Я знаю, что уже слишком поздно, но в любом случае просто для справки.
Установите log4net.Internal.Debug = true в вашем приложении, и вы можете увидеть проблему на консоли. (делайте это программно, поскольку ваше приложение может не найти его конфигурационный файл, как это было в моем случае)
В Process p, после того, как вы запустите процесс с помощью p.start (), попробуйте записать стандартный вывод в консоль с этим;
Console.Write (p.StandardOutput.ReadToEnd ());
Вы должны увидеть проблему. (почему log4net не настраивается или почему он не регистрируется)
В моем случае он искал файл app.config в рабочем каталоге родительского процесса. (мое приложение и его настройки присутствуют в других местах файловой системы)