LCA 기법을 활용한 스마트폰의 환경성 평가 및 개선 연구 - 허영채 (The Graduate School, Ajou University, 2018)
산업의 환경영향을 평가할 때 가장 좋은 방법은 제품 및 서비스의 전과정 환경영향을 관리하는 것이다. 특히 스마트폰의 경우 가전제품에 비해 교체주기가 짧은 반면 생산을 위한 공급망(supply chain)이 길고 기술집약적이어서 종합적이고 체계적인 관리방식이 필요하다. 이 연구는 전과정평가 기법을 활용하여 스마트폰의 전과정 환경영향을 정량적으로 분석하였다. 이를 통해 주요한 환경영향 요인을 규명하고, 개선 가능한 설계 대안을 도출하여 개선효과를 분석하였다. 더불어 제품 설계 단계에서 활용 가능한 간이 환경성 분석도구를 제안하고 간이분석 도구 적용결과를 기존 평가 결과와 비교 고찰하였다. 스마트폰의 전과정 단계별 환경영향 기여도 분석결과 제조전단계가 전체 환경영향 중 영향범주별로 최소 48.7%(자원고갈)에서 최대 88.5%(토양생태독성)까지 차지하며 주요한 단계로 규명되었다. 제조전단계 환경영향을 유발하는 주요 부품은 PCB 부품으로 지구온난화 영향의 경우 43.1%를 차지하고 있었다. 제조전단계 환경영향이 영향범주별로 1% 이상을 차지하는 부품 및 재질에 대해 개선 대안으로 1) 재생플라스틱(Polycarbonate)의 적용, 2) 펄프몰드 포장재 적용, 3) 충전효율 개선, 4) PCB중량 개선을 정하고 개선 타당성을 검토하였다. 20% 재생 플라스틱(PC)를 스마트폰 충전기 케이스에 적용한 결과 기존 대비 자원고갈 영향의 4.58% 가 저감되었다. 악세서리 포장케이스에 적용 중인 60% 재생 플라스틱(PC)를 충전기 케이스에 적용 할 경우 자원고갈 영향은 13.7%까지 개선 가능하여 재생 플라스틱 확대를 통한 스마트폰의 환경성 개선의 기회가 향후에도 클 것으로 전망된다. 펄프몰드 포장과 종이박스 포장에 대해 비교 LCA를 수행한 결과 6개 영향범주 중 5개 범주에서 종이박스가 더 우수한 것으로 분석되어 현재의 종이박스 포장을 유지하는 것이 바람직한 것으로 판단된다. 충전기의 충전효율을 86% 수준에서 90% 및 최대 95% 까지 개선하는 경우를 분석한 결과 스마트폰 전과정 동안의 지구온난화 영향 개선효과는 각각 0.7%, 1.5%에 불과했다. 이는 스마트폰의 지구온난화 영향에서 사용단계 환경영향이 차지하는 비중이 15.7%에 불과하기 때문으로 향후에도 개선 가능성은 크지 않을 것으로 판단된다. PCB의 중량을 20% 개선하는 경우 전과정 환경영향이 최대 14%(토양생태독성), 최소 4.5%(지구온난화) 개선되어 PCB 경량화를 통해 스마트폰 전과정 환경영향의 개선의 여지가 있다고 판단된다. 다만, PCB 중량 저감은 기술적 한계가 있으므로 추가적인 개선을 위해서는 PCB의 제조공정을 개선하여 PCB부품 자체의 환경부하를 줄이는 것이 필요하다고 판단된다. 제품 개발단계에서 설계 대안의 전과정평가를 쉽게 할 수 있도록 엑셀 스프레드시트 기반의 간이 환경성 분석도구를 제안하였다. 간이 환경성 분석도구를 활용한 평가 결과와 기존 평가 결과의 영향범주별 특성화값 차이는 0.2%(OD) 에서 2.1%(ARD) 수준으로 매우 유사한 결과를 나타내었다. 따라서 향후 간이 환경성 평가를 활용하여 전과정평가에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :환경공학과,2018. 2
Keywords: 스마트폰; 전과정평가; 친환경설계; 간이 전과정평가 도구