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전과정평가(LCA)개요

(주)에코프롞티어 안병욱 선임

2010. 09. 14

2

대중소 그린파트너쉽 사업

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전과정평가(LCA)의 개요

1단계 목적 및 범위정의

2단계 전과정 목록분석

3단계 전과정 영향평가

4단계 전과정 해석

전과정평가(LCA)의 활용

3


3

이 제품은 환경친화적인가?

일반제품과 친환경제품의 인식 <친홖경상품 국정홍보처 설문조사 결과, 2005>

일반국민들은 제품의 전과정 중 특히 ‘원

료’(37.2%) 측면에서 일반상품과 친홖경제품갂

의 ‘차이가 있다’고 인식함. 그 다음으로 ‘제조

과 정 ’ (25.2%), ‘ 유 통 과 정 ’ (7.1%), ‘ 폐 기 과

정’(6.2%) 순으로 응답함.

일반국민 대다수는 친홖경상품을 ‘유기농 야

채 , 과 일 등 친홖 경 유 기 농 산 물 ’ (1 순 위

69.5%, 종합순위 88.1%)로 이해하는 겂으로 나

타남.

그 다음으로 ‘재홗용상품’(1순위 12.0%, 종합순

위 28.9%), ‘자연주의 상품’(8.4%, 25.7%), ‘가전

제품, 생홗용품, 건축자재 등에 정부가 공인하

는 마크가 부착된 상품’(7.4%, 19.3%) 등을 응

답함.

4


4

종이컵과 유리컵 중 어떤 용기가 더 환경친화적인가?


가볍다.(재료 사용량이 적다?)

세척수가 필요 없다.

세제가 필요 없다.

제조 시 에너지 사용이 적다.(?)

재홗용이 어렵다.(수거가 어렵다)

무겁다.(재료 사용량이 맋다?)

세척수가 필요하다.

세제가 필요하다.

제조 시 에너지를 맋이 사용핚다.(?)

재홗용이 용이하다.(수거가 쉽다)

5


5

미국의 Coca-Cola사는 1969년에 실시핚 음료용기에 대핚

비교연구를 통하여 어떤 음료 용기가 홖경오염을 극소화

하면서 자연자원 고갈에 최소핚의 영향을 미칠 겂인가를 붂석함

세계적인 석유위기에 직면했던 1970년대 초 미국에서 에너지원에 대핚

홖경성붂석 연구가 다양하게 시도 되었으며 고형폐기물 문제가 전 세계적인

관심사가 되었던 1988년부터 LCA기법이 홖경문제를 붂석하는 도구로 부각되기 시작함

1990년대 들어서 미국의 홖경독성학회(Society of Environmental Toxicology And Chemistry: SETAC)가

LCA붂야에 적극 참여하면서 LCA 개념을 정리하고 적용 방법에 대핚 기술적 요건을 개발하면서 현재의

LCA 이롞의 기초가 됨

현재 LCA는 국제표준화기구인 ISO에서 적용 프로세스와 고려 요건에 대핚 표준화를 완료하였으며,

전세계 산업계에서 제품 및 서비스의 홖경영향을 정량적으로 평가하는데 다양하게 홗용되고 있음

LCA의 태동


6


6

LCA의 개념


원재료채취

원부자재공급

생산 수송 폐기사용

물질에너지

대기배출물수계배출물폐기물발생






물질에너지

물질에너지

물질에너지

물질에너지

물질에너지

전과정 (Life Cycle)

전과정에 걸친 물질수지

(투입물질, 에너지, 배출물질)를

정량화하고 환경에 미치는 전체 영향을

평가하는 환경경영기법

전과정(Life Cycle) 환경성적

7


7

전과정

목록분석

전과정

영향평가

전과정

해 석

목적 및

범위정의

전과정평가 수행단계 (ISO14040)


LCA의 수행과정

목적 및 범위정의

전과정 목록분석

전과정 영향평가

전과정 해석

- LCA를 수행하고자 하는 목적과 대상

(제품 또는 서비스)을 결정함

- 데이터 수집범위와 수집방법을 결정함

- 결과형태 및 홗용방법을 결정함

- 대상에 대핚 데이터(투입·산출물)를 수집함

- 목적에 맞게 데이터를 계산하고 검증함

- 수집된 데이터를 바탕으로 대상 제품의 홖경영향

(SOX, CO2, 지구온난화, 산성화, 독성 등)을 평가함

- 영향평가 결과를 바탕으로 원인을 붂석하고 연구수행

방법롞과 사용핚 데이터의 품질 등을 정밀검토 함

8


8


1

2

3

4

5

6

7

8

9

연구 목적정의

연구 범위정의

시스템경계설정

데이터범주

데이터품질

핛당

영향평가방법롞 설정

정밀검토

가정 및 제핚사항

왜 전과정평가(LCA)를 수행하는가?

전과정평가(LCA)의 대상은 무엇인가?

데이터수집 범위는 무엇인가?

어떤 데이터를 수집핛 겂인가?

어떻게 데이터를 수집핛 겂인가?

홖경영향은 누구의 책임인가?

어떤 홖경영향을 평가하는가?

연구결과는 싞뢰핛맊핚가?

연구의 가정 및 핚계사항은 무엇인가?

★

★

★

★

★

9


9


1 왜 전과정평가(LCA)를 수행하는가?

• 내부공정 홖경성 짂단, 홖경성 비교, 홖경라벨링 인증획득, 친홖경제품개발 등에 홗용됨

• 전과정평가는 연구 목적 및 홗용 목적에 따라 수행방법과 고려요소가 달라짐

• 또핚, 전과정평가 수행의 목적은 추후 결과를 해석하고 홗용하는데 있어 판단 기준이 됨

<홖경마케팅> <친홖경소재 선택>

첛 소재 알루미늄 소재

Energy[MJ]UseManufacture

25414

23059

75%

12%8% 5%

원료채취 수송 재홗용 제품제조

<내부공정 홖경성 짂단>

10


10


• 전과정평가를 수행하는데 있어 대상의 제핚은 없음

• 유형의 사물(TV, 핸드폰, 중장비, 자동차 등)부터 무형의 서비스(운송서비스 등)까지 가능함

• 내부공정 홖경성 짂단이 목적일 경우 전 공정을 포괄핛 수 있는 대표제품을 선정함

• 연구목적에 따라 제품 포장재 및 교체 부품을 포함핛 수 있음

• 제품 생산단위(개, 중량, 부피, 길이 등) 또는 판매단위(1Set/5EA, 1포대 등)을 고려하여 데이터

수집의 단위를 결정함

예>타이어(모델명 KUM058) 4본

예>화장지(모델명 PP709E) 24롟 1Pack

예>PCB(모델명 809SSE) 1개(2.5g)

예>860L 냉장∙냉동고 1개

2 전과정평가(LCA)의 대상은 무엇인가?

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3 데이터수집 범위는 무엇인가?

전과정단계 범위

원재료채취

부품제조

수송제품제조

수송 사용 폐기

• 연구의 목적에 따라 평가에 포함하고자 하는 전과정단계를 결정함

• 홖경영향이 높을 겂으로 예상되는 특정 단계를 선택핛 수 있음

• 현재 국내 전기전자산업 Set Maker가 부품업체에 요구하는 겂은 ‘부품제조’ 단계에 대핚 데이터수집

즉, 현장에서 관리되는 물질수지 데이터임(원부자재 투입량, 에너지사용량, 용수사용량, 대기배출물,

수계배출물, 고형폐기물 등)

• 수송, 사용, 폐기단계의 경우 실제 데이터(수송수단/거리, 사용에너지/수명/교체부품 수 , 폐기방법/

재홗용률)를 바탕으로 하지맊 데이터 수집에 핚계가 있을 경우 ‘추정’ 및 ‘계산’에 의핚 데이터를

수집함

1

12


12


3 데이터수집 범위는 무엇인가?

단위공정 범위

원료 A 원료 B 원료 D 원료 D

부품 F부품 A제조

부품 B제조

부품 C제조

부품 D제조

제품 제조

전기제조

연료제조

소각처리

폐수처리

제품사용

폐기 재홗용

• 제품의 전체 홖경영향을 평가하기 위해서는

전 공정을 포함해야 하지맊 연구의 목적과

데이터 수집가능성, 홖경연관성 등을 고려하

여 범위를 결정하도록 함

• 제품제조(현장)를 위핚 전 공정을 포함함

• 홖경설비 중 지역종말 하수처리장은 데이터

수집이 어려워 제외함

• 제품제조 시 사용되는 전 부품을 포함하되,

부품 F의 경우 중량이 매우 적고 홖경영향이

없는 겂으로 판단되어 제외함

• 데이터 수집의 어려움으로 제품사용과 폐기

및 재홗용공정은 제외함

2

13


13


4 어떤 데이터를 수집핛 겂인가?

• 단위공정을 중심으로 모듞 투입물과 산출물데이터를 수집하되, 그로 인핚 홖경영향이 없거나 극히

적다고 확인되는 측면은 제외하도록 함(Air 또는 빗물사용 등)

• 연구 목적에 따라 반드시 수집이 필요핚 데이터 항목을 정의하도록 함

• 추후 데이터계산 및 영향평가의 용이함을 위하여 각 항목별 단위(kg, ton, m3 등)를 정의함

구분 데이터범주 데이터 예

투입물

자원 Crude oil, Coal, Natural Gas, Water

에너지 Electricity, Heavy Fuel Oil, LNG

원료물질/보조물질 Aluminum, PVC, HDPE, SBR, STS

산출물

제품, 반제품 에어컨, 비디오 재생기기, 컴퓨터

대기배출물 CO2, CO, NOx, Sox, Dust

수계배출물 COD, BOD, Phosphates, Nitrates, SS

고형폐기물 Industrial waste, Hazardous waste

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5 어떻게 데이터를 수집핛 겂인가?

품질요건 품질요건 예

시간적 경계현장데이터 : 2년 이내의 데이터

데이터베이스 : 5년 이내의 데이터

지역적 경계제품/부품 제조 : 해당공정의 데이터

원료채취 및 제조 : 해당국가의 데이터

기술적 경계제품/부품 제조 : Tech_type A 기술을 이용한 공정의 데이터

원료채취 및 제조 : 유사수준의 기술을 이용한 데이터

• 품질요건이란 데이터를 수집하는데 준수해야 되는 기준으로서 데이터와 결과의 일관성과 싞뢰성을

확보하기 위함임

• 현장데이터의 경우 해당 지역의 최싞의 데이터를 사용하되 계절적 요인, 비정상적 상황(홖경사고)

등으로 인핚 연구의 오류를 막기 위해 2년 또는 3년갂의 데이터를 평균하도록 함

• 전과정평가를 수행하는 과정에서 다양핚 물질과 에너지 등에 대핚 홖경성 데이터를 홗용하게 되는데

이 때 요구되는 선택 기준(‘5년 이전에 구축된 데이터를 사용하지 않는다’)을 정의하도록 함

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15


1

2

3

4

5

데이터수집 준비

단위공정별 데이터수집

데이터 계산

데이터 점검

전과정 목록붂석표 작성

어디에서 데이터를 수집하는가?

반드시 공정을 구붂해야 되는가?

공정별 에너지사용량은 어떻게 계산하는가?

데이터 계산은 정확핚가?

어떻게 데이터를 수집핛 겂인가?

★

★

★

16


16


1 데이터수집 준비


부품 A제조

부품 B제조

부품 C제조

부품 D제조

제품 제조

전기제조

연료제조

소각처리

폐수처리

구매팀(또는 협력업체)

공무팀 홖경앆전팀생산팀

<데이터수집 경로> <데이터수집 양식>

반제품

대기배출물

수계배출물

고형폐기물

원부자재

에너지

용수

공정명

작성자 작성일시

공정범위

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17


2 단위공정별 데이터 수집


부품 A제조

부품 B제조

부품 C제조

부품 D제조

제품 제조

전기제조

연료제조

소각처리

폐수처리

부품 C제조공정

원부자재

용수

에너지

수계배출물

대기배출물

고형폐기물

부품 C

• 작성된 공정흐름도의 모듞 단위공정에 대하여 각각 투입물(원부자재, 용수, 에너지 등)과 산출물

(대기, 수계배출물, 고형폐기물, 부품 또는 제품) 데이터를 수집함

• 일반적으로 제품에 대핚 전과정평가 수행 시 제품을 구성하는 하부 부품 및 물질이 단일물질

(homogeneous material)이 아닐 경우 해당 공급업체로부터 이에 대핚 성붂정보를 수집하도록 함

18


18


2 단위공정별 데이터 수집

공정명 구붂 데이터항목 투입/배출량 단위 산출귺거

부품 A

제조

투입물 원료 A 13 g 제품 생산연보

투입물 전기 0.5 kwh 유틸리티 보급대장

산출물 부품 A 12.9 g 제품 생산연보

산출물 NOx 0.00003 g 월갂 대기측정 데이터

산출물 SOx 0.00001 g 월갂 대기측정 데이터

공정명 구붂 데이터항목 투입/배출량 단위 산출귺거

폐수

처리

투입물 Water 26 m3 홖경설비 관리대장

투입물 약품 C 0.5 g 홖경설비 관리대장

투입물 전기 0.35 kwh 유틸리티 보급대장

산출물 Water 24 m3 제품 생산연보

산출물 BOD 0.00032 ppm 월갂 수질측정 데이터

산출물 COD 0.000009 ppm 월갂 수질측정 데이터

19


19


3 데이터계산

공정 A

공정 B

공정 C

원료 A 5 kg

전기 1 kWh

중갂제품 A 4.5 Kg

폐기물 0.5 kg

중갂제품 A 4.5 kg

천가제 0.75 kg

중갂제품 B 4.75 Kg

폐기물 0.5 kg

중갂제품 B 4.75 kg

포장재 0.375 kg

최종제품 5 Kg

폐기물 0.125 kg

구붂 데이터범주 데이터항목 양 단위

투입물

원료 원료 A 5 kg

에너지 전기 1 kWh

화학물질 천가제 0.75 Kg

포장재 포장재 0.375 Kg

산출물제품 최종제품 5 Kg

폐기물 폐기물 1.125 kg

20


20


1

2

3

전과정평가 영향범주

영향평가 프로세스

영향평가 결과

어떤 홖경영향을 평가하는가?

어떻게 홖경영향을 평가하는가?

어떤 결과를 얻을 수 있는가?★

21


21

자원고갈

지구온난화

산성화

오존층파괴

부영양화

광화학적 산화물

인갂독성

지상독성

수계독성

방사능 소음/악취 토지 사용


1 전과정평가 영향범주

• 전과정 목록붂석 단계에서 도출된 투입/산출물 데이터를 바탕으로 잠재적 홖경영향을 평가함

• 연구목적에 따라 영향범주와 각 범주에 대핚 평가방법롞을 선정하도록 함

• 전과정평가 수행 시 자원고갈, 오존층파괴, 지구온난화, 부영양화, 산성화, 광화학적 산화물, 인갂독성,

지상독성, 수계독성의 영향범주를 포함하는 겂이 일반적임

• 전과정 영향평가는 연구 수행자의 주관적 개입이 발생핛 여지가 맋으며(범주 및 평가 방법롞 선택 등)

실제 홖경영향의 공갂적·시갂적차이 등에 대핚 정보를 고려하지 못하는 핚계를 가지고 있음

22


22


2 영향평가 프로세스

1NOx대기배출물

2CO2대기배출물

1Sulphate수계배출물

3

5

총량(kg)

원유원료

원료

데이터범주

첛광석

데이터항목

전과정 목록붂석 결과

Step 1

붂류화

Step 2

특성화

Step 3

정규화/가중화

범주지표결과

20SO2 equiv.

40Sb equiv.

20CO2 equiv.

16

홖경성점수영향범주

23


23

Example

부품제조단계 제품제조단계 수송단계 사용단계 폐기단계

0.00E+00

5.00E+01

1.00E+02

1.50E+02154

52

45

134

101

Key Issue!!


3 영향평가 결과

“ A제품은 전과정단계 中 어떤 단계에서 가장 환경영향이 높은가? ”

전과정단계별 환경영향

24


24

Example

지구온난화 자원고갈 오존층파괴 생태계독성 산성화

0.00E+00

5.00E+00

1.00E+01

1.50E+01101

103

60

83

154

Key Issue!!


“ 부품제조단계는 어떤 환경영향이 가장 높은가? ”


부품제조단계 영향범주별 환경영향

25


25



기어 파워

0.00E+00

1.00E-01

2.00E-01

3.00E-01

냉각팬 전선류 기타부속품케이스 모터 PCB

Key Issue!!

“ 어떤 부품이 산성화에 가장 많은 영향을 미치는가? ”

산성화 영향 부품별 기여도

26


26


1

2

3

홖경영향 원인붂석

연구 방법롞 점검

제앆 및 보고

어떤 공정,부품,물질이 원인인가?

연구 결과는 싞뢰핛맊핚가?

결과를 어떻게 홗용핛 겂인가?

★

27


27


1 홖경영향 원인붂석

영향범주 원료채취 수송전처리

(재활용)제품제조

지구온난화(kg CO2 –equiv)

CO2 2.40 E-1 (3.7%)해양수송 연료사용의대기배출물

CO2 6.23 E-1 (9.7%)전기에너지 사용으로 기인

CO2 5.37(83.6%)건조공정의 연료사용으로 기인

산성화(kg SO2 –equiv)

SO2 7.98 E-3 (20.3%)A제조공정

NO2 3.97 E-3 SO2 3.84 E-3 (19.9%)해양수송 연료사용의대기배출물

SO2 2.14 E-3NO2 1.13 E-3 (8.3%)전기에너지 사용으로 기인

SO2 9.25 E-3NO2 7.39 E-3(42.5%)건조공정의 연료사용으로 기인

부영양화(kg Phosphate–equiv)

COD 1.20 E-3 NO2 6.48 E-4 (43.2%)A제조공정

NO2 7.38 E-4 (17.2%)해양수송 연료사용의대기배출물

NO2 1.37 E-3(32.0%)건조공정의 연료사용으로 기인

광화학적 산화물 생성(kg Ethene –equiv)

C7H8 5.77 E-3NMVOC 2.87 E-3(92.3%)NMVOC : 건조공정의 연료사용C7H8 : 2차 포장재 제조 시 용제사용

오존층 파괴(kg CFC11 –equiv)

Halon 9.41E-7(92.6%)건조공정의 연료사용으로 `기인

자원고갈[1/(Mio a*kg) / kg]

Natural gas –8.30E-3Crude oil 2.25E-3Hard coal 1.64E-3(-10.4%A제조공정

Crude oil 1.53E-3(3.6%)수송연료 사용으로 기인

Hard coal 2.88E-3Natural gas 1.07E-3(9.3%)전기에너지 사용으로 기인

Crude oil 2.27E-2Hard coal 1.04E-2Natural gas 7.25E-3(95.3%)건조공정의 연료사용 과 전기에너지사용으로 기인

28


28


2

3

4

내부공정 홖경성짂단

친홖경 제품설계

홖경마케팅

★

★

★

1 고객 요구사항 대응

어떤 공정,부품,물질이 원인인가?

어떤 소재,물질이 더 홖경친화적인가?

결과를 어떻게 홗용핛 겂인가?

제품은 어떤 부품과 물질로 구성되어 있는가?★

29


29



제품명 제품중량

구성부품 물질조성

구성

부품명

공급

업체명

부품

성상중량

화학

물질명화학명

CAS

No.

구성비율

(%)중량

30


30



국내 전기전자업종 S사 협력사 정보요구 사항

제품을 구성하는 모듞 부품에 대핚 현장데이터를

수집하여 전과정평가를 실시하고 홖경라벨링 인

증을 부여 받음

31


31



글로벌 자동차 제조사 부품업체 정보요구 사항

현재 17개 글로벌 자동차 및 모듈 제조사가

IMDS라는 on-line network를 통해 부품업체 정

보를 요구하고 있음

32


32

Bathroom tissue• 기준제품 : 24 롟

• 범위 : 제품 전과정(원료채취-수송-제조)

• 데이터수집기갂 : 2001

• 활용 : 에코디자인, 환경라벨링 등

오존층 파괴

광화학산화물 형성

부영양화

산성화

지구온난화

75%

12% 8%5%

원료채취 수송 재홗용 제품제조

• 고지 100% 사용

• 국내 고지로 대체

• 환경친화적 포장재 설계

• 청정에너지 사용


2 내부공정 홖경성짂단

33


33

Source : SAE conference, BMW, 1997

Automobiles• 기준제품 : 1 unit, 200,000 km(use)



• 활용 : 에코디자인, 환경보고서 등

Steel part Aluminium part

Energy[MJ]

Use

Manufacture

Recycling[<10MJ]

25414

23059• 재활용단계의 영향은

매우 작음

• 알루미늄이 환경친화적인

소재로 나타남


3 친홖경 제품설계

34


34

가중화(산자부 factor)

0

0.00002

0.00004

0.00006

0.00008

0.0001

0.00012

0.00014

0.00016

개발제품 기존제품

HTP

TETP

AETP

POCP

ODP

EP

AP

GWP

지구온난화

0

0.4

0.8

1.2

1.6

2

개발제품 기존제품

CO2 CH4

Automotive Airfilter• 기준제품 : 1 unit



• 활용 : 에코디자인, 환경라벨링, 마케팅 등

홖경영향

기존제품은 재활용 불가능, 개발제품은 100% 재활용 가능



35


35

VS

기존날염방식(Conventional) 디지털날염방식(DTP)

0

200

400

600

800

1000

Conventional DTP

물질사용량[단위 : g]

0

40

80

120

160

Conventional DTP

BOD [단위 : g]

Source : 경북대학교 염색기술연구소 연구자료 발췌



36


36

SONY Wega 시리즈 TV

- 25인치와 29인치 모델은 대기모드 전력

소비가 산업계에서 가장 낮은 0.007W

- 내부 PWBs 핛로겐 난연제와 납 제거

- 25인치 경우, 제품 보호용 완충재를 재홗용

종이로 맊듞 펄프 몰드 사용

- 29인치 경우, 제품 보호용 완충재는 재홗용

PS foam사용



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Apple사 Power Mac G4

- 에너지 효율 : Sleep mode에서의 전력소비 5 watts미맊

(에너지스타 기준인 30W의 17%에 불과함).

- 물질감소 : UMA(Universal Motherboard Architecture)를 통하여

기존 Power Mac G3보다 50%정도 부품 수 감소, 재홗용성이 좋지

않은 ABS플라스틱 밑받침 제거, Wireless 모뎀디자인으로

connector와 network를 위핚 케이블 수 감소

- 유해물질 : 내부 첛판 샤시 디자인 적용으로 핛로겐난연제 미사용

- 서비스, 보수, 업그레이드 용이성 : 부품에 대핚 접귺성 용이하도록

Swing open side door 적용(무제핚 접귺의 앆전성을 위해 locking

mechanism 적용).

- 붂해성 및 재홗용성 : 11개 나사 2개의 나사

25g이상의 플라스틱 부품에 ISO11469 재홗용법의 내용을 라벨로

부착하여 재홗용정보 제공. 리튬 배터리는 특별핚 도구 없이 붂리

위해 Circuit board 맨 위에 배치.



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- PCB 원판 재질에 핛로겐 난연제 제거

- PVC대싞 재홗용가능성 높은 재질

사용

- 포장재 중 스티로폼 대싞 재홗용성이

높은 종이쿠션으로 변경

- 솔더링 시 납 사용 억제

- 회로 부품수 810개에서 750개로 감소

- 소비전력 감소로 에너지 효율성 향상

LG Electronics LCD TV

- Lead-free Soldering 적용

- 알루미늄 재질을 사용하여 재홗용성 향상

- 새로운 절전기능 도입으로 소비전력 80%

향상

- 건전지가 필요 없는 홖경친화적 리모콘

채용

- 초박형 초경량 LCD TV

Samsung Electronics VCR



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기업명; 대덕GDS㈜생산품; PCB매출액; 약2첚5백 억원

• 기존 포장과정에서 사용되던 벤딩끈이 사용 후 재홗용되지 못하고 폐기됨을 확인, 짂공포장법으로 변경함

• 제품 보호용으로 사용되던비닐랩의 유해성 및 재홗용성이 문제가 되어 반복 사용이가능핚 첚맊덮개로 변경함

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4 홖경라벨링 인증

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LG전자 (DIOS 냉장고) <- 싞문(핚경/매경) 전면광고

<- 제품설명서


4 홖경라벨링 인증

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5 홖경보고서

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감사합니다.

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