지속 가능한 엔지니어링

Sustainable engineering
지속 가능한 도시 설계와 혁신:태양광 옴브리에르 SUDI는 태양광 에너지를 사용하여 전기 자동차의 에너지를 보충하는 자율적이고 이동식 기지이다.

지속가능공학이란 에너지와 자원을 자연환경이나 미래세대가 자신의 요구를 충족시킬 수 있는 능력을 해치지 않는 속도로 지속가능하게 사용할 수 있도록 설계 또는 운영체제를 만드는 과정입니다.

공통 엔지니어링 중심

지속가능 엔지니어링은 다음 사항에 초점을 맞추고 있습니다.

엔지니어링 분야의 측면

모든 엔지니어링 분야는 지속 가능한 설계에 관여하고 있으며, 특히 라이프 사이클 분석(LCA), 오염 방지, 환경 설계(DfE), 분해 설계(DfD), 재활용 설계(DfR) 등 다양한 이니셔티브를 채택하고 있습니다.이것들은 오염 통제 패러다임을 대체하거나 최소한 바꾸고 있다.예를 들어, "한도와 거래"의 개념이 테스트되었으며 일부 오염 물질에 대해 잘 작동합니다.이는 기업이 "스택 바이 스택(stack-by-stack)" 및 "파이프 바이-파이프(pipe-by-pipe)" 접근 방식 대신 전체 제조 단지에 걸쳐 "거품(bubble)"을 배치하거나 해당 업계의 다른 기업과 오염 크레딧을 거래할 수 있는 시스템입니다.일부 향상된 기술을 토대로 그러한 정책 및 규제 혁신 전화 접근법 뿐만 아니라 등 오염 물질의 첫번째 큰 대부분 더 difficu에 대한 높은 작동과 유지(O&, M)기술로 뒤를 제거하기 덜 비싼 기술을 사용하여는 오염 물질 반복을 수준 측량이 첨단 정예 접근 방식.그것은스택과 파이프를 처리합니다.그러나 각 스택 또는 파이프를 독립된 개체로 취급하는 것보다 오염물질 배출 및 유출물을 더 많이 줄일 수 있습니다.이는 가장 지속 가능한 설계 접근법(라이프 사이클 분석, 가장 중요한 문제의 우선순위 부여, 이를 해결하기 위한 기술과 운영의 일치)의 기반입니다.문제는 크기(예: 오염물질 적재), 처리의 어려움 및 실현 가능성에 따라 달라집니다.가장 다루기 어려운 문제는 종종 작지만 매우 비싸고 다루기 어려운 문제, 즉 실현 가능성이 낮은 문제이다.물론, 모든 패러다임의 변화와 마찬가지로, 기대는 기술적 측면과 운영적 [2]측면 모두에서 관리되어야 합니다.지금까지 엔지니어는 지속가능성에 대한 고려사항을 설계에 대한 제약으로 접근해 왔습니다.예를 들어, 제조 공정에서 발생하는 유해 물질은 억제 및 처리해야 하는 폐기물 흐름으로 처리되었다.유해 폐기물 생산은 특정 제조 유형을 선택하고 폐기물 처리 시설을 늘림으로써 제한되어야 하며, 이것이 완전히 효과가 없을 경우 생산 속도를 제한해야 했습니다.친환경 엔지니어링은 이러한 프로세스가 경제적, 환경적으로 비효율적인 경우가 많다는 것을 인식하고 포괄적이고 체계적인 라이프 사이클 접근방식을 [3]요구합니다.그린 엔지니어링은 다음 4가지 [4]목표를 달성하려고 합니다.

  1. 폐기물 삭감
  2. 자재 관리
  3. 오염 방지 및
  4. 제품의 강화.
1983년 일본 히비야 공원에 있는 세계 최초의 태양시계.12시, 6시, 3시, 9시를 향해 서로 수직으로 배치된 솔라 패널이 있는 잔디밭의 타일 시계.시계 바늘은 태양으로부터 공급된 에너지로 매 분마다 움직인다.이것은 지속 가능한 엔지니어링과 환경을 돕기 위해 만들어졌습니다.

친환경 엔지니어링에는 환경적이고 지속 가능한 [5]관점에서 프로세스와 제품을 보다 효율적으로 개선하기 위한 수많은 방법이 포함됩니다.이러한 접근 방식은 모두 시공간에 발생할 수 있는 영향을 확인하는 데 달려 있습니다.건축가는 장소의 감각을 고려합니다.엔지니어는 사이트 맵을 경계를 가로지르는 플럭스 세트로 봅니다.설계는 단기 및 장기적 영향을 고려해야 합니다.이러한 단기적 영향들은 지속 가능한 설계의 영역이다.그 효과는 수십 년 동안 나타나지 않을 수도 있다.20세기 중반, 설계자들은 석면 바닥재, 파이프 랩 및 대상포장재, 납 페인트와 파이프, 심지어 금형과 라돈에 대한 노출을 증가시킬 수 있는 구조 및 기계 시스템과 같은 위험한 건축 자재의 사용을 명시했습니다.그 결정들은 주민들의 건강상의 위험으로 이어졌다.돌이켜보면 이러한 결정을 비판하기는 쉽지만, 많은 것들이 화재 예방과 재료의 내구성과 같은 숭고한 이유로 이루어졌다.그러나, 시간의 프리즘을 통해 볼 때 작아 보이는 충격은 그 효과에서 기하급수적으로 증폭될 수 있다는 것을 보여준다.지속 가능한 설계를 위해서는 설계 시행과 시간에 대한 완전한 평가가 필요합니다.어떤 영향은 몇 세기 후에나 일어날 수 있다.예를 들어 원자력 발전의 정도를 결정하는 것은 지속가능한 설계 결정이다.방사성 폐기물은 수십만 년의 반감기를 가지고 있을 수 있는데, 이는 방사성 동위원소의 절반이 부패하는 데 이 모든 시간이 걸린다는 것을 의미한다.방사성 붕괴는 한 원소가 다른 원소로 자연 변환되는 것이다.이것은 핵에 있는 양성자의 수를 돌이킬 수 없을 정도로 변화시킴으로써 발생합니다.따라서 이러한 기업의 지속 가능한 설계는 매우 불확실한 미래를 고려해야 한다.예를 들어, 이러한 유해 폐기물에 대한 경고 표지를 적절히 배치해도 영어가 통할지는 알 수 없습니다.위에서 언급한 녹색 엔지니어링의 네 가지 목표는 모두 장기적인 라이프 사이클 관점에서 뒷받침됩니다.라이프 사이클 분석은 원료, 제조, 운송, 유통, 사용, 유지보수, 재활용 및 최종 폐기를 포함한 제품, 프로세스 또는 활동 전체를 고려하는 총체적 접근법입니다.즉, 제품의 라이프 사이클을 평가함으로써 제품의 전체상을 파악할 수 있어야 합니다.라이프 사이클 평가의 첫 번째 단계는 식별 가능한 사회를 통해 물질의 흐름에 대한 데이터를 수집하는 것입니다.이러한 흐름의 다양한 구성요소의 양을 알게 되면 생산, 제조, 사용 및 회수/폐기 각 단계의 중요한 기능과 영향이 추정됩니다.따라서 지속 가능한 설계에서 엔지니어는 시간 [4]프레임에서 최고의 성능을 제공하는 변수를 최적화해야 합니다.

1992년부터 2002년까지의 실적

  • WEPSD(World Engineering Partnership for Sustainable Development)는 다음과 같은 분야를 담당합니다: 지속 가능한 개발에 대한 엔지니어링 책임과 윤리의 재설계, 장기적 계획 분석 및 개발, 파트너와의 정보 교환 및 신기술 활용에 의한 해결책 모색, 중요한 해결담수나 기후 변화와 같은 지구 환경 문제
  • CASI Global은 주로 기업과 정부가 베스트 프랙티스를 공유하기 위한 플랫폼으로서 설립되었으며 CSR 및 지속가능성의 원인과 지식을 촉진하는 사명을 가지고 있습니다.전 세계 수천 개의 기업과 대학이 현재 CASI Global의 일부가 되어 이 임무를 지원하고 있습니다.CASI는 또한 지속가능성에 대한 이중 전문성을 가진 금융/운영/제조/공급망 등에 관한 글로벌 펠로우 프로그램도 제공하고 있습니다.그 아이디어는 모든 프로페셔널이 핵심 기능 및 산업에 지속가능성을 주입한다는 것입니다.CASI 글로벌
  • 환경정책, 윤리강령, 지속가능개발 가이드라인 개발
  • 지구 헌장은 시민사회의 이니셔티브로 재개되었다.
  • 세계은행, 유엔환경계획, 지구환경기구는 지속가능한 개발을 위한 프로그램에 참여했다.
  • 지속 가능한 개발 개념을 업무에 적용하는 방법에 대한 엔지니어링 학생 및 실습 엔지니어를 위한 프로그램 시작
  • 산업 프로세스에서 새로운 접근 방식 개발

지속 가능한 주택

주요 기사:지속 가능한 주택

2013년 미국 주택용 유틸리티 고객의 연간 평균 전력 소비량은 10,908 킬로와트 시간(kWh)이었으며, 이는 월평균 909 kWh였습니다.연간 소비량은 루이지애나가 15,270kWh로 가장 높았고 하와이가 6,176kWh로 [6]가장 낮았다.주거 부문 자체는 총 에너지 발생량의 18%[7]를 사용하므로, 지속 가능한 건설 관행을 포함하면 이 수를 크게 줄일 수 있다.지속 가능한 기본 건설 관행은 다음과 같습니다.

바이오디젤과 FlexFuel이라는 라벨이 부착된 녹색과 흰색 프로펠 주유기.흰색 픽업트럭이 뒤에 연료탱크를 가득 채우고 있어요주유기는 일반 휘발유가 아닌 바이오디젤 연료를 사용한다.바이오디젤 연료는 식물이나 동물로 만들어지며 오염을 줄이고 지속 가능한 공학을 돕는다.
  1. 지속 가능한 사이트 및 장소:종종 간과되는 건물의 중요한 요소 중 하나는 건설할 적절한 위치를 찾는 것입니다.농지와 같은 부적절한 부지를 피하고 도로, 하수구, 빗물 시스템 및 교통과 같은 기존 인프라 근처에 부지를 배치함으로써 건축업자는 주택 환경에 미치는 부정적인 영향을 줄일 수 있습니다.
  2. 물 절약:저유량 설비를 설치하면 물을 절약할 수 있는데, 저유량 설비는 효율성이 낮은 모델과 같은 비용이 드는 경우가 많습니다.적절한 식물을 선택하면 조경 용도로 물을 절약할 수 있습니다.
  3. 재료: 그린 재료에는 다양한 옵션이 포함되어 있습니다.사람들은 흔히 "녹색"이 재활용된 물질을 의미한다고 생각합니다.재활용 자재는 하나의 옵션을 나타내지만, 녹색 자재는 재사용 자재, 대나무와 코르크와 같은 재생 가능 자재 또는 자신의 지역에 특화된 자재를 포함합니다.녹색 재료는 비용이 더 들거나 품질이 더 낮거나 더 높을 필요는 없습니다.대부분의 녹색 제품은 비녹색 제품과 견줄 만하다.
  4. 에너지 절약: 그린 빌딩의 가장 중요한 부분은 아마도 에너지 절약일 것입니다.수동 설계, 구조 단열 패널(SIP), 효율적인 조명 및 태양광 및 지열 에너지와 같은 재생 에너지를 구현함으로써 가정은 에너지 소비 감소의 혜택을 받거나 순 제로 에너지 가정으로 인정받을 수 있습니다.
  5. 실내 환경 품질:실내 환경의 질은 사람의 건강에 중추적인 역할을 한다.대부분의 경우 페인트, 카펫 및 기타 마감재에서 발견되는 유해 물질을 피함으로써 훨씬 더 건강한 환경을 조성할 수 있습니다.적절한 환기와 충분한 주간 조명을 [8]갖추는 것도 중요합니다.

비용 절감

  1. 물 절약:새로 건설된 주택은 추가 비용 없이 WaterSense 라벨이 부착된 제품을 구현할 수 있으며, 온수기 절감액과 물 자체를 포함하면 20%의 절수를 달성할 수 있습니다.
  2. 에너지 절약:도입에 따른 비용 프리미엄에 관해서는 에너지 절약이 매우 중요합니다.그러나 비용 절감 가능성도 큽니다.수동적인 설계 전략을 추구함으로써 추가 비용 없이 최소한의 비용 절감을 달성할 수 있습니다.친환경(그리고 궁극적으로 절감 수준)의 수동 설계에서 다음 단계는 구조 절연 패널(SIP)과 같은 고급 건물 외피 재료를 구현하는 것입니다.SIP는 외벽의 직선 피트당 약 2달러에 설치할 수 있습니다.이는 일반적인 단층 주택의 총 보험료가 500달러 미만인 것과 같으며, 이를 통해 50%의 에너지 절약을 실현할 수 있습니다.DOE에 따르면, 1가구 1주택의 연간 평균 에너지 비용은 2,200달러이다.따라서 SIP는 연간 최대 1,100달러를 절약할 수 있습니다.에너지 제로(0) 가정과 관련된 절감액에 도달하려면 재생 에너지를 다른 기능 외에도 구현해야 한다.지열 에너지 시스템은 평방 피트당 약 7달러의 비용 프리미엄을 가지고 이 목표를 달성할 수 있는 반면, 태양광 발전 시스템(태양광)은 총 [8]25,000달러의 프리미엄을 필요로 한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Huesemann, Michael H., and Joyce A. Huesemann (2011). "Chapter 13, "The Design of Environmentally Sustainable and Appropriate Technologies"". Technofix: Why Technology Won't Save Us or the Environment. Gabriola Island, British Columbia, Canada: New Society Publishers. ISBN 978-0-86571-704-6.{{cite book}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  2. ^ Vallero, Daniel A. (2008). Sustainable design : the science of sustainability and green engineering. Brasier, Chris. Hoboken, N.J.: John Wiley. ISBN 978-0-470-13062-9. OCLC 173480533.
  3. ^ 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.
  4. ^ a b D. 발레로와 C.Brasier (2008), 지속 가능한 설계:지속가능성과 녹색공학의 과학.John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, NJ, ISBN 0470130628
  5. ^ Sustainability of products, processes and supply chains : theory and applications. You, Fengqi. Amsterdam. 30 April 2015. ISBN 978-0-444-63491-7. OCLC 908335764.{{cite book}}: CS1 유지보수: 기타 (링크)
  6. ^ "How much electricity does an American home use? - FAQ – U.S. Energy Information Administration (EIA)". www.eia.gov. Retrieved 2015-09-02.
  7. ^ "How much energy is consumed in the world by each sector? - FAQ – U.S. Energy Information Administration (EIA)". U.S. Energy Information Administration. Retrieved 2015-09-02.
  8. ^ a b Michael Tolson MBA, LEED, AP. "Green Homes vs Traditional Homes". buildipedia.com. Retrieved 2015-09-02.{{cite web}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)

외부 링크