물질적 중요성

Material criticality
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물질적 중요성은 어떤 산업이나 경제를 통해 흐르는 물질이 생산 과정에 가장 중요한지를 결정하는 것이다.산업이나 경제에서 산업생산에 사용되는 재료의 흐름을 정량적으로 분석하는 방법인 재료유동분석(MFA) 분야 내 하위 카테고리다.MFA는 산업 공정에서 사용되는 재료가 어떤 영향을 미치는지, 그리고 주어진 공정이 얼마나 효율적으로 그것들을 사용하는지를 평가하는 데 유용한 도구다.

중요도 평가 기준은 공급위험, 공급제한 취약성, 환경적 영향 등 3가지 차원으로 구성된다.공급 위험은 몇 가지 요소로 구성되며, 단기 또는 장기적 시간적 전망에 기초한 변경으로 구성된다.공급 제한의 취약성은 조직 수준(글로벌, 전국, 기업)에 따라 달라진다.[1]이 방법론은 미국 국립 연구 위원회 모델에서 개발되었으며, 이해관계자가 생산 공정에서 사용되는 재료에 대한 전략적 의사결정을 할 수 있도록 돕기 위한 것이다.세계화된 경제에서 산업 공급망 내 필수 재료의 희소성이 우려의 대상이다.그 결과, 국가 및 기타 대형 기관들은 물질의 중요도를 점점 더 분석하여 물질과 관련된 위험, 제한 또는 환경 영향을 최소화하고자 노력하고 있다.[1]

공급위험

공급 위험은 물질의 임계도를 결정하는 3차원 중 하나이다.공급 리스크는 중기(일반적으로 기업과 정부에 가장 적합한 5-10년)와 장기(일반적으로 수십 년, 장기계획가, 미래학자, 지속가능성 학자가 고려)에 대해 평가할 수 있다.공급 위험은 다음 세 가지 요소로 구성된다.지질학적, 기술적, 경제적, 사회적, 규제적,[1] 지정학적첫 번째 구성요소는 재료 공급의 가용성에 초점을 맞추고 마지막 두 가지 구성요소는 그 공급에 대한 접근을 제한할 수 있는 방법에 초점을 맞춘다.구성 요소는 0-100 척도로 평가되며, 더 높은 위험을 나타내는 값이 더 높은 중장기 위험이다.종합점수는 재료의 공급위험을 산출한다.[1]

지질, 기술 및 경제

공급 위험의 지질학적, 기술적, 경제적 구성요소는 재료 가용성과 관련된 가장 기본적인 질문과 관련된다; 지질학적으로, (중요한) 양이 얼마인가; 기술적으로, 얻는 것이 실현 가능한가, 그리고 경제적으로, 그렇게 하는 것이 실용적인가.이 구성 요소는 동일한 중량의 두 가지 지표로 구성된다.첫 번째 방법은 "소진 시간"을 초래하는 물질의 상대적 풍부함 또는 상대적으로 얼마만큼의 물질이 소비되지 않았는지를 살펴본다.[1]두 번째는 동반자로 추출한 특정 소재 또는 부산물로 추출한 미량 소재의 백분율이다.이것은 추출에 대한 부산물로 소비되는 재료의 고갈률을 이해하는 데 사용된다.

그레델 등의 말을 인용해 "결과가 소진될 때까지의 기간으로 간주할 것이 아니라, 문제의 금속에 대한 수요와 공급 사이의 현대적 균형을 나타내는 유용한 상대적 지표로 간주해야 한다"고 말했다.

실제로, 지질학적, 기술적, 경제적, 정치적 그리고 다른 비판적 측면들이 상호 연결되어 있다.예를 들어, 새로운 탐사 기술은 지질학적 가용성을 변화시킬 수 있고, 부족은 높은 가격으로 이어져 기술 혁신을 촉진할 수 있다.[2]

사회 및 규제

재료 공급 위험의 사회적 및 규제적 구성요소는 광물 자원의 개발을 방해하거나 촉진할 수 있다.[2]규제는 광물자원 공급의 신뢰성을 저해할 수 있다.지역사회에 미치는 부정적인 환경적, 사회경제적 영향에 대한 사회적 인식은 전형적으로 이러한 규제를 부채질한다.[1]

물질적 중요성은 정책 잠재력 지수(PPI)와 인간 개발 지수(HDI) 지표를 활용하여 공급 위험 평가의 사회 및 규제 요소를 정량화한다.[1]

지정학적

재료 공급 위험의 지정학적 구성요소는 정부의 결정과 안정성이 재료의 접근성에 유의적으로 영향을 미칠 수 있는 방법을 고려한다.[2]예를 들어, 정치적으로 불안정하고 전쟁으로 피폐해진 국가들은 평화로운 선진 국가들보다 공급 제한에 더 큰 위험을 초래한다.물질 집중도, 지리적 위치, 보안, 사회 경제적 고통, 정치적 안정성은 모두 물질의 공급 위험에서 지정학적 요소가 어느 정도까지 고려되어야 하는지를 다루기 위해 분석된다.[1]

금속 희소성

금속은 산업화된 세계에 가장 중요한 물질 중 하나이며, 기반 시설에서 개인용 전자 기기에 이르기까지 모든 것이 금속의 생산에 크게 의존하고 있다.이에 따라 글로벌 공급에 대한 모니터링과 점검이 점차 강화되고 있다.예를 들어, 최근의 한 연구는 전 세계의 구리 금속들에 대한 위험의 다양한 수준을 분석했다.[3]또 다른 연구는 금속의 희소성이 증가하는 것이 전형적인 산업 행동을 변화시킬 수 있다는 것을 발견했다.[4]또한 중국의 스트론튬이나 남아프리카와 러시아의 플래티넘 그룹과 같은 특정 지리적 영역에 금속이 많이 농축되어 공급 차질 위험이 더 크다는 점에 주목했다.[4]

1990년대 후반부터 중국은 일상용품에서 흔히 사용되는 다양한 희토류 금속을 거의 독점하고 있다.놀랍게도 중국은 2009년부터 이 금속들의 수출을 제한하기 시작했다.[5]미국과 세계무역기구(WTO)는 중국이 입장을 바꾸지 않고 있지만 즉각 반발했다.지정학적 기반의 공급 리스크를 보여주는 좋은 사례다.이러한 공급 중단에 대처하기 위해 일본과 같은 다른 나라들은 이 희토류 금속을 채굴하는 새롭고 혁신적인 방법을 시도하고 있다.[5]

공급 제한에 대한 취약성

VSR(Supply Restriction) 취약성은 특정 요소가 사용 및 가용성으로 인해 제한될 가능성이 어느 정도인지를 알려주는 지수다.사회적, 경제적, 정치적 수준에서 특정 요소의 중요성을 평가하는 것은 기업, 국가 및 글로벌 수준의 세 가지 조직적 수준에서 평가될 수 있다.[1]총 8개의 지표 범주는 기업 수준과 국가 수준, 4개의 지표 범주로 구성된다.VSR은 재료의 각 중요한 최종 사용 용도를 별도로 평가하는 데 중요하다.현재의 접근방식은 지표가 1대 2에 대해 공통적일 수도 있고 구체적일 수도 있다는 것을 깨닫는다.3개 조직 수준은 각각 25점 범위인 4개의 빈을 포함하여 조정된 0-100 척도를 사용한다.VSR을 정량화하는 것은 재료의 중요성과 대체성에 기초하며, 혁신 능력은 일부 조직 수준에서 포함될 수 있다.[1]

글로벌

글로벌 수준의 VSR은 국가 또는 국가의 사회에 대한 물질의 본질적 가치와 대체 가능한 수준에 초점을 맞추고 있다.[1]단기 평가도 아니고 어떤 지표도 그렇게 평가되지 않는다.글로벌 수준 매트릭스에는 기업 및 국가 수준 VSR 평가만큼 많은 범주가 포함되지 않는다.그것들은 중요성과 대체성에 의해서만 평가된다.

1) 중요도 모집단 활용률 표시기로 구성된다.[1]

2) 대체 가능성 대체 성능, 대체 가용성 및 환경영향비로 구성된다.[1]

내셔널

공급 제한에 대한 국가 취약성 도입:요소의 중요성을 살펴 보지만 국내 산업과 국가의 인구를 통해 그렇게 한다.그것은 단기적이거나 장기적이거나 시간적으로 더 중간적인 것으로 간주될 수 있다.[1]

1) 중요도 국가경제적 중요성과 요소 활용인구의 비율이라는 두 가지 지표로 구성된다.[1]

2) 대체가능성 지표가 기업 수준과 동일하지만, 가격비율은 현재 순중요가 가격비율로 표시되어 있다.[1]

3) 민감성 이것은 더 이상 기업 차원처럼 "혁신 능력"이라는 꼬리표가 붙지 않는다.그것은 이제 "섭취성"이고 그것의 지표는 더 이상 기업 혁신이 아니다.이제 초점은 (1) 순중요도 의존도 (2) 글로벌 혁신지수다.[1]

법인

기업 수준에서 VSR은 (1) 기업의 현재 제품군 (2) 기업의 미래 제품군, 각 기업의 경제적 고려와 관련하여 요소의 중요성을 발견하기 위해 사용된다. (3) 혁신 능력.기업 수준은 이러한 혁신적 기업들이 공급 제한에 더 빨리 적응하고 있다는 믿음을 강화하는 데 이용된다.경제적 고려를 강조한다.진화할 수 있는 방법에 대한 추정을 이용할 수 있도록 다양한 시나리오 집합이 개발되어 있다.[1]

1) 중요도 2가지 지표:[1] 국가경제적 중요성과 인구 활용률

2) 대체 가능성 대체 가능성 평가 (1) 대체 성과 (2) 대체 가능성 (3) 환경영향 비율 (4) 가격 비율이것은 대체 재료나 금속이 환경에 더 큰 영향을 미치거나 공급이 부족한 경우에 가능한 영향을 평가한다.[1]

3) 혁신 능력 천연자원을 이용하는 법인은 그 자원에 의존하고 있으며, 그 자원의 공급 차질은 수익과 시장점유율에 영향을 미칠 수 있다.대체 수단이나 보다 효율적인 추출 방법을 찾는 경쟁자의 능력은 기업을 추월할 수 있다.[1]

도요타 vs 포드·리튬

리튬 이온 배터리

리튬은 도요타와 포드 자동차의 전기차 배터리에 사용된다.리튬은 에너지 임계 원소(ECE)이며 재생 불가능한 자원이다.일반 노트북 배터리보다 약 100배 많은 리튬이 전기차 배터리에서 필요하다.[6]사회가 전기자동차의 사용을 통해 화석연료의 사용을 줄이려고 노력함에 따라 리튬은 수요 증가를 겪게 될 것이다.

기업 차원에서 리튬은 기업에 대한 중요성 측면에서 평가해야 하며, 기업 제품에서 어느 정도 교체할 수 있는지 살펴봐야 한다.포드와 도요타의 현재와 전기차에서 가장 많이 사용되는 배터리는 모두 리튬이온 배터리다.포드 자동차 회사의 에너지 저장 연구 책임자는 "리튬 이온 기술의 예측한계는 존재한다"고 언급했는데, 이는 2017년까지 감소하는 숫자를 추정하는 그래프와 함께 조정되었다.[1].도요타의 환경기술 기업 전략에 따르면 "도요타는 향후 전기자동차의 광범위한 사용을 예상함에 따라 리튬이온배터리를 크게 뛰어넘는 성능을 갖춘 차세대 2차전지 개발 연구에 착수했다"고 밝혔다.[7]

아르헨티나 살라 델 홈브레 무에르토 리튬 광산

국가 차원에서 리튬 생산국들은 반드시 국가 리튬 정책을 고려해야 한다.주요 리튬 생산국은 볼리비아, 칠레, 아르헨티나, 아프가니스탄, 티베트 등이다.[6]리튬에 대한 높은 수요는 자원 부국들에게 많은 수입을 가져다 줄 수 있다. 1톤의 리튬은 4500달러에서 5200달러 사이의 가격에 팔릴 수 있고, 배터리에 사용되는 순수 리튬은 그 간격의 상단에서 팔린다.볼리비아의 현재 보유량은 약 1억 톤으로 추정된다.[8]이에 비해 현재 1t의 아연 시세는 대략 2670달러다.[9]

마지막으로, 세계적인 수준에서, 고도로 발달한 국가들은 자원을 추출하고 더 가난한 나라에 산업을 들여오는 나라들이다.리튬을 활용하는 인구로 볼 때 리튬을 사용하는 인구가 상대적으로 많고, 기술이 전 세계에서 우리의 상호작용과 활동의 큰 부분을 포괄하고 있다.아프리카의 일부 마을에서는 화장실보다 휴대폰을 더 많이 운영하고 있어 전 세계의 상당 부분을 리튬을 사용하는 것으로 추정하는 것이 타당하며, 산업화와 기술 의존도가 증가함에 따라 재료 사용량이 증가할 것으로 예측하고 있다.[10]도요타와 포드의 리튬 사용량 측면에서 볼 때 2005년 현재 전 세계 아연 공기 생산은 10억 대의 전기차에 전력을 공급할 수 있는 아연 공기 배터리를 충분히 생산할 수 있으며, 리튬 매장량은 1,000만 대의 리튬 이온 동력 차량에만 전력을 공급할 수 있다는 점에 주목해야 한다[2].

환경적 함의

코퍼 광산

다양한 재료가 환경에 부과하는 부담은 물질적 중요성에서 고려된다.물질의 독성, 가공에 사용되는 에너지와 물의 양, 그리고 공기, 물, 그리고 육지로의 방출로 인해 물질들이 환경에 끼칠 수 있는 부정적인 영향들이 많이 있다.[2]환경 영향 평가를 포함하는 목적은 특정 재료의 사용에 따른 잠재적 영향에 대한 정보를 제품 설계자, 공무원 및 비정부 기관에 이전하는 것이다.[1]

환경 영향 평가는 Ecoinvent Database와 같은 출처의 데이터를 사용할 수 있다.에코인벤트 데이터베이스는 0-100 범위의 규모로 인간의 건강과 생태계에 미치는 부정적인 영향에 대한 단일 점수를 제공한다.점수의 범위는 크래들 대 게이트다.[1]

환경적 함의는 추출에 대한 이의의 형태로 자원 개발에 장애물로 작용할 수 있는 사회적 태도에도 반영될 수 있다.이러한 반대는 새로운 추출 현장이 어떻게 잠재적으로 주변 지역사회와 생태계에 부정적인 영향을 미칠 수 있는지에 대한 두려움에서 발생할 수 있다.[1]이 장벽은 자원의 신뢰성과 보안에 영향을 미칠 수 있다.

재활용 재사용을 위한 기술과 기반시설의 개선과 보다 효율적인 재료 사용은 그것과 관련된 부정적인 환경적 영향을 일부 완화시킬 수 있다.[2]이것은 또한 자원의 신뢰성과 보안을 향상시킬 수 있다.

환경적 영향의 예로는 많은 제품에서 납(Pb) 금지가 있다.일단 정부 관리들과 제품 디자이너들이 정부 주도와 회사 정책의 위험성을 인식하게 되자 그것의 사용을 금지하기 시작했다.

임계 초점

물질적 중요성은 비교적 새로운 연구 분야다.글로벌 산업 활동이 지속적으로 증가함에 따라, 광범위한 이해당사자들은 생산 공정이 어떻게 영향을 받고 더 효율적으로 만들어질 수 있는지를 평가하기 위해 물질적 중요성에 더 많은 관심을 기울이고 있다.브리티시 석유,[11] 미국 에너지부,[12] 그리고 유럽연합은 모두 물질적[13] 중요성과 그것이 그들의 행동에 어떤 영향을 미치는지 결정하기 위해 검토 절차를 수립했다.게다가 예일대의 토마스 그레델이 이끄는 이 분야에는 학문적 연구 기구가 점점 늘어나고 있다.물질적 중요성은 가까운 장래에 산업 생산 과정에서 필수적인 요소가 될 것이다.

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y Graedal, T.E.; Rachael Barr (2012). "Methodology of Metal Criticality Determination". Environmental Science & Technology. 46 (2): 1063–1070. Bibcode:2012EnST...46.1063G. doi:10.1021/es203534z. PMID 22191617.
  2. ^ a b c d e Overland, Indra (2019-03-01). "The geopolitics of renewable energy: Debunking four emerging myths". Energy Research & Social Science. 49: 36–40. doi:10.1016/j.erss.2018.10.018. ISSN 2214-6296.
  3. ^ Graedel, T.E. (2012). "Criticality of the Geological Copper Family". Environmental Science & Technology. 46 (2): 1071–078. Bibcode:2012EnST...46.1071N. doi:10.1021/es203535w. PMID 22192049.
  4. ^ a b Graedel, T.E.; L. Erdmann (2012). "Will metal scarcity impede routine industrial use?". MRS Bulletin. 37 (4): 325–331. doi:10.1557/mrs.2012.34.
  5. ^ a b Evans-Pritchard, Ambrose (24 Mar 2013). "Japan Breaks China's Stranglehold on Rare Metals with Sea-mud Bonanza". The Telegraph. Retrieved 13 April 2013.
  6. ^ a b 쿠어너.리튬의 사우디 아라비아 https://www.forbes.com/forbes/2008/1124/034.html/
  7. ^ 도요타. 연구진행:차세대 보조 배터리.2013. "Mobility". Archived from the original on 2013-04-07. Retrieved 2013-04-21. /
  8. ^ 빌 무어.그리고 당신은 Peak Oil이 죽어서 묻혔다고 생각하셨죠.2013년 4월 14일 http://evworld.com/blogs.cfm?authorid=209&blogid=1128/
  9. ^ 아연 http://www.indexmundi.com/commodities/?commodity=zinc/
  10. ^ 신세계리튬 팩트.아메리카 대륙의 새로운 광물 탐험 시대.New World Resource Corporation : CS1 maint: 제목(링크)으로 보관된 복사본 /
  11. ^ "British Petroleum" (PDF). Retrieved 21 April 2013.
  12. ^ "Archived copy". The Department of Energy. Archived from the original on 23 March 2013. Retrieved 21 April 2013.{{cite web}}: CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)
  13. ^ "Raw materials". The European Union. Retrieved 21 April 2013.

외부 링크