Research Paper

Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers. 31 December 2024. 500-509
https://doi.org/10.32390/ksmer.2024.61.6.500

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 선행연구 분석

  • 연구 방법

  • 국내외 철강산업 전과정평가 산정 표준 및 지침 분석 결과

  •   분석단위(Unit of analysis)

  •   시스템 경계(system boundary)

  •   제외기준(cut-off)

  •   할당 방법론

  • 결 론

서 론

국제에너지기구(IEA, 2020)에 따르면, 철강산업은 전 세계 에너지 수요의 약 8%를 차지하고, 이산화탄소 배출량 또한 전 세계 배출량에 약 7% 달하는 주요 온실가스 배출원이다. 우리나라는 2021년 기준 전체 온실가스 배출량의 약 75.7%가 에너지 부문에서 발생할 정도로 에너지 집약적인 산업 구조를 가지고 있다. 철강산업은 제조업 및 건설업 부문에서 가장 많은 온실가스를 배출하고 있으며, 총배출량의 약 10%에 해당한다(MoE, 2024a). 우리나라 철강산업은 조강 생산량 세계 6위, 수출 세계 4위로 주력 산업이지만(WSA, 2023), 동시에 대표적인 온실가스 다배출 업종이다. 탄소중립 실현이 세계적인 과제로 대두되면서, 각국은 기후변화 문제 해결을 위해 온실가스 다배출 업종에 대한 온실가스 감축 정책을 시행되고 있다. 이와 함께, 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA)는 온실가스 배출량을 포함한 환경영향을 정량적이고 과학적으로 평가하는 도구로 활용되고 있다.

EU(European Commission, 2023)는 2026년부터 과학적 근거가 없는 그린워싱(Green washing) 제품을 규제하기 위해 ‘그린 클레임 지침(Green Claim Directive)’을 제안하였다. 이 지침은 2024년 1월 EU 의회에서 통과되었으며, 기업들은 친환경성을 주장하기 위해 LCA를 기반으로 한 과학적 근거를 반드시 입증해야 한다. 미국(FTC, 2023) 또한 환경 마케팅과 홍보에 대한 지침인 ‘그린 가이드(Green Guides)’를 업데이트할 예정이며, LCA를 과학적 검증 자료로 활용하도록 권장하고 있다. 우리나라는 기업의 그린워싱을 방지하기 위해 ‘친환경 경영활동 표시·광고 지침서’를 마련하여, 환경성적표지제도를 통해 제품의 환경영향을 LCA 기반으로 평가하도록 하고 있다.

LCA를 정책 및 제도에 적용하는 사례가 점차 증가하고 있다. 특히, 탄소중립 선언 이후 국가별 온실가스 감축 목표가 대폭 상향되면서 다배출 업종 및 대상 기업들은 LCA를 활용해 온실가스 배출량을 산정하고 이를 보고·검증할 필요성이 더욱 강조되고 있다.

LCA(ISO, 2006a)는 제품의 원료채취, 제조, 운송, 사용 및 폐기까지 전과정에서 투입 및 산출되는 물질의 양을 정량화하여 환경영향을 평가하는 기법이다. 그러나 연구 대상, 시스템 경계, 기능단위, 할당 기준 등의 설정에 따라 환경영향평가 결과가 상이하게 나타날 수 있어 이를 해결하기 위한 공통 산정 기준에 대한 논의가 진행되고 있다. G7(Ministry of the Environment Government of Japan, 2023)은 중공업 분야 온실가스 배출량의 공통 산정 기준 마련에 대한 합의를 진행하였으며, COP28(WTO, 2023)에서는 철강 표준 원칙(Steel standards principles)을 발표하였다. 이 원칙은 IEA(2023)가 제시한 ISO, WSA 등 5가지 기존 방법론을 인정하고, 주요 철강 생산국 간 분석 방법과 데이터 수집 표준화의 중요성을 강조하고 있다. 현재 공통 산정 기준 개발이 필요성이 요구되고 있으나, 철강산업의 기존 LCA 표준 및 지침에 대한 종합적인 평가 연구는 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 국내외 철강산업에서 활용되는 LCA 산정기법을 비교 분석하는 것을 목적으로 하였다.

선행연구 분석

LCA를 기반으로 한 환경영향평가의 다양한 표준 및 지침에 대한 비교 분석 연구는 지속적으로 이루어져 왔으며, 이를 통해 LCA가 환경영향평가의 중요한 도구로 자리 잡았음을 확인할 수 있다. 그러나, 서로 다른 표준과 지침에서 제시하는 방법론적 차이는 산정 결과에 영향을 미칠 수 있어, LCA의 공통 산정 기준 마련이 더욱 중요해지고 있다. 특히, LCA의 일관된 적용을 위해 기능단위, 시스템 경계, 할당 등의 기준에서 발생하는 불확실성을 파악하고 이를 해결하는 데 중점을 두고 있다.

Finnveden et al.(2009)의 연구에서는 LCA가 제품의 환경영향을 평가하는데 유용한 도구임을 강조하였다. 그러나, 시스템 경계 설정과 할당 기준에서 다양한 방법론적 선택이 존재하고 이러한 선택이 결과에 중대한 영향을 미칠 수 있음을 지적하였다. 특히, 이러한 방법론적 선택에 대한 공통 기준이 부재하며, 이로 인하여 명확한 정답이 없다는 점을 강조하였다.

Subramanian et al.(2012)의 연구에서는 동일 제품군에 대한 여러 PCR(Product Category Rules)을 분석하며, 각 PCR 간의 불일치를 강조하였다. 연구의 목적, 기능단위, 시스템 경계, 할당 기준 등에서 차이가 발생하고 있음을 확인하였으며, 이러한 차이로 인하여 동일 제품군 내에서도 비교 분석이 어렵다는 점을 지적하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 공통 기준 개발과 프로그램 간 협력의 필요성을 제안하였다.

Marson et al.(2024)의 연구에서는 LCA의 주요 한계점으로 연구자의 주관적 선택을 지적하며 이를 관리하기 위한 새로운 프레임워크를 제안하였다. ISO 14044 표준은 다양한 방법론적 선택의 결과를 투명하게 평가하도록 요구하고 있으나, 서로 다른 결과를 해석하거나 조정하기 위한 구체적인 지침은 부족하다고 비판하였다. 또한, 산정 기준을 설정할 때, 유사하거나 동일한 제품에 대한 문헌 분석을 통해 기준 범위를 명확히 하고 관련 지침을 식별하는 것이 중요하다고 강조하였다.

결론적으로, 표준 및 지침 간에는 일부 유사점이 확인되었으나, 차이점도 존재하는 것으로 나타났다. 기존 연구들은 주로 포장재와 건설 분야를 중심으로 연구가 진행되었으며, 철강산업에 대한 연구는 거의 이루어지지 않은 것으로 확인되었다. 따라서, 본 연구에서는 철강산업을 중심으로 국내외 LCA 산정기법을 비교 분석하는 것을 목적으로 한다.

연구 방법

LCA 수행단계는 목적 및 범위 설정(Goal and Scope Definition), 전과정 목록분석(Life Cycle Inventory Analysis), 전과정 영향평가(Life Cycle Impact Assessment), 전과정 결과해석(Life Cycle Interpretation)으로 구성된다. 이 중 목적 및 범위 설정은 LCA 수행의 구체성, 전제조건, 범위 등에 따라 결과에 영향을 미치기 때문에 가장 기본적이고 중요한 단계이다. 이에 본 연구는 LCA 수행단계 중 목적 및 범위 설정 단계를 중심으로 분석단위(선언 및 기능단위), 시스템 경계, 제외기준(cut-off), 할당 방법 등을 분석하였다.

연구 분석대상은 모든 제품에 적용 가능한 표준 및 지침인 International Reference Life Cycle Data System(ILCD) Handbook, Publicly Available Specification(PAS) 2050, 그리고 철강 제품에 적용 가능한 표준 및 지침인 ISO 20915, World Steel Association(WSA), ResponsibleSteel(RS), Global Steel Climate Council(GSCC), International Environmental Product Declarations(EPD), Korea EPD로 설정하였다. 각 표준 및 지침에 대하여 간략한 개요는 다음과 같다.

ILCD Handbook(JRC-IEA, 2010)은 LCA 연구를 수행할 때 참고할 수 있도록 일련의 과정을 제시하는 지침서이며, LCA를 수행하는 목적에 따라 3가지 분류를 통하여 LCA 수행 요건을 제시하고 있다. 이는 ISO 14040(2006a), ISO 14044(2006b) 표준을 준수하고 있으며, 추가 요구 사항도 포함되어 있다.

PAS 2050(BSI, 2011)은 제품 전과정 온실가스 배출을 평가하기 위해 British Standards(BSI)가 작성한 공개적으로 이용 가능한 설명서이다. 이는 ISO 14040 및 ISO 14044를 기반으로 작성되었으며, 다른 국제적으로 인정된 방법인 GHG Protocol Standard(WRI and WBCSD, 2011) 및 ISO 14067(2018a)를 준수하고 있다.

ISO 20915(2018b)는 철강 제품에 적용할 수 있는 철강 LCI(Life Cycle Inventory)를 산정하는 방법론을 설명하고 있으며, 철강 생산의 원료취득단계부터 철강 제품 스크랩의 재활용 및 철강 스크랩 처리까지 포함하고 있다. 세계 철강 생산의 주요 프로세스 과정을 설명하고, ISO 14040 및 ISO 14044를 준수하고 있다.

LCI Methodology Report(WSA, 2022)는 철강 제품에 대한 LCI 데이터의 방법론, 결과 및 해석의 설명을 제공한다. 방법론은 WSA LCI 보고서 2017년 버전을 따르고 있으며, ISO 14040 및 ISO 14044를 준수하고 있다.

International Production Standard(RS, 2024)는 전 세계적으로 철강의 사회적 및 환경적으로 책임 있는 생산을 주도하기 위하여 철강 생산에 대한 온실가스 배출 및 공급 원료 조달 요구 사항에 대하여 설명하고 있다.

The Steel Climate Standard(GSCC, 2024)는 철강산업의 온실가스 배출량 감축을 목표로 하는 글로벌 탄소 배출량 표준을 개발하였다. 표준은 전 세계 철강산업의 온실가스 배출량을 줄이기 위해 과학에 기반한 방안을 제공하고 있으며, GHG Protocol, ISO 14040, ISO14044 및 ISO 14067를 준수하고 있다.

EPD는 동등한 기능 요구사항을 충족하는 제품의 환경 속성 비교를 촉진하고자 개발되었다(ISO, 2006c). 정량적인 데이터가 적절히 보고되어야 하며, PCR에서 규정한 측정 단위와 일관성을 가져야 한다.

PCR 2015:03(International EPD System, 2015)은 특수강(건설용 제품 제외)을 포함한 조강 및 기본 철강제품의 환경성을 평가하기 위한 지침을 제공하며, 공통적으로 ISO 14040 및 ISO 14044를 준수하고 있다.

EPD PCR 011(MoE, 2024b)은 철강제품의 환경성적 산정을 위해서 개발된 지침으로 공통지침(일반제품)보다 우선으로 적용하고, 이 지침에서 명시되지 않은 사항은 공통지침을 따라야 한다. 공통적으로 ISO 14040 및 ISO 14044를 준수하고 있다.

국내외 철강산업 LCA 기반 표준 및 지침의 주요 특성은 Table 1에 나타내었다.

Table 1.

Major characteristics of standards and guidelines related to steel LCA

Category ILCD PAS 2050 ISO 20915 WSA RS GSCC International EPD Korea EPD
Year of release 2010 2011 2013 2017 2024 2024 2015 2024
Purpose The aim is to detailed LCA studies and provide the technical basis to derive product specific criteria, guides, and simplified tools. The aim is to support the assessment of GHG emissions associated with the life cycle of products and services. The aim is to calculate the steel life cycle inventories that can be applied to a wide range of steel products The aim is to quantify resource use, energy and environmental emissions associated with the manufacture of steel industry products. The aim is to maximize steel’s contribution to a sustainable society for sites to measure and disclose their GHG emissions. The aim is to provide a single, technology agnostic framework for steel product certification and company science-based emissions target-setting. The aim is to provide PCR for the assessment of the environmental performance of Steel products and the declaration of this performance by an EPD. The aim is to provide PCR for the assessment of the environmental performance of Steel products and the declaration of this performance by an EPD.
Application All category products All category products Steel products Steel products Steel products Steel products Crude steel and/or basic iron steel products including Special steels Steel products
Reference standards ISO 14040, 14044 ISO 14021, 14025, 14040, 14044, 14064, IPCC 2006-2007 ISO 14040, 14044 ISO 14040, 14044, 14021 ISO 14040, 14044, 14064, 20915 GHG Protocol, ISO 14040, 14044, 14067 ISO 14025, 14040, 14044 ISO 14040, 14044, 20915, 21930,
EN 15804,
UL 10010-34

국내외 철강산업 전과정평가 산정 표준 및 지침 분석 결과

분석단위(Unit of analysis)

Table 2는 분석단위를 분석한 결과이다. 분석단위는 선언단위(Declared Unit, DU)와 기능단위(Functional Unit, FU)로 구분되며, DU는 제품의 물리적 양으로 정의되어야 한다. 일반적으로 DU는 제품의 정확한 기능을 알 수 없어 FU를 설정하기 어려운 상황에서 사용된다(ILCD Handbook, JRC-IES, 2010). 예를 들어, 건설 재료로 쓰이는 철강은 다양한 구조물에 사용되기 때문에 그 자체의 기능을 특정하기 어렵다. 이 경우, 철강의 DU는 품목(창문 1개), 질량(kg), 길이(m), 면적(m2), 부피(m3) 등으로 정의될 수 있다. FU는 사용하기 위한 제품 시스템의 기능을 정량화한 것으로 동일 기능을 가진 제품에 대하여 비교 분석이 가능하다(ISO, 2006a, 2006b).

Table 2.

Comparison of unit of analysis and functional unit

Category ILCD PAS 2050 ISO 20915 WSA RS GSCC International EPD Korea EPD
Unit of analysis DU (or FU) FU DU (or FU) DU (or FU) FU FU DU (or FU) FU
Functional unit - - Mass-based steel products (or FU) 1 kg or
1 tonne of steel product (or FU)
tCO2eq/t_crude steel Tonne hot rolled steel production 1 tonne
(1000 kg) of semi-finished steel product (or FU)
Steel product
1 tonne

FU는 시스템 경계를 기준으로 설정된다. Cradle-to-gate 경계는 최종제품에 대한 정보가 부족하기 때문에, EPD에서는 일반적으로 1 kg 또는 1 ton의 철강 제품을 선언 단위로 활용한다. 추가로 가공된 제품의 경우, 1 m²의 평평한 철강 지붕 제품이나 1 m의 철강 길이와 같은 대체 DU를 사용할 수 있다(WSA, 2022). ILCD, ISO 20915, WSA, International EPD와 같은 표준은 특정 제품을 명시하지 않고 다양한 제품군을 대상으로 개발되어 DU를 제시하고 있다. RS는 crude steel을 철강산업의 기본적이고 표준화된 생산 단계로 정의하며, 이를 기준으로 FU를 제시하고 있다. GSCC는 열연 강판을 기준으로 FU를 제시하고 있다. 열연 강판은 모든 철강 제품의 제조 과정에서 공통적으로 거치는 단계로, 전체 생산 과정의 탄소 집약도를 비교하기 위한 표준 지표로 활용되고 있어 GSCC는 이를 기준으로 제시하고 있다.

기능단위는 환경영향 결과에 영향을 미치는 요소이다. WSA(2022)의 연구에 따르면, 철강 제품(열연코일, 조강, 용융아연도금)의 기능단위를 각각 다르게 설정할 경우, 생산 공정과 가공 과정에서 소모되는 에너지와 자원 소비량의 차이로 인해 환경영향 결과가 상이하게 나타나는 것으로 확인되었다.

시스템 경계(system boundary)

시스템 경계는 LCA에 포함해야 할 단위 공정을 정의하며, 연구 목적에 따라 적절히 설정되어야 한다. 시스템 경계의 범위가 확장될수록 수집해야 할 데이터의 양이 증가하기 때문에 모든 데이터를 완벽히 수집하기는 어려울 수 있다(Raynolds et al., 2000). 좁은 범위의 시스템 경계는 데이터 수집이 용이하고 이에 따라 데이터 품질이 보장되는 장점이 있다(Tascione et al., 2024). 그러나, 넓은 범위의 분석이 요구되는 경우, 사전에 대비하기 어려워 제외된 공정의 데이터를 추가로 수집하는 것이 필요하다.

Table 3은 시스템 경계를 분석한 결과이다. 철강 관련 표준 및 지침에서 공통적으로 원료채취부터 철강 제조단계까지를 시스템 경계로 정의하고 있다. Cradle-to-grave는 사용단계와 폐기 단계가 각각 소비자 사용 패턴의 높은 변동성과 최종제품 제조업체의 책임으로 간주되고 때문에, Cradle-to-gate를 제안하고 있다(International EPD System, 2015). 시스템 경계 설정은 제품의 생산 공정과 가공 범위에 따라 자원 소비량과 에너지 사용량이 달라져 환경영향 결과에도 영향을 미친다.

Table 3.

Comparison of system boundary

Category ILCD PAS 2050 ISO 20915 WSA RS GSCC International EPD Korea EPD
System boundary Cradle to grave Cradle to grave Cradle to
gate
Cradle to grave Cradle-to crude steel Cradle to
gate
Cradle to
gate
Cradle to
gate
Cradle to gate Gate to gate
Gate to gate Cradle to gate Cradle to
gate with recycling
Gate to grave

또한, 시스템 경계는 연구 목표와 밀접하게 연관되며, 일반적으로 기능단위의 설정에 따라 결정된다. RS는 기능 단위를 조강 1 ton으로 정의하고 있으며, 이에 따라 시스템 경계도 원료채취부터 조강 생산까지 포함된다. 조강 생산이 환경영향에서 가장 큰 비중을 차지하기 때문에 이를 중점적으로 다루는 것으로 확인되었다. GSCC는 기능단위를 열연 제품 1 ton으로 정의하고 있으며, 이에 따라 시스템 경계도 원료채취부터 열연 제품 생산까지 포함된다. 이처럼 기능단위와 시스템 경계가 동일하게 설정되면 환경영향평가에서 불확실성이 감소한다. 그러나, 표준 및 지침 간 상반되는 기준이 제시될 경우, 동일 제품군 내 환경영향을 비교 분석하기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 또한, 시스템 경계는 일반적으로 어떤 데이터가 중요하지 않은지 미리 알 수 없으므로 특별한 이유가 없는 한 모든 프로세스와 데이터를 포함하는 것이 바람직하다(Finnveden et al., 2009).

ILCD Handbook과 WSA LCI Methodology Report는 가장 좁은 범위의 시스템 경계인 gate-to-gate를 허용하고 있다. 다만, 이 범위는 필수가 아닌 선택 가능한 옵션이라는 점을 유의해야 한다. 철강 제품의 표준 및 지침은 공통적으로 cradle-to-gate를 제시하고 있으나, Fig. 1에서 나타낸 바와 같이 세부적인 시스템 경계 범위는 차이가 있다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ksmer/2024-061-06/N0330610605/images/ksmer_61_06_05_F1.jpg
Fig. 1.

The system boundary of steel industry LCA standards and guidelines.

철강 생산 공정은 Upstream Processing, Iron & Steel Manufacturing, Processing의 세 가지 주요 단계로 나뉜다. Upstream Processing 단계는 원재료의 추출 및 생산으로, 철강 스크랩 수집과 분류 작업에서 시작한다. 여기에는 철광석과 석탄 채굴, 천연가스 추출, 철강 생산에 필요한 산소, 질소, 아르곤 생성 및 원재료를 철강 제조 시설로 운송하는 과정이 포함된다.

Iron & Steel Manufacturing 단계는 철강 제조 공정으로, 철광석을 소결 공정에 투입해 소결광을 생산하고, 코크스 오븐에서 석탄을 고온 견류하여 코크스를 만든다. 이후 고로에서 코크스와 열풍의 연소를 통해 소결광을 녹여 용선(쇳물)을 제조하고, 제강 공정을 거쳐 쇳물의 불순물을 제거하고 성분을 조정한 뒤 슬래브(반제품)로 연속 주조한다. 슬래브는 가열로에서 압연기로 원하는 두께와 형태로 가공된다. 전기로 공정에서는 철스크랩을 제강 공정에 투입해 빌릿, 블룸 등 반제품을 생산하며, 이를 압연, 교정, 냉각 과정을 통해 다양한 규격의 H형강과 철근으로 가공한다(HYUNDAI STEEL COMPANY, 2024).

Processing 단계는 압연 과정을 통해 생산된 열연 및 냉연 제품을 최종 철강 제품으로 가공하는 과정이다. 여기에는 표면 보호층을 부여하는 도금 공정과 완성된 철강 제품의 포장 단계가 포함된다. 이러한 공정 단계는 다양한 철강 생산 표준과 지침에 따라 조정되며, 각 단계의 환경적 영향을 분석하고 비교하는 데 중요한 역할을 한다.

본 연구에서는 RS의 시스템 경계에서 재가열로(reheating furnace)가 명확히 정의되지 않아 이를 제외하였다. 국내 EPD는 시스템 경계에서 제품 포장과 최종제품인 냉연, 열연, 도금 단계를 포함하고 있어 설정 기준이 다양한 것으로 확인되었다.

제외기준(cut-off)

Cut-off 기준 분석 결과는 Table 4에 제시되어 있다. ILCD Handbook은 cut-off 기준에 정량적 접근뿐만 아니라 정성적 접근도 포함할 수 있다고 명시한다. 이는 연구의 목적과 범위에 따라 필요한 데이터를 수집하고 시스템 경계를 설정하기 위한 것이다. 특히, 정성적 접근은 모든 데이터를 수집하기 어렵거나 불가능한 상황에서 중요한 데이터에 집중할 수 있도록 연구자가 전체 시스템에서 중요한 요소를 판단하고, 이를 기준으로 설정하도록 권장하고 있다.

Table 4.

Comparison of system boundary and cut-off

Category ILCD PAS 2050 ISO 20915 WSA RS GSCC International EPD Korea EPD
cut-off 95% 95% 95% 95% - - 95% 95%

RS와 GSCC는 cut-off 기준에 대한 구체적인 지침을 제공하지 않았으나, ISO 14040 및 ISO 14044 표준을 따르고 있다. 따라서 cut-off 기준을 설명할 때는 명확한 근거와 정량적·정성적 평가를 기반으로 해야 한다. LCA 연구의 투명성과 신뢰성을 유지하기 위해 해당 기준은 명확히 문서화하고 보고되어야 한다. 또한, cut-off 기준이 구체적으로 명시되지 않았다고 해서 연구자가 이를 주관적으로 선택할 수 있다는 의미로 해석되어서는 안 되며, 기준 설정 과정에서는 신중하고 체계적인 접근이 요구된다.

다른 표준 및 지침에서는 cut-off 기준으로 투입 물질의 누적 질량 중 총 5%까지 제외할 수 있으며, 개별 질량, 에너지, 환경영향은 각각 1%를 초과할 수 없다고 명시하고 있다. 이에 대비 국내 EPD는 철강제품 제조 공정에서 투입되는 연료, 전기, 증기, 압축공기를 포함한 모든 에너지 및 유틸리티는 반드시 고려되어야 한다고 규정하고 있다.

할당 방법론

할당은 LCA 결과에 큰 영향을 미치기 때문에 적절한 기준을 설정하는 것이 중요하다. 할당을 수행하기 위해서는 적절한 분배 기준이 필요하지만, 연구 설정에 따라 방법이 달라 모든 상황에 적용할 수 있는 단일 원칙을 확립하는 것은 불가능하다(Park, 2011). 이에 따라 ISO 14044는 다양한 할당 방법을 제시하며, 우선적으로 할당 회피를 권장하고 회피가 불가능할 경우, 물리적 또는 경제적 관계를 반영한 할당을 사용할 것을 제안하고 있다.

Table 5는 할당 방법론 분석 결과이다. ILCD Handbook, WSA LCI Methodology Report는 ISO 14044 표준의 할당 절차를 따르며, 포괄적인 할당 방식을 제시하고 있다. 특히, WSA는 다른 표준 및 지침과 다르게 partitioning 할당을 명시하고 있으며, 이는 철강 생산 현장 내 발전소와 에너지 분배 과정에서 다양한 제품에 할당하는 데 사용된다. PAS 2050은 ISO 14044 표준을 기반으로 할당 방식을 제시하고 있으나, 물리적 할당을 제외하고 있다. 이에 대한 명확한 근거는 제공되지 않았다. RS의 International Production Standard는 부산물을 모두 crude steel에 할당해야 한다고 규정하고 있으나, 추가적인 할당 방식에 대한 구체적인 내용은 포함되어 있지 않았다. GSCC의 The Steel Climate Standard는 시스템 확장을 통한 할당 방법을 제시하고 있으며, 부생가스를 화석연료 대신 사용할 경우, 절감되는 온실가스 배출량에 대한 credit을 산정할 수 있도록 규정하고 있다. International EPD는 ISO 14044 표준과 동일한 할당 방식을 따르는 반면, 국내 EPD는 할당 회피 방식을 제시하지 않는다. 대신, 다중 투입, 다중 산출, 열린고리 재활용 방식을 제시하고 있으며, 우선적으로 물리적 할당을 적용하고, 불가능한 경우 경제적 할당을 권장하고 있다.

Table 5.

Comparison of allocation

Category ILCD PAS 2050 ISO 20915 WSA RS GSCC International EPD Korea EPD
Allocation Dividing the unit process - - - -
System expansion - - -
Partitioning - - - - - - -
Physical - - -
Economic - -

각 표준 및 지침에서 명시된 할당 방식이 상이함에 따라, 환경영향에 미치는 영향을 분석한 사례 연구를 조사하였다. Messagie(2013)의 연구는 통합 제철소에서 발생한 고로가스를 활용해 전기 생산 과정의 LCA를 평가한 대표적인 사례이다. 이 연구에서는 시스템 확장, 엑서지 할당, 에너지 할당 등 다양한 할당 방식을 적용하여 분석한 결과, 할당 방식에 따라 환경영향이 크게 달라질 수 있음을 확인하였다. 따라서, 할당 방식을 설정할 경우에는 신중한 선택이 요구된다.

분석된 표준 및 지침은 다양한 할당 방식을 제시하고 있으나, 기준 선택의 명확한 근거와 구체적인 예시가 부족하여 이러한 한계를 보완할 필요가 있다. 예로 들면, 표준 및 지침에 물리적 할당을 권장하고 있으나, 철강산업에서는 부생가스와 제품 간 물리적 할당을 적용하기 어렵다. 또한, 경제적 할당은 가격 변동성으로 인해 불확실성이 커질 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명과 예시가 필요하다.

결 론

LCA는 연구 설정에 따라 환경영향 결과가 상이하게 나타날 수 있어, 국제적으로 이를 해결하기 위하여 공통 산정 기준에 대한 논의가 진행되고 있다. 그러나, 현재 철강산업의 기존 LCA 표준 및 지침에 대하여 종합적으로 평가한 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 철강산업을 기준으로 총 8개의 LCA 표준 및 지침에 대하여 비교 분석하였으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.

(1) 분석단위에서 모든 표준 및 지침은 FU를 허용하고 있으며, 제품을 명확하게 특정하지 않고 다양한 제품을 기반으로 개발된 ILCD, ISO 20915, WSA, International EPD와 같은 표준은 DU를 포함하고 있다. 철강 제품만 대상으로 하는 표준 및 지침은 조강, 열연, 철강 제품을 질량단위로 각각 다르게 제시하고 있어 제품의 생산 공정과 가공 과정에 소모되는 자원과 에너지 등의 사용량이 달라지기 때문에 상이한 결과가 발생하게 된다.

(2) 시스템 경계에서는 ILCD Handbook, WSA LCI Methodology Report가 가장 좁은 범위의 시스템 경계인 gate to gate를 제시하고 있다. 그러나, 넓은 범위의 분석이 요구되는 경우 사전에 대비하기 어려울 수 있어 제외된 공정의 데이터를 추가적으로 수집할 수 있도록 적절하게 설정하여야 한다. 철강 제품을 대상으로 하는 표준 및 지침의 경우에는 공통적으로 cradle to gate를 제시하고 있으나, 기능단위의 차이로 인하여 세부적으로 포함되는 공정의 범위가 다른 것을 확인할 수 있다. 이로 인하여 상호비교의 어려움이 발생하게 되어 시스템 경계는 후속 가공 공정과 부산물 처리에도 중요한 부분이므로 우선적으로 넓은 범위의 시스템 경계를 고려한 후 필요에 따라 변경하는 것이 더 적합하다고 판단된다.

(3) cut-off 기준은 전반적으로 투입되는 물질 중 누적 질량을 기준으로 총 5%를 제외할 수 있다. 그러나, 표준 및 지침 중 기준에 대한 구체적으로 명시되지 않는 것도 존재한다. 이는 기본적으로 ISO 14040, ISO 14044 표준을 기준으로 적용되고 있어 연구자가 임의로 기준을 정할 수 없으며, 주관적인 해석을 피해야 한다는 점을 유의해야 한다.

(4) 할당은 ILCD Handbook, WSA LCI Methodology Report가 서로 가장 유사한 할당 방식을 제시하고 있으나, ISO 14044 표준을 기준하고 있어 선택의 범위가 포괄적이다. 할당은 최종 결과에 큰 영향을 미치므로 신중한 선택과 명확한 제시가 필요하나, 표준 및 지침에서는 기준 선택에 대한 명확한 근거와 구체적인 예시가 부족하다. 예로 들면, 철강산업에서는 철강 제품과 부생가스에 대한 물리적 할당이 불가능할 뿐만 아니라, 경제적 할당은 가격의 변동성으로 인하여 불확실성이 커진다. 따라서. 이에 대한 구체적인 근거와 예시가 추가된다면 LCA 분석 시 연구자들이 보다 쉽고 일관성 있게 확인하는데 유용할 것으로 사료된다.

LCA에서는 제품을 동등한 기준으로 비교하여 동일한 성능과 시스템 경계 내에서 영향을 고려하는 것이 중요하다(Olsson et al., 2024) 동일 제품군에 대한 표준 및 지침들이 다양하게 존재할 경우, 잠재적인 의견 차이가 발생하게 되어 이러한 접근 방식은 향후 국제 무역 협약에도 방해될 수 있다(Subramanian et al., 2012). 이에 기업의 상호비교가 가능하도록 철강산업 LCA 표준 및 지침의 공통 산정 기준을 개발하여 기능단위, 시스템 경계, cut-off, 할당 등을 개선할 필요가 있다. 특히, 할당은 산정 결과에 상당한 영향을 미치므로 철강 사업장의 특성에 따라 어떤 할당으로 절차를 진행해야 하는지 간략한 추가 설명과 예시가 필요할 것으로 판단된다.

본 연구는 철강산업 LCA 산정 표준 및 지침에 대하여 비교 분석하였으며, 향후 철강산업 관련하여 LCA에 대한 연구를 수행할 경우, 본 연구 결과를 기초자료로 유용하게 활용할 수 있을 것이다.

Acknowledgements

본 연구는 국토교통부/국토교통과학기술진흥원의 지원으로 수행되었음(과제번호 RS-2024-00417444). 이에 감사드립니다.

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