서론

국내의 유류비축사업은 비축 규모 및 운전에 있어 국제적으로 가장 선도적인 위치를 점하고 있으며, 단순히 경제안보 차원에서의 정적 석유비축 개념에서 탈피, 국제공동 비축사업 및 비축유 트레이딩 등 비축자산을 효율적으로 운용함으로써 경제성을 동시에 고려하는 동적 비축개념으로 전환하고 있다(KNOC, 2017). 특히 안전, 환경, 비용효과 등의 장점으로 인하여 지상 탱크 비축보다는 지하비축이 선호되고 있으며, 한국석유공사, E1, SK가스 등의 회사도 총 9개소의 대규모 지하 유류비축기지를 건설하여 원유, 제품유, LPG 등을 비축하고 있다.

현재 이들 기지에서는 공동 기밀성의 안정적 유지를 위하여 수장막(water curtain) 시스템을 사용하고 있다(Kim et al., 2011; Park et al., 2012, 2017). 수장막 시스템은 공동 상부에 물을 주입함으로써 상온 상태의 유류 증기압보다 높은 외부 압력(수압)을 가하여 균열면을 따라 흐르게 함으로써 누유를 억제하는 시스템이다. 이 때 수장막 시스템의 안정적 운영에 가장 심각한 위해 요소는 주입수의 원활한 흐름을 막는 클로깅(clogging) 현상의 발생으로서 클로깅이 발생하면 그 지점에서 정수압이 감소하여 증기압을 억제할 수 없게 되어 저장물이 누출될 위험이 발생한다. 이러한 위험을 사전에 방지하기 위하여 각 기지에서는 주변 지하수 시료를 주기적으로 채취하여 수리지구화학적‧미생물학적 분석을 수행하고 있다(예를 들면, Lee, 2016).

국내외에서 수행된 지하 유류비축기지의 수리지구화학적 연구는 지하수 시료의 물리적 특성, 용존 성분에 대한 화학분석 및 해석, 열역학적 계산이 포함된 일부 광물의 포화지수(saturation index) 산정, 물 분석 데이터의 통계적 고찰, 주입수 흐름에 따른 화학성분 변화 추정 등을 포함한다(Jeong, 2004; Jezerský, 2007; Lee et al., 2007; Kim et al., 2008; Lee and Cho, 2008; Lee et al., 2008).

반면 주입수 및 지하수에 생존하는 세균(bacteria)에 의한 바이오필름(biofilm) 형성으로 발생하는 미생물학적 클로깅은 물리‧화학적 원인에 비하여 단기간에 형성될 수 있으므로 더욱 체계적인 주입수질의 관리가 필요하나, 현재로서는 주입수에 대한 살균제 농도 산정 및 물 시료 내의 자유유영(free-living; planktonic) 상태의 미생물 균체수 파악에 그치고 있는 실정이다(Lee et al., 2005). 이는 실제 지하 유류비축기지에서 지하 암반 균열면에 형성된 바이오필름을 직접 관찰하는 것이 불가능하기 때문에 생긴 현상이다. 최근에는 지하 균열면을 모사한 실험을 통해 바이오필름 형성에 의한 간극 폐색을 확인한 실험이 수행된 바 있다(Kim et al., 2011; Park et al., 2012, 2017).

현재 암반 내 지하수 유로의 미생물학적 클로깅을 방지하기 위하여 수장막 시스템에 주입하는 주입수에 적정 농도의 살균제를 투입하고 있다. 그러나 이러한 조치가 수장막 시스템 전체의 무균화를 보장하지 못할 가능성은 농후하다. 즉 수장막 시스템 외부에서 기원하여 저장 공동으로 흘러가는 지하수도 있을 것이고, 공동 건설 당시부터 암반 내에서 생존․번식하던 세균도 있을 것이며, 투여한 살균제가 주입수와 함께 이동하는 도중 모두 소모된 후 공동 주변에서는 거의 잔류하고 있지 않을 수도 있다.

암반 균열면에 형성된 바이오필름을 육안으로 관찰하고 정량할 수 있으면 미생물학적 클로깅 발생 및 성장을 가장 확실하게 파악할 수 있을 것이나 현실적으로 이는 불가능하다. 따라서 주입수량이 감소하거나 또는 수장막 시스템 내 각 지점별 물 속의 세균수가 증가하거나 하는 식의 간접적 방식을 통해서만 미생물학적 클로깅을 예측할 수 있다.

그간 미생물학적 클로깅 가능성을 파악하기 위하여 실험실에서 세균을 배양할 때 성장배지는 대부분 담수 서식균을 대상으로 한 것이었다. 그러나 최근 비축기지가 해저에 건설되는 경우가 많고, 육상기지의 경우에도 유류 입출하의 편의성을 위하여 해안지역에 건설되는 경우가 대부분이다. 이러한 경우 해수가 공동으로 유입되는 경우가 발생하며, 실제로 한국석유공사 운영 기지 중 일부 공동에는 해수 침입이 관찰되고 있다(Lee, 2016). 따라서 이러한 경우 염도가 높은 배지를 사용하여 세균 배양을 수행하는 것이 더 효과적일 수 있을 것이다.

이 연구는 현재 각 비축기지에서 실질적으로 수행되는 미생물학적 클로깅 예측방법의 정확도를 높이기 위하여 아래 사항을 확인하려는 목적으로 수행되었다.

① 균열면에 부착한 상태인 바이오필름 양이 증가하면 그에 비례하여 물에 떠다니는 자유유영 상태의 세균수도 증가하는가?

② 현재 세균 계수에 사용되는 담수(fresh water) 세균용 배지가 해수(sea water) 세균 계수에도 적용 가능한가?

③ 자유유영 상태의 세균에 효과적인 것으로 알려진 살균제가 바이오필름 상태의 세균을 제거하는 데에도 효과적인가?

이 연구에서는 암석 코어시료를 이용하여 암반 균열면을 모사한 모형 실험 장치를 제작하였다. 균열면에 인위적으로 미생물학적 클로깅을 형성시킨 후 삼출수량 및 자유유영 세균의 집락(colony) 수 변화 등 다양한 요소를 시간에 따라 모니터링하였다. 또한 간극 폐색이 발생한 후에는 살균제를 투여하여 바이오필름 양의 감소에 기여하는지 여부를 살펴보았다.

실험방법

컬럼실험 제원

실험을 위하여 결정질 화강암 코어(core)를 일정한 크기로 절단한 후, 점재하 강도 시험기를 이용하여 시료의 종 방향으로 인위적 균열면을 발생시켰다(Kim et al., 2011; Park et al., 2012, 2017). 코어의 직경은 54.7 mm, 길이는 88.9~94.3 mm, 중량은 529.4~575.1 g로 나타났다. 절단면의 경사는 8개 코어 시료 모두 큰 차이가 없었으며, 프로파일 게이지로 측정한 결과, 표면 거칠기 역시 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 코어 시료는 다른 미생물에 의한 간섭을 막기 위하여 고압멸균(121℃, 15분)으로 멸균 처리하여 사용하였다. 암석 코어의 균열 방향으로만 주입수가 흐르게 하기 위하여 성형된 코어 옆면을 실리콘으로 봉합하여 코어 홀더와 단단히 결합하였고 코어 홀더 결합 후에도 3시간 이상 자외선 처리를 하여 다른 미생물에 의한 간섭을 제거하였다.

코어를 종방향으로 배열하고 주입 용액이 담겨진 대형 수조를 코어 상부 일정한 거리에 위치하여 수두차에 의한 일정한 압력에 의하여 코어 균열면으로 흐르게 구성하였다(Fig. 1). 연동식 펌프를 이용하여 수조에 각각의 주입용액을 지속적으로 주입하였다. 수조 내에서 일정 수두를 초과하면 물이 배출될 수 있도록 장치하여 수두를 일정하게 유지하였다. 코어 균열면에 바이오필름 발생을 촉진하기 위하여 주입 용액에 세균 배양을 위한 영양물질을 주입하였다. 주입 용액의 오염과 삼출수량을 고려하여 주입 용액은 하루에 1~2회씩 신선한 것으로 교체하였다. 코어 홀더의 길이는 9.5 cm이었고 코어 홀더 상단에서 수두까지의 높이는 30.18±0.33 cm를 유지하였다. 실험의 정확성을 위하여 중복실험(duplicate)을 수행하였다.

Fig. 1.

Experimental equipment designed to maintain solution flow under constant pressure through rock cores.

컬럼실험

컬럼실험은 실험 1과 2로 나누어 별도로 수행하였다.

컬럼실험 1은 바이오필름 형성에 따른 자유유영 상태 세균의 개체수 변화 추이를 보기 위한 것이었다. 코어에 주입한 용액은 두 종류로서 각각 ‘해수+30%(7:3 v/v) TSB(tryptic soy broth; Difco 사’, ‘담수 + 30% TSB’로 구성하였다. 실험에 사용한 해수는 전라남도 함평군 함평읍에서 채수하였으며, 신선도 유지를 위해서 실험이 진행되는 동안 주기적으로 해수를 채취하였다. 담수는 내륙 지하비축기지의 수장막 시스템에 공급되는 공업용수를 모사한 것으로서 실험실에 공급되는 수돗물을 사용하였다. 주어진 실험 기간 내에 바이오필름을 신속히 형성하기 위하여 영양물질인 TSB를 30%로 희석하여 주입하였다. TSB의 조성은 다음과 같다; Pancreatic digest of casein 17.0 g/L, Enzymatic digest of soybean meal 3.0 g/L, 덱스트로스(dextrose) 2.5 g/L, NaCl 5.0 g/L, KH₂PO₄ 2.5 g/L.

일정 시간에 코어를 통과한 삼출수량을 확인하고, 삼출수를 채취하여 평판계수(plate count)를 통한 자유유영 세균 집락 계수를 수행하였다. 평판계수의 경우, 희석한 시료 0.1 mL을 도말하여 25℃ 배양 조건에서 3일간 배양한 후 나타난 집락을 계수하였다. 평판계수용 배지는 TSB와 조성이 같은 TSA(tryptic soy agar)를 사용하였으나 해수 시료는 추가로 marine agar(Difco 사) 배지에 도말하여 결과를 비교하였다. 현재 지하비축기지 현장에서는 해수가 유입된 시료 내의 세균 계수를 위하여 담수세균용 배지를 사용하는데 이 연구를 통하여 해수배지를 사용하였을 때 차이를 보기 위한 것이었다. 이때 사용한 marine agar의 조성은 다음과 같다; 펩톤 5.0 g/L, 효모추출물 1.0 g/L, 구연산철(ferric citrate) 0.1 g/L, NaCl 19.45 g/L, MgCl₂ 5.9 g/L, Na₂SO₄ 3.24 g/L, CaCl₂ 1.8 g/L, KCl 0.55 g/L, NaHCO₃ 0.16 g/L, KBr 0.08 g/L, SrCl₂ 0.34 mg/L, 붕산(boric acid) 22.0 mg/L, Na₂SiO₃ 4.0 mg/L, NaF 2.4 mg/L, NH₄NO₃ 1.6 mg/L, Na₂HPO₄ 8.0 mg/L, 한천 15~20 g/L.

컬럼실험 2는 현재 대부분 유류비축기지에서 살균제로 사용하는 NaOCl의 바이오클로깅 제거 효과를 확인하기 위한 것이었다. 컬럼실험 1과 동일한 방법으로 미생물학적 클로깅을 발생시켜 간극을 폐색한 후 살균제인 NaOCl 5 ppm을 계속 주입하며 삼출수량과 자유유영 세균수를 관찰하였다. 또한 실험 완료 후 코어를 분해하여 바이오필름 육안 관찰 및 생물량 측정을 수행하였다.

균열면에 고착된 바이오필름을 정량하기 위하여 크리스탈 바이올렛(crystal violet)을 이용한 염색법을 이용하였다(Kim et al., 2011). 반응이 종료된 코어 홀더에서 분리한 코어를 멸균 증류수로 3회 세척한 후 1% 크리스탈 바이올렛 용액과 상온에서 45분 동안 반응시켜 균열면 표면의 바이오필름을 염색하였다. 이후 증류수로 2회 세척한 후 95% 에틸알콜(ethyl alcohol) 150 mL을 이용하여 염색된 크리스탈 바이올렛을 약 3 시간에 걸쳐 완전히 탈색시켰다. 탈색된 용액은 0.2 µm 필터를 통과시켜 불순물을 제거하고 UV-vis spectrometer(모델 Shimadzu UV mini 1204)를 이용하여 흡광도 595 nm에서 측정하였다. 이 과정은 살균 상태가 유지되는 클린 벤치 내부에서 진행하였고, 염색에 이용되는 모든 장비는 멸균하여 사용하였다.

결과 및 토의

컬럼실험 1

30% 희석한 TSB를 주입수로 사용하였을 때 해수 및 담수 모두 실험 초기의 높은 삼출수량이 시간이 경과하며 점차 감소하는 현상을 나타내었다(Fig. 2). Fig. 2는 동일 조건에서 실험한 중복실험 결과이나, 코어 시료 내 균열면의 초기 간격은 조절이 불가능하여 동일하지 않다. 즉 해수 실험 코어의 경우 최대 삼출수량은 SW1 86.5 및 SW2 58.7 mL/h, 담수 실험 코어는 FW1 76.3, FW2 50.7 mL/h로 다르게 나타났다. 해수실험에서는 두 중복시료 모두 약 9일 경과 후 간극 폐색이 발생하였다. 담수 실험의 경우, FW1에서 약간의 변동이 관찰되나 대체적으로 약 3일 경과 후 최대 삼출수량의 10% 이내로 배출되기 시작하였다. 담수 FW1의 경우, 실험 시작 3일 경에 이미 삼출수량이 거의 나타나지 않다가 5~6일 경에 다시 배출되는 현상을 보였다(Fig. 2(b)). 시간에 따라 균열면에 형성된 바이오필름을 육안으로 직접 관찰할 수 없어 정확한 원인을 파악하기는 어려우나, 아마도 바이오필름이 균열면에 약하게 결합되어 있다가 주입수의 압력을 견디지 못하고 일시적으로 탈착되었기 때문으로 추측된다.

Fig. 2.

Effluent volume of duplicate experiments using (a) sea water (SW1 and 2) and (b) fresh water (FW1 and 2) over time in Experiment 1. Dashed and solid lines represent moving averages of adjacent five points.

초기 간극이 넓을수록 간극 폐색 속도가 다소 느리게 나타났다. Fig. 2에 나타내지는 않았으나 초기 삼출수량이 30.1 mL/h(해수 시료), 26.6 mL/h(담수 시료)로서 간극이 좁았던 다른 중복실험의 경우 모두 3.5일 경과 후 삼출수가 전혀 배출되지 않았다(데이터 미기재).

이러한 간극 폐쇄는 바이오필름 형성에 의한 미생물학적인 클로깅에 의한 것으로서 실험 후 코어를 개방한 결과 많은 양의 바이오필름이 균열면 표면에 형성된 것을 확인할 수 있었다. 담수에 TSB를 주입한 것이 해수에 비하여 더 빠른 클로깅 현상을 보인 것은 TSB가 담수 세균 번식에 더 우세하게 작용하였기 때문으로 판단된다.

TSA 배지에 시간에 따른 삼출수 시료를 접종하여 평판계수를 수행하였다. 이 측정은 바이오필름을 형성하며 표면에 고착한 세균이 아니라 자유유영 상태의 세균수를 파악하기 위한 것이었다. 관찰 결과, 해수 시료에서는 특이한 경향을 나타내지 않았으며, 담수 삼출수의 경우 약 8일까지는 해수에 비하여 더 많은 자유유영 세균이 증식하는 것으로 나타났다(Fig. 3).

Fig. 3.

Duplicate bacterial colony forming units from plate counting inoculated with effluent over time in Experiment 1. (a) sea water on TSA, (b) fresh water on TSA, and (c) sea water on MA. Dashed and solid lines represent moving averages of adjacent five points.

담수의 경우, 삼출수량이 감소한 이후 자유유영 상태의 세균수도 감소하는 추세를 보였다(Fig. 3(b)). 이는 미생물학적 클로깅이 발생할수록, 즉 간극 내 바이오필름이 더 많이 형성될수록 삼출수 내의 자유유영 세균수는 감소할 수 있음을 의미하는 것으로서, 기존 유류비축기지에서 수행하고 있는 삼출수 내 자유유영 세균의 평판계수 결과는 실제 암반 균열에서 발생하고 있는 미생물학적 클로깅을 직접적으로 지시하는 인자로서 역할할 수 없을 가능성을 나타낸다.

한편, 해수를 주입수로 사용한 경우, 시간이 경과하며 암석 균열면에 바이오필름이 형성되었음에도 불구하고 TSA에 배양한 평판계수 결과는 이와 어떠한 상관관계도 나타내지 않았다(Fig. 3(a)). 담수와는 달리 해수 내의 세균은 바이오필름과 자유유영 세균수 간에 원래 관련이 없을 수도 있으나, 염도가 높은 해수의 특성상 평판계수 배지로 사용한 TSA가 해수 내 자유유영 상태의 세균을 충분히 계수하기에는 부적합할 가능성을 배제할 수 없었다. 따라서 평판계수용 배지로서 TSA 외에 marine agar(MA)를 추가하여 계수하였다(Fig. 3(c)).

MA의 경우, 계수된 집락수에 있어 TSA에 비해 수십배 적은 것이 특징적으로 나타난다. 그러나 TSA에서 나타나지 않는 자유유영 세균수의 변화가 MA 상에서는 삼출수량이 감소하는 시점과 일치하게 증가하는 추세로 나타났다. 이는 유류 지하비축기지에 대한 미생물 측정 과정 중 해수 혼입의 영향을 받은 지하수 시료에 대해서는 담수용 배지와는 별도로 NaCl이 고농도 첨가된 배지가 필요할 수도 있음을 나타낸다. 또한 담수의 경우 바이오필름 양이 증가함에 따라 삼출수 내 자유유영 상태의 세균 개체수가 감소하는 것이 특징적이나, MA 배양을 통해 본 해수의 경우에는 이와는 반대로 삼출수 내 미생물 개체수가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 해수 세균과 담수 세균의 생리학적 차이 등의 원인에 기인한 것일 수도 있으며 추가적인 연구가 필요하다. 만약 이러한 결과가 일반적인 것이라면, 해수 침입을 받은 물 시료에 대해서는 자유유영 세균 계수 결과가 암반에 고착된 바이오필름 양을 지시해 주는 인자로서 작용할 수도 있을 것이다.

컬럼실험 2

컬럼실험 2에서는 두 개의 코어 시료에 바이오필름에 의한 클로깅이 발생한 것을 확인한 후, 한 개의 코어 시료는 즉시 개방하여 바이오필름 양을 정량하였고 다른 한 개의 코어는 살균제인 NaOCl을 9일간 주입한 후 개방하여 바이오필름 양을 정량하였다. 삼출수량 관찰 결과, 실험 1과 동일하게 실험 초기에는 높은 삼출수량을 보였으나 실험이 진행되며 삼출수량이 현저히 감소하는 현상이 관찰되었다(Fig. 4).

Fig. 4.

Effluent volume of duplicate experiments using (a) sea water (SW1 and 2) and (b) fresh water (FW1 and 2) over time in Experiment 2.

클로깅이 확실하게 발생한 4일 경과 후, 한 개의 코어 시료(SW1 및 FW1)에 주입하는 해수와 담수에 각각 NaOCl 5 ppm을 첨가하기 시작하였다. 살균제의 농도를 5 ppm으로 정한 것은 현재 운영 중인 비축기지 현장에서 주입수에 투입하는 살균제 농도에 기인한 것이다(Lee, 2016). 살균제 투입 결과, NaOCl이 균열면의 바이오필름을 일시적으로 제거하여 해수 및 담수 모두 삼출수량이 증가하였다(Fig. 4). 그러나 해수의 경우 0.5일 만에 다시 간극이 완전히 폐색되어 바이오필름 제거 효과를 거의 나타내지 못하였으며(Fig. 4(a)), 담수에서는 증가한 삼출수량이 약 4일간 유지되다가 다시 서서히 클로깅 현상이 나타났다(Fig. 4(b)). 한편 담수의 경우도 시간이 경과하며 다시 간극 폐색의 징후가 관찰되는 것으로 보아 NaOCl의 바이오필름 제거 효과는 지속적이지 못한 것이 확실하다. 수장막 시스템을 구성하는 지하수의 대부분은 수장막 시스템에서 인위적으로 주입하는 물이므로 주입수에 살균제를 투입하여 자유유영 상태 세균을 제거하는 현행 방식 유지는 매우 필요한 조치인 것으로 판단된다. 그러나 수장막 시스템 외부에서 자연적으로 유입되는 살균되지 않은 지하수에 의해 바이오클로깅이 형성될 위험도 존재하며, 이때 Fig. 4(b)에서 나타나듯이 일단 형성된 바이오필름 제거는 쉽지 않으므로 이에 대한 고려가 필요하다.

한편 시간에 따른 삼출수 내 세균의 평판계수 결과, NaOCl 투입은 자유유영 상태 세균의 박멸에 효과적인 것으로 나타났다(Fig. 5). 그러나 해수 세균의 개체수는 다소 변이를 보여 완전한 살균이 수행되었다고 확신하기 어렵다(Fig. 5(a)). 담수 세균의 경우 바이오필름이 형성되었음에도 불구하고(Fig. 4(b)) 참조) 삼출수 내 자유유영 세균은 검출되지 않아 살균제 투입 후 측정되는 자유유영 세균수는 실제 바이오필름 형성을 전혀 지시하지 못 하는 것으로 보인다(Fig. 5(b)).

Fig. 5.

Duplicate bacterial colony forming units from plate counting inoculated with effluent over time in Experiment 2. (a) sea water on MA and (b) fresh water on TSA.

미생물학적 클로깅의 정량적 측정

염색된 바이오필름의 육안 관찰 결과, 영양분(TSB)을 공급하지 않은 비교시료에 비하여 월등히 많은 바이오필름이 형성된 것으로 나타났다(Fig. 6). 해수 시료에 영양분을 공급한 경우 탈색 후 광밀도(OD; optical density)는 0.352, 0.325, 0.292, 0.363, 0.313, 담수 시료에 영양분을 공급한 결과 광밀도는 0.233, 0.292, 0.202, 0.261로 나타났다. 한편, 영양분을 공급하지 않고 담수와 해수만 주입한 비교시료의 경우, 광밀도는 해수 0.137, 담수 0.056으로 나타났다. 측정한 해수 및 담수 시료의 결과값에서 각 비교시료의 값을 고려한 후 SPSS를 이용하여 t-검정을 수행한 결과, 95% 신뢰구간(p<0.05)에서 유의확률이 0.966으로 나타나 두 광밀도 사이에는 통계적으로 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다.

Fig. 6.

Biofilms stained with 1% crystal violet.

영양분을 투여한 경우 그렇지 않은 경우에 비하여 현저히 높은 바이오필름 생물량을 나타내었다. 따라서 암반 내 세균들에게 탄소원을 공급할 위험이 있으므로 삼출수를 주입수로 재활용하는 방안은 바이오클로깅 형성 측면에서 심각히 고려해야 할 것으로 보인다.

한편, 컬럼실험 2를 통하여 NaOCl 투여가 기 형성된 바이오필름에 영향을 미치는지 여부를 확인하고자 하였다(Fig. 7). NaOCl 처리 전 바이오필름을 염색 후 탈색하여 광밀도를 측정한 결과, 담수에 비하여 해수 조건에서 형성된 바이오필름의 생물량이 다소 높은 것으로 나타났다(Fig. 7의 SW와 FW). 한편 형성된 바이오필름에 NaOCl을 투입한 후 9일간 추가로 더 반응시킨 결과를 살펴보면(Fig. 7의 SW-NaOCl 및 FW-NaOCl), 살균제를 투여하지 않은 SW 및 FW에 비하여 바이오필름 양이 다소 감소한 것을 확인할 수 있었으며 이는 살균제가 바이오필름을 일부 제거하였기 때문으로 판단된다. 그러나 NaOCl 투입 후 시간이 경과하며 다시 클로깅이 발생한 결과를 볼 때(Fig. 4 참조), 감소한 바이오필름 양은 원활한 주입수 흐름을 회복시킬 정도는 아니며 여전히 많은 양의 바이오필름이 제거되지 않은 채 균열면 상에 부착되어 있음을 알 수 있다.

Fig. 7.

Biofilm biomass after NaOCl treatment. SW: sea water without NaOCl treatment, SW-NaOCl: sea water after NaOCl treatment, FW: fresh water without NaOCl treatment, and FW-NaOCl: fresh water after NaOCl treatment. OD: optical density.

결론

현재 지하유류비축기지에서 수행하고 있는 미생물학적 조사는 주입수로부터 삼출수에 이르는 수장막 시스템의 각 구성 요소에서 물을 채취하여 다양한 종류의 세균을 계수하고 이들을 제거할 수 있는 NaOCl의 최대 농도를 산정하는 단계로 구성되어 있다. 실험 결과, NaOCl 투입은 자유유영 상태 세균 제거에 매우 효과적으로 나타났으므로 이론상 수장막 시스템의 무균화를 기대할 수 있다. 그러나 멸균된 주입수 이외에 주변 자연 지하수가 수장막 시스템으로 유입될 수 있으며 이 때 세균 혼입이 발생할 가능성을 예상할 수 있다.

실험 과정상 주입수에 영양분을 공급한 이 연구 조건과는 달리 실제 자연 상태는 빈영양 상태로서 미생물의 단기간 급성장에 필요한 풍부한 영양분 공급은 발생하기 어렵다. 따라서 자연수 내의 실제 미생물에 의한 바이오필름 형성은 매우 느리게 진행될 가능성이 크다. 그러나 반영구적인 장기간의 비축기지 운영 상황을 감안하면 암반 절리면 상의 바이오필름 형성은 불가피할 것으로 보인다.

이 연구 결과에 의하면, 바이오클로깅이 발생하였을 때 자유유영 상태의 세균 계수는 암반 절리면에 부착된 바이오필름의 정량적 지표 역할을 하기는 어려울 것이다. 즉 현재 수행되는 세균의 평판계수 과정은 자유유영 상태의 세균수 측정은 될 수 있으나 바이오클로깅을 형성하는 세균의 정량적 자료로는 역할할 수 없을 것이다. 실제 암반 균열면을 육안으로 확인할 수 없는 이상 현 단계에서 가장 확실한 클로깅 지표는 다년간에 걸쳐 누적된 주입수량 및 삼출수량 변화 자료의 모니터링일 것으로 판단된다.

한편 미생물학적 클로깅의 관점에서 볼 때, 삼출수를 정화하여 다시 주입수로 사용하는 방안은 심각히 고려해야 할 것이다. 정화 기술 및 정도에 따라 차이가 있겠으나 삼출수 내 잔여 탄화수소는 암반 내 세균들에게 풍부한 탄소원을 공급하여 폭발적인 성장을 유도할 위험이 있다.

살균제를 투입하면 자유유영 상태의 세균 제거에 매우 효과적인 반면, 장기적으로 볼 때 바이오필름 감소량은 미미한 것으로 나타났다. 이는 바이오필름을 형성하는 세포외 중합체(EPS; extracellular polymeric substances)가 외부의 독성 물질로부터 내부의 세균 군집을 보호하는 역할을 하기 때문이다(Costerton et al., 1994). 따라서 미생물학적 클로깅을 최대한 방지하기 위해서는 주입수에 적절한 살균제를 투여함으로써 시스템의 무균화를 도모하고, 만약 바이오클로깅에 의한 주입수량 및 삼출수량의 수리학적 변화 또는 주변 관측정 내 가스 감지 등이 관찰되면 고농도의 살균제를 투입, 처리하는 방안이 필요하다고 판단된다. 고농도의 결정에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다. 또한 NaOCl 살포의 환경학적 부작용에 대비하여 보다 친환경적인 살균제의 검토에 관한 연구도 수행되어야 할 것이다(Park et al., 2012).

한편 해수에 존재하는 세균은 담수용 배지에 비하여 염분이 다량 함유된 배지에서 상이한 성장속도를 보였으므로 보다 정확한 해수 세균의 계수를 위해서 기존 담수 세균 배지 이외에 염도를 적절히 조절한 배지 사용을 고려할 필요가 있다.