Groundwater sampling was performed at 38 wells where they are located in the areas with high uranium and radon (marked as A and B, respectively) concentrations, which were based on the previous research results. In-situ parameters (temperature, pH, EC, Eh, DO) and natural radionuclides (uranium and ...
Groundwater sampling was performed at 38 wells where they are located in the areas with high uranium and radon (marked as A and B, respectively) concentrations, which were based on the previous research results. In-situ parameters (temperature, pH, EC, Eh, DO) and natural radionuclides (uranium and radon) were analyzed to figure out the characteristics of groundwater environments. In-situ data did not show any relations to natural radionuclide data, which could be caused by groundwater mixing, depths of wells, and geological settings, etc. But the highest radon well presented relatively low temperature value and the highest uranium well presented relatively low pH values The highest uranium concentration ranging $1.14{\sim}188.19{\mu}g/L$ showed in the area of A region consisted of Jurassic two-mica granite. The areas of Jurassic biotite granite and Cretaceous granite in the A region have the uranium concentrations ranging $0.10{\sim}49.78{\mu}g/L$ and $0.36{\sim}3.01{\mu}g/L$, respectively. The uranium values from between wells of community water systems (CWSs) penetrating fractured bed-rock aquifers and personal boreholes settled in shallow aquifers near the wells of CWSs show big differences. It implies that the groundwaters of the two areas have evolved from different water-rock interaction paths that may caused by various types of wells having different aquifers. High radon activities in the area of B region composed of Precambrian gneiss showed ranging from 6,770 to 64,688 pCi/L. Even though the wells are located in the same geological settings, their rodon concentration presented different according to depth and distance.
Groundwater sampling was performed at 38 wells where they are located in the areas with high uranium and radon (marked as A and B, respectively) concentrations, which were based on the previous research results. In-situ parameters (temperature, pH, EC, Eh, DO) and natural radionuclides (uranium and radon) were analyzed to figure out the characteristics of groundwater environments. In-situ data did not show any relations to natural radionuclide data, which could be caused by groundwater mixing, depths of wells, and geological settings, etc. But the highest radon well presented relatively low temperature value and the highest uranium well presented relatively low pH values The highest uranium concentration ranging $1.14{\sim}188.19{\mu}g/L$ showed in the area of A region consisted of Jurassic two-mica granite. The areas of Jurassic biotite granite and Cretaceous granite in the A region have the uranium concentrations ranging $0.10{\sim}49.78{\mu}g/L$ and $0.36{\sim}3.01{\mu}g/L$, respectively. The uranium values from between wells of community water systems (CWSs) penetrating fractured bed-rock aquifers and personal boreholes settled in shallow aquifers near the wells of CWSs show big differences. It implies that the groundwaters of the two areas have evolved from different water-rock interaction paths that may caused by various types of wells having different aquifers. High radon activities in the area of B region composed of Precambrian gneiss showed ranging from 6,770 to 64,688 pCi/L. Even though the wells are located in the same geological settings, their rodon concentration presented different according to depth and distance.
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문제 정의
A 지역 중 우라늄이 높게 나온 마을상수도와 그 주변의 개인관정을 선택(Fig 1. ⓐ 지역)하여 인접지점간의 우라늄 함량분포 추이와 지질, 심도 및 거리 따른 해석을 하고자 하였다. Fig 6은 ⓐ 지역에 대해 나타낸 것으로 같은 중생대 화강암을 가지는 조사지점들 간 우라늄 함량과 지하수공 심도, 지하수공들 간의 거리를 도시한 것으로 128 m의 지하수공 심도를 가진 마을상수는 미국 기준치(30 µg/L)를 초과한 156 µg/L의 우라늄 함량 값을 보이나 30~60 m의 거리를 가진 바로 인접한 30 m의 지하 수공 심도를 가지는 두 개의 개인 충적관정은 상대적으로 매우 낮은 1.
과거 실태조사의 결과 지하수중 자연방사성물질이 지질에 따라 함량의 분포가 다르다는 것이 보고된 봐 2006년 2차 실태조사시 우라늄 고함량으로 나타난 A(대전)지역과 라돈 고함량으로 나타난 B(춘천)지역을 선정하였다. 조사 지역 내 지하수에 대한 현장수질과 자연방사성물질을 분석하여 시대와 암석에 따른 지질 및 관정의 심도와 관정 사이의 거리에 따른 특성을 파악하여 지하수중 우라늄과 라돈 등 자연방사성물질에 대한 관리방안과 지하수 보전 대책의 과학적 근거 자료로 활용되는 것을 목적으로 하고 있다.
제안 방법
본 연구의 A와 B 조사 지역 지질은 1. : 50,000(한국지질자원연구원, 1965; 1974; 1977; 1980)과 1 : 250,000만 지질도(한국지질자원연구원, 1996)를 이용하여 지질시대별, 암석 및 광물에 따라 분류하였다. A 지역의 지질은 주로 시대미상, 쥬라기, 백악기 화강암으로 구성되어 있으며 B 지역의 지질은 선캠브리아기와 시대미상의 (화강)편마암, 편암, 화강암으로 이루어져 있다(Figs.
국립환경과학원의 함유 실태조사의 결과를 바탕으로 우라늄이 고함량으로 나타난 A지역24개 지점과 라돈이 고함량으로 나타난 B지역 14개 지점에 대한 온도 등 현장 수질 분석, 우라늄과 라돈의 자연방사성물질 함량 분석을 통하여 지질 및 지하수공 심도, 지하수공들 간의 거리에 따른 특성을 파악하였다.
또한, 인접지역 지하수내 라돈의 함량변화 추이를 살펴보기 위해 과거조사에서 라돈의 함량이 높게 나온 마을상수도 지역을 중심으로(Fig 2. ⓑ 지역) 연구하였다. 이 지역은 라돈이 높게 나타나 폭기 시설이 설치된 마을상수도 1개소와 약 200 m 정도 떨어진 인접 마을상수도 1개소 및 150 m 정도 떨어진 개인용 충적관정 1개소로 구성되어 있다.
9999로 안정된 결과를 보여주었다(국립환경과학원, 2007). 라돈 분석을 위해서는 22 mL시료 용기에 지하수 시료 8 mL와 섬광용액(Optiphase Hisafe3) 12 mL를 첨가하여 5분간 잘 흔들어 섞은 후 3시간 정도 안정화 시킨 후 국립환경과학원의 PerkinElmer사 QuantulusTM 1220 (LSC)로 분석하였다. 라돈 함량 값을 얻기 위해 226Ra표준선원용액(NIST SRM 4966)을 이용하여 측정효율을 구하였으며 재현성을 위해 3개의 시료를 만들었다(김용제 외, 2006; 김태승 외, 2007).
라돈 분석을 위해서는 22 mL시료 용기에 지하수 시료 8 mL와 섬광용액(Optiphase Hisafe3) 12 mL를 첨가하여 5분간 잘 흔들어 섞은 후 3시간 정도 안정화 시킨 후 국립환경과학원의 PerkinElmer사 QuantulusTM 1220 (LSC)로 분석하였다. 라돈 함량 값을 얻기 위해 226Ra표준선원용액(NIST SRM 4966)을 이용하여 측정효율을 구하였으며 재현성을 위해 3개의 시료를 만들었다(김용제 외, 2006; 김태승 외, 2007). 평균 측정효율은 90.
45 µm)와 진공펌프를 이용하여 물 속에 존재하는 부유물질을 제거한 후 125 mL시료 용기에 담았으며 유기 작용, 금속 이온들의 침전이나 용기내의 흡착을 방지하기 위해 현장에서 농질산(HNO3)을 첨가하여 pH를 2 이하로 유지하였다. 우라늄 분석은 국립환경과학원의 7500 Series ICP/MS(Agilent사)를 사용하였으며 Plasma Condition, Ion Lenses, Q-Pole Parameters, Detector Parameters 등에 대해 Tuning을 통하여 기기제작사에서 제공하는 매뉴얼에 따른 기기분석의 최적 조건으로 조정한 후 검량선을 작성하여 분석하였다. 검량선의 R2의 값은 0.
우라늄 분석을 위해 채취한 물 시료는 셀룰로스막필터(0.45 µm)와 진공펌프를 이용하여 물 속에 존재하는 부유물질을 제거한 후 125 mL시료 용기에 담았으며 유기 작용, 금속 이온들의 침전이나 용기내의 흡착을 방지하기 위해 현장에서 농질산(HNO3)을 첨가하여 pH를 2 이하로 유지하였다.
휴대용 멀티 측정기(Orion multi 5 Star, HORIBA water quality monitor)를 이용하여 지하수의 수질이 안정화된후 수온, pH, 전기전도도(EC), 산화-환원 전위(Eh), 용존 산소(DO) 등을 현장에서 측정하였다. 38개 지하수 시료에 대한 현장 측정 자료는 Table 2에 항목별로 기술되어있다.
대상 데이터
A 지역은 총면적 539.78 km2이며 국립환경과학원의 실태조사시(성익환 외, 1999; 2000; 2001; 2002; 2006) 우라늄이 고함량으로 검출된 지역을 중심으로 24개 지점을 선정하였으며 대부분 중생대 쥬라기, 백악기 화강암이나그 인접 지역에 위치하고 있다(Fig. 1). 이 지역은 과거 조사결과와 같이 기반암이 중생대 화강암 계통인 지하수에서 높은 우라늄 함량이 검출되었으나, 같은 화강암 계통으로 구성되어져 있더라도 관입 시기와 광물 구성 성분에 따라서 지하수의 우라늄 함량에서 차이를 보였다.
B 지역은 총면적 1,116.35 km2이며 국립환경과학원의 실태조사시(조병욱 외, 2006) 라돈이 고함량으로 검출된 지역을 중심으로 14개 지점을 선정하였으며 조사지점의 분포는 중생대 선캠브리아기와 쥬라기의 편마암과 화강암에 위치하고 있다. Fig.
과거 실태조사의 결과 지하수중 자연방사성물질이 지질에 따라 함량의 분포가 다르다는 것이 보고된 봐 2006년 2차 실태조사시 우라늄 고함량으로 나타난 A(대전)지역과 라돈 고함량으로 나타난 B(춘천)지역을 선정하였다. 조사 지역 내 지하수에 대한 현장수질과 자연방사성물질을 분석하여 시대와 암석에 따른 지질 및 관정의 심도와 관정 사이의 거리에 따른 특성을 파악하여 지하수중 우라늄과 라돈 등 자연방사성물질에 대한 관리방안과 지하수 보전 대책의 과학적 근거 자료로 활용되는 것을 목적으로 하고 있다.
본 연구를 위해 선정된 마을상수도, 개인관정 등 A와 B 지역의 지하수공 38개 지점에 대한 시료채취는 2007년 9월~11월 사이에 수행하였으며 조사대상 지하수 공들은 3~5분 정도 배출하여 수온 등의 현장수질이 안정화된 후 채수하였으며 현재 음용 등을 목적으로 사용되고 있다.
본 연구의 A와 B 조사 지역 지질은 1. : 50,000(한국지질자원연구원, 1965; 1974; 1977; 1980)과 1 : 250,000만 지질도(한국지질자원연구원, 1996)를 이용하여 지질시대별, 암석 및 광물에 따라 분류하였다.
성능/효과
A 지역 중 쥬라기복운모화강암에서 가장 높은 지하수 내 우라늄 함량을 보였으며 쥬라기흑운모화강암, 백악기화강암 순으로 검출되었다. 같은 화강암 지질을 가진 마을상수도와 매우 인접한 개인관정에서는 지하수공의 심도 차이에 의해 매우 큰 우라늄의 농도차이를 보였지만, 거리가 100 m 이상 떨어진 개인관정에서는 심도에 따른 우라늄 농도 차이가 없었다.
A와 B 지역 지하수의 현장수질자료와 자연방사성물질 사이에서는 뚜렷한 상관관계를 보여주지 않았으며 우라늄(중앙값)과 라돈(중앙값)의 함량은 A 지역 0.10~188.19(3.73) µg/L, 705~44,213(7,094) pCi/L이며 B 지역 0.06~7.76(1.52) µg/L, 693~64,688(7,704) pCi/L으로 검출되었다.
B 지역의 라돈의 함량은 기조사 결과와 유사하게 선캠브리아기 편마암(6,770~64,688 pCi/L)지역에서 높게 검출되었으며 화강암 지역 내 마을상수도 4개소는 수 km 이상의 거리 차이에 따라 라돈 함량(1,265~7,560 pCi/L)이 다르게 나타났다. 서로 인접한 150 m의 같은 심도를 가진 마을상수도 2개소에서는 높은 라돈 함량(27,566~64,688 pCi/L)이 검출되었으나 심도 15 m인 개인용 충적 관정 지점은 낮은 라돈 함량(7,949 pCi/L)을 보였다.
, 1977), 우라늄의 경우 중성 및 알카리성 pH의 범위에서는 상당한 양의 우라늄이 탄산염 화합물 상태로 수용액에 잔류하는데 비해서 산성의 낮은 pH에서는 용존 우라늄의 농도가 높은 경향을 나타낸다(Langmuir, 1980). 본 연구 지역들의 지하수공 심도 차이와 지하수 관정 주변 지질(화강암, 화강편마암, 퇴적암, 화산암 등)의 차이로 인하여 온도와 pH 자료는 자연방사성물질과 큰 상관관계(r = 0.2)를 보여주고 있지 않지만, 라돈이 최고 함량을 보이는 지점은 낮은 온도를 가지고 있으며 우라늄이 최고 함량을 보이는 지점은 비교적 낮은 pH를 보이고 있다(Fig. 3).
본 조사지역 우라늄(중앙값)의 함량분포는 0.06~188.19 µg/L이였으며 쥬라기화강암에서 높은 함량을 보였다.
쥬라기복운모화강암에서 가장 높은 지하수내 우라늄 함량(1.14~188.19, 중앙값: 10.8 µg/L)을 보였으며 쥬라기흑운모화강암(0.10~49.78, 중앙값: 0.98 µg/L), 백악기화강암(0.36~3.01 중앙값 : 0.65 µg/L) 순으로 검출되었다.
후속연구
서로 인접한 150 m의 같은 심도를 가진 마을상수도 2개소에서는 높은 라돈 함량(27,566~64,688 pCi/L)이 검출되었으나 심도 15 m인 개인용 충적 관정 지점은 낮은 라돈 함량(7,949 pCi/L)을 보였다. 라돈도 심도에 따른 함량의 차이를 보였지만, 휘발성기체이며 짧은 반감기(3.82일)를 가지고 있는 라돈 특성 고려와 심도와 거리에 따른 체계적인 연구가 필요할 것으로 사료되어진다.
심도 150 m를 가진 마을상수도 2개소에서는 높은 라돈 함량(27,566~64,688 pCi/L)이 검출되었으나 심도 15 m인 개인용 충적관정 지점은 마을상수도에 비해 낮은 라돈 함량(7,949 pCi/L)을 보였다. 우라늄과 같이 심도에 따른 라돈도 함량의 차이를 보였지만, 휘발성기체이며 짧은 반감기(3.82일)를 가지고 있는 라돈 특성 고려와 심도와 거리에 따른 체계적인 연구가 필요할 것으로 사료되어 진다. 향후 심도와 거리, 지질에 따른 자연방사성물질의 원인과 진화를 알기위하여 우라늄과 라돈 등이 고함량으로 나타난 지역들에 대해 암석별 시추코어를 통한 분석 및 노블가스 분석, 양수시험 등이 필요하다고 사료되어진다.
그러나 마을상수도 관정에서 100 m 가량 떨어진 30 m의 심도를 가진 개인관정의 경우는 마을상수도 지점과 비슷하게 높은 우라늄 함량을 가지고 있다. 이는 마을상수도와 개인관정은 사이에 거리의 차이는 있으나 대수층 내 기반암의 광물구조가 서로 비슷한 것으로 사료되어지며 향후에 양수 시험 및 지하수 시추를 통한 코어의 정밀한 광물 성분 분석 등의 체계적인 연구가 필요할 것으로 판단되어 진다.
82일)를 가지고 있는 라돈 특성 고려와 심도와 거리에 따른 체계적인 연구가 필요할 것으로 사료되어 진다. 향후 심도와 거리, 지질에 따른 자연방사성물질의 원인과 진화를 알기위하여 우라늄과 라돈 등이 고함량으로 나타난 지역들에 대해 암석별 시추코어를 통한 분석 및 노블가스 분석, 양수시험 등이 필요하다고 사료되어진다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
음용수의 대부분은 무엇에 의존하는가?
음용수의 대부분을 지표수에 의존하고 있는 국내의 여건으로 인해 그동안 지하수에 대한 관심은 상대적으로 적었으며, 그중 방사성물질에 대한 관심은 다른 위해한 물질에 비해 상대적으로 낮았으나 최근 국민의 건강과 관련하여 지하수중 자연방사성 물질에 대한 관심이 점점 높아지고 있다. 지하수중 자연방사성물질은 인위적인 오염에 의한 것이 아니라, 지구 내부 암석에 존재하며 지구의 탄생과 더불어 자연적으로 존재해 오고 있으며 연간 방사성 양의 82%는 지질기원으로 자연방사성 핵종에 의한 것이다.
우라늄에 장시간 노출되면 일어나는 것은?
지하수중 자연방사성물질은 인위적인 오염에 의한 것이 아니라, 지구 내부 암석에 존재하며 지구의 탄생과 더불어 자연적으로 존재해 오고 있으며 연간 방사성 양의 82%는 지질기원으로 자연방사성 핵종에 의한 것이다. 이러한 자연방사성물질에 장시간 노출되면 우라늄의경우 만성신장질환, 라돈의 경우는 실내 라돈과 연관하여 폐암 등의 질병을 유발할 가능성이 높은 것으로 보고되고 있다(환경부, 1998).
국내 지하수중 자연방사성물질에 대한 연구는 언제 시작되었는가?
국내의 경우 1996년에 국내 일부지역에 음용 지하수에 대한 방사성물질 검출이 보도된 후, 전국 일부 지역에 대해 국립환경과학원에서 실태조사를 실시하였다. 1차 실태조사(성익환 외, 1999; 2000; 2001; 2002)는 지질별로 분류하여 지하수에 대한 우라늄, 라돈, 전알파 등 자연방사성물질의 함유량 특성 조사를 하였으며, 2차 실태조사(조병욱 외, 2006)는 기존 고함량 지점과 마을상수도 등의 우라늄·라돈·전알파 함유량 특성 조사를 실시하였다.
참고문헌 (29)
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