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생태효율성은 지속가능한 발전을 위하여 상품과 서비스의 경제성과 환경성을 동시에 고려하기 위하여 만들어진 지표이다. 이를 평가하기 위해 제품 및 서비스로 인해 발생하는 환경부하와 제품가치의 비가 사용된다(World Business Council for Sustainable Development , 2000). 각 인자는 연구 대상에 따라 달라질 수 있으며 환경부하 인자로는 자원, 물질, 에너지 소모와 온실가스 배출량이 사용될 수 있으며 제품의 가치로는 판매 이익, 제품량, 제품의 용량 및 서비스가 사용될 수 있다(Japan Environmental Management Association for Industry, 2004).

1) 환경부하 인자

환경부하 인자는 연구 목적을 고려하여 흡수탑 단위 용량당 발생한 환경영향으로 정의하였다. 환경부하 인자를 산정하기 위해 전과정평가가 사용되었으며, 이는 일반적으로 제품 및 서비스의 환경영향 평가를 위해 사용되는 도구이다. 본 연구에서는 전과정평가를 통해 각 흡수탑에 의해 발생하는 환경영향을 조사하였으며, 환경영향을 정량화하였다. 본 연구에서는 흡수탑에 의한 환경영향의 단일지표가 필요하다. 하지만 이전 연구에서는 6가지 환경영향 범주에 대한 영향을 정량화하였다. 이에 본 연구에서는 전과정 영향평가의 정규화 및 가중치 부여를 추가로 진행하였다. 여기서 정규화와 가중치 부여 단계는 관점에 따라 해석이 달라지기 때문에 이 점을 고려하여 연구를 수행해야 한다. 따라서 본 연구에서는 산업통상자원부에서 국내 환경을 고려하여 개발된 방법론을 이용하여 분류화, 특성화, 정규화와 가중치 부여 단계까지 진행하였다.

2) 제품 가치 인자

상기 서술한 바와 같이 생태효율성 평가를 위해서는 환경영향 인자뿐만 아니라, 제품 가치 인자 역시 필요하다. 본 연구에서는 흡수탑의 기능을 고려하여 단위 용량에 대한 오염물질 처리량으로 설정하였다. 오염물질 처리량은 본 연구의 연구 대상으로 설정한 사업장에 위치한 흡수탑의 대기 성분 측정기록부를 기준으로 하였으며, 월간 측정 데이터가 많은 사용기간과 동일한 기간의 특정대기유해물질을 대상으로 처리량을 설정하였다. 해당 특정대기유해물질로는 가스상 물질인 염화수소와 입자상 물질인 크롬, 니켈이 포함된다. <Table 1>은 흡수탑에 의한 물질별 처리량을 보여준다.

Factor 분석은 기준 대상의 생태효율성과 평가할 대상의 생태효율성을 통해 개선 정도를 파악하는 방법으로 아래 식으로 표현된다.

변동분석은 생태효율성에 대한 환경성과 경제성 변화 파악하기 위한 그래프 분석 방법이다. 이는 아래 식을 통하여 계산할 수 있으며, [Fig. 1]과 같이 표현된다.

• -%VE: Percent variation of economic or environmental indicators
• -∑Ei: Summation of economic or environmental indicators in the selected time period
• -∑Eb: Summation of economic or environmental indicators in the selected base year

[Fig. 1] 
Example of trend analysis.

X축과 Y축은 각각 환경부하와 제품 가치를 의미하며 변동 결과를 크게 두 가지의 긍정적 변화 및 생태 효율적인 방안(half or fully eco-efficiency) 그리고 부정적 변화 및 비 생태 효율적인 방안(half or fully non eco-efficiency)으로 구분하여 분석할 수 있어 결과를 쉽게 파악할 수 있다(Charmondusit K., 2009 ; Charmondusit K. et al., 2011)

환경부하 인자는 흡수탑으로 발생하는 환경영향을 용량으로 나누어 단위 용량당 환경영향을 파악하였다. 전과정평가를 이용하여 흡수탑 변경 전후에 대하여 가중치 부여까지 진행한 결과를 <Table 2>에 나타냈다. 흡수탑 변경 후 용량이 증가하여 그에 따른 재료와 사용 단계에서 소비하는 전력과 용수량이 증가하였다. 이에 흡수탑 변경 전 대비 환경영향이 큰 것으로 확인되었다. 환경부하 인자를 산출하기 위하여 흡수탑 전체로 발생하는 환경영향에 각 용량을 나누어 <Table 3>에 결과 값을 나타내었다. 하지만 결과에서 확인할 수 있듯이 환경부하 인자 값은 흡수탑 변경 후의 값이 변경 전에 비해 더 작은 값을 보인다. 이것은 흡수탑 전체의 환경영향은 흡수탑 변경 후가 더 크지만, 단위 용량당 발생시키는 환경영향은 변경 후가 더 작음을 나타낸다.

본 연구의 제품의 가치 인자는 단위 용량당 흡수탑이 처리한 오염물질의 양으로, 그 값은 <Table 4>와 같다.

그 결과, 분석한 세 물질의 흡수탑 단위 용량당 오염물질 처리량 모두 흡수탑 변경 후 값이 변경 전 처리량 값보다 큰 것으로 나타났다. 이는 흡수탑 변경 후가 변경 전보다 단위 용량당 처리하는 오염물질이 많다는 것을 의미한다.

생태효율성은 흡수탑 각각에 대하여 산출하였으며 factor 분석은 흡수탑 변경 전을 기준으로 변경 후에 대한 개선 정도를 확인하였다. <Table 5>에 생태효율성과 factor 분석 결과를 정리하여 표현하였다. 그 결과를 살펴보면 변경 후가 변경 전보다 생태효율성 값이 큰 것으로 파악되었다. 이는 변경 후 생태효율성의 개선을 의미한다.

Factor 분석에서도 분석값이 1 이상의 값을 나타내고 있다. 이는 변경 전 대비 변경 후의 생태효율성이 개선됨을 의미하며 흡수탑 변경 후 염화수소 처리 기능에 있어 약 2배 정도로 생태효율성이 개선되었음을 factor 분석을 통해 확인할 수 있었다.