그린 엔지니어링

Green engineering

녹색공학은 (1) 시설의 건설이나 운영에 의해 발생하는 오염량의 감소, (2) 잠재적 위험에 대한 인구 노출의 최소화(i) 중 하나 이상의 목표를 달성하기 위해 재정적으로, 기술적으로 실현 가능한 원칙을 적용하여 제품 및 프로세스의 설계에 접근한다.독성 감소 제외), (3) 제품 및 공정의 라이프사이클 전체에 걸쳐 물질과 에너지의 사용을 개선하고, (4) 경제적 효율과 생존 가능성을 유지한다.[1] 녹색 공학은 모든 설계 분야에 중요한 프레임워크를 제공할 수 있다.

원칙

그린 엔지니어링은 다음과 같은 9가지 지침 원칙을 따른다.

  1. 프로세스와 제품을 전체적으로 엔지니어링하고, 시스템 분석을 사용하며, 환경영향평가 도구를 통합한다.
  2. 인간의 건강과 안녕을 보호하면서 자연 생태계를 보존하고 개선한다.
  3. 모든 엔지니어링 활동에서 라이프사이클 사고를 사용하십시오.
  4. 모든 물질 및 에너지 입력 및 출력이 가능한 한 안전하고 양호한지 확인하십시오.
  5. 천연자원의 고갈을 최소화한다.
  6. 낭비를 방지하다.
  7. 지역 지리, 포부, 문화를 인지하면서 엔지니어링 솔루션을 개발하고 적용하십시오.
  8. 현재 기술이나 우세한 기술을 넘어 엔지니어링 솔루션을 만들고, 지속가능성을 달성하기 위해 개선, 혁신, 발명(기술)을 한다.
  9. 엔지니어링 솔루션 개발에 커뮤니티와 이해관계자를 적극적으로 참여시키십시오.[2][3]

2003년 미국화학회는 12가지 원칙의 새로운 목록을 도입했다.

  1. 상황보다는 내재적 – 설계자는 모든 재료 및 에너지 입력과 출력이 가능한 한 본질적으로 위험하지 않은지 확인하기 위해 노력해야 한다.
  2. 처리 대신 예방 – 폐기물이 형성된 후 처리하거나 청소하는 것보다 폐기물을 방지하는 것이 좋다.
  3. 분리 설계 – 분리 및 정화 작업은 에너지 소비 및 재료 사용을 최소화하도록 설계되어야 한다.
  4. 효율성 극대화 – 제품, 프로세스 및 시스템은 질량, 에너지, 공간 및 시간 효율을 최대화할 수 있도록 설계되어야 한다.
  5. 출력-펄링 대 입력-퍼시스트 – 제품, 프로세스 및 시스템은 에너지와 재료의 사용을 통해 "입력 푸시"되지 않고 "출력 당김"되어야 한다.
  6. 복잡성 보존 – 재활용, 재사용 또는 유익한 처리에 대한 설계 선택을 할 때 내재된 엔트로피와 복잡성은 투자로 간주되어야 한다.
  7. 불멸보다는 내구성 – 불멸이 아닌 목표 내구성이 설계 목표가 되어야 한다.
  8. 니즈 충족, 초과 최소화 – 불필요한 용량 또는 기능(예: "하나의 크기 모두 적합")에 대한 설계는 설계 결함으로 간주되어야 한다.
  9. 재료 다양성 최소화 – 다중 요소 제품의 재료 다양성을 최소화하여 분해 및 가치 유지를 촉진해야 한다.
  10. 재료 및 에너지 흐름 통합 – 제품, 프로세스 및 시스템의 설계에는 사용 가능한 에너지 및 재료 흐름과의 통합 및 상호 연결성이 포함되어야 한다.
  11. 상용 "애프터라이프" 설계 – 제품, 프로세스 및 시스템은 상용 "애프터라이프"에서 성능을 발휘하도록 설계되어야 한다.
  12. 감산보다는 재생 가능 – 감산보다는 자재 및 에너지 투입을 재생 가능해야 한다.[4]

시스템 접근법

많은 공학 학문이 녹색 공학에 종사한다. 여기에는 지속가능한 설계, 수명주기분석(LCA), 오염방지, 환경설계(DfE), 분해설계(DfD), 재활용설계(DfR) 등이 포함된다. 이와 같이, 녹색 공학은 지속 가능한 공학의 일부분이다.[5] 녹색 공학은 프로세스와 제품을 환경적 관점에서 보다 효율적으로 만들기 위해 개선하기 위한 네 가지 기본적인 접근방식을 포함한다.[6]

  1. 폐기물 감소;
  2. 재료 관리;
  3. 오염 방지, 그리고,
  4. 제품 향상.

그린 엔지니어링은 수많은 전문 분야를 통합하는 체계적인 관점에서 설계에 접근한다. 녹색 공학은 모든 공학 분야 외에도 토지 이용 계획, 건축, 조경 및 기타 설계 분야와 사회 과학(예: 다양한 그룹의 사람들이 제품과 서비스를 어떻게 사용하는지 결정하는 것)을 포함한다. 녹색 기술자들은 공간, 장소의 감각, 부지 지도를 경계선을 가로지르는 플럭스의 집합으로 보고, 도시 지역 등 더 넓은 지역에 걸쳐 이러한 시스템의 조합을 고려한다. 라이프사이클 분석은 중요한 녹색 엔지니어링 도구로서, 원료, 제조, 운송, 유통, 사용, 유지보수, 재활용 및 최종 폐기를 포괄하는 제품, 프로세스 또는 활동 전체를 전체적으로 볼 수 있다. 수명주기를 평가하면 제품에 대한 완전한 그림이 나와야 한다. 라이프 사이클 평가의 첫 번째 단계는 식별 가능한 사회를 통해 물질의 흐름에 대한 데이터를 수집하는 것이다. 그러한 흐름의 다양한 구성 요소의 수량이 알려지면 생산, 제조, 사용 및 회수/폐기에서 각 단계의 중요한 기능과 영향을 추정한다. 지속 가능한 설계에서 엔지니어는 시간 프레임에서 최상의 성능을 제공하는 변수에 최적화해야 한다.[7]

그린엔지니어링에 채용된 시스템 접근방식은 가치엔지니어링(VE)과 유사하다. 다니엘 A. Valero는 두 시스템 모두 프로젝트의 가치를 높이기 위해 전체 프로젝트 내의 모든 요소와 연계를 고려해야 하기 때문에 녹색 공학을 VE의 한 형태로 비교했다. 시스템의 모든 구성 요소와 단계는 반드시 도전해야 한다. 전반적인 가치의 확인은 프로젝트의 비용 효율성뿐만 아니라 환경 및 공중 보건 요소를 포함한 다른 가치로 결정된다. 따라서 VE는 효율성뿐만 아니라 효과성을 목표로 하기 때문에, 즉, 프로젝트는 중요한 가치를 훼손하지 않고 여러 가지 목표를 달성하도록 설계되기 때문에 VE의 넓은 감각은 녹색 엔지니어링과 호환되며 녹색 엔지니어링과 동일할 수 있다. 효율성은 시스템 내 에너지와 질량의 출력에 대한 입력의 비율에 대한 엔지니어링 및 열역학 용어다. 비율이 100%에 가까워질수록 시스템의 효율성이 높아진다. 효과성은 각 구성요소에 대해 효율성을 충족해야 하지만 구성요소의 통합은 효과적인 다중 가치 기반 설계로 이어져야 한다.[8] 녹색 엔지니어링은 또한 동시 엔지니어링의 한 종류인데, 여러 설계 목표를 달성하기 위해서는 업무가 병행되어야 하기 때문이다.

참고 항목

참조

  1. ^ 미국 환경 보호청(2014년), 그린 엔지니어링. http://www.epa.gov/oppt/greenengineering/
  2. ^ 그린 엔지니어링: 2003년 5월 플로리다 샌더스틴에서 열린 원칙 회의 정의.
  3. ^ P.T. 아나스타스와 J.B. 짐머맨(2003년). 그린엔지니어링 12원칙을 통한 디자인. Env. Sci. and Tech, 37, 5, 94A-101A.
  4. ^ 미국 화학 협회(2014년) 12 그린엔지니어링의 원칙. http://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/what-is-green-chemistry/principles/12-principles-of-green-engineering.html.
  5. ^ Cabezas, Heriberto; Mauter, Meagan S.; Shonnard, David; You, Fengqi (2018). "ACS Sustainable Chemistry & Engineering Virtual Special Issue on Systems Analysis, Design, and Optimization for Sustainability". ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 6 (6): 7199. doi:10.1021/acssuschemeng.8b02227.
  6. ^ D. 발레로와 C. 브레이져(2008), 지속 가능한 설계: 지속가능성과 그린엔지니어링의 과학. 존 와일리 앤 선즈, 주식회사, 호보켄, NJ, ISBN 0470130628.
  7. ^ D. 발레로와 C. 브래지어(2008)
  8. ^ D. 발레로(2003년). 위험 폐기물의 위험 엔지니어링. Butterworth-Heinemann, 암스테르담, 네덜란드 및 보스턴 MA, ISBN 0750677422.

외부 링크