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문제 정의
- 또한 오늘날 도시인들의 대표적인 생활공간으로 자리 잡고 있으며, 라돈의 발생원과 환기상태를 고려할 때 전형 적인 라돈의 취약지구로 평가되고 있는 지하철의 경 우 저11기 지하철에 국한되어 연구가 수행되어져 왔으 며, 1998년 5월 국내 제2기 서울시 지하철의 일부 역 사의 라돈농도가 미국 환경청에서 권고하는 실내공기 중 라돈농도 권고치 (action level)보다 높게 나타나 매 스컴의 주목을 받은 바 있다. 이에 본 연구에서는 기 존의 자료를 통해 라돈농도가 높을 것으로 판단되는 서울시 제2기 지하철의 몇몇 역사를 선정하여 역사 내 공기 중의 라돈농도분포와 지하수의 라돈농도분포를 측정하고 제시하였으며, 또한 이 라돈농도에 영향을 미 치는 인자를 분석하여 제시함으로써 향후 지하철 지하 공간에서의 라돈오염 저감대책 마련에 있어 기초자료를 제공하고자 한다.
- 화학적 활 성도 및 공기 중의 입자수, 입자크기, 습도, 실내 용적 대 표면적의 비와 환기정도, 온도, 압력구배에 의한 공 기의 이동 등에 의하여 크게 영향을 받는 것으로 보고되고 있다.이에 본 연구에서는 측정 조사된 역사별 공기중 단기간 라돈농도와 기상요인(온도, 습도, 풍속, 기압 등)과의 상관성을 분석하고 지하수 중의 라돈평균 농도와 역사 내 공기 중의 라돈평균농도와의 상관성을 분석하였다.
제안 방법
- 여섯째. PERALS 계측기 안에 계측용기를 넣 은 후 라돈의 에너지 스펙트럼을 산출하여 라돈농도를 계산한다.
- 이 연구는 지하철역사의 승강장, 대합실, 역무실 및 외기의 4개 지점에서 공기 중 라돈농도분포 및 지하철 역사내 지호卜수내의 라돈농도분포를 조사하기 위하여 1999년 I월부터 1999년 5월까지 서울시의 제 2기 지 하철 역사 중 라돈농도가 높은 곳으로 여겨지는 17개 역사를 대상으로 역사 내 공기중 장 . 단기 라돈농도 및 지하수 중의 라돈농도를 측정하였으며, 라돈농도에 영향을 주는 인자로 알려진 기상요인(기온, 습도, 기류 및 기압)과의 상관분석 및 지하수의 라돈농도와 승강장 과 대합실의 공기중 라돈농도와의 상관성분석을 수행 하여 그 결과를 제시하였다. 그 결과 다음과 같은 결론 을 얻었다.
- 5 m 높이에 설치하였다. 또한 기 상요인과 연계분석을 위해 기상장비(Model: Weather Monitor II™, Davis Instruments 사)를 이용하여 같은 시간대의 기상요인을 측정하였다.
- 역사의 공기 중 라돈농도의 주된 요인 중 하나로 인 식되고 있는 지하수의 라돈농도를 측정하기 위해 1999 년 3월 9일부터 3월 22일까지 1차 측정 및 4월 20일 부터 5월 4일까지 2차 측정을 연구대상역사의 노반(지 하유입수), 저수조(집수정) 및 재활용수의 라돈농도를 액체섬광계수법 (liquid scintillation counting method)을 이용하여 측정하였다. 본 연구에서 수중에 용해되어 있 는 라돈농도의 분석절차는 다음과 같은 6단계를 거쳐 수중의 라돈농도를 분석하였다. 첫째, 20 m/ EFA Vial 에 추출 섬광용액 2.
- 승강장에서의 기상상태와 라돈농도와의 상관관계를 조사하기 위해 5호선의 종로3가역과 광화문역 및 7호 선의 중계역을 대상으로 승강장 내 일일 기상상태를 측정 조사하였다. Table 9은 5호선의 2개 역사와 7호선의 1개 역사의 승강장 내에서 측정 조사된 기상상태를 나 타낸 것이다.
- 역사의 공기 중 라돈농도의 주된 요인 중 하나로 인 식되고 있는 지하수의 라돈농도를 측정하기 위해 1999 년 3월 9일부터 3월 22일까지 1차 측정 및 4월 20일 부터 5월 4일까지 2차 측정을 연구대상역사의 노반(지 하유입수), 저수조(집수정) 및 재활용수의 라돈농도를 액체섬광계수법 (liquid scintillation counting method)을 이용하여 측정하였다. 본 연구에서 수중에 용해되어 있 는 라돈농도의 분석절차는 다음과 같은 6단계를 거쳐 수중의 라돈농도를 분석하였다.
- 이 연구에서 사용된 액체섬광법을 이용한 지하수 중 의 라돈방사능의 분석에는 PERALS(photon electron rejection alpha liquid scintillation) 분광기를 알파분광 수단으로 선정하였다. PERALS는 섬광액과의 작용시 방사선의 종류에 따라 시간성이 다른 점을 이용하여 베 타, 감마신호로부터 알파신호를 99.
- 이 연구에서는 역사 내 공기 중 라돈농도의 시간별 분포를 파악하기 위하여 캐나다 PYLON사의 Pylon AB-5 수동형 연속 라돈 검출기를 이용하여 1999년 2 월 10부터 3월 18일까지 연구대상 16개 역사(5호선: 마포역, 충정로역, 서대문역, 광화문역, 종로3가역, 을지 로4가역, 동대문운동장역, 상일동, 7호선: 면목역, 상봉 역, 중화역, 먹골역, 태릉입구역, 공릉역, 하계역, 중계 역)의 승강장에서 저녁 10시부터 다음날 저녁 9시까지 23시간동안의 시간별 라돈농도를 측정하였다. 검출기의 설치는 16개 역사의 승강장 중앙부에서 벽이나 기타 장 애물과 최소 1.
- 7 kBq/if)에서 낮은 라돈평균농도를 보여 역사별 노반(지하유입수)의 라돈 평균농도와 유사한 분포를 보이고 있음을 알 수 있었 다. 재활용수는 사용하지 않고 있으나 본 연구를 위해 잠시동안 펌프를 가동시켜 역사내로 유입되는 관의 중 간에서 채수하여 재활용수중의 라돈농도를 측정하였 다. 측정 역사 중 재활용수에서 가장 높은 라돈평균농 도를 보인 역사는 노원역(104.
- 지하철역사의 공기 중 장기간 라돈농도를 측정하기 위해 연구대상 17개 역사의 승강장, 대합실, 역무실 및 외기에 미국 LANDAUER사의 Radtrak™ 라돈 가스 검출기를 1999년 1월부터 5월까지 각각 2회씩 2개월간 공기 중에 노출시킨 이후 이 검출기를 회수하여 LANDAUER사로 보내어 분석을 실시하였다.
- Radtrak™ 라돈 가스 검출기의 교정인 자(calibration factor)는 검출기의 농도에 대한 반응도 즉, 시간동안 존재하는 라돈농도에 대한 검출기에서 생 성된 단위면적당 비적밀도의 비율로 표현된다. 측정위 치에서 일정시간 동안 공기 중에 노출된 검출기는 회 수된 다음 CR-39 필름을 최적부식조건 즉 70°C, 6.2KOH, 4.5시간에서 에칭 시킨 다음 흐르는 물에 3시 간 이상 세척하고 다시 증류수로 세척하여 광학현미경 을 사용하여 단위 면적당 비적의 수를 산출한 후 교정 인자를 이용하여 공기 중의 라돈농도를 산출한다.
대상 데이터
- Radtrak™ 라돈 가스 검출기는 알파비적검출기 (alpha hack detector)로서 측정원에 장시간 노출시킨 후 분석 을 통하여 노출시간동안의 평균 라돈농도를 산출할 수 있는 수동형 라돈 검출기이다. 검출 시스템은 공기 중 의 먼지 입자, 에어로졸 그리고 라돈자손으로부터 라돈 가스를 분리하는데 사용되는 확산필터와 검출기 홀더 그리고 알파입자의 비적을 생성하는 검출기(CR-39)로 구성되어 있다. Radtrak™ 라돈 가스 검출기의 교정인 자(calibration factor)는 검출기의 농도에 대한 반응도 즉, 시간동안 존재하는 라돈농도에 대한 검출기에서 생 성된 단위면적당 비적밀도의 비율로 표현된다.
- 이 연구에서는 역사 내 공기 중 라돈농도의 시간별 분포를 파악하기 위하여 캐나다 PYLON사의 Pylon AB-5 수동형 연속 라돈 검출기를 이용하여 1999년 2 월 10부터 3월 18일까지 연구대상 16개 역사(5호선: 마포역, 충정로역, 서대문역, 광화문역, 종로3가역, 을지 로4가역, 동대문운동장역, 상일동, 7호선: 면목역, 상봉 역, 중화역, 먹골역, 태릉입구역, 공릉역, 하계역, 중계 역)의 승강장에서 저녁 10시부터 다음날 저녁 9시까지 23시간동안의 시간별 라돈농도를 측정하였다. 검출기의 설치는 16개 역사의 승강장 중앙부에서 벽이나 기타 장 애물과 최소 1.5 m의 거리를 두고, 사람의 호흡영역 높 이에 해당되는 지상 1.5 m 높이에 설치하였다. 또한 기 상요인과 연계분석을 위해 기상장비(Model: Weather Monitor II™, Davis Instruments 사)를 이용하여 같은 시간대의 기상요인을 측정하였다.
- 연구대상역사는 서울시 지하철역사중 5호선과 7호선 가운데 보수적인 라돈농도평가와 위해도 평가를 수행 하기 위해 연구대상시설 선정기준을 설정하고 이 기준 을 바탕으로 대상역사를 선정하였다’ 연구대상시설 선 정기준은 첫째, 1998년의 하천수 유입사고 역사를 우선 적으로 연구대상으로 선정하였다. 둘째, 특정오염물질 의 배출농도가 높거나, 또는 초과우려 가능성이 예측되 는 지하역사를 표본 역사에 포함하였다.
- 이 연구는 지하철역사의 승강장, 대합실, 역무실 및 외기의 4개 지점에서 공기 중 라돈농도분포 및 지하철 역사내 지호卜수내의 라돈농도분포를 조사하기 위하여 1999년 I월부터 1999년 5월까지 서울시의 제 2기 지 하철 역사 중 라돈농도가 높은 곳으로 여겨지는 17개 역사를 대상으로 역사 내 공기중 장 . 단기 라돈농도 및 지하수 중의 라돈농도를 측정하였으며, 라돈농도에 영향을 주는 인자로 알려진 기상요인(기온, 습도, 기류 및 기압)과의 상관분석 및 지하수의 라돈농도와 승강장 과 대합실의 공기중 라돈농도와의 상관성분석을 수행 하여 그 결과를 제시하였다.
- 이 연구에서 사용된 수동형 연속 라돈 검출기는 Pylon사에서 제작된 것으로써 금속재질의 실린더 모양 을 이루고 있으며, 한쪽 끝은 개방되어 있고 다른 한쪽 끝은 4개의 작은 구멍이 나 있다. 각각의 구멍은 빛을 차단할 수 있는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 필 터가 부착되어 있으며, 필터는 라돈자손 및 기타 부유 분진이 검출기내로 들어가는 것을 막아주는 역할을 한 다.
- 이와 같은 연구대상시설 선정기준을 바탕으로 선정된 연구대상 역사는 Fig. 1과 같이 5호선의 8개 역사(마포 역, 충정로역, 서대문역, 광화문역, 종로 3가역 , 을지로 4가역, 동대문운동장역 그리고 상일동역)와 7호선의 9 개 역사(면목역, 상봉역, 중화역, 먹골역, 태릉입구역, 공 릉역, 하계역, 중계역, 노원역)를 선정하였으며, 이들 17 개 역사의 승강장, 대합실, 역무실 및 외기의 공기 중 라돈농도와 역사 내 노반 및 침수조 지하수의 수중 라 돈농도를 측정하였다.
데이터처리
- 기상요인과의 연계분석을 위해 기상장비 (Model : Weather Monitor II™, Davis Instruments)# 이용하여 같은 시간대의 기상요인을 측정하였다.
성능/효과
- 1. 17개 역사의 승강장, 대합실, 역무실 및 외기의 공 기 중 누적 라돈평균농도는 각각 78.9 Bq/m3, 38.2 Bq/ m3, 61.8 Bq/m3, 20.1 Bq/血으로 미국 환경 청의 실내 라돈농도 권고치인 148Bq/m3에 비해 낮은 수준을 나 타내고 있는 것으로 조사되었다.
- 2. 16개 역사의 승강장에서 일일 공기중 라돈농도분 포를 조사한 결과 최대 일일 평균 라돈농도를 나타낸 역사는 5호선 종로3가역(116.55 Bq/n?)로 조사되었으 며, 최소 일일 평균 라돈를 나타낸 역사는 7호선 먹골 역(19.55Bq/m3)으로 조사되었다. 역사별 라돈농도는 역 사의 물리적 특성(급 .
- 4. 지하철역사 내 노반, 저수조 및 재활용수 중의 평 균라돈농도 조사 결과 선로주변 노반 지하수의 라돈평 균농도가 저수조와 재활용수의 라돈평균농도보다 높은 것으로 조사되었다.
- 5. 승강장에서의 기상인자와 공기중 라돈농도와의 상 관분석 결과 라돈농도와 풍속과의 상관정도는 0.251 로 양의 상관관계를(p<0.01), 기압과의 상관정도는 -0.625 의 음의 상관관계를 보였다(p<0.01). 온도 및 습도와 공기중 라돈농도와의 상관성은 통계적으로 유의한 관 계를 나타내지 않았다.
- 이 연구 결과 노반(지하유입수)에서의 라돈평균농도 가 가장 높게 나타났으며, 저주조(집수정)에 유입된 지 하수내의 라돈평균농도는 지하 유입수의 라돈평균농도 에 비해 낮게 나타났다. 그리고 재활용수중의 라돈평균 농도 또한 지하유입수의 라돈평균농도에 비해 낮게 나 타났다. 노반(지하유입수)의 라돈평균농도가 저수조중의 라돈평균농도보다 높은 이유는 노반으로부터 유입된 지 하수중의 라돈이 저수조에 저장되어있는 동안 방사성 붕괴 및 대기확산 등을 통해 라돈농도가 감소한 것으 로 여겨진다.
- 측정결과 선로주변 노반지하수의 수중 라돈농도가 저수조와 재활용수의 라돈농도보다 전반적 으로 높게 나타났다. 노반(지하유입수)에서의 라돈평균 농도는 서대문(234.7 kBq/m3), 노원(191.5 kBq/m3), 하 계 (170.9kBq/m3), 공릉(168.3 kBq/m3)의 순으로 높은 라돈평균농도를 보였으며, 가장 낮은 라돈평균농도를 보인 역사는 마포역 (8.3kBq/m3)으로 조사되었다. 저수 조(집수정)의 수중 라돈평균농도는 서대문(155.
- 수 중의 라돈농도 SRkBq/nr5은 대략 대기 중의 라 돈농도를 37 Bq/m3 정도 증가시킨다는 연구 보고에 따 라 수 중의 라돈농도와 공기 중의 라돈농도와의 관계 를 살펴보기 위해 지하수에 용해되어 있는 라돈평균농 도와 승강장 및 역사 내 공기중의 라돈평균농도와의 상관관계를 살펴보면 Table 11과 같다. 노반지하수의 라 돈평균농도와 저수조 지사후의 라돈평균농도와의 상관 성은 상관계수가 0.736으로 높은 상관관계를 보이고 있 으며(p<0.05), 재활용수의 라돈평균농도와의 상관성 역 시 상관계수가 0.513로 양의 상관관계를 보였다 (p<0.01). 이는 노반 지하수(지하유입수)중의 라돈평균 농도가 저수조의 물과 재활용수의 라돈평균농도에 큰 영향을 미치고 있음을 시사하고 있다.
- 01). 또 한 Duncan 방법을 이용한 사후 검정결과 승강장, 대합 실, 역무실 및 실외 공기중의 라돈농도간에 유의한 차 이가 있는 것으로 조사되었다. 이와 같은 결과는 승강 장, 대합실, 역무실 및 실외 공기중의 라돈농도간에 차 이를 나타낸 것은 각 환경의 물리적 특성(급 .
- 6 Bq/ n?)으로 조사되었다. 또한 역사 실외의 라돈농도는 역 사의 승강장, 대합실 및 역무실의 실내공기중의 라돈농 도에 비해 매우 낮은 농도를 나타내고 있는 것으로 조 사되었다.
- 이는 노반 지하수(지하유입수)중의 라돈평균 농도가 저수조의 물과 재활용수의 라돈평균농도에 큰 영향을 미치고 있음을 시사하고 있다. 또한 지하수에 용해되어 있는 라돈평균농도와 승강장 및 역사 내 공 기 중의 라돈평균농도와의 상관관계를 살펴보면 상관 계수가 0.573으로 양의 상관관계를 보였으며(p<0.05), 재활용수의 라돈평균농도와 승강장의 공기 중 라돈평 균농도와의 상관성 또한 상관계수가 0.654로 양의 상관 관계를 나타냈다(p<0.01). 이는 대부분의 집수정이 승 강장과 터널의 연결부 및 터널 내부에 설치되어 있어 집수정 내 지하수에서 방출된 라돈이 열차의 운행에 의 하여 유동하면서 역사내 공기중의 라돈농도에 기여할 수 있는 것으로 판단된다.
- 온도 및 습도와 공기중 라돈농도와의 상관성은 통계적으로 유의한 관 계를 나타내지 않았다. 또한 지하수의 라돈농도와 승강 장 공기중의 라돈농도간의 상관성분석 결과 집수정 내 지하수의 라돈농도가 승강장 공기 중의 라돈농도에 영 향을 주는 것으로 조사되었다(r=Q573, p<0.05).
- 07 Bq/n?로 가장 라돈 낮은 농도 로, 妙〕에 88.06 Bq/n?로 가장 높은 라돈농도를 나 타냈으며, 5호선 8개의 측정역사 중 높은 라돈평균농도 를 보였던 광화문역과 종로3가역은 각각 1시와 16시에 가장 높은 라돈농도 119.14 Bq/m3, 170.57 Bq/nf를 보였으며, 종로3가의 경우 라돈농도의 일일 변화 폭이 크지 않는 것으로 조사되었다. 을지로4가역은 오전 6시 에 100.
- 둘째, 특정오염물질 의 배출농도가 높거나, 또는 초과우려 가능성이 예측되 는 지하역사를 표본 역사에 포함하였다. 셋째, 환승역 등 지하철 승객이용도가 높은 역이 우선적으로 선정되 도록 하였다.
- 01). 온도 및 습도와 공기중 라돈농도와의 상관성은 통계적으로 유의한 관 계를 나타내지 않았다. 또한 지하수의 라돈농도와 승강 장 공기중의 라돈농도간의 상관성분석 결과 집수정 내 지하수의 라돈농도가 승강장 공기 중의 라돈농도에 영 향을 주는 것으로 조사되었다(r=Q573, p<0.
- 대합실에서 의 평균라돈농도는 38.2 Bq/n?으로 조사되었으며, 최대 농도를 나타낸 역사는 5호선의 종로3가역(111.0 Bq/m3) 으로 조사되어 대합실에서의 실내공기중 라돈농도는 미 국 환경청에서 제시하고 있는 라돈농도의 권고치를 초 과하지 않는 것으로 조사되었다. 역무실에서의 평균라 돈농도는 61.
- 이 연구 결과 노반(지하유입수)에서의 라돈평균농도 가 가장 높게 나타났으며, 저주조(집수정)에 유입된 지 하수내의 라돈평균농도는 지하 유입수의 라돈평균농도 에 비해 낮게 나타났다. 그리고 재활용수중의 라돈평균 농도 또한 지하유입수의 라돈평균농도에 비해 낮게 나 타났다.
- 이상의 연구결과 지하철 역사의 공기 중의 라돈농도 는 역사의 환기에 의한 대류운동의 증가에 따라 영향 을 받는 것으로 여겨지며, 지하수 유입에 의한 지하수 의 라돈농도에도 영향을 받는 것으로 판단된다. 또한 지하수 중의 라돈농도는 기압, 온도, 습도와 같은 대기 의 기상요인, 지질학적 특성, 지하수의 역사 내 체류시 간 및 지하수량 등에 의존하므로 지하철 지하공간에서 의 라돈대책을 적절히 연계하기 위해서는 향후 보다 장 기적인 연속측정이 필요할 것이다.
- 3kBq/m3)으로 조사되었다. 저수 조(집수정)의 수중 라돈평균농도는 서대문(155.5 kBq/ m3), 하계 (136.2 kBq/m*), 을지로4가(127.9kBq/m3), 공 릉(105.0kBq/m3), 종로3가(77.5 kBq/m')의 순으로 높은 라돈평균농도를 보였으며, 충정로(4.7 kBq/if)에서 낮은 라돈평균농도를 보여 역사별 노반(지하유입수)의 라돈 평균농도와 유사한 분포를 보이고 있음을 알 수 있었 다. 재활용수는 사용하지 않고 있으나 본 연구를 위해 잠시동안 펌프를 가동시켜 역사내로 유입되는 관의 중 간에서 채수하여 재활용수중의 라돈농도를 측정하였 다.
- 17개 측정역사의 노반, 저수조 및 재활용수에서 1 -2 차 측정 조사된 수중 라돈농도는 아래의 Table 7 및 Table 8과 같다. 측정결과 선로주변 노반지하수의 수중 라돈농도가 저수조와 재활용수의 라돈농도보다 전반적 으로 높게 나타났다. 노반(지하유입수)에서의 라돈평균 농도는 서대문(234.
후속연구
- 이상의 연구결과 지하철 역사의 공기 중의 라돈농도 는 역사의 환기에 의한 대류운동의 증가에 따라 영향 을 받는 것으로 여겨지며, 지하수 유입에 의한 지하수 의 라돈농도에도 영향을 받는 것으로 판단된다. 또한 지하수 중의 라돈농도는 기압, 온도, 습도와 같은 대기 의 기상요인, 지질학적 특성, 지하수의 역사 내 체류시 간 및 지하수량 등에 의존하므로 지하철 지하공간에서 의 라돈대책을 적절히 연계하기 위해서는 향후 보다 장 기적인 연속측정이 필요할 것이다. 또한 지하철 이용시 민과 종사자들의 건강보호측면에서 역사 내 환기시스 템의 강화와 순환근무제 도입 및 지하수를 이용한 물 청소의 금지와 같은 지하철 지하공간내의 라돈농도 저 감을 위한 대책 마련 등이 이루어져야 할 것으로 여겨 진다.
- 또한 지하수 중의 라돈농도는 기압, 온도, 습도와 같은 대기 의 기상요인, 지질학적 특성, 지하수의 역사 내 체류시 간 및 지하수량 등에 의존하므로 지하철 지하공간에서 의 라돈대책을 적절히 연계하기 위해서는 향후 보다 장 기적인 연속측정이 필요할 것이다. 또한 지하철 이용시 민과 종사자들의 건강보호측면에서 역사 내 환기시스 템의 강화와 순환근무제 도입 및 지하수를 이용한 물 청소의 금지와 같은 지하철 지하공간내의 라돈농도 저 감을 위한 대책 마련 등이 이루어져야 할 것으로 여겨 진다.
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