바이오필터 혹은 바이오커버의 메탄 저감 성능은 정확하게 평가하고 고효율로 유지관리 하는 기술 개발은 탄소 거래권 등 경제적인면에서도 중요하며 설치하기 전에는 매립지의 연평균 기온 및 온도 등과 메탄 발생 농도 및 발생량 정량화 및 모델링과 같은 현장 정보를 수집하는 것이 필요하며 바이오커버에 사용한 충전재를 선별, 컬럼과 메탄 산화 특성 및 미생물학적 특성을 조사한다. 바이오커버를 설치한 후에는 환경인자, 가스 및 기온 profile, 바이오커버 물리화학적 변화 및 미생물학적 특성을 조사, 메탄 배출 발생량을 정기적으로 분석하는 것이 필요하며 이러한 현장 조사 결과를 종합적으로 분석하고 모델링을 통해 바이오커버에 의한 메탄 저감을 정확하게 평가하고 또한 바이오커버 성능을 예측하는 것이 가능하게 된다.
<h2>바이오필터/바이오커버의 현장 적용</h2> <p>캐나다, 미국, 그리고 유럽의 연구진은 pilot 규모의 바이오필터와 바이오커버를 매립지에 설치하여 메탄 배출 저감 효과를 평가하였다(Table 5). Einola 등은 물리/화학적으로 전처리한 폐기물을 이용하여 총 용적이 \( 122 \mathrm{~m}^{3} \) 규모의 lysimeter를 핀란드의 매립지에 설치하여 메탄 배출 저감 효과를 평가하였다(Fig. 2). 4월에서 10월까지는 lysimeter의 메탄 제거율이 \( 96 \% \) 이상으로 매우 높았고, 1월에도 약 \( 22 \% \) 정도 메탄 제거가 관찰되었다. 1월에 메탄 제거효율이 저하되는 이유는 lysimeter의 온도가 \(9 \sim25^{\circ} \mathrm{C}\)(4월 10월 )에서 \( 2 \sim 9^{\circ} \mathrm{C}\)(1월)로 낮아졌기 때문으로 추정되었다. 이들의 연구는 핀란드와 같은 아한대 지역에서도 개방형 바이오커버 적용 가능성을 시사하는 매우 의미 있는 결과이다.</p> <p>현장 적용 평가한 바이오필터와 바이오커버의 성능은 매립지 특성, 충전재 종류 및 환경 조건 등에 따라 메탄 제거 효율이 \(0 \sim100\%\)로 매우 다양함을 알 수 있다(Table 5). Compost를 충전재로 이용한 바이오커버를 오스트리아 매립지에 설치하여 2년 이상 성능을 조사하였다. 그 결과, compost 바이오커버의 메탄산화속도는 \( 58.8 \mathrm{~m}^{3}-\mathrm{CH}_{4} \mathrm{ha}^{-1} \mathrm{~h}^{-1} \)으로 매립지로부터 배출되는 메탄의 대부분(\(98 \sim100\%\))이 제거할 수 있었다. 메탄 제거능은 매립가스가 바이오필터에 투과되는 정도와 온도에 가장 크게 영향을 받았다. 동절기의 바이오커버 성능은 도시폐기물로 만든 compost 보다는 하수슬러지와 wood chip을 혼합한 compost를 사용하였을 때 더 우수 하였다. 또한, 억새와 같은 증발산량이 높은 식물을 바이오커버에 식재함으로써 침출수의 발생량을 감소시킬 수 있었다.</p> <p>Gebert와 Grongroft는 clay pellet을 충전재로 사용한 상향식(upflow) 바이오필터를 독일의 매립지에 설치하여 성능을 평가한 결과, 메탄 배출량이 증가할수록 메탄산화속도도 증가하였으며, 조사기간 동안 배출되는 메탄을 거의 \( 100 \% \)에 제거 할 수 있었다. 이러한 바이오필터의 성능을 고려했을 때 매립지의 연간 메탄 배출량의 약 \( 62 \% \)를 제거 가능한 것으로 평가되었다. 또한, 바이오필터의 메탄산화속도는 온도뿐 만 아니라 산소 농도에 크게 영향을 받았다.</p> <p>캐나다의 매립지에서 현장 평가한 compost 바이오필터의 메탄 제거 효율도 \(95\%\)로 매우 만족스런 결과를 얻을 수 있었다. 그러나 핀란드 Ämmässuo 매립지, 플로리다 매립지에 설치한 바이오커버 및 바이오필터의 메탄 제거효율은 \(4 \sim80\%\) 수준이었다. 최근에 Einola 등이 핀란드 Aikkala 매립지에서 현장 평가한 바이오커버 성능은 메탄 배출이 많은 경우에는 메탄 제거효율도 \( 90 \% \) 이상으로 매우 높지만, 메탄 배출이 높지 않을 경우에는 메탄 제거효율이 \( 0 \sim 84 \% \)로 편차가 심한 것으로 조사되었다.</p> <p>Abichou 등은 플로리다의 Leon County 매립지에 \( 7.6 \) \( \mathrm{m} \times 7.6 \mathrm{~m} \) 크기의 compost 바이오커버를 설치하여(Fig. 3), 가스 발생량과 메탄 산화에 미치는 compost 바이오커버의 영향을 측정하고, 수리학적 모델링을 통해 예측한 결과와 실측한 결과를 비교 검토하였다. 그 결과 바이오커버를 설치한 부분의 메탄 배출 속도는 실측치는 \( 0.04 \mathrm{~g}-\mathrm{CH}_{4} \mathrm{~m}^{-2} \mathrm{~d}^{-1} \)이었고 모델링을 통한 예측치는 \( 0.0 \mathrm{~g}-\mathrm{CH}_{4} \mathrm{~m}^{-2} \mathrm{~d}^{-1} \)이었다.</p> <p>현장 적용한 바이오필터 혹은 바이오커버의 메탄 저감 성능은 정확하게 평가하고 고효율로 유지관리 하는 기술 개발은 기후변화 대책 측면 뿐 만 아니라, 탄소 거래권 등 경제적인 측면에서도 매우 중요하다. Huber-Humer 등은 현장에 설치한 바이오커버의 성능을 평가하고 유지관리하는 체계를 Fig. 4와 같이 제안하였다. 현장에 바이오커버를 설치하기 전에는, 대상 매립지의 메탄 발생 농도 및 발생량 정량화 및 모델링, 연평균 기온 및 온도 등과 같은 현장 관련 정보를 수집하는 것이 필요하다. 또한, 바이오커버에 사용한 충전재를 선별하고 컬럼과 회분식 실험을 통해 메탄 산화 특성 및 미생물학적 특성을 조사한다. 현장에 바이오커버를 설치한 후에는, 현장에서 환경인자(바이오커버의 수분함량 및 온도), 가스(메탄, 이산화탄소, 산소, 질소) 및 기온 profile, 바이오커버 물리화학적 변화 및 미생물학적 특성을 조사하고, 메탄 배출 발생량을 정기적으로 분석하는 것이 필요하다. 이러한 현장 조사 결과를 종합적으로 분석하고 모델링을 통해 바이오커버에 의한 메탄 저감을 정확하게 평가하고 또한 바이오커버 성능을 예측하는 것이 가능하게 된다.</p>