부분 가정 에서 사용하고 중소업체에서 생산하는 가습기를 연구 대상제품으로 선정하여 환경성 분석, 재활용 향상 측면, 각종 문제점 도출, 리사이클 디자인의 요인, 국제 환경규제 등의 내용을 토대로 하여 그림 0-2와 같이 최종 디자인을 제안 하였다.
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제안된 디자인의 개선 내용은 다음과 같다
· 기업과 소비자의 환경성 제품에 대한 인식을 변화 시킬 수 있도록 디자인 하였다.
· 리사이클 재료의 사용 확대, 재료의 편재화, 재료의 명시화에 따른 재활용 극대화로 자원 절약을 할 수 있도록 하였다.
· 형태·부품 감량화 디자인으로 재료의 절약과 생산 공정의 단순화 및 비용절감의 효과를 기대할 수 있다.
· 분해와 해체의 적합한 체결방법의 적용으로 부품의 교환 및 분해 시간의 절약과 재활용을 용이하도록 제안하였다.
· 가습기의 형태를 단순하고 슬림한 디자인으로 제안하여 재료 감량화와 운반·수송에 적합 하도록(포장의 최적화) 디자인하였다.
제안한 리사이클디자인 프로세스 사례연구를 통해서 연구한 개선안을 토대로 개선 전·후를 평가 가이드라인에 의해서 평가를 받았는데, 그 평가는 공정한 검증을 위해서 국내의 가전업체에서 직접 가습기를 생산하고 판매하는 C사에 직접 의뢰하여 각 부서(디자인팀, 전략 구매과, 연구팀, 생산팀, 영업팀)의 담당자에 의해서 그림 0-3과 같이 평가가 되었으며, 그 평가된 결과를 종합적으로 살펴보면 개선 전 모델의 평가 점수가 40%, 개선 후가 66%로 평가되어 약 26%의 리사이클율이 향상된 것을 알 수 있었다.
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이상에서와 같이 본 연구는 리사이클디자인의 구성요소들의 문제들을 파악하여 실제 제안한 리사이클디자인 프로세스를 사례연구를 통해서 검증 하였으며, 제안된 프로세스는 기존의 제품디자인 프로세스나 친환경 디자인 방법에 비해서 환경성 측면뿐만이 아니라 재활용 측면을 동시에 고려함으로서 리사이클 디자인 아이디어 도출을 용이하게 할 수 있다는 것과 국제의 환경규제에 능동적으로 대처할 수 있을 것이다.
그리고 리사이클디자인 연구에 대한 기대효과는 소비자의 환경성요구에 대한 기대부응, 기업의 경쟁력 강화, 국제 환경규제의 능동적 대응, 생산성 향상과 비용절감, 재활용 향상 등을 기대 할 수 있을 것이다.
연구결과는 가전업체에서 리사이클디자인 개발의 안내서 역할을 할 수 있을 것이며, 리사이클디자인 프로세스에서 개발된 지침이나 방법은 친환경 제품디자인방법에 대한 기초 자료로 활용 될 수 있을 것이다. 그리고 본 연구에서 제품의 환경성 분석과 평가에 있어서 정성적인 방법으로 평가 되었는데, 앞으로는 좀 더 분석적이고 정량적인 평가 프로그램을 보완하고 친환경 설계 지침의 현실성과 경제성을 고려 할 수 있는 리사이클디자인개발 방법을 기대해 본다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The widespread use of electric home appliances has increased rapidly in modern society due to the development of the electronics industry, economic growth, improvement in wages and lifestyle convenience. In proportion to this, the amount of discarded home appliances has greatly increased, exacerbating various environmental problems. Home appliances in particular, due to their large dimensions and diverse constituent material quality, may be convenient during the stage of use, but once they have been discarded, they not only require expenses for collection and transport, but they result in waste of resources and negative effects on the environment due to difficulties in recycling measures. Furthermore, as the number of consumers preferring convenience and design to durability and efficiency increases, the period of use for these goods grows shorter, further increasing the number of discarded items.
In addition, while recovered waste appliances may be subject to recycling measures, the reality is that goods that are not disassembled or dismantled easily and goods that cannot be recycled are generally incinerated or sent to the landfill. As a result, there is an aggravation of the waste of resources and environmental pollution, inflicting various damages on humans as the ecosystem is destroyed, including the worsening of global warming and the appearance of abnormal weather phenomena.
Based on an awareness of this issue, this study sought to propose a recycling design process as a method of environmentally friendly design that can reduce environmental pollution and waste of resources by increasing the rate of recycling of discarded home appliances and actively respond to the environmental regulations of the nations of the world.
This study involved research of a bibliography based on research data and studies of success stories in the academic world and industry of Japan, a site of internationally active research in the field of recycling design, as well as materials related to methods of environmentally friendly design development.
Recycling design, a method of reducing unnecessary parts and processes for products in the early developmental stage, is specifically a method that allows treatment at each level. namely materials, parts and product, including miniaturization of form, reduction, integration of parts to reduce their number, clustering of structure, simplification and increased ease of assembly and disassembly.
The recycling design process of home appliances allows manufacturers to apply methods or measures to enhance environmental friendliness to the existing general appliance design process, ultimately enabling them to deal actively with environmental regulations through the development of environmentally friendly products and the promotion of recycling, and is therefore a necessary method for increasing the competitiveness of their products.
Thus, in studying the recycling design process, suggestions are made through information and application methods understood through analysis of successful examples of environmentally friendly products, constituent elements of recycling design (for example, integration of parts, unified molding and methods of fixing and combination), analysis of products' environmental friendliness and research and comparative analysis with other processes among methods of approaching environmental friendly design, so that these can actually be applied to recycling design development in appliance industries.
The recycling design process was developed to proceed broadly within a process of the planning and subject product selection stage, product analysis and formation of improvement strategy, prior evaluation, the recycling design concept selection stage, the recycling design stage, evaluation of improvement, final design establishment and production of a mock-up, and prototype development and production.
The proposed characteristics of the recycling design process are as follows.
1) In the stage of analysis of the subject products, form analysis guidelines that can grasp the products' environmental friendliness and recycling aspects, environmental data analysis for products, a table for analysis of parts, analysis of coupling conditions and methods of evaluating ease of disassembly and degradability were developed, enabling an analysis of the product's environmental friendliness, the core of recycling design.
2) An index of evaluation guidelines for before and after improvement, which can evaluate the designs proposed in the recycling design stage, was developed, enabling clear comparative evaluation of research results.
3) Efforts were taken to minimize time and development expenses related to environmentally friendly design development.
4) The proposal was intended so that the discernment of ideas for recycling design appropriate to the product group would be effectively enabled and so that they could easily be accessed by individuals involved in design development.
5) Environmentally friendly design development is made so that it can be approached within each level of materials, parts and product such that analytical research of all aspects of the product can be developed.
For the proposed recycling design, humidifiers, which among actual appliances are primarily used in the home and produced by medium and small industries, were selected, and the following improvements were suggested based on analysis of environmental friendliness, research and various problem areas in the recycling promotion aspect, factors of recycling design and contents of international environmental regulations.
· Design was created to allow a change in the awareness of environmentally friendly products in businesses and consumers.
· Reduced use of resources was encouraged through a maximization of recyclability based on expansion of the use of recyclable materials, ubiquitization of materials and clarification of materials.
· Through design incorporating reduction of form and parts, a reduction in materials used, simplification of the production process and reduction in expenses can be anticipated.
· Suggestions were made so that reduction of time and recyclability in part changing and disassembly would be easier through the application of concluding methods appropriate to disassembly and dismantling.
· Design was planned to be appropriate to reduction of material use and appropriateness of transport/transfer (optimization of packaging) by proposing the form of the humidifier as a simple and slim design.
Based on a plan of improvement through a study of examples, the products were evaluated before and after improvement based on evaluation guidelines, and to ensure that this evaluation was a fair examination, the products were evaluated by representatives of each division (design team, division of strategy and purchasing, research team, production team, managing team) of company C, a domestic appliance industry producing and selling humidifiers, as seen in Picture 0-1. A general examination of the results of the evaluation showed that there was an improvement in the recycling rate of approximately 26%, with a 40% evaluation of the model prior to improvement and 66% evaluation after improvement.
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As indicated above, this study examined the suggested recycling design process with an understanding of problems in the constituent elements of recycling design through studies of examples, and it was seen that the proposed process was able to simplify the deduction of recycling design and ideas and respond actively to global environmental regulations in comparison with existing product design processes and environmentally friendly design methods through simultaneous consideration not only of environmental friendliness but also recyclability.
Also, among the effects that can be expected from recycling design research are the satisfaction of the demands for environmental friendliness in consumers, strengthening of business competitiveness, active response to international environmental regulations, improvement of productivity and reduction of expenses and promotion of recycling.
The research results may serve as a guide for development of recycling design in appliance industries, and the guidelines and methods developed in the recycling design process can be used as basic data for environmentally friendly product design methods. As well, in terms of analysis and evaluation of the environmental friendliness of products, qualitative methods were used for evaluation in this research, and in the future it can expected that more analytical and quantitative evaluation programs can be supplemented, and that a recycling design method that considers the reality and economy of environmentally friendly design guidelines can be developed.

목차 (Table of Contents)

• 第1章 서론 = 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 = 1
• 1.2 연구의 범위 및 방법 = 6
• 第2章 리사이클디자인의 일반적 고찰 = 8
• 2.1 리사이클디자인의 개요 = 8
• 2.1.1 Recycle의 정의 = 8
• 2.2 리사이클디자인의 필요성 = 9
• 2.2.1 기업 환경의 측면 = 9
• 2.2.2 디자인의 측면 = 10
• 2.2.3 소비자의 측면 = 13
• 2.3 리사이클디자인의 내용 = 16
• 2.3.1 리사이클디자인 = 16
• 2.3.2 리사이클디자인의 구성요소 = 18
• 2.3.3 재활용을 위한 플라스틱재료 = 32
• 2.3.4 리사이클디자인의 대책 = 41
• 2.3.5 리사이클디자인 성공 사례 분석 = 48
• 第3章 국내 외 리사이클 정책과 친환경디자인 = 57
• 3.1 국제 리사이클정책 = 57
• 3.2 EU의 통합제품정책 IPP = 59
• 3.3 환경라벨링(Environmental Labelling) = 60
• 3.3.1 해외의 환경관련 표시제도 = 61
• 3.4 주요국의 리사이클 정책 현황 = 63
• 3.4.1 EU (유럽연합) = 64
• 3.4.2 일본 = 65
• 3.4.3 미국 = 65
• 3.4.4 중국 = 66
• 3.5 주요국의 리사이클에 관련된 환경규제 = 66
• 3.6 국내 리사이클에 관련된 정책 및 현황 = 69
• 3.6.1 생산자책임재활용제도(EPR) = 69
• 3.6.2 재질 및 구조 개선대상자의 재활용지침 = 71
• 3.6.3 국내 환경마크제도 = 72
• 3.6.4 국내 가전제품의 리사이클 현황 = 73
• 3.6.5 가전제품의 재활용 체계 = 79
• 3.7 친환경 디자인개발 방법의 관련 연구 = 81
• 3.7.1 에코 디자인 (Eco Design) = 85
• 3.7.2 그린 디자인 (Green Design) = 86
• 3.7.3 리사이클디자인(Recycle Design) = 87
• 3.7.4 PLM(Product Lifecycle Management) = 89
• 第4章 가전제품의 리사이클디자인 프로세스 구축 = 92
• 4.1 리사이클 디자인 프로세스의 개발 개요 = 92
• 4.2 일반 가전제품 및 친환경 디자인 프로세스와의 비교분석 = 92
• 4.3 리사이클 디자인의 프로세스 모델 구축 = 99
• 4.3.1 기획 및 대상제품의 선정단계 = 101
• 4.3.2 대상제품의 제품 분석 = 103
• 4.3.3 리사이클디자인의 사전평가 = 108
• 4.3.4 리사이클디자인 컨셉 설정 = 113
• 4.3.5 리사이클디자인 단계 = 113
• 4.3.6 대상제품의 결정 단계 = 114
• 4.3.7 대상제품의 개선 전후 비교평가 = 115
• 4.3.8 시제품 개발 및 생산 = 119
• 第5章 리사이클디자인 프로세스 모델 적용 사례연구 = 121
• 5.1 기획 및 대상제품 선정단계 = 121
• 5.1.1 시장조사 및 정보파악 = 121
• 5.1.2 리사이클 관련 법규 = 123
• 5.1.3 대상제품의 선정 = 124
• 5.2 대상제품 제품분석 = 124
• 5.3 리사이클디자인의 사전평가 = 130
• 5.4 분석결과 및 문제점 도출 = 135
• 5.5 리사이클디자인 컨셉 설정 = 136
• 5.6 리사이클디자인 단계 = 136
• 5.7 리사이클디자인 결정 단계 = 138
• 5.8 대상제품의 개선 전 후 비교평가 및 검증 = 139
• 5.8.1 종합평가 = 154
• 第6章 결론 = 155
• 6.1 결론 = 155
• 참고문헌 = 160
• Abstract = 165