전 지구적 기후변화를 야기하는 대표적인 온실가스는 이산화탄소\( \left(\mathrm{CO}_{2}\right) \), 메탄\( \left(\mathrm{CH}_{4}\right) \), 아산화질소\( \left(\mathrm{N}_{2} \mathrm{O}\right) \), F-가스\( (\mathrm{HFCs} \),\( \mathrm{PFCs}, \mathrm{SF}_{6} \) ) 등을 칭한다. 이산화탄소에 이에 2번째로 기여도가 높은 온실가스인 메탄은 무색, 무취 온실가스로, 공기 중에 \( 5 \sim 15 \% \) 함유되어 있으면 폭발 위험성이 있으며, \(0.5\%\) 메탄에 장기 노출 시 호흡곤란을 야기하는 유해가스이다. 식생이 없는 토양의 메탄 발생속도는 \( 3 \mathrm{~g}{-\mathrm{CH}_{4}} \mathrm{ha}^{-1} \mathrm{~d}^{-1} \)이지만, 소택지의 메탄 발생속도는 약 \( 700 \mathrm{~g}-\mathrm{CH}_{4} \mathrm{ha}^{-1} \mathrm{~d}^{-1} \) 이고 논의 메탄발생속도는 약 \( 1000 \mathrm{~g}-\mathrm{CH}_{4} \mathrm{ha}^{-1} \mathrm{~d}^{-1} \)로 상대적으로 높음을 알 수 있다. 한편, 경작지, 초지 및 산림토양의 최대 메탄소멸속도는 \(228\sim\ 1,659\) \(\mathrm{g}-\mathrm{CH}^{-1} \mathrm{~d}^{-1} \)이지만, 습지토양의 최대 메탄소멸속도는 \( 700,000 \mathrm{~g}-\mathrm{CH}_{4} \mathrm{ha}^{-1} \mathrm{~d}^{-1} \)로 측정되었다.
<h1>온실가스 저감 전략으로 매립지 메탄 관리의 중요성</h1> <h2>메탄 발생 및 소멸</h2> <p>전 지구적 기후변화를 야기하는 대표적인 온실가스는 이산화탄소\( \left(\mathrm{CO}_{2}\right) \), 메탄\( \left(\mathrm{CH}_{4}\right) \), 아산화질소\( \left(\mathrm{N}_{2} \mathrm{O}\right) \), F-가스\( (\mathrm{HFCs} \),\( \mathrm{PFCs}, \mathrm{SF}_{6} \) ) 등을 칭한다. 이산화탄소에 이에 2번째로 기여도가 높은 온실가스인 메탄은 무색, 무취 온실가스로, 공기 중에 \( 5 \sim 15 \% \) 함유되어 있으면 폭발 위험성이 있으며, \(0.5\%\) 메탄에 장기 노출 시 호흡곤란을 야기하는 유해가스이다. 대기 중 메탄 농도는 산업혁명 이전에는 \( 700 \mathrm{ppb} \)이었으나 현재는 \( 1745 \mathrm{ppb} \)로 급격하게 증가하였다. 메탄의 복사강제력은 \( 0.48 \mathrm{~W} \mathrm{~m^{-2}}\)이며, GWP(100년 기준)은 이산화탄소보다 20배 이상(21~25배)이다. 특히 메탄의 체류시간은 \( 12 \pm 3 \)년으로 타 온실가스에 비해 비교적 짧기 때문에, 20년 기준 GWP는 이산화탄소보다 70배 이상이다. 3대 주요 온실가스인 이산화탄소, 메탄 및 이산화질소의 발생원을 비교해보면, 이산화탄소의 주요 발생원은 에너지 공급, 산업 및 수송이 높은 비중을 차지하며, 아산화질소는 농업분야와 토양이용 및 바이오매스 연소과정이 주요 발생원이다. 메탄은 농업 및 화석연료 사용 분야 뿐 만 아니라, 다른 온실가스와는 달리 폐기물 처리 분야가 주요 발생원이다.</p> <p>자연적 발생원에 의한 메탄 발생량은 총 발생량의 \( 30 \% \)를 차지며, 습지는 가장 중요한 자연적 메탄 발생원이다. 인위적 메탄 발생원 중 매립지와 폐기물로부터 발생되는 메탄양은 연간 약 \( 35 \sim\ 73 \mathrm{Tg} \)으로 추정된다. 메탄은 유기물의 혐기적 분해 과정에서 메탄생성세균에 의해 생성되며, 이러한 생물학적 작용에 의한 메탄 발생량은 총 발생량의 약 \( 70 \sim\ 80\% \)정도 차지하는 것으로 추정되고 있다. 한편, 메탄 제거는 주로 대류권에서의 OH Radical과의 반응 \( \left(\mathrm{CH}_{4}+\right. \) \( \left.\mathrm{OH} \cdot \rightarrow \mathrm{CH}_{3} \cdot+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right) \)과 성층권에서 chlorine과의 반응 \( \left(\mathrm{CH}_{4}\right. \) \( \left.+\mathrm{Cl} \cdot \rightarrow \mathrm{CH}_{3} \cdot+ \mathrm{HCl}\right) \)에 의해 소멸된다. 또한, 호기적인 환경에서는 메탄은 유일 탄소원과 에너지원으로 이용하는 메탄영양세균에 의해 이산화탄소로 최종 산화되는데, 이러한 기작은 메탄의 주요 소멸기작이다.</p> <p>토양은 주요 메탄 발생원임과 동시에 소멸원이며, 메탄 발생과 소멸은 모두 토양미생물에 의한 생물학적 작용에 기인한다. 따라서 토양 미생물은 메탄의 지화학적 순환(bio-geochemical cycle)에 중요한 역할을 담당한다. 토성, 온도, 유기물 함량, 수분함량, pH, 식생 종류 등 토양 특성에 따라 메탄발생속도와 메탄소멸(산화)속도는 상이하다. 식생이 없는 토양의 메탄 발생속도는 \( 3 \mathrm{~g}{-\mathrm{CH}_{4}} \mathrm{ha}^{-1} \mathrm{~d}^{-1} \)이지만, 소택지의 메탄 발생속도는 약 \( 700 \mathrm{~g}-\mathrm{CH}_{4} \mathrm{ha}^{-1} \mathrm{~d}^{-1} \) 이고 논의 메탄발생속도는 약 \( 1000 \mathrm{~g}-\mathrm{CH}_{4} \mathrm{ha}^{-1} \mathrm{~d}^{-1} \)로 상대적으로 높음을 알 수 있다. 한편, 경작지, 초지 및 산림토양의 최대 메탄소멸속도는 \(228\sim\ 1,659\) \(\mathrm{g}-\mathrm{CH}^{-1} \mathrm{~d}^{-1} \)이지만, 습지토양의 최대 메탄소멸속도는 \( 700,000 \mathrm{~g}-\mathrm{CH}_{4} \mathrm{ha}^{-1} \mathrm{~d}^{-1} \)로 측정되었다.