[LCA] Chap. 3 LCI 프레임워크 & 논문 리뷰 (1/5)

3장은 전체적으로 LC 인벤토리 구축을 위한 연구 수행 절차에 대해 소개한다.

특별한 내용은 없어서, 소목차를 정리한 뒤에 ➔ 실제로 LC인벤토리 분석 논문을 리뷰해보았다.

논문에서:

(1) Method Section을 어떻게 작성하였는지,

(2) Results and Discussion Section을 어떻게 작성하였는지, 그리고

(3) 어떠한 Figure/Table를 도출하였는지 확인해본다.
============================================================================================

[1] Chapter 3 소목차

Define the Purpose and Scope of the Inventory
 - Private Sector Uses
 - Public Sector Uses
 - Study Specificity
Define the System Boundaries
Devise an Inventory Checklist
Institute a Peer Review Process
Gather Data
 - Identify Subsystems
 - Sources of Data
Develop Stand-Alone Dat
Construct a Computational Model (뭔가 그럴듯해서 살펴보았지만 그냥 엑셀이었다.. @_@)
Present the Results
Interpret and Communicate the Results

본 장의 가장 마지막에 저자의 표현을 그대로 인용하였다.
" Final conclusions about the results of inventory studies may involve making value judgments regarding the relative importance of air and water quality, solid waste issues, resource depletion, and energy use. Based upon each individual's locale, background, and lifestyle, different value judgments will be made."

결국 앞에서 정리하였던 여섯 가지 요소를 고려하면 본 장이 모두 커버된다.
[LCA - 고려해야하는 여섯 가지 요소]
링크: https://jinsustory.tistory.com/368

LCA - 고려해야하는 여섯 가지 요소

============================================================================================

[2] LCI & LCA 관련 논문 스터디 (1/5)

Title: Life cycle assessment of CO2 capture and utilization: a tutorial review

Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 7982

CCU에 대한 LCA를 전반적으로 다룬 짧은 튜토리얼 논문이다.

독일 아헨공대 그룹에서 출판한 논문인데, 해당 그룹에서는 LCA를 포함한 탄소중립 (Net zero) / 순환경제 (circular econonmy) 등과 같은 토픽에 대해 선두적으로 연구하고있다.

 

[다섯 가지 요약]
• 초기 개발 단계에서도 LCA 방법론이 적용 가능하며 & CCU 연구에 있어 필수적.
• LCA가 절대적인 지속가능성을 결정해준다기보다는, 핵심 부분 (= HOT SPOT)을 진단.
• CCU (CO2 포집 및 활용)-LCA: CO2 출처 및 이를 활용한 에너지 원료 생산이 포함되어야함.
• CCU의 LCA는 모든 생산품 (co-products)를 전 과정에 포함시켜야 함.
• Amount of utilized CO2 ≠ Amount of avoided CO2 emission

[서론]
• LCA is a standardized methodology in ISO 14040/14044
• LCA의 딜레마: 초기단계 (데이터가 적어 신뢰도가 약함) VS 기술 성숙 이후 (데이터는 많으나 효용성이 떨어짐)

 

[섹션 1: LCA 분석의 4가지 페이즈]

Four-phase structure of LCA by ISO as a graphical outline for Section 3: each phase is filled with important topics for CO2 utilization. (Ref. Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 7982)

[섹션 2: 총 9가지의 상세 고려 사항]

• Ask the right question: 두 방법 간의 상대적인 환경성을 비교하는 것임. (비교군이 있어야하며, 그것의 환경적인 이점의 근원을 고민) - LCA가 답할 수 있는 질문인지가 중요
• Compare equally: functional unit (FU)를 활용하여 정량적으로 정규화
• Consider all relevant mass and energy flows: cut-off하지 말 것을 주장 (해당 요소가 무시할 수 있을 것인지 아닌지 미리 확인할 수 없기 때문)
• Consider the CO2 source and capture process: CO2가 INPUT의 출발점인 CCU 특성 상, 무조건 그 시작점을 명확히 밝힐 것을 주장
• Account for all products in the entire life cycle: 부산물도 고려해야 한다는 뜻. (다만, 부산물을 avoided burden으로 지정하여 main product에서 공제하는 식으로 추산하여 'product-specific impacts'를 추산할 수 있다)
• Consider all relevant impacts: global warming (= climate change) / fossil resource depletion이 고려되어야

• Use existing LCA software and LCA database: 노력/시간/비용 절감 - DB의존적인 연구이기 때문

• Start early & hang in: 초기 단계의 실험 결과만 가지고도 수행 가능 (Data-driven approach이기 때문): 잠재성이 있는지 가장 낙관적인 시나리오로 평가가 가능

• Are you sure?: 불확실성 혹은 데이터 누락 관련 - 시나리오 분석/불확실성 분석으로 극복 :)

 

아래 그림은 리뷰 논문에서 참고로 가져왔는데, 대표적인 세 가지 CO2경로에 대해 다룬다.

 - 대부분의 산업군이라면 (A)에 해당할 것이고, 그 이외의 생물학적인 원료를 다루는 부분에서는 (B).

- 그 이외 대기 중에 미량으로 존재하는 CO2에 대해서는 따로 (C)에서 분류하였다.

Classification of CO2 sources: (a) CO2 capture from non-biogenic point-sources includes capture from power plants and industrial processes; (b) CO2 capture from biomass combustion or conversion processes and (c) CO2 capture from ambient air (adapted from ref. 1) (Ref. Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 7982)

[섹션 3: What to  expect next from LCA for CCU]

1 영향성 평가를 위한 새로운 방법 제언 (Impact assessment)
 (1) Time-dependent global warming impacts - GWP 100을 기준으로 추산하지만, 실제로는 이것보다 복잡하다.
 (2) Water footprint - 용매 / 냉각수 등 물을 소비하는 공정이 많으나 실제로 이를 고려하는 것은 굉장히 까다롭고 아직(논문 출판 기준)까지 뾰족한 수가 없다. (regional water stress level / water origin 등을 고려해야하고, 복잡한 인과관계를 분석해야하기 때문)

2. Including indirect effects in LCA: 시장과 행동양식에 의한 간접 효과에 대한 고려 (시장 수요/공급 원리: 현재 여러가지 대안의 방법으로써의 CO2활용이 연구되는 이유 역시, 포집 수요에 비하여 충분한 만큼의 활용 공정이 부족하기 때문)
 "Consequential LCA" 라는 새로운 키워드가 등장하는데, 이는 추후 다시 조사 예정.

3. Three pillars of sustainability

 LCSA = LCA + LCC + SLCA
(LC Sustainability Assessment) = LCA + LC Costing + social (or societal) LCA

결국 social (= people: 인류에게 미치는 영향) / environmental (= planet: 자연에게 미치는 영향) / economic (= profit: 경제성)을 고려한  지속가능성을 주장한다.

 

논문 리뷰 끝.

============================================================================================

[개인적인 의견]

- 내 연구에 적용해야할 필수 요소들을 이론적으로 습득할 수 있었다. 모든 것을 다 적용한다기 보다, 필요한 부분을 "정확하게" 적용해서 결과 도출하는 것이 중요함을 느낀다.

- 명확한 문제 제기와 본 연구로 도출할 수 있는 의의가 확실해야 한다. (사실 모든 연구가 그렇다.)

- 내가 기존에 수행하였던 방법론에 이를 잘 결합해서 보다 풍부한 결과 해석을 할 수 있게 만들어 보자.

- 이제부터는 튜토리얼이 아닌 논문을 보다 리뷰하면서, FIGURE/TABLE/SENTENCE를 살펴보기로 한다.