유입가스의 메탄 농도는 PBC1과 PBC2의 측정값의 평균을 사용하였으며, 바이오커버의 메탄 제거율은 특정 식을 사용하여 계산하였다. 바이오커버 깊이에 따른 충전 소재의 메탄 활성화능을 평가하기 위해, 178일 후에 바이오커버 충전 소재를 특정 깊이에서 채취하였다. 이후, 메탄의 잠재 산화능을 평가하기 위해 혈청병 실험을 수행하였고, 충전 소재의 메탄 분해능은 평균 산화 속도와 최대 산화 속도를 계산하여 비교하였다.
<h2>현장 메탄 분해능 평가</h2> <p>바이오커버 설치 후 240일간 약 한달 간격으로 PBC1과PBC2의 유입 가스 샘플구와 바이오커버의 표면에 설치한챔버에서 가스를 채취하여 바이오커버에 유입되는 메탄 농도와 바이오커버로부터 배출되는 메탄 농도를 측정하였다.메탄 농도 분석은 이동식 측정기기(biogas check analyzer,Geotechnical Instruments, UK)를 이용하여 현장에서 2−3회 반복 측정하였다. 또한, \( 5 \mathrm{~L} \) Tedlar bag (SKC Inc.,Eighty Four, USA)을 이용하여 유입가스와 바이오커버 표면배출가스를 채취하고 GC/FID 시스템 (Shimadzu 17A,Japan)을 이용하여 정밀 분석하였다. MS-5A column \( (30 \mathrm{~mm} \times 12.60 \mathrm{~mm} \times 1 \mu \mathrm{m}) \)을 사용하였으며 주입구, 오븐과 검출기의온도는 각각 \( 250^{\circ} \mathrm{C}, 60^{\circ} \mathrm{C} \) 및 \( 250^{\circ} \mathrm{C} \)이었다. 이동상 가스는 \( 99.999 \% \) 헬륨 가스를 \( 40 \mathrm{ml} / \mathrm{min} \)의 속도로 사용하였다. 유입가스의 메탄 농도는 PBC1과 PBC2에서 측정한 값을 산술평균하여 사용하였고, 각 바이오커버의 메탄 제거율은 다음의식으로 계산하였다.</p> <p>메탄 제거율(\%) = \( \frac{\text { 유입가스의 메탄 농도-표면배출가스의 메탄 농도 }}{\text { 유입가스의 메탄 농도 }} \times 100 \)</p> <h2>바이오커버 충전 소재 시료 채취</h2> <p>바이오커버 깊이별로 충전 소재의 메탄 잠재 활성능을 평가하기 위해 178일 경과 후 바이오커버 표면에서\( 0−15, 15 −30, 30−50 \mathrm{~cm} \) 깊이에서 바이오커버 충전 소재를 채취하였다. 또한 미생물 군집 분석을 위해 5, 88, 178 및 240일차에 \( 10-20 \mathrm{~cm} \) 깊이에서 바이오커버의 충전 소재 시료를 채취하였다. 각 바이오커버의 표면에서 3개의 채취 지점을 임의로선정하고 채취 지점에서 시료를 채취한 후 이를 혼합하여 대표 시료로 사용하였다. 채취한 시료는 \( 2 \mathrm{~mm} \) 체를 이용하여지름 \( 2 \mathrm{~mm} \) 이상의 입자가 큰 물질은 걸러내고 \( 4^{\circ} \mathrm{C} \)에서 보관하였다.</p> <h2>메탄 잠재 분해능 평가</h2> <p>바이오커버 설치 178 일이 경과 후 채취한 바이오커버 충전 소재의 메탄 잠재 산화능을 평가하기 위해 다음과 같이 혈청병 실험을 수행하였다. \( 600 \mathrm{ml} \) 의 혈청병에 바이오커버 깊이별로 채취한 시료를 각각 \( 1 \mathrm{~g} \) 씩 넣고 \( 20 \mathrm{ml} \) 의 NMS 배지를 넣었다. 대조군으로는 \( 600 \mathrm{ml} \) 의 혈청병에 \( 20 \mathrm{ml} \) 의 NMS 배지만을 넣었다. NMS 배지는 \( \mathrm{MgSO}_{4} \cdot 7 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} 1.0 \mathrm{~g} / \), \( \mathrm{CaCl}_{2} 0.1 \mathrm{~g} / \mathrm{l}, \mathrm{KNO}_{3} 1 \mathrm{~g} /, \mathrm{KH}_{2} \mathrm{PO}_{4} 0.272 \mathrm{~g} / \mathrm{l}, \mathrm{Na}_{2} \mathrm{HPO}_{4} \). \( 12 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} 0.717 \mathrm{~g} / \), trace element 용액( \( \mathrm{FeSO}_{4} \cdot 7 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} 200 \mathrm{mg} / \), \( \mathrm{ZnSO}_{4} \cdot 7 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} 10 \mathrm{mg} / \mathrm{l}, \mathrm{MnCl}_{2} \cdot 4 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} 3 \mathrm{mg} /, \mathrm{H}_{3} \mathrm{BO}_{3} 30 \mathrm{mg} / \mathrm{l} \), \( \mathrm{CoCl}_{2} \cdot 6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} 20 \mathrm{mg} / \mathrm{l}, \mathrm{CaCl}_{2} \cdot 2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} 1 \mathrm{mg}, \mathrm{NiCl}_{2} \cdot 6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \) \( \left.2 \mathrm{mg} / \mathrm{l}, \mathrm{Na}_{2} \mathrm{MoO}_{4} \cdot 2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} 3 \mathrm{mg} / \mathrm{l}\right) 0.25 \mathrm{ml} \) 를 혼합하여 제조 하였다. 이렇게 제조한 NMS 배지 \( 990 \mathrm{ml} \) 에 \( \mathrm{Cu}^{2+} \) 이온의 최 종 농도가 \( 30 \mu \mathrm{M} \) 가 되도록 \( 3000 \mu \mathrm{M} \) 의 \( \mathrm{Cu}^{2+} \) stock sol. \( \left(\mathrm{CuSO}_{4} \cdot 5 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} 0.749070 \mathrm{~g} / \mathrm{l}\right) \) 을 \( 10 \mathrm{ml} \) 혼합한 배지를 메탄 잠재 분해능 평가를 위해 사용하였다. 결과의 재현성을 확인 하기 위해 각 조건별로 3 반복이 되도록 혈청병을 준비하였 다. 혈청병 입구를 고무마개로 밀봉하였고, 멸균 실린지를 이 용해 고순도 메탄가스 \( (99.995 \% \), Gas Valley, Korea)로 \( 30 \mathrm{ml} \) 를 주입하여 최종 메탄 농도가 \( 50,000 \mathrm{ppm} \) 이 되도록 하였다. 이 혈청병을 진탕배양기내에서 \( 30^{\circ} \mathrm{C}, 130 \mathrm{rpm} \) 조건 에서 배양하면서, 주기적으로 혈청병 내의 메탄 농도를 분석 하였다. 메탄 농도 분석을 위해 \( 500 \mu \) lof gas-tight 실린지를 이용하여 혈청병 내 상부 가스를 \( 100 \mu \) 씩 채취한 후, 불꽃 이 온화 검출기를 장착한 가스크로마토그래피(7890A GC system, Agilent, USA)에 주입하였다. DB-624 capillary column \( (30 \mathrm{~m} \times 320 \mu \mathrm{m} \times 1.8 \mu \mathrm{m} \), J\&W Scientific Inc., CA)을 사용하였으며, carrier 가스로 질소를 \( 1.5 \mathrm{ml} / \mathrm{min} \) 의 속도로 주입 하였다. 온도 조건은 오븐 \( 100^{\circ} \mathrm{C} \), 주입부 \( 230^{\circ} \mathrm{C} \) 및 검출부 \( 230^{\circ} \mathrm{C} \) 이었다.</p> <p>바이오커버 충전 소재의 메탄 잠재 분해능 평가는 평균 산 속도와 최대 산화 속도를 계산하여 비교하였다. 평균산화 속도는 감소된 메탄의 양을 lag time을 포함하여 메탄 최초 주입직후부터 메탄의 농도가 \( 500 \mathrm{ppm} \) 이하가 될 때까지 소요된 시간으로 나누었고, 최대 산화 속도는 lag time 이후 메탄의 농도가 감소하기 시작한 시점부터 메탄의 농도가 \( 500 \mathrm{ppm} \) 이하가 되었을 때까지 소요된 시간과 메탄 제거량을 이용하여 계산하였다. 이렇게 계산한 값을 바이오커버 충전 소재 건조 중량(g-packing material) 기준으로 메탄 산화 속도값을 보정하여 주었다.</p>