[이미디어= 황원희 기자] 미국 뉴저지주의 한 대형 매립지 단지에서 실제 메탄 배출량이 미국 환경보호청(EPA)에 신고된 양의 약 5배에 달한다는 연구 결과가 나왔다. 특히 겨울철과 기압이 빠르게 떨어질 때 배출량이 크게 증가해, 맑은 날의 단기 관측만으로는 연간 배출량을 과소평가할 수 있는 것으로 나타났다.

컬럼비아대학교 기후대학원과 라몬트-도허티 지구관측소, 러트거스대학교, 하버드대학교, 미국항공우주국(NASA) 등이 참여한 연구진은 뉴저지 미들섹스카운티 매립지 단지의 메탄 배출량을 약 2년 반 동안 관측했다. 연구 결과는 국제학술지 《Environmental Science & Technology》에 게재됐다.

메탄은 대기 중에 머무는 기간은 이산화탄소보다 짧지만 같은 질량을 기준으로 더 많은 열을 가두는 강력한 온실가스다. 미국 EPA는 메탄의 지구온난화지수를 100년 기준으로 이산화탄소의 약 28배로 평가한다. 2022년 메탄은 미국의 인간 활동에서 발생한 온실가스 배출량의 약 12%를 차지했으며, 매립지에서 나온 메탄은 미국 전체 인위적 메탄 배출량의 약 17%에 달했다.

매립지에서는 음식물과 종이, 목재 등 유기성 폐기물이 산소가 부족한 환경에서 분해되면서 메탄이 발생한다. 일부는 포집돼 연료로 사용되거나 소각되지만, 작업 중인 매립면이나 포집시설의 틈, 토양 덮개가 손상된 곳을 통해 대기로 빠져나갈 수 있다.

연구진은 러트거스대학교 캠퍼스에 설치된 높이 20m의 대기질 관측탑에서 메탄 농도를 준연속적으로 측정했다. 여기에 풍향과 풍속, 대기 확산조건을 결합해 인근 매립지 단지에서 배출되는 메탄의 양을 산출했다.

그 결과 2023년 연평균 메탄 배출량은 시간당 2천700±300㎏으로 추정됐다. 같은 해 매립지 단지가 EPA 온실가스 보고 프로그램에 신고한 시간당 536㎏의 약 5배다. 2024년 관측값도 시간당 2천900±400㎏으로 비슷한 수준을 보였다.

EPA에 보고되는 매립지 배출량은 매립된 폐기물의 양과 성상, 매립연도 등을 이용해 계산하거나 포집된 가스량을 토대로 전체 배출량을 추정한다. 그러나 매립지마다 포집효율과 누출지점, 기상조건이 달라 계산값과 실제 배출량 사이에 차이가 생길 수 있다.

연구진은 관측탑 자료를 항공기와 이동식 지상 측정 결과와 비교해 측정 방법의 타당성도 확인했다. 같은 시기의 배출량은 대체로 비슷했지만, 여름철 항공기 관측값의 평균은 관측탑에서 산출한 2023년 연평균 배출량보다 37% 낮았다.

매립지 메탄 배출량은 겨울에 가장 많고 여름에 가장 적은 뚜렷한 계절성을 보였다. 특히 기온이 0도 이하로 내려가거나 대기압이 빠르게 하락할 때 배출량이 증가했다. 매립지 내부 깊은 곳은 외부 기온의 영향을 적게 받기 때문에 겨울에도 미생물에 의한 메탄 생성이 계속된다. 반면 매립지 표면 토양에서 메탄을 소비하는 메탄산화 미생물은 추운 날씨에 활동이 둔화한다. 이 때문에 내부에서 생성된 메탄이 충분히 산화되지 못하고 대기로 배출될 수 있다.

기압이 높은 동안에는 외부 공기가 매립지 표면을 눌러 메탄 배출을 억제하지만, 저기압이 접근해 기압이 떨어지면 내부에 축적된 가스가 한꺼번에 빠져나올 가능성이 커진다. 문제는 위성과 항공기 관측이 주로 날씨가 맑은 여름철에 이뤄진다는 점이다. 메탄 배출이 많은 저기압 시기에는 구름이 동반되는 경우가 많아 위성과 항공기가 배출 기둥을 포착하기 어렵다. 특정 날짜의 관측값만으로 연간 배출량을 추정할 경우 겨울철과 저기압 통과 시기의 배출 정점을 놓칠 수 있다는 것이다.

이번 결과가 미국 전체 매립지에서 공식 신고량의 5배에 달하는 메탄이 나온다는 의미는 아니다. 5배는 뉴저지의 특정 매립지 단지에서 연구진이 관측한 2023년 배출량과 사업자가 EPA에 신고한 값을 비교한 수치다.

매립지마다 폐기물의 성상과 매립연도, 복토 상태, 가스 포집률, 기온과 강수량 등이 다르기 때문에 이번 결과를 다른 지역에 그대로 적용하기는 어렵다. 다만 여러 계절에 걸친 연속 측정이 기존 계산법과 단기 관측의 한계를 보완할 수 있다는 점을 보여준다.

연구진은 메탄 누출조사를 여름철 맑은 날에만 실시하지 말고 겨울철과 기압이 하락하는 시기를 포함해야 한다고 제안했다. 매립지 운영자는 저기압이 접근하기 전에 포집시설의 가동을 강화하고, 겨울철에는 작업면의 복토 상태를 점검해 메탄 누출을 줄일 수 있다.

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