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[오토저널] 자동차 전과정평가를 위한 LCI 데이터베이스

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글 : 오토저널(ksae@ksae.org)
승인 2021-07-09 11:24:26

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2018년 10월 인천 송도에서 개최된 제48차 IPCC1 총회에서는 전 세계의 탄소중립 선언의 촉매제가 된 1.5℃ 특별보고서가 발표되었다. 이로 인해 우리나라를 비롯한 유럽연합 등 많은 국가들이 2050년 탄소중립으로의 전환 계획을 발표하고 있다. 유럽집행위원회(European Commission, EC)는 2020년에 그린딜(European Green Deal)의 일환인 배터리 지침(Regulation on batteries and waste batteries)을 통해 배터리 가치사슬(Value chain)에서 전과정평가(Life cycle assessment, LCA)를 활용하여 CO2 배출량을 산정하고 공개하도록 하는 등의 규제방안을 제시했다. 또한, EC는 2019년 4월에 자동차 CO2 배출성능표준(CO2 emission performance standards for cars and vans)을 통해 2023년까지 자동차 LCA를 위한 가이드라인을 제시하겠다고 발표하였다. 이처럼 자동차산업 분야에서도 2050년 탄소중립을 위해 자동차 전과정에서 CO2 배출을 산정하고 효율적으로 줄이지 않으면 안된다. LCI 데이터베이스는 자동차 전과정에서 CO2 배출량을 산정하는 기초데이터이다. 본 고에서는 자동차산업에 대한 LCA를 위해 필요한 LCI 데이터베이스의 현황과 방안을 제시하고자 한다.

전과정
일반적으로 제품의 전과정(Life cycle)이란 원료를 채취하고 가공하여 소재와 부품을 생산하고, 이를 조립하여 제품을 만들어 판매한 후, 제품을 사용하고, 다 쓴 제품은 폐기하는 일련의 과정을 말한다. 이는 자동차와 같이 사용단계가 명확한 제품에 관한 전과정이다. 하지만 소재와 부품과 같이 사용단계가 없는 제품의 전과정은 다르다. 이들의 전과정은 원료를 채취한 후에 가공하여 소재와 부품을 생산하는 과정까지를 포함한다. 연료와 에너지의 전과정도 소재와 같다. 폐기물의 재활용과 소각, 매립의 전과정은 발생한 폐기물을 수거하여 선별분리 후에 재활용 또는 소각, 매립 등의 과정을 포함한다. 제품의 용도에 따라 전과정평가를 위한 전과정의 범위는 다르다.

직접배출과 간접배출
직접배출(Direct emission)은 데이터를 통제할 수 있는 사업장에서 발생한 배출을 의미하고, 간접배출(Indirect emission)은 통제할 수 없는 사업장에서 배출한 것을 말한다. 사업장을 기준으로 보면 자기 사업장에서 발생한 것은 모두 직접배출이다. 하지만 자동차의 가치사슬을 기준으로 보면, 자동차를 생산하는 사업장에서 배출된 것은 직접배출이다. 하지만, 소재와 부품을 생산하는 사업장에서 배출한 것과 폐차처리 과정에서 배출한 것은 간접배출이다. 제품에 대한 탄소규제가 강화되면서 제품을 조립하는 사업장에서의 탄소배출인 직접배출만 규제하면 2050년에 글로벌 탄소중립을 달성할 수 없기에 간접배출을 포함한 전과정 CO2 배출을 관리하고 규제하는 것으로 방향이 전환되었다.

LCI 데이터베이스 개념과 동향
앞서 언급한 바와 같이 제품 전과정 단계는 소재생산, 부품생산, 제품생산, 사용, 폐기 과정이다. 전과정 단계별로 소재(원료)와 연료(에너지), 수송, 폐기흐름이 연계된다. LCI(Life Cycle Inventory) 데이터베이스는 전과정 단계별로 연계된 소재, 연료, 수송, 폐기흐름에 포함된 요소 별로 1단위당 천연자원과 배출물의 흐름을 목록화한 것이다. 대표적인 소재 단위의 요소로 철강의 예를 들어본다. 

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<그림 2>는 자동차 강판의 원료인 철강 1톤에 대한 LCI 데이터베이스를 개발하는 방법이다. 일반적으로 철강제품은 철광석을 채취하여 수송하고, 이를 용광로에서 선철을 생산하고, 가공과정을 거쳐 생산된다. 철강에 대한 LCI 데이터베이스도 이런 절차에 따라 개발된다. 먼저, 철광석 1톤의 채굴과정에서의 투입물과 산출물에 대한 데이터를 구축한다. 다음으로 1톤의 선철을 생산하기 위해 철광석이 2.53톤이 필요하다고 가정하면, 1톤 기준의 철광석 LCI 데이터베이스에 2.53을 곱하여 연결하면 철광석 채굴부터 선철생산까지 선철 1톤에 대한 LCI 데이터베이스가 된다. 마지막으로 철강 1톤 기준의 LCI 데이터베이스를 위해 선철이 1.05톤이 필요하다면, 1톤 기준의 선철 LCI 데이터베이스에 1.05를 곱하여 연결하면 철광석 채굴부터 철강생산까지의 모든 투입물과 산출물이 목록화된 LCI 데이터베이스가 된다. 이처럼 LCI 데이터베이스를 구축하는 과정은 전과정 단계별로 구축된 LCI 데이터베이스를 연결해가는 과정이다.

LCI 데이터베이스에 국제동향은 <표 1>과 같이 유럽집행위원회(EC)의 주도로 개발된 LCDN(Life cycle data network) 플랫폼2과 UN 주도로 개발된 GLAD(Global LCA data access network) 플랫폼3에 의해 주도되고 있다. 두 플랫폼의 개발용도는 플랫폼 내에 있는 서로 다른 국가, 기관, 기업단위 LCI 데이터베이스를 같은 데이터포맷과 데이터형식에 따라 호환하는 것이다. 현재 두 플랫폼의 데이터 포맷은 달라 호환이 어렵다. 하지만 국제사회가 플랫폼 간의 데이터 공유를 요구하고 있어 현재 호환작업을 하고 있는 상태이다. 

호환작업이 마무리되면 국제적으로 동일한 포맷의 LCI 데이터베이스를 공유할 수 있게 된다. 그밖에 민간영역에서는 스위스의 비영리기관인 Eco-Invent에서 18,000여 개의 DB를 공급하고 있고, LCA 소프트웨어 공급사인 GaBi, SimaPro 등은 자체 개발한 DB와 Eco-Invent DB를 함께 공급하고 있다.

우리나라에서는 국가 주도로 한국환경산업기술원(KEITI)4에서 LCI 데이터베이스를 개발 및 관리하고 있다. KEITI는 매년 20여개의 데이터베이스를 제정 및 개정하고 있다. 현재까지 KEITI의 LCI 데이터베이스 플랫폼에 등록된 데이터베이스 개수는 약 500여개이다. 또한 KEITI는 글로벌 LCI 데이터베이스의 개발흐름에 동참하여 2020년부터 국가 LCI 데이터베이스를 ILCD와 Eco-Spold 포맷과 호환될 수 있는 방식으로 전환작업을 하고 있다.

LCI 데이터베이스 사용에 대한 제언
내연기관 자동차는 약 3만여 개의 부품으로 구성된다고 한다. 각 부품은 여러 종류의 소재로 구성된다. 즉, 자동차에 대한 LCA를 수행하기 위해서는 전과정 단계별로 수많은 LCI 데이터베이스가 필요하다. 하지만, LCI 데이터베이스 구축의 한계로 인해 자동차를 구성하는 수많은 소재와 부품에 대한 LCI 데이터베이스를 찾기도 쉽지 않다. 더욱이 소재와 부품을 생산하는 지역과 시기에 맞는 데이터베이스를 찾기는 훨씬 어렵다. 실제로 데이터베이스의 명칭만 동일하면 지역과 시기에 상관없이 사용하는 경우가 허다하다. LCA 국제표준인 ISO 14040(2006)과 EU PEF8 가이드 등에서는 LCA 연구결과의 신뢰도를 높이기 위하여 LCI 데이터베이스를 사용할 때는 지역과 시기에 맞는 데이터를 선정하도록 요구하고 있다. <그림 3>은 LCA 소프트웨어인 SimaPro에 내장된 우리나라와 일본, 말레이시아, 영국, 프랑스의 국가 전기 1kWh 기준 LCI 데이터베이스에서 CO2 환산치(탄소배출계수)를 발췌하여 비교한 것이다. 전기는 모든 사업장에서 필수적으로 사용하는 에너지원이지만 국가별로 발전원별 비율이 서로 달라 전기 1kWh 당 탄소배출계수는 다르다. 이로 인해, 같은 소재 또는 부품 1kg 기준 CO2 배출량이 국가별로 다를 수밖에 없다.

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이미 유럽을 시작으로 수입품에 대해 LCA 기반의 탄소배출정보를 요구하는 사례가 늘어나고 있다. 아직은 일부 플라스틱 소재와 배터리 소재 수준이지만 점차 제품단계로 확대될 것으로 보인다. 실제로 미국 캘리포니아 주의 청정구매제도(Buy Clean California Act)에서는 LCA에 기반한 CO2 배출기준치를 초과하면 입찰을 금지시키고 있고, EC의 탄소국경 조정체계는 제품 탄소배출량을 토대로 세금을 부과하는 방식이 취해질 것으로 예상된다. 이와 같이 제품에 대한 탄소배출정보를 요구하는 규제가 시행되면 규제당국이 가장 주의를 기울일 부문은 제출한 탄소배출량의 신뢰도일 것이다. 

즉, 자동차의 가치사슬(Value chain) 전반에서 사용되는 소재 또는 부품이 언제 어디에서 생산되었는지를 확인하고 이를 반영한 적합한 LCI 데이터베이스를 사용했는지가 중요한 관전 포인트가 될 것이다. UN GLAD와 EC LCDN 플랫폼에 국가 또는 기관의 LCI 데이터베이스를 등록하는 요건을 엄격하게 둔 이유도 이와 무관하지는 않을 것이다.

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우리나라의 경우, 전기, 폐수처리, 소각, 매립과 같이 국가 단위에서 관리하는 공공재는 정부에서 LCI 데이터베이스의 최신화에 노력하고 있다. 하지만, 제품별로 특화된 소재 또는 부품 등에 대한 LCI 데이터베이스를 개발하지는 못한다. 이는 전적으로 기업의 영역이다. 국내 자동차 업계는 자동차에 대한 글로벌 탄소배출정보 요구에 대해 효율적으로 대처하기 위해 자동차 업계가 2000년대 초에 유럽의 ELV(End of Life Vehicle, 폐차처리지침) 규제가 도래했을 때, 협력사와 연계된 그린 파트너십을 통해 규제를 대처했던 경험을 활용하여 소재 또는 부품에 대한 LCI 데이터베이스를 지속적으로 구축하고 관리하는 노력이 필요하다.​

 

글 / 김익 (스마트에코)

출처 / 오토저널 2021년 5월호 (http://www.ksae.org)  

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