178일차 바이오커버 충전 소재의 메탄산화를 확인한 결과 PBC1 5일후, PBC2 는 7일 후 메탄을 모두 분해 하였다. 평균 메탄 산화 속도는 PBC1과 PBC2은 깊이에 따른 차이는 없었고, 평균 메탄 산화 속도는 PBC1 이 PBC2보다 빠르고, 깊이별로는 가장 깊은 위치에서 가장 빠른 속도를 보였다. Spokas와 Bogner는의 연구와 비교했을때 본 연구의 메탄 산화 효율이 높은 수준임을 알수 있다. 충전 소재의 메탄 산화 활성은 높음에도 바이오커버의 메탄 산화 효율 낮았다. 이는 현장에서의 외부 요인에 의해 효율이 감소한 것으로 보인다.
<h2>바이오커버 충전소재의 메탄 잠재 분해능 평가</h2> <p>바이오커버의 메탄 제거 성능이 급격하게 떨어진 178 일차 에 바이오커버 충전 소재를 채취하여, 메탄 잠재 분해능을 측정을 통해 충전 소재의 메탄 산화능을 확인하였다. PBC1과 PBC2 모두 메탄이 제거되기까지 약 2 일간의 lag time이 관찰되었고, PBC1 은 5 일 경과 후 메탄 \( 50,000 \mathrm{ppm} \) 을 모두 분해하였고 PBC2 는 7일 경과 후 메탄을 모두 분해 하였다. 이들 충전 소재의 평균 메탄 산화 속도와 최대 메탄 산화 속도를 계산한 결과를 Table 1에 정리하였다. 평균 산 화 속도의 경우 PBC1 가 깊이별로 \( 0-15 \mathrm{~cm} \) 에서 \( 196.09 \pm 5.04 \), \( 15-30 \mathrm{~cm} \)에서 \( 192.75 \pm 3.46, 30-50 \mathrm{~cm} \) 에서 \( 198.76 \pm \) \( 4.69 \mu \mathrm{g} \) - \( \mathrm{CH}_{4} \) g-packing material \( { }^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \) 이었고, PBC2 가 \( 0-15 \mathrm{~cm} \) 에서 \( 188.02 \pm 9.58,15-30 \mathrm{~cm} \) 에서 \( 180.29 \pm 4.87,30- \) \( 50 \mathrm{~cm} \) 에서 \( 182.87 \pm 10.90 \mu \mathrm{g}-\mathrm{CH}_{4} \) g-packing material \( { }^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \) 이 었다. PBC1과 PBC2에서 깊이에 따른 메탄 분해 활성의 유 의차는 없었다. 최대 메탄 산화 속도는 PBC1에서는 깊이별로 \( 0-15 \mathrm{~cm} \)에서 \( 337.55 \pm 13.41,15-30 \mathrm{~cm} \) 에서 \( 305.91 \pm 1.17 \), \( 30-35 \mathrm{~cm} \)에서 \( 369.44 \pm 7.78 \mu \mathrm{g} \) - \( \mathrm{CH}_{4} \) g-packing material \( { }^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \) 이었다. PBC2에서는 깊이에 따라 \( 0-15 \mathrm{~cm} \)에서 \( 266.98 \pm \) \( 2.66,15-30 \mathrm{~cm} \) 에서 \( 271.19 \pm 8.09,30-50 \mathrm{~cm} \) 에서 \( 289.91 \pm \) \( 4.98 \mu \mathrm{g} \) - \( \mathrm{CH}_{4} \) g-packing material \( { }^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \) 이었다. PBC1 이 PBC2보다 더 최대 산화 속도가 빨랐고 깊이별로는 30-50 \( \mathrm{cm} \) 의 가장 깊은 위치의 시료가 가장 높은 메탄 산화 속도를 나타내었다 \( (p<0.05) \).</p> <p>Spokas와 Bogner는 켈리포니아에 위치한 coastal marina 매립지와 inland scholl canyon 매립지에서 사용하는 일일 복토, 중간복토, 최종복토에 대해 회분식 실험을 진행하여 메 탄 산화 속도를 구한 결과, 일일 복토의 메탄산화속도는 142 와 \( 112.4 \mu \mathrm{g}-\mathrm{CH}_{4} \mathrm{~g}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \), 중간 복토는 452 와 \( 212.4 \mu \mathrm{g}-\mathrm{CH}_{4} \) \( \mathrm{g}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \) 그리고 최종 복토의 경우 644 와 \( 212.9 \mu \mathrm{g}-\mathrm{CH}_{4} \mathrm{~g}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \) 이었다. 이 외에도 Pedersen 등은 퇴비의 숙성도에 따른 메탄 산화능을 연구하였으며 그 중 가장 효율이 좋았던 4년 숙성된 퇴비와 슬러지 퇴비의 메탄 산화 속도는 각각 53-161 와 19-142 \( \mu \mathrm{g}-\mathrm{CH}_{4} \mathrm{~g}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \) 이었고, 퇴비 숙성 기간이 1 년, 2 년, 8 년으로 길어짐에 따라 \( 27-46,11-13 \) 그리고 \( 3.2-7 \mu \mathrm{g}^{-\mathrm{CH}_{4}} \) \( \mathrm{g}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \) 로 감소하였다. 기존의 연구 결과와 비교해보면 본 연 구의 PBC1와 PBC2의 메탄 산화 효율이 매우 높은 수준임 을 알 수 있다.</p> <p>178 일째 바이오커버의 충전 소재 자체의 메탄 산화 활성 은 높았음에도 불구하고, 바이오커버의 메 탄 산화 효율은 매우 낮았다. 이는 충전 소재 내에서 의 높은 메탄 분해능을 가지고 있지만, 현장에서는 채널링 등과 같은 외부 요인에 의해 메탄 제거 효율이 감소한 것으 로 추정된다. 채널링은 바이오커버 충전 소재가 기상 조건, 미생물 대사 과정으로 인한 담체의 변형 등으로 불균일하게 되어 매립지 가스가 처리되지 못하고 새어나가는 현상을 말 한다. 기온이 계속 높아지고 강우량이 적은 건조 기후가 지속되었으며, 또한 미생물의 대사작용으로 생산되 는 외부 중합체 물질(exopolymeric substance, EPS)의 축적 으로 인해 충전 소재내 공극이 줄어 충전 소재가 단단하게 군는 막힘 현상(clogging) 등으로 인해 바이오커버 의 채널링 현상이 발생한 것으로 추정된다. 실제 운행 중인 매립지에 바이오커버를 적용한 기존의 연구에서도, 기온, 강 수, 풍량 등의 대기조건 변화와 미생물 작용으로 인한 충전 소재의 변성, 그리고 불균일한 매립층 조성으로 인한 불일정 한 메탄 발생량 등의 원인으로 메탄 제거 효율이 \( 0-40 \% \) 및 \( 24.5-99.6 \% \)로 변화가 컸다. 따라서 바이오커버 충전 소재의 조성, 충전 소재 내 미생물 군집을 조절하여 보다 안 정적으로 메탄 분해를 할 수 있는 바이오커버에 대한 연구 개발이 필요하다.</p> <p>본 연구에서 매립지 현장에 바이오커버를 실제로 적용하 여 매립가스 중 메탄 제거 성능을 평가하였다. 바이오커버의 메탄 제거 성능은 특히 충전 소재의 막힘 현상 등에 크게 영 향을 받음으로 안정적인 메탄 제거 효율을 얻기 위해서는 충 전 소재 비율과 운전 조건에 대한 추가 연구가 필요하다.</p>