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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

이다은 (건국대학교, 건국대학교 대학원)

지도교수
허탁
발행연도
2013
저작권
건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수11

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2013

제강 환원슬래그의 재활용을 통해 생산된 초속경시멘트의 Eco-efficiency 분석
이다은 신소재공학과 2013.01 학위논문
제강 환원슬래그 재활용을 통한 초속경시멘트 생산의 Eco-efficiency 평가
이다은 ,  김형석 ,  김진만 /Kim Jin Man 외 4명 한국폐기물자원순환학회지 2013.01 학술저널

초록· 키워드

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철강산업은 제조공정의 철광석 또는 고철류 등의 다양한 투입물을 이용할 뿐 아니라, 다양한 연속공정을 거치면서 많은 에너지를 소비하게 되며, 더불어 공정별로 여러 종류의 부산물과 폐기물을 발생시키게 된다. 그 중 원료의 종류와 관계없이 폐기물 중 가장 많은 양을 차지하는 것은 철강 슬래그로써, 철강산업에서 사용하는 원료물질의 특성상 필연적으로 발생하게 되며, 철강산업의 규모가 확대됨에 따라 그 배출량이 증가하고 있어 슬래그의 효율적인 재활용과 고부가가치화를 위한 방안이 요구되고 있다. 이러한 산업계의 요구에 맞추어 현재 슬래그 중 고로슬래그와 산화슬래그는 시멘트 원료 및 도로용 골재 등으로 널리 사용되어 부가가치를 창출하고 있다.

그러나 환원슬래그는 속경성 클링커 광물인 11CaO?7Al2O3?CaF2가 함유되어있어 이를 활용할 경우 고부가가치를 창출할 수 있음에도 불구하고 성분 중 Free CaO와 Free MgO가 갖는 불안정성으로 인해 대부분의 양이 서냉 후 매립되고 있다. 따라서 환원슬래그의 성질을 이용한 고부가가치화 방안의 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.

본 연구에서는 이러한 연구개발의 일환으로 진행되고 있는 “제강 환원슬래그의 재활용을 통한 초속경시멘트”의 생산 기술에 대한 환경성 및 경제성을 평가하고자 한다. 대상 기술은 환원슬래그가 갖는 속경성을 적절하게 활용한 기술로써, 개발 및 상용화에 성공할 경우 기존의 초속경시멘트 생산 및 슬래그 매립에 대한 환경영향과 비용을 상당부분 개선할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 따라서 본 연구를 통해 이러한 환경적?경제적 개선 효과를 정량화함으로써 대상 기술 개발의 당위성을 밝히는 기초자료로 활용 가능하게 하며, 공정 중의 환경적?경제적 주요 영향이 발생하는 부분을 분석하여 이를 공정 개선을 위한 기초자료로 활용할 수 있도록 하고자한다.

본 연구의 시스템 경계는 개발 단계의 기술임을 고려하여 폐기물의 형태로 슬래그가 발생하여 대상 공정으로 수송되는 공정으로부터 슬래그 냉각, 분말화 및 초속경시멘트 생산공정을 포함한다. 시스템 경계 내의 단위 공정에 대한 투입물/산출물 정보를 수집하여 이를 바탕으로 환경성 및 경제성 평가를 수행하였다. 또한 초속경시멘트의 기존 생산 공정의 영향을 고려하기 위한 환경성, 경제성 데이터를 수집하여 환경효율성, 경제효율성 결과를 도출하였으며 이를 통해 환원슬래그의 재활용을 통한 초속경시멘트 생산 공정의 Eco-efficiency를 도출하였다.

그 결과 대상 기술을 적용하여 제강 환원슬래그를 재활용하여 초속경시멘트를 생산했을 시, 기존의 초속경시멘트 생산 대비 지구온난화 측면의 13.1에 해당하는 환경성 개선 효율을 보였으며, 자원고갈 측면에서도 5.93에 해당하는 환경성 개선 효율을 보였다. 또한 비용적 측면에서도 4.86에 해당하는 효율을 보이는 것으로 평가되었다. 따라서 대상 기술을 적용하여 제강 환원슬래그를 재활용 하는 방안은 지속가능한 대안으로 볼 수 있다.

이와 같이, 본 연구에서 수행한 Eco-efficiency 분석 결과 및 공정의 최적화, 상용화의 효과에 대한 정량적인 인자를 이용하여 향후 슬래그 재활용을 위한 정책 수립 및 효과 분석 등에 적용할 수 있으며, 개발 단계 공정의 개선을 위한 기초자료로 활용할 수 있다.
#Eco-efficiency #환원슬래그 #전과정평가(Life Cycle Assessment) #전과정비용평가(Life Cycle Costing)

목차

제1장 서론 1
제1절 연구 배경 및 필요성 1
제2절 대상 기술 개요 3
제2장 연구 방법론 4
제1절 Eco-efficiency 평가 4
1. Eco-efficiency의 도입 배경 4
2. Eco-efficiency의 정의 5
가. WBCSD의 Eco-efficiency 정의 5
나. Eco-efficiency에 대한 국제 학회의 정의 7
제2절 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA) 11
1. 목적 및 범위 정의(Goal and scope definition) 12
가. 기능, 기능단위 및 기준흐름 설정 13
나. 시스템 경계 설정 13
다. 데이터 수집 기준 14
라. 데이터 품질 요구사항 16
마. 영향평가 방법론과 영향의 종류 16
2. 전과정 목록분석(Life cycle inventory analysis) 16
3. 전과정 영향평가(Life cycle impact assessment) 17
4. 전과정 해석 (Life cycle interpretation) 19
제3절 전과정 비용평가(Life Cycle Costing, LCC) 21
1. 전과정 비용평가의 정의 21
2. 전과정 비용평가와 전과정평가의 차이점 24
3. 전과정비용평가 수행절차 25
가. 대상 설정 26
나. 평가 방법 및 필요 데이터 규명 26
다. 데이터 수집 및 계산 26
라. 전과정비용 산정 26
마. 해석 27
제3장 연구 내용 29
제1절 연구 목적 및 범위 29
1. 연구 목적 29
2. 연구 범위 29
가. 대상 시스템 29
나. 환경성 평가 항목 35
다. 경제성 평가 항목 35
제2절 환경성 평가 수행 36
1. 목적 및 범위 정의 36
가. 목적 정의 36
나. 범위 정의 36
2. 전과정 목록 분석 41
가. 데이터 수집 및 계산 41
나. 할당비율 도출 46
다. 전과정 목록 분석 결과 47
3. 전과정 영향평가 49
4. 전과정 해석 50
제3절 경제성 평가 수행 51
1. 목적 및 범위 정의 51
가. 목적 정의 51
나. 범위 정의 51
2. 데이터 수집 및 계산 53
3. 전과정 비용평가 55
가. 데이터 수집 및 계산 56
나. 할당 비율 도출 57
제4절 Eco-efficiency 평가 수행 59
1. Eco-efficiency 방법론 개발 59
가. Environmental-efficiency 60
나. Economic-efficiency 61
다. Eco-efficiency 평가 62
제4장 연구 결과 65
제1절 환경성/경제성 평가 결과 65
1. 환경성 평가 결과 65
2. 경제성 평가 결과 69
제2절 Eco-efficiency 평가 결과 72
제3절 시나리오 분석 75
시나리오 1 : 초속경시멘트 내수량에 대한 대체효과 분석 75
시나리오 2 : 기존 처리 방안 대비 환경·경제적 영향 분석 77
시나리오 3 : 환원슬래그 냉각공정의 효율 개선에 따른 결과 분석 82
제5장 결론 87
제6장 사사 89
참고문헌 90
국문초록 92

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