수명 주기 평가 및 철강 지속 가능성

수명 주기 평가 및 철강 지속 가능성

철강 산업은 석유 및 가스 산업 다음으로 세계에서 두 번째로 큰 산업입니다. 철강은 건축 및 건설, 포장, 운송 산업, 전력 및 재생 에너지 분야에 이르는 거의 모든 분야에서 사용됩니다. 강철의 사용은 현대 사회의 모든 곳에서 볼 수 있습니다. 철강이 존재하지 않거나 생산에 역할을 하지 않은 재료나 제품은 거의 없습니다.

조강 생산량은 지난 30년 동안 두 배 이상 증가했으며 2020년 생산량은 18억 6400만 톤, 2019년 생산량은 18억 6900만 톤입니다. 철강은 계속해서 사회의 진화와 진보의 중추이자 조력자입니다. 그것은 세상을 더 살기 좋은 곳으로 만듭니다. 미래의 스마트 시티는 강철 위에 건설되어야 합니다. 강철은 무한히 재활용 가능하고 재사용이 가능한 자산이므로 이를 사용하면 지구의 자원에 대한 부담을 줄이는 데 도움이 됩니다.

높은 수준의 철강 생산은 필연적으로 철강 부문이 환경 영향에 대해 더 많은 책임을 지도록 합니다. 따라서 순환 경제 패러다임의 구현과 관련된 가능한 솔루션과 함께 주요 환경 영향에 대한 명확한 그림을 제공하기 위해 철강 산업의 프로세스를 분석하는 것이 필수적입니다.

강철은 설계 상태에서 의사 결정 과정에서 고려해야 하는 속성의 조합을 가지고 있습니다. 이러한 속성에는 (i) 화학적, 야금학적 및 기계적 속성, (ii) 내식성 속성, (iii) 내화 속성, (iv) 재활용 가능성, (v) 긴 수명 (vi) 유지 관리 요구 사항, (vii) 위생 요구 사항, (viii) 미학, (ix) 환경적 영향.

강철은 품질 손실 없이 재활용될 수 있습니다. 금속 결합은 재응고 시 복원되기 때문에 강철은 여러 재활용 루프 후에도 계속해서 원래의 성능 특성을 회복합니다. 이를 통해 동일한 응용 프로그램에 대해 계속해서 사용할 수 있습니다. 대조적으로, 대부분의 비금속 재료의 성능 특성은 재활용 후에 저하됩니다.

일반적으로 통합 경로를 통해 제조된 철강 제품은 수명이 다한 철강 제품이 85%에서 95% 범위의 비율로 재활용되는 반면 반환된 공정 스크랩 함량은 10%에서 20% 사이의 값으로 제한됩니다. '재활용 콘텐츠' 방식은 현재 실현된 환경 편익만을 반영한 반면, '수명 종료' 방식은 수명이 다할 때 발생하는 스크랩에서 발생하는 미래의 환경 편익을 추가로 설명합니다. 철강 산업의 경우 '폐기 재활용률'이 가장 적절한 지표이지만 사용 가능한 폐 스크랩의 양은 현재 수요를 충족시키기에 부족합니다. 그림 1은 철강의 수명 주기를 보여줍니다.

그림 1 강철의 수명 주기

1차(버진) 철강 생산에는 일반적으로 광석 채광 및 농축, 제련 및 정제를 통해 지정된 화학 성분의 철강을 얻을 수 있으며 다양한 처리 경로를 사용할 수 있습니다. 각 단계에서 불순물과 부산물이 분리되고 최종 제품의 철 농도가 높아집니다. 강철을 충분한 순도로 정제하려면 에너지 집약적이고 정밀하게 제어되는 용융 단계가 필요한 경우가 많으며, 이는 일반적으로 화석 연료 투입물을 환원제로 직접 사용하거나 간접적으로 열과 전기를 사용하는 데 기반합니다. 철강 생산은 상당한 전 세계 산업 이산화탄소(CO2) 배출량을 차지합니다.

채광 및 선광 분야에서는 광석을 관련 광물에서 분리하여 광석을 농축하기 위해 액체 용액에서 광석을 처리하는 공정이 있습니다. 일부 공정에서는 일반적으로 매우 높은 온도가 필요하지 않으며 압력을 유지하기 위해 에너지가 필요한 고압에서 처리가 수행될 수 있습니다. 또한, 광산이 고급에서 저등급 광석으로 이동하고 더 복잡한 광상을 채굴하기 시작할 때 채굴 및 선광 프로세스의 에너지 집약도가 시간이 지남에 따라 증가할 가능성이 더 높습니다. 프로세스 효율성을 높여 에너지 소비를 개선할 수 있습니다.

건식 야금은 관련 광물 성분에서 철을 제거하기 위해 고온에서 광석 정광을 처리하는 것을 포함합니다. 이것은 차례로 가열로에서 화석 연료를 사용하거나 가열로에 전력을 공급하는 전기를 필요로 합니다. 또한 철강 산업은 다양한 유형의 철강 제품을 생산합니다. 이러한 다양한 유형의 철강 제품은 동일한 철강 공장과 동일한 1차 생산 공정에서 제조될 수 있습니다. 이들 제품 각각은 최종 소비자가 사용하는 제품의 생산을 위해 서로 다른 가공 경로가 필요합니다. 그림 2는 전과정 평가(LCA)의 원칙을 보여줍니다.

그림 2 수명 주기 평가 원칙

재료 과학자와 제품 개발자는 이제 자신이 선택한 재료가 환경에 미치는 영향을 고려할 수 있는 도구가 점점 늘어나고 있지만 일반적으로 이러한 도구는 소수의 환경 종말점을 고려하며 많은 데이터 격차가 남아 있습니다. 그러나 철강에 대한 글로벌 미래 수요의 예상 증가와 현재 기술에서의 중요성을 감안할 때 철강 생산의 수명 주기 기반 환경 부담에 대한 높은 재현성 데이터를 사용할 수 있고 여러 철강의 공동 생산의 의미가 중요합니다. 제품이 명확하게 이해됩니다.

개발을 위해 물질과 에너지가 필요한 인간 활동은 기후 변화, 천연 자원 고갈, 폐기물 생성 및 오염 등과 같은 생태계 및 환경에 돌이킬 수 없는 영향을 미칩니다. 이러한 영향의 대부분은 인간의 건강과 생존에 위험한 결과를 초래하며 대부분의 이러한 효과는 장기적인 결과를 가져옵니다. 1987년에 발간된 Brundtland 보고서에서 지속 가능한 개발은 '미래 세대가 자신의 필요를 충족할 수 있는 능력을 손상시키지 않으면서 현재의 필요를 충족시키는 개발'로 정의됩니다. 거의 25년에서 30년 동안 전 세계적으로 진화해 온 지속 가능한 개발의 하위 집합인 건축 환경의 역할은 매우 중요합니다.

Brundtland 보고서에 정의된 지속 가능한 개발의 개념은 가장 다양한 활동 부문의 기여를 요구하는 매우 복잡하고 역동적인 도전 과제입니다. 기후 변화와 천연 자원의 지속 가능한 사용은 오늘날 사회의 주요 과제 중 하나입니다. 이것은 그들을 정치적 환경 의제에서 가장 중요한 위치에 두며, 가까운 장래에 계속 남아 있을 가능성이 높습니다.

지속 가능성은 원자재 획득에서 계획, 설계, 건설 및 운영, 사용 및 폐기 폐기물 관리에 이르기까지 제품 생산의 전체 주기와 관련이 있습니다. 철강산업의 미래를 위한 크고 중요한 과제입니다. 철강 산업에서는 재활용 가능성을 높이고 공정을 개선하여 탄소 발자국을 줄이기 위해 여러 가지 노력을 기울였습니다.

지속적인 개발에서 경제적으로나 환경적으로 건강한 방법의 개발에 대한 격려가 있습니다. 자재의 생산과 유통은 최소한의 운송으로 이루어집니다. 또한 가능한 한 가까이에서 구할 수 있는 재료를 사용합니다.

철강 지속 가능성은 (i) 환경, (ii) 사회적, (iii) 경제의 세 가지 구성 요소로 구성됩니다. 철강 산업은 사회적, 경제적 및 환경적으로 지속 가능한 개발을 향상시키는 데 매우 효과적인 산업이며 두 가지 측면에서 매우 활발한 산업으로 부상하고 있습니다. 선진국과 개발도상국. 이 산업은 건물, 교량, 도로와 같은 인공 구조물과 일상 생활에서 사용되는 제품을 건설하는 데 사용되는 철강 생산을 위해 지구의 천연 자원이 필요합니다.

철강의 수명 주기 분석은 환경 영향을 결정하기 위해 수행됩니다. 환경 영향을 결정하는 세 가지 측면은 (i) 철강 제품의 생산, (ii) 철강 제품의 사용, (iii) 수명이 다한 재료의 재활용입니다. 환경 영향은 (i) 천연 자원의 사용, (ii) 환경 관리, (iii) 폐가스, 액체 및 고체에 의한 대기, 수질 및 토지 오염 방지에 의해 영향을 받습니다.

철강 제품의 재료 효율성은 (i) 감소, (ii) 재사용 및 (iii) 재활용의 세 가지 기준에 의해 결정됩니다. 철강 생산을 위한 원료의 양은 CO2 배출 감소를 위한 공정 효율성을 개선하여 감소되어야 합니다. 철강 제품의 수명이 끝난 후, 철강 기본 특성의 손실 없이 제품의 철강 함량의 일부를 재사용할 수 있습니다. 이것은 강철의 재사용을 매우 중요하게 만듭니다. 강철은 100% 재활용 가능합니다. 모든 철 스크랩은 새로운 강철을 만드는 데 재사용됩니다. 또한 철강 생산 과정에서 발생하는 부산물은 다양한 산업 분야에서 사용되며 이는 해당 산업의 원료 요구량을 줄여 천연 자원을 보존하는 데 도움이 됩니다.

철강의 사회적 영향은 상당히 큽니다. 사회적 영향은 (i) 생활 수준, (ii) 사람들의 교육, (iii) 커뮤니티, (iv) 모든 사람을 위한 평등한 기회에 의해 영향을 받습니다.

지속 가능한 재료는 그것을 생산하기 위해 일하는 사람들이나 사용, 재활용 및 궁극적인 폐기 과정에서 그것을 다루는 사람들에게 해를 끼치지 않습니다. 철강은 생산이나 사용 중에 사람에게 해롭지 않습니다. 이러한 이유로 강철은 여러 응용 분야에서 사용되는 주요 재료입니다. 작업자의 무재해, 건강한 작업장처럼 안전은 철강산업의 최우선 과제입니다. 철강은 또한 기술 발전을 가능하게 하여 삶의 질을 향상시킵니다. 그렇기 때문에 사람들은 일상 생활에서 사용하는 모든 것에서 강철의 존재를 봅니다. 사실 오늘날의 삶은 강철 없이는 불가능합니다.

철강 지속 가능성의 경제적 요소는 매우 중요합니다. 경제성에 영향을 미치는 요인에는 (i) 생산 비용, (ii) 이익, (iii) 비용 절감, (iv) 경제성장, (v) 투자 수익 창출이 포함됩니다.

수명 주기 비용(LCC)은 철강 지속 가능성의 경제적 구성 요소에 대한 중요한 기준입니다. LCC는 성능 요구 사항(ISO 15686-5)을 충족하면서 수명 주기 동안 자산의 비용입니다. (i) 개념, (ii) 생산/제작, (iii) 사용/운영, (iv) 수명 종료로 구성된 수명 주기 동안 발생한 제품과 관련된 모든 비용의 합계입니다. LCC는 투자 결정을 내리거나 다양한 투자 옵션을 비교하는 데 도움이 되는 수학적 절차입니다. 수명주기 비용을 고려하면 철강은 비싸지 않습니다. 강철의 비용은 일반적으로 일정하게 유지되는 반면 다른 재료의 비용은 시간이 지남에 따라 상당히 증가합니다.

철강 지속 가능성을 위한 환경적, 사회적, 경제적 측면 외에도 (i) 환경-사회, (ii) 사회-경제 및 (iii) 경제-환경과 같은 세 가지 중첩 영역이 있습니다. 환경-사회적 영역은 환경과 천연 자원이 지역적 효과와 지구적 영향을 모두 미치기 때문에 환경 보존에 대한 관심을 포함합니다. 사회경제적 영역은 윤리, 공정성, 임직원의 건강, 안전, 복지에 대한 관심을 포함합니다. 경제 환경 영역에는 운영 효율성, 에너지 효율성 및 재생 가능한 자원 사용이 포함됩니다. 그림 3은 철강 지속 가능성의 모든 구성 요소를 보여줍니다.

그림 3 철강 지속 가능성의 구성 요소

철강 지속 가능성의 핵심은 전체 수명 주기 접근 방식이 제품 환경에 미치는 영향을 평가하는 가장 좋은 방법이라는 인식입니다. 따라서 사회가 재료 사용 및 경제적 중요성에 대해 정보에 입각한 결정을 내리도록 돕는 가장 좋은 방법이기도 합니다. 재료 생산과 같은 제품 수명의 한 측면에만 초점을 맞추면 사용 단계와 같은 다른 수명 주기 단계에서 증가된 영향을 무시할 수 있으므로 실제 그림을 왜곡합니다.

모든 응용 분야에 가장 적합한 재료를 선택하는 것은 예를 들어 기능, 내구성 및 비용을 비롯한 다양한 기술 및 경제적 요인을 고려하여 결정됩니다. 지속 가능한 개발이 핵심 문제인 세상에서 재료를 지정하는 사람들에게 점점 더 중요한 요소는 제조 및 제품 성능의 관점에서 재료 응용 프로그램과 관련된 환경 성능입니다.

공급망 취약성 및 공급 위험 측면에서 기술, 재료 대체 및 제품 중요도의 글로벌 변화를 모델링하려면 수명 주기 단계별 환경 부담과 철강 제품 생산 시스템의 상호 연결성을 정량화해야 합니다. 포괄적인 이해를 통해 철강 제품의 영향과 이점과 정보에 입각한 지속 가능한 자원 사용을 보다 잘 관리할 수 있습니다.

강철은 많은 자격을 갖춘 응용 분야에서 사용되는 내구성이 뛰어난 재료입니다. 모든 재료와 마찬가지로 재료의 생산 및 사용은 다양한 방식으로 환경에 영향을 미칩니다. 제품의 전반적인 환경 영향을 평가하려면 전체 수명 주기에 걸쳐 제품을 고려하는 통합 접근 방식이 필요합니다. 이 평가를 '전과정 평가(LCA)'라고 합니다.

프로젝트의 지속 가능성 평가는 지난 몇 년 동안 개발된 여러 도구를 사용하여 수행할 수 있습니다. Life Cycle 개념에 기초한 가장 완전하고 상세한 분석 방법론 중 하나가 LCA이다. 원료 추출에서 재료 생산 및 에너지 요구 사항, 사용 및 수명 종료 처리에 이르기까지 제품 또는 시스템의 전체 수명 주기를 고려합니다. 이러한 체계적인 개요를 통해 환경적 부담을 식별하고 피할 수 있습니다. LCA는 수명 주기의 다양한 시점에서 프로젝트의 환경 성과를 개선할 수 있는 기회를 식별하는 데 도움을 줄 수 있습니다. LCA의 목적은 제품의 전체 수명 주기에 걸쳐 제품의 완전한 환경 프로필을 생성하여 환경 지표를 통해 보다 이해하기 쉬운 방식으로 결과를 표시하는 것입니다.

생애주기 개념에 대한 최초의 연구는 60년대 후반과 70년대 초반에 이루어졌다. 제품 또는 기능의 수명 주기 개념은 미국에서 공공 구매 영역에서 개발되었습니다. 그러나 이 이름으로 '수명주기'라는 이름이 처음 언급된 것은 1959년 Novick이 RAND Corporation을 위해 작성한 비용의 수명주기 분석에 관한 보고서였습니다. 구매, 사용 및 수명 종료 작업을 포함한 무기 시스템. 전과정 분석은 정부의 예산 관리를 개선하기 위한 도구로도 사용되었습니다.

1972년에 유리, 플라스틱, 강철 및 알루미늄을 포함한 다양한 유형의 음료 용기 생산에 사용되는 총 에너지 사용량은 1979년 Ian Bousstead에 의해 계산되어 그의 방법론을 다양한 재료에 적용할 수 있습니다. 당시 대중의 관심이 높아졌고 다양한 생애주기 연구가 이루어졌다. 1992년에 환경 독성 화학 협회(SETAC)에서 전과정 평가(LCA) 워크숍을 개최했으며, 그 중 하나는 전과정 영향 평가 및 기타 데이터 품질에 중점을 두었습니다.

1993년에는 'LCA 성경'이라고도 하는 '전과정평가:실천강령'에 대한 지침이 발간되었습니다. 1990년대에는 LCA에 대한 네덜란드 지침과 스웨덴, 핀란드, 덴마크 및 노르웨이 작가와 같은 북유럽 국가에서 수명 주기 평가에 대한 북유럽 지침을 출판하는 등 다양한 지침을 발표한 다양한 그룹에서도 LCA에 대해 연구했습니다. UN 환경 프로그램은 '전과정 평가:정의 및 수행 방법'을 발표했습니다. 유럽 ​​환경청(European Environment Agency)은 또한 '전과정 평가:접근 방식, 경험 및 정보 출처에 대한 가이드'를 발간했습니다. '제품은 LCA 연구에서 상품 또는 서비스로 정의됩니다. LCA는 때때로 '수명주기 접근법', '요람에서 무덤까지 분석' 또는 '수명 주기 분석'이라고도 합니다. 완전한 요람에서 무덤까지의 연구는 원료(요람)에서 사용 단계를 거쳐 수명이 다한(무덤)까지의 생산을 살펴봅니다.

1993년 11월, LCA 표준화는 파리의 기술 위원회(TC 207) 소위원회 SC 5와 함께 ISO(국제 표준화 기구)에서 시작되었습니다. 이 표준은 SETAC에서 개발한 실행 강령을 기반으로 했습니다. 현재 ISO는 14040 시리즈 및 LCA용 기술 보고서라고 하는 일련의 표준을 발행했습니다. 이 ISO 14040 표준 시리즈는 독립적인 제3자가 작업을 비판적으로 검토해야 하는 필요성을 포함하여 LCA 실행이 준수해야 하는 접근 방식과 엄격성을 개략적으로 설명합니다.

ISO 14000 시리즈 표준에는 환경 관리 시스템에 대한 ISO 14001이 포함됩니다. ISO 14040 시리즈 표준에는 '원칙 및 프레임워크'라는 제목의 ISO 14040, '목표 및 범위 정의 및 인벤토리 분석'이라는 제목의 ISO 14041, '전과정 영향 평가'(LCIA)라는 제목의 ISO 14042, 제목의 ISO 14043이 포함됩니다. '수명 주기 해석', '요구사항 및 지침'이라는 제목의 ISO 14040, 'ISO 14042의 적용 사례'라는 제목의 ISO 14047, '데이터 문서 형식'이라는 제목의 ISO 14048, 'ISO의 적용 사례'라는 제목의 ISO14049 14041'. ISO 14040 시리즈 표준에 따르면 LCA는 제품 개발 및 개선, 전략 기획, 공공 정책 수립, 마케팅 및 기타 목적에 사용됩니다.

LCA는 제품 수명 주기의 모든 단계에서 제품의 환경적 측면을 평가하는 도구입니다. LCA는 ISO 14040 표준에서 '제품 시스템의 라이프 사이클 전반에 걸쳐 입력, 출력 및 잠재적인 환경 영향에 대한 편집 및 평가'로 정의됩니다. 제품의 수명 주기에는 원자재 획득부터 재료 생산 및 제조, 사용 및 회수 옵션을 포함한 최종 폐기에 이르는 모든 프로세스가 포함됩니다. 이 단계의 모든 운송도 고려되어야 합니다.

LCA에는 생산의 운송과 상품 및 서비스의 운영 단계를 포함한 모든 단계가 포함됩니다. 비교 LCA 연구에서 비교 대상은 제품 자체가 아니라 이러한 제품의 기능도 포함되어야 합니다. LCA는 환경에 미치는 영향을 언제 어디서나 일관된 프레임워크에 넣는 전체론적 접근 방식을 사용합니다.

LCA는 현재 가장 널리 인정되고 사용되는 지속 가능성 평가 방법 중 하나입니다. 사용 가능한 '전과정 인벤토리(LCI) 데이터베이스'에서 가장 자주 추출한 환경 영향 데이터의 수집 및 관리를 기반으로 합니다. LCA 방법론 및 LCI 데이터는 업계가 (i) 고객 및 고객에게 정보를 제공하고, (ii) 다양한 애플리케이션에서 제품 시스템의 환경 성능에 대한 철강의 기여도를 이해하고, (iii) 기술 평가를 지원하는 데 도움이 됩니다. 환경 개선 프로그램의 벤치마킹, 결정 및 우선 순위 지정), (iv) 자체 프로세스가 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 영향 평가를 수행하고 고객과 긴밀히 협력하여 제품의 철강 사용이 미치는 전체 영향에 대한 지식을 얻습니다. 전체 수명 주기 동안 환경에 대한 정보를 제공하고 (v) 철강 사용이 환경 성능을 개선하는 데 효과적일 수 있는 응용 분야에서 수명 주기 환경적 이점에 대한 대중의 지식을 높입니다. LCA는 또한 조직의 환경 및 온실 가스 보고 요건, 마케팅 및 영업 지원, 규정 준수 및 환경 제품 선언과 같은 자발적 이니셔티브에서 중요한 역할을 합니다.

현재 전 세계적으로 제품 디자인과 소비자 행동이 제품의 전반적인 환경 성능과 효율성에 영향을 미칠 수 있다는 인식이 있습니다. 제품을 만드는 조직은 재료를 지정하는 설계자에게 점점 더 중요한 요소인 제조, 활용 및 수명 종료에 더 많은 관심을 기울이고 있습니다. LCA는 '제품 수명 주기 전반에 걸쳐 제품의 환경 영향에 대한 정량적 평가를 통해 과학을 통찰력으로 전환하는 강력한 방법론을 기반으로 하는 전체론적 접근 방식'입니다.

재료 및 소비재(기후 변화 및 천연 자원에 대한 영향 포함)의 환경적, 사회적, 경제적 성과를 평가하는 데 사용할 수 있는 도구 및 방법론 중에서 LCA는 제조, 제품의 모든 단계에서 잠재적 영향을 고려하는 포괄적인 접근 방식을 제공합니다. 사용 및 수명 종료(재사용, 재활용 또는 폐기). 이는 건전한 방법론과 투명한 보고를 기반으로 하므로 정책 결정을 지원하는 중요한 도구입니다.

더 많은 재활용과 재사용을 통해 제품 수명 주기의 '루프를 닫는' 시도의 첫 번째 단계는 LCA를 통해 이러한 제품 시스템을 환경 측면에서 효과적이고 체계적으로 분석하는 것입니다.

LCA는 지구의 원자재 추출부터 수명 종료 및 폐기물 처리에 이르기까지 제품 시스템 및 활동과 관련된 환경 부담 및 영향의 정량화 및 평가를 지원하는 도구입니다. 이 도구는 환경 관련 전략 및 재료 선택을 위한 의사 결정을 지원하기 위해 산업, 정부 및 환경 단체에서 점점 더 많이 사용됩니다.

LCI는 체계적이고 포괄적이며 국제적으로 표준화된 방법입니다. 이는 제품의 전체 수명 주기와 관련된 모든 관련 배출 및 소비된 자원, 관련 환경 및 건강 영향 및 자원 삭제 문제를 수량화합니다. LCI는 LCA의 단계 중 하나입니다. LCI 데이터는 기능 시스템(예:1kg의 열간 압연 코일 제조)과 관련된 재료, 에너지 및 배출량을 정량화합니다. 이 LCI 데이터는 더 넓은 범위와 전체 제품 수명 주기에 걸쳐 LCIA를 포함한 전체 LCA의 기초입니다. 또한 이 데이터는 제품의 탄소 발자국과 같은 단일 문제를 해결하는 데 사용할 수 있습니다.

다양한 LCI 데이터베이스에서 수명 주기 전반에 걸친 에너지 사용과 철강의 광범위한 환경 영향에 대한 중요한 연구 데이터를 이용할 수 있습니다. 철강은 자동차, 건설 및 포장 분야와 같은 광범위한 시장 응용 분야 및 제품의 주요 구성 재료입니다. 철강 산업은 시장과 고객을 지원하기 위해 전 세계 LCI 데이터를 수집하기 위한 건전한 방법론을 개발할 필요성을 아주 초기 단계에서 인식했습니다. 철강 산업의 LCI 데이터인 세계 철강 협회(World Steel Association)는 (i) 자원 추출 및 재활용 재료 사용, (ii) 생산에서 철강 생산의 '요람에서 게이트까지' 투입(자원 사용, 에너지) 및 산출(환경 배출)을 수량화합니다. 철강 제품을 제철소 게이트로 보내는 것, (iii) 수명이 다한 철강의 회수 및 재활용.

유럽의 철강회사, 에너지 및 엔지니어링 파트너, 연구소, 대학으로 구성된 ULCOS(Ultra-Low Carbon dioxide Steelmaking) 컨소시엄은 현재 철강 생산의 CO2 배출량을 줄이기 위한 기술 개발을 위해 노력하고 있으며 LCA를 주요 환경 평가 중 하나로 사용합니다. 도구. 이 연구는 지금까지 CO2 감소를 위한 80개 이상의 기술을 조사했으며 이들 중 일부를 최종 후보로 선정했으며 현재 수명 주기 패러다임의 사용을 통해 다른 측면 중에서 환경적 특성을 평가하고 있습니다. 특히, 통합 클래식 제강 경로의 LCI는 공정 시뮬레이션 소프트웨어와 결합되어 CO2 포집 및 저장을 위한 신기술, 환원제 및 방법을 포함하는 잠재적으로 보다 지속 가능한 공정의 CO2 배출량을 모델링했습니다.

LCA는 원료 추출에서 제품의 최종 폐기에 이르기까지 제품의 모든 수명 주기 단계를 총체적으로 고려함으로써 환경적 관점에서 제품 시스템을 평가할 수 있도록 합니다. 일반적으로 제품, 서비스 및 기술의 시스템 전체(요람에서 게이트 또는 요람에서 무덤까지) 환경 부담을 수량화하는 도구로 사용됩니다. 이러한 도구는 과거에 철강 제품 시스템의 환경 성능을 평가하는 데 사용되었습니다.

LCA 동인은 (i) 수명 주기 동안 지속 가능성에 기여하는 제품과 서비스를 제공하고, (ii) 설계에서 폐기까지 제품의 수명 주기 동안 최적의 자원 사용을 보장하기 때문에 '국가 자발적 지침-원칙'에 의해 지원됩니다. (iii) 디자이너, 생산자, 가치 사슬 구성원, 고객 및 재활용업체와 같은 모든 사람이 연결되고 지속 가능한 소비를 촉진하도록 합니다. LCA는 디자인에 사회적 또는 환경적 문제, 위험 및/또는 기회가 포함된 제품 또는 서비스에 대한 보고서를 제공하고 소싱/생산/유통 및 제품 단위당 자원(에너지, 물, 원자재 등) 사용량 측면에서 소비자

일반적으로 LCA 연구는 첫 번째 단계로 목표 및 범위 정의를 시작하여 인벤토리 분석 단계로 진행하고 영향 평가 단계로 계속 진행하고 마지막 단계로 연구를 해석으로 끝냅니다. LCA는 실무자가 목표 및 범위 정의와 같은 다른 단계로 돌아갈 필요가 있는 계산적(수학적) 프로세스입니다. 이러한 단계 간의 관계는 ISO 14040에서 채택된 LCA 프레임워크를 보여주는 그림 4에 나와 있습니다.

그림 4 수명 주기 평가 프레임워크  

제품의 라이프 사이클은 하나 이상의 정의된 기능을 수행하는 제품 시스템으로 모델링됩니다. 제품 시스템은 기능으로 정의되며 흐름으로 연결된 일련의 단위 프로세스로 세분화됩니다. 단위 프로세스는 제품 시스템의 입력 및 출력을 포함하며 활동의 결과로 다른 프로세스에 대한 출력을 생성합니다. 제품 시스템은 제품 흐름별로 다른 제품 시스템을 연결할 수도 있습니다.

LCA 연구의 목표는 (i) 의도된 적용 및 연구 대상, (ii) 연구를 수행하는 이유, (iii) 연구 결과가 비교 주장에 사용되고 공개될 것인지 여부를 포함하는 것입니다. 공개. 범위에는 (i) 제품 시스템의 정의, (ii) 기능 및 기능적 측면, (iii) 단위 시스템 경계, (iv) 할당 절차, (v) 영향 범주, (vi) 데이터 요구 사항, (vii) 가정, ( viii) 제한 사항, (ix) 초기 데이터 품질 요구 사항, (x) 비판적 검토 유형 및 (xi) 연구에 필요한 보고서 유형 및 형식 여부. 범위는 연구의 폭, 깊이 및 세부 사항에서 충분해야 합니다. 시스템 경계는 연구의 목표와 범위 정의에 따라 시스템에 포함될 단위 프로세스를 정의합니다.

기능 단위의 주요 목적은 측정 가능한 기준 시스템을 제공하는 것입니다. 이를 가능하게 하고 LCA 결과의 비교 가능성을 보장하기 위해 기준 흐름도 결정해야 합니다. 기준 흐름은 기능을 수행하는 데 필요한 제품의 양을 의미합니다. 예를 들어, 칠해진 표면을 연구할 때 두 가지 다른 유형의 페인트를 1리터의 그림이라는 기능적 단위와 비교하는 것은 유용하지 않습니다. 두 가지 다른 유형의 페인트가 동일한 성능을 제공하지 않기 때문입니다. 대신에 '도장면 1제곱미터, 특정 코팅도, 수명 10년'을 기능단위로 정하는 것이 적절하다.

재고 분석 단계에는 제품 시스템의 관련 입력 및 출력 데이터 수집 및 계산이 포함됩니다. 재고 분석은 계산 프로세스입니다. 데이터가 수집되고 시스템에 대해 더 많이 학습되는 동안 새로운 데이터 요구 사항이나 제한 사항이 발생할 수 있습니다. 때때로 연구의 목적이나 범위에서 수정이 필요합니다. 수집이 필요한 데이터 유형의 예로는 원자재, 에너지 입력, 대기 및 수중 배출, 출력 등이 있습니다. 이 단계에서는 다양한 제품 및 재활용 시스템을 포함하는 시스템을 처리하고 할당 절차를 수행해야 합니다. 고려 사항. 할당 절차에 따라 투입물과 산출물을 다른 제품에 할당할 수 있습니다. 이 단계는 LCA 연구에서 가장 시간과 비용이 많이 드는 프로세스 중 하나입니다. 

수명 주기 영향 평가 단계는 연구의 목표와 범위를 구현하기 위해 신중하게 계획되어야 하는 기능 단위를 기반으로 하는 상대적 접근 방식입니다. 이 단계의 목표는 라이프 사이클에서 라이프 사이클 인벤토리 분석 결과에 따라 제품 또는 서비스의 잠재적인 환경 영향을 평가하는 것입니다. 영향 평가 단계에는 (i) 필수 요소와 (ii) 선택 요소라는 두 가지 요소가 포함됩니다. 필수 요소는 (i) 영향 범주, 범주 지표 및 특성화 모델의 선택, (ii) 분류 및 특성화입니다. 선택적 요소는 정규화, 그룹화, 가중치 할당 및 데이터 품질 분석입니다.

영향 평가에는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 문제 지향 방식(중간 지점)과 손상 지향 방식(종료 지점)이 있습니다. 중간점 방법은 기후 변화, 산성화, 부영양화, 잠재적인 광화학적 오존 생성 및 인간 독성과 같은 환경 영향을 포함합니다. 종점법은 흐름을 인명, 자원 등 다양한 환경피해군으로 분류하는 피해지향적 방법이다. 다양한 영향 범주와 정의가 탭 1에 나와 있습니다.

탭 1 LCA에서 사용되는 일반적인 영향 카테고리
영향 카테고리	정의
지구 온난화	지구 평균 기온 상승
광물 및 화석 연료의 고갈	Consumption of non-renewable energy or material resources
Photochemical oxidation (smog)	Emission of substances (VOCs, nitrogen oxides) to air
Human toxicity	Human exposure to an increased concentration of toxic substances in the environment
Ozone depletion	Increase of stratospheric ozone breakdown
Eutrophication	Increased concentration of chemical nutrients in water and on land
Water use	Consumption of water
Land use	Modification of land for various uses
Acidification	Emission of acidifying substances to air and water
Ecotoxicity	Emission of organic substances and chemicals to air, water and land
Note:LCA – Life cycle assessment, VOCs – Volatile organic compounds

Life cycle interpretation is the final phase of the LCA, in which the results of study is summarized and discussed. In this phase of LCA, the results of the inventory analysis and the impact assessment are evaluated together.  Life cycle interpretation reveals   conclusion which is to be consistent with the defined goal and scope and which offers suggestions.

Among the tools available to evaluate environmental performance, LCA provides a holistic approach to evaluate environmental performance by considering the potential impacts from all stages of manufacture, product use and end-of-life stages. This is referred to as the cradle-to-grave approach. LCA is well established as a sound environmental assessment tool which is easy to implement, and cost effective and produces affordable and beneficial solutions for material decision making and product design.

The use of LCA is becoming more widespread since it takes into account the environmental impacts of the manufacturing processes of a product, the extraction of the raw materials used by these processes, the use and maintenance of the product by the consumer, its end–of-life (reuse, recycling or disposal) as well as the various methods of transport occurring between every link of the chain. Presently, there is an increasing number of national or regional databases are available which cover major industrial sectors. Many manufacturing organizations have LCA departments and there are more and more LCA software packages are now available. It is also now a subject which is taught at universities.

In Europe, an environmental product declaration (EPD) is a standardized way of quantifying the environmental impact of a product or system following life cycle analysis. For a steelmaker, it is also strategically important to demonstrate this life-style approach (in terms of governments and policies) so that the long service-life, re-use and multi-recycling characteristics of steel are adequately appreciated and measured.

The LCA data can also be used for other purposes including (i) eco-design / design for recycling applications, (ii) benchmarking of specific products, (iii) procurement and supply chain decisions, (iv) inclusion in ‘Type I Ecolabel’ criteria for products, (v) inclusion in life cycle based ‘Type III environmental product declarations’ for specific products, and (vi) the analysis of specific indicators, e.g. carbon footprints or primary energy consumption.

Thinking in life cycles has an important advantage. With LCA, the whole lifespan of a product can be evaluated i.e. the production, use and disposal at the end of life. Environmental impacts occur along the entire supply chain i.e. at the production site itself as well as in the extraction of raw materials and their transport, and at power plants supplying the energy to the production site. Capturing both direct and indirect impacts can help to avoid shifting environmental burden from one life cycle stage to another. Environmental regulations which only regulate one phase (use) of a product’s life cycle can create unintended consequences, i.e. increased CO2 emissions.  Correct modelling of the recycling potential of steel products at the end-of-life phase is critical for our sector to compete with other materials and demonstrate the performance of steel solutions to meet the demand for ‘best in class’ sustainable uses.