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문제 정의
- 지하역사 터널의 경우 라돈의 방출은 터널옹벽의 부분균열 장소뿐 아니라 옹벽자체에서도 재질에 따라 상당량의 라돈이 방출되는 것으로 알려져 있다.25,26) 본 연구에서는 지하역사승강장의 고농도 라돈발생 의 주 기 여원을 추적 하기 위하여 국내에서는 연구결과가 거의 없는 지하철 터널내부의 라돈농도를 조사하였 다. 조사대상 역사 터널내 부와 인접 승강장에서의 공기 중 라돈측정 결과를 Table 9 및 Table 10에 각각 나타내었다.
- 또한 승강장내 고농도 라돈분포를 나타내고 있는 일부 역사를 대상으로 라돈의 주 발생 원인을 추적, 분석 및 해석하여 라돈농도 저감방안을 제시하고자 하였다.
- 본 연구는 서울지역의 198개 지하역사(호선별 232 역사)를 대상으로 1998년부터 2004년까지 조사한 라돈농도 분포를 파악하고 이에 영향을 미치는 요인별 특성을 평가하였다. 또한 승강장내 고농도 라돈분포를 나타내고 있는 일부 역사를 대상으로 라돈의 주 발생 원인을 추적, 분석 및 해석하여 라돈농도 저감방안을 제시하고자 하였다.
- 3를 이용하여 수치지 질도(Digital Geologic Map)에 UTM좌표를 나타냈으며, 이를 바탕으로 서울시 라돈분포 지도를 작성하였다. 서울 메트로와 도시철도공사에서 수집한 각 역사 내 지하수 발생량 자료를 사용하여 지하수량이 라돈농도에 미치는 영향을 파악코자 하였다. 모든 통계분석은 SPSS(Ver.
제안 방법
- 1998년부터 2004년까지 서울지역의 지하철 8개 노선의 232개 역사의 승강장, 대합실 및 환승통로 등 총 2,839지점에 대하여 지하역사내 라돈농도를 측정하여, 이를 바탕으로 서울시 지하역사의 라돈분포 지도(radon map)를 작성하였다. 전체 지하철 역사내의 라돈 농도범위는 ND 〜 9.
- geologic map)를 활용하였다. ArcView 3.3를 이용하여 만든 서울시지질도를 바탕으로 1998년부터 2004년까지 전체 역사의 승강장 및 매표소의 평균 라돈농도를 각각 구분하여 작성한 서울시 라돈분포 지도(Radon map)를 Fig. 5 및 Fig. 6에 나타냈다. 라돈분포 지도에서 알 수 있듯이 비 화강암 기반 역사보다 화강암을 기반으로 하고 있는 역사에서 고농도 라돈분포를 보이고 있다.
- 분석을 위하여 검출기에 부착된 film detector(C6H8O9N2)를 표준 etching 지시약(10%-NaOH)으로 etching(60 ℃, 150 min) 한 후 생성된 비적을 광학 현미경 및 CCD-Camera를 사용하여 약 200배로 확대하여 비적수를 계산하였다. 검출기는 사용 전에 교정을 통하여 환산인자를 결정하였으며 다음의 관계식에 의하여 라돈농도를 계산하였다. Fig.
- 각 역사에서의 승강장, 매표소 및 환승통로에 대하여도. 동일기간 동안 라돈농도의 측정을 실시하였다. 대상터널은 고농도 라돈검출 역사인 충무로(3호선)와 동대입구(3호선)승강장 연결터널, 충무로(4호선)와 동대문운동장(5호선)승강장 연결터널 및 노원(7호선)와 중계(7호선)승강장 연결터널과 상대적으로 저농도 라돈검출을 나타내고 있는 미아(4호선)와 미아삼거리(4호선)승강장 연결터널 등 4개 터널을 대상으로 선정하였다.
- 또한 평균 라돈농도 4 pCi/L이상인 역사에 대한 정밀조사를 위하여 조사 대상역사의 터널과 각 역사의 승강장, 매표소 및 환승통로에 약 1개월 동안 알파비적검출기를 지점별로 설치하고 회수 후 분석하였다. 지하역사내 지하수의 수중 라돈농도 측정은 RDU-200(CANADA, SCINTREX)을 이용하여 알파입 자 섬광계수법 으로 측정하였다.
- )를 설치하여 약 3개월간 시료 채취 후 회수하여 분석하였으며 분석결과의 평균값을 data로 사용하였다. 분석을 위하여 검출기에 부착된 film detector(C6H8O9N2)를 표준 etching 지시약(10%-NaOH)으로 etching(60 ℃, 150 min) 한 후 생성된 비적을 광학 현미경 및 CCD-Camera를 사용하여 약 200배로 확대하여 비적수를 계산하였다. 검출기는 사용 전에 교정을 통하여 환산인자를 결정하였으며 다음의 관계식에 의하여 라돈농도를 계산하였다.
- 위하여 GIS(지리정보시스템)을 이용하였다. 역사내 라돈농도와 기반암석과의 상관성을 파악하기 위하여 Arc View 3.3를 이용하여 수치지 질도(Digital Geologic Map)에 UTM좌표를 나타냈으며, 이를 바탕으로 서울시 라돈분포 지도를 작성하였다. 서울 메트로와 도시철도공사에서 수집한 각 역사 내 지하수 발생량 자료를 사용하여 지하수량이 라돈농도에 미치는 영향을 파악코자 하였다.
- 역사내 실내공기 중 라돈농도 측정을 위하여 시간적 분형 라돈검출기를 사용하였으며 설치된 검출기는 Fig. 1에서 볼 수 있다. 각 지점별로 2개씩의 알파비적검출기(한국, Rn-Tech.
- 최근까지 고농도의 라돈분포를 나타내고 있는 역사의 주 발생원을 추적하기 위하여 2006년 1월 18일부터 2월 22일까지 약 1개월간 역사내 터널내부 및 집수정내부의 실내 라돈농도를 지점별로 조사하였다. 각 역사에서의 승강장, 매표소 및 환승통로에 대하여도.
대상 데이터
- 동일기간 동안 라돈농도의 측정을 실시하였다. 대상터널은 고농도 라돈검출 역사인 충무로(3호선)와 동대입구(3호선)승강장 연결터널, 충무로(4호선)와 동대문운동장(5호선)승강장 연결터널 및 노원(7호선)와 중계(7호선)승강장 연결터널과 상대적으로 저농도 라돈검출을 나타내고 있는 미아(4호선)와 미아삼거리(4호선)승강장 연결터널 등 4개 터널을 대상으로 선정하였다. 지하수중의 라돈농도 측정은 조사기간 동안 강수량이 매우 적어 2004년도에 고농도의 라돈분포를 나타낸 역사를 대상으로 2004년의 연평균 지하수 유입량과 측정된 지하수의 라돈농도 자료를 이용하였다.
- 측정대상 역사는 1호선의 경우 9개 역사, 2호선은 37개 역사, 3호선은 29개 역사, 4호선은 21개 역사, 5호선은 50개 역사, 6호선은 38개 역사, 7호선은 37개 역사, 마지막으로 8호선의 경우는 11개 역사이며, 1, 2기의 각 호선별로 총 232역사로 구분하여 라돈농도를 측정하였다. 시료채취 지점은 각 역사의 대합실과, 승강장 및 35지점의 환승통로로 구분하였다. 전체 측정지점은 총 2,839지점으로 연도별 지하역사내 라돈농도 측정지점 수는 Table 1 과 같다.
- 대상터널은 고농도 라돈검출 역사인 충무로(3호선)와 동대입구(3호선)승강장 연결터널, 충무로(4호선)와 동대문운동장(5호선)승강장 연결터널 및 노원(7호선)와 중계(7호선)승강장 연결터널과 상대적으로 저농도 라돈검출을 나타내고 있는 미아(4호선)와 미아삼거리(4호선)승강장 연결터널 등 4개 터널을 대상으로 선정하였다. 지하수중의 라돈농도 측정은 조사기간 동안 강수량이 매우 적어 2004년도에 고농도의 라돈분포를 나타낸 역사를 대상으로 2004년의 연평균 지하수 유입량과 측정된 지하수의 라돈농도 자료를 이용하였다.
- 지하역사내 실내공기에 대한 장기라돈농도는 1998년부터 2004년까지 매년 5〜9월 사이의 약 3개월 동안 연속적으로 시료를 채취하여 분석하였다. 측정대상 역사는 1호선의 경우 9개 역사, 2호선은 37개 역사, 3호선은 29개 역사, 4호선은 21개 역사, 5호선은 50개 역사, 6호선은 38개 역사, 7호선은 37개 역사, 마지막으로 8호선의 경우는 11개 역사이며, 1, 2기의 각 호선별로 총 232역사로 구분하여 라돈농도를 측정하였다.
- 채취하여 분석하였다. 측정대상 역사는 1호선의 경우 9개 역사, 2호선은 37개 역사, 3호선은 29개 역사, 4호선은 21개 역사, 5호선은 50개 역사, 6호선은 38개 역사, 7호선은 37개 역사, 마지막으로 8호선의 경우는 11개 역사이며, 1, 2기의 각 호선별로 총 232역사로 구분하여 라돈농도를 측정하였다. 시료채취 지점은 각 역사의 대합실과, 승강장 및 35지점의 환승통로로 구분하였다.
데이터처리
- 1에서 볼 수 있다. 각 지점별로 2개씩의 알파비적검출기(한국, Rn-Tech. Co.)를 설치하여 약 3개월간 시료 채취 후 회수하여 분석하였으며 분석결과의 평균값을 data로 사용하였다. 분석을 위하여 검출기에 부착된 film detector(C6H8O9N2)를 표준 etching 지시약(10%-NaOH)으로 etching(60 ℃, 150 min) 한 후 생성된 비적을 광학 현미경 및 CCD-Camera를 사용하여 약 200배로 확대하여 비적수를 계산하였다.
이론/모형
- 시료의 분석은 실내 공기질 공정시험방법16)에 따라 수행하였다. 역사내 실내공기 중 라돈농도 측정을 위하여 시간적 분형 라돈검출기를 사용하였으며 설치된 검출기는 Fig.
- 역사내 라돈분포에 주변 기반암석이 미치는 영향을 파악하기 위하여 한국지질자원연구원에서 작성한 수치지질도(Digital geologic map)를 활용하였다. ArcView 3.
- 지하역사내 라돈분포에 영향을 미치는 주요 인자를 평가하기 위하여 GIS(지리정보시스템)을 이용하였다. 역사내 라돈농도와 기반암석과의 상관성을 파악하기 위하여 Arc View 3.
- 회수 후 분석하였다. 지하역사내 지하수의 수중 라돈농도 측정은 RDU-200(CANADA, SCINTREX)을 이용하여 알파입 자 섬광계수법 으로 측정하였다.
성능/효과
- 84 pCi/L로 측정되어 실내공기질 관리기준을 초과하고 있는 바, 터널내부의 라돈오염이 승강장의 고농도라돈에 직접 기인하고 있음을 알 수 있었다. 또한 집수정이 있는 밀폐공간의 실내 라돈농도 조사결과 123.89 pCi/L의 고농도를 보여 지하수에 의한 영향도 매우 크리라 예상된다. 이러한 장소를 출입하는 작업자 및 열차 이용 승객의 건강보호를 위해서 보다 세부적인 조사 및 작업장의 배기 환기장치 구비 등의 대책이 요구된다.
- 07 pCi/L였다. 역사의 라돈농도는 역사에 위치한 승강장의 깊이에 따라 차이를 보였으며, 지하수량과도 상관성을 나타냈다. 조사기간의 전체 평균 라돈농도가 실내공기질 관리기준 4 pCGL를 넘는 역사는 승강장9개 역사, 매표소 1개 역사였으며 조사기간 중 한번이라도 관리기준을 초과한 역사는 승강장 29개 역사, 매표소 8개 역사로 나타났다.
- 전체 역사에 대한 라돈농도 분포범위는 ND~9.25 pCi/L였으며, 기하 평균농도 및 산술 평균농도는 각각 1.40±1.94 pCi/L, 1.65±1.07 pCi/L로 기하평균이 산술평균보다 낮게 나타났다. 이는 국내의 실내 주거공간에서의 평균 라돈농도 43.
- 역사의 라돈농도는 역사에 위치한 승강장의 깊이에 따라 차이를 보였으며, 지하수량과도 상관성을 나타냈다. 조사기간의 전체 평균 라돈농도가 실내공기질 관리기준 4 pCGL를 넘는 역사는 승강장9개 역사, 매표소 1개 역사였으며 조사기간 중 한번이라도 관리기준을 초과한 역사는 승강장 29개 역사, 매표소 8개 역사로 나타났다.
- Table 8은 전체 역사의 층수별 라돈농도 분포를 조사한 결과이다. 지하에 깊이 위치한 층일수록 역사의 실내 라돈농도가 높아지는 경향은 있었으나 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 반면 화강암반에 위치한 역사에서는 저층에 위치한 역사일수록 높은 라돈농도를 보였다.
- 88 pCi/L를 보여 매표소보다 승강장 및 환승통로에서 높게 나타났다. 집단 간 분산 분석결과 환승통로와 승강장사이에는 유의성(p> 0.05)이 없었고, 매표소와 승강장, 환승통로와는 유의성(P< 0.05)이 있었다.
후속연구
- 라돈분포가 달리 나타나고 있음을 재확인하였다. 3, 4호선의 충무로역사의 승강장은 4 pCi/L 이상의 고농도 라돈이 자주 검출되고 있는 역사중의 하나이나, 이번 조사결과 4 pCi/L 이하로 조사되어 관리방법 등의 개선에 기인한 것인지 계절에 따른 일시적 현상인지에 대한 추가조사의 필요성이 있는 것으로 사료된다. Patrick 등의 연구9)에 의하면 폐광 터널에서의 계절별 라돈농도 조사결과 외기에 비해 터널내부 공기의 밀도가 높아지는 여름철에는 자연환기 부족으로 라돈농도가 겨울철보다 높은 것으로 나타났다.
- 이와 같은 결과로 이들 역사의 라돈오염은 지하수가 상당한 기여를 하는 것으로 판단된다. 따라서 고 농도 라돈출현 역사를 대상으로 추가적인 수중 라돈농도 조사를 통한 근본적인 라돈 발생원 추적과 함께 그에 따른 저감대책 마련이 시급한 것으로 사료된다.
- 터널 등 역사 내 지하수 관로의 덮개 설치를 통한 승강장의 라돈확산 억제와 함께 고농도 라돈이 집결되는 집수정 실내공간에 대하여 국소배기에 의한 지속적인 라돈배출이 요구된다. 또한 고농도 라돈분포 역사를 대상으로 지하수 및 터널에서의 라돈 방출률과 라돈농도의 관계로부터 적정 환기량을 산정하고 이에 따른 저감방안이 제시되어야 할 것으로 판단된다.
- 89 pCi/L의 고농도를 보여 지하수에 의한 영향도 매우 크리라 예상된다. 이러한 장소를 출입하는 작업자 및 열차 이용 승객의 건강보호를 위해서 보다 세부적인 조사 및 작업장의 배기 환기장치 구비 등의 대책이 요구된다. 앞에서 언급한 바와 같이 노원 및 중계역사가 위치하는 지역은 지질학적으로 단층지대에 속하므로 고 농도의 라돈검출이 우려되는 지역이다.
- Li24) 등의 연구에 의하면 지하터널을 포함한 건축물의 경우 지하층에서의 라돈농도는 겨울보다 여름철에 더 높았으며, 지상층의 경우는 이와 반대로 겨울철에 더 높은 결과로 나타났다. 이와 관련하여 본 연구가 수행된 지하철역사에서의 시간적, 공간적 라돈농도 분포에 대한 세부적인 추가 연구가 진행 중에 있다.
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