[논문]부산 해안지역의 물의 라돈 농도와 지하수 유출 특성

옥순일; 함세영; 이용우; 차은지; 김상현; 김인수; 김부근

doi:10.7857/jsge.2011.16.5.053

부산 해안지역의 물의 라돈 농도와 지하수 유출 특성
Characterizing Groundwater Discharge and Radon Concentration in Coastal Waters, Busan City 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.16 no.5, 2011년, pp.53 - 66

옥순일 (부산대학교 지구환경시스템학부) , 함세영 (부산대학교 지구환경시스템학부) , 이용우 (해양환경관리공단 기후수질팀) , 차은지 (부산대학교 지구환경시스템학부) , 김상현 (부산대학교 사회환경시스템공학부) , 김인수 (부산대학교 지질환경과학과) , 김부근 (부산대학교 지구환경시스템학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Groundwater which infiltrated in recharge areas discharges in the forms of evapotranspiration, baseflow to streams, groundwater abstraction and eventually flows into the sea. This study characterized radon-222 concentration and electrical conductivity (EC) in coastal groundwater discharge, well groundwater, Ilkwang Stream water, and seawater in the coastal area of Busan Metropolitan City and subsequently estimated groundwater discharge rate to the sea. The median value of Rn-222 concentration is highest in well groundwater (18.36 Bq/L), and then decreases in the order of coastal groundwater discharge (15.92 Bq/L), Ilkwang Stream water (1.408 Bq/L), and seawater (0.030 Bq/L). The relationship between Rn-222 concentration and EC values is relatively strong in well groundwater and then in seawater. However, the relationship is not visible between coastal groundwater discharge and Ilkwang Stream water. The groundwater discharge rate to the sea is estimated as $3,130m^3$/day by using radon mass budget model and $16,788m^3$/day by using Darcy's law.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 부산광역시의 연장 약 62 km의 동부와 남부 해안지역의 해안유출수, 우물 지하수, 그리고 하천수의 라돈 농도와 현장수질 특성을 파악하고, 이들을 해수의 라돈 농도와 비교·검토하였다.

가설 설정

5. (a) Normal distribution and (b) log-normal distribution of ²²²Rn concentration, and (c) normal distribution and (d) log-normal distribution of electrical conductivity.

제안 방법

2009년부터 2011년까지 부산의 동부해안과 남부해안의 해안유출 지하수, 우물 지하수, 일광천, 해수의 라돈 농도 측정 및 지하수 조사를 통하여 라돈의 분포특성과 바다로의 지하수 유출량을 파악하였다. 라돈 농도와 전기전도도 측정 결과, 해안유출 지하수의 라돈 농도는 0.
해안유출 지하수의 유출지점에 유로를 막아서 간이 V-notch를 설치하고 월류수심을 측정하였다. 그리고 V-notch 설치가 힘든 지점에서는 비커를 사용하여 직접 유출량을 측정하였다.
그리고 밀폐된 공간에서 RAD-7으로부터 시료병에 공기를 불어넣어서 라돈을 방출시키고, 방출된 라돈을 흡습건 조통을 통과시켜서 평형상태에 도달할 때까지 3~4회 라돈농도를 측정하였으며, 이 때 측정값의 오차범위는 ± 5% 이내가 되게 하였다.
동부해안과 남부해안 지역의 해안유출수, 우물 지하수, 하천수, 해수의 라돈(²²²Rn) 농도와 전기전도도의 분포특성을 파악하였다. 이를 위하여 해안유출수는 동부해안의 일광면 칠암리의 CA-1, 이천리의 IC-2, IC-3, 삼성리의 SM-2, 연화리의 YH-1, YH-2, 일광면 동백리의 DB-1, 문동리의 MD-3, 죽성리의 JS-1, 기장읍 대변리의 DP-1, 그리고 남부해안 지역의 다대동 DD-1에서 채취하였다(Fig.
그리고 밀폐된 공간에서 RAD-7으로부터 시료병에 공기를 불어넣어서 라돈을 방출시키고, 방출된 라돈을 흡습건 조통을 통과시켜서 평형상태에 도달할 때까지 3~4회 라돈농도를 측정하였으며, 이 때 측정값의 오차범위는 ± 5% 이내가 되게 하였다. 라돈 농도측정은 라돈의 반감기를 고려하여 시료채취 후 3.8일 이내에 측정하였다. 라돈 농도 측정의 정밀도는 탐지모드에서는 8 CPM/Bq/m³, 일반모드에서는 16 CPM/Bq/m³이다.
라돈(Rn-222) 농도 측정을 위해서는 먼저 라돈의 누출을 최소화시키고 기포가 생기지 않도록 천천히 4리터와 1리터의 갈색 시료병으로 채수하였으며, 물시료 채수 즉시 튜브가 달린 덮개로 병 입구를 막아 운반 후 라돈 농도 측정기(RAD-7, Durridge 사) 및 흡습건조통과 연결시켰다. 그리고 밀폐된 공간에서 RAD-7으로부터 시료병에 공기를 불어넣어서 라돈을 방출시키고, 방출된 라돈을 흡습건 조통을 통과시켜서 평형상태에 도달할 때까지 3~4회 라돈농도를 측정하였으며, 이 때 측정값의 오차범위는 ± 5% 이내가 되게 하였다.
먼저, 기장군 일광면 삼성리에 위치하는 SSD-1~SSD-3시추공에서 순간충격시험을 실시하여 수리전도도(K = 9.841 × 10−1m/day)를 산정하였다.
아울러서 해안유출수, 우물지하수, 하천수의 라돈 농도와 일광만의 30개소, 일광면 문동리의 7개소, 일광면 이천리의 6개소, 기장읍 죽성리의 6개소, 기장읍 대변리의 5개소, 기장읍 연화리의 20개소, 사하구 다대동의 6개소에서 채취한 해수 시료의 라돈 농도를 비교·분석하였다.
해안유출 지하수, 우물 지하수, 하천수(일광천), 해수의 라돈(²²²Rn) 농도와 전기전도도(EC)의 상관성을 분석하였다. 상관성 분석을 위해서 먼저 각각의 물시료(해안유출수, 우물지하수, 하천수, 해수)의 라돈 농도와 전기전도도
해안유출 지하수는 대부분 암반의 절리를 따라서 유출되고 있다. 해안유출 지하수의 유출지점에 유로를 막아서 간이 V-notch를 설치하고 월류수심을 측정하였다. 그리고 V-notch 설치가 힘든 지점에서는 비커를 사용하여 직접 유출량을 측정하였다.
현장수질 분석항목(수온, pH, EC, TDS, 염분농도, Eh, DO, 알칼리도) 중 수온은 디지털온도계(Sato Model SM1250MC), pH는 휴대용 pH미터(Orion Model 250A), EC, TDS, 염분농도는 휴대용 전기전도도 측정기(Orion Model 115), DO는 휴대용 용존산소 측정기(Orion Model 810)로 측정하였고, Eh는 pH미터에 산화-환원 전극을 부착하여 측정하였다. 그리고 알칼리도는 Lovibond 사의 MultiDirect photometer로 측정하였다.

대상 데이터

본 연구를 위하여 2009년과 2011년에 걸쳐서 부산광역시의 동부해안과 남부해안의 해안유출수, 우물 지하수, 하천수의 라돈(Rn-222) 농도와 현장수질을 분석하였다(Fig. 2, 3). 해안유출수는 동부해안 지역의 기장군 일광면, 기장읍의 14개소(MD-1, MD-2, MD-3, SM-1, SM-2, CA1, DB-1, IC-1, IC-2, IC-3, JS-1, DP-1, YH-1, YH-2)와 남부해안 지역의 남구 용호동과 사하구 다대동의 3개소(YHO-1, YHO-2, DD-1), 우물 지하수는 동부해안 지역의 기장군 일광면, 기장읍의 22개소(일광면 삼성리 8개소(SSG-1~SSG-5, SSD-1~SSD-3), 문동리 1개소(MDG1), 문중리 1개소(MJG-1), 용천리 1개소(YCG-1), 이천리 2개소(ICG-1, ICG-2), 칠암리 1개소(CAG-1), 동백리 1개소(DBG-1), 대리 1개소(DRG-1), 화룡리 1개소(HRG-1), 황계리 1개소(HGG-1), 화전리 4개소(HJG-1~HJG-4))와 남부해안 사하구 다대동 몰운대의 3개소(MUG-1~MUG3), 일광천의 10개 지점(IGR-1~IGR-10)에서 물시료를 채취하였다(Table 1~Table 4).
연구지역의 동부에는 수영강이 북에서 남으로 그리고 서부에는 낙동강이 역시 북에서 남으로 남해로 유입되고 있다. 연구지역의 지질은 유천층군에 속하는 다대포층, 화산암류(안산암질 화산각력암, 응회질 퇴적암, 유문석영안산암질 화산각력암, 유문암질암), 불국사화강암류(각섬석화강섬록암, 흑운모 화강암, 화강반암, 중성암맥, 산성암맥) 그리고 충적층으로 구성되어 있다(장태우 외, 1983; Fig. 3). 다대포층은 해안의 서부에 넓게 분포하며, 안산암질 화산각력암은 전역에 걸쳐서 넓게 분포하고 있으며, 특히 북쪽의 산지는 주로 안산암질 화산각력암으로 구성되어 있다.
해안유출수 산출지점은 한정되어 있으며, 유출량은 소량이었다. 우물 지하수는 동부해안의 22개소, 그리고 남부해안의 3개소에서 채취하였다. 한편 하천수는 동부해안 지역의 일광천 하류부터 상류까지 IGR-1~IGR-10에서 채취하였다.
Rn) 농도와 전기전도도의 분포특성을 파악하였다. 이를 위하여 해안유출수는 동부해안의 일광면 칠암리의 CA-1, 이천리의 IC-2, IC-3, 삼성리의 SM-2, 연화리의 YH-1, YH-2, 일광면 동백리의 DB-1, 문동리의 MD-3, 죽성리의 JS-1, 기장읍 대변리의 DP-1, 그리고 남부해안 지역의 다대동 DD-1에서 채취하였다(Fig. 2, 3). 해안유출수 산출지점은 한정되어 있으며, 유출량은 소량이었다.
우물 지하수는 동부해안의 22개소, 그리고 남부해안의 3개소에서 채취하였다. 한편 하천수는 동부해안 지역의 일광천 하류부터 상류까지 IGR-1~IGR-10에서 채취하였다. 한편 해수 시료는 일광만, 일광면 문동리~이천리, 기장읍 죽성리~대변리, 기장읍 연화리, 사하구 다대동 연안에서 채취하였다(Fig.
한편 하천수는 동부해안 지역의 일광천 하류부터 상류까지 IGR-1~IGR-10에서 채취하였다. 한편 해수 시료는 일광만, 일광면 문동리~이천리, 기장읍 죽성리~대변리, 기장읍 연화리, 사하구 다대동 연안에서 채취하였다(Fig. 4).
2, 3). 해안유출수는 동부해안 지역의 기장군 일광면, 기장읍의 14개소(MD-1, MD-2, MD-3, SM-1, SM-2, CA1, DB-1, IC-1, IC-2, IC-3, JS-1, DP-1, YH-1, YH-2)와 남부해안 지역의 남구 용호동과 사하구 다대동의 3개소(YHO-1, YHO-2, DD-1), 우물 지하수는 동부해안 지역의 기장군 일광면, 기장읍의 22개소(일광면 삼성리 8개소(SSG-1~SSG-5, SSD-1~SSD-3), 문동리 1개소(MDG1), 문중리 1개소(MJG-1), 용천리 1개소(YCG-1), 이천리 2개소(ICG-1, ICG-2), 칠암리 1개소(CAG-1), 동백리 1개소(DBG-1), 대리 1개소(DRG-1), 화룡리 1개소(HRG-1), 황계리 1개소(HGG-1), 화전리 4개소(HJG-1~HJG-4))와 남부해안 사하구 다대동 몰운대의 3개소(MUG-1~MUG3), 일광천의 10개 지점(IGR-1~IGR-10)에서 물시료를 채취하였다(Table 1~Table 4). 아울러서 해안유출수, 우물지하수, 하천수의 라돈 농도와 일광만의 30개소, 일광면 문동리의 7개소, 일광면 이천리의 6개소, 기장읍 죽성리의 6개소, 기장읍 대변리의 5개소, 기장읍 연화리의 20개소, 사하구 다대동의 6개소에서 채취한 해수 시료의 라돈 농도를 비교·분석하였다.

이론/모형

현장수질 분석항목(수온, pH, EC, TDS, 염분농도, Eh, DO, 알칼리도) 중 수온은 디지털온도계(Sato Model SM1250MC), pH는 휴대용 pH미터(Orion Model 250A), EC, TDS, 염분농도는 휴대용 전기전도도 측정기(Orion Model 115), DO는 휴대용 용존산소 측정기(Orion Model 810)로 측정하였고, Eh는 pH미터에 산화-환원 전극을 부착하여 측정하였다. 그리고 알칼리도는 Lovibond 사의 MultiDirect photometer로 측정하였다.

성능/효과

SAS v.9.1.을 이용하여 해안유출 지하수, 우물 지하수, 하천수, 해수의 라돈 농도와 전기전도도(EC)간의 상관성을 분석한 결과, 전체 물 시료의 라돈 농도와 전기전도도 사이에는 비교적 높은 음의 상관성(상관계수 r= −0.644, p < 0.0001)이 나타났다.
값을 표준화시키고 정규분포 여부를 검토한 결과, 대수정규분포에 더 가까운 것으로 나타났다(Fig. 5).
그러나, 물시료의 종류별로 상관성을 분석한 결과, 해안유출 지하수에서는 라돈 농도와 전기전도도 사이에 매우 낮은 음의 상관성(r = −0.343, p = 0.332)을 보인 반면에 우물 지하수 시료는 일부 시료를 제외하고는 상대적으로 높은 음의 상관성(r = −0.655, p = 0.001)을 보인다.
그러나, 물시료의 종류별로 상관성을 분석한 결과, 해안유출수는 라돈 농도와 전기전도도 사이에 매우 낮은 음의 상관성(r = −0.343, p = 0.332)을 보였고, 특히 시료들이 두 그룹(A, B 그룹)으로 확연히 구분되었다(Fig. 6).
라돈 농도와 전기전도도 측정 결과, 해안유출 지하수의 라돈 농도는 0.215~48.17 Bq/L(평균값 17.73 Bq/L, 중앙값 15.92 Bq/L)이고, 전기전도도는 210~3122 µS/cm(평균값 968 µS/cm, 중앙값 710µS/cm)이다.
마지막으로 해수는 비교적 높은 음의 상관성(r = −0.587, p = 0.027)를 보이고 있으나, EC 증가에 따라서 라돈 농도가 가파르게 감소한다.
측정한 해안유출 지하수의 유출량은 0.225~10 m³/day (평균 유출량 2.736 m³/day)이었다(Table 1). 동부해안의 칠암리(CA-1)는 생활용수로 사용하고 있는 해안지역의 유출수로서, 가장 높은 유출량(약 10 m³/day)을 보인다.
해안유출 지하수, 우물 지하수, 일광천, 해수의 라돈 농도와 전기전도도(EC)간의 상관성을 분석한 결과, 전체 물 시료의 라돈 농도와 전기전도도 사이에는 비교적 높은 음의 상관성(상관계수 r= −0.644, p < 0.0001)이 나타났다.

후속연구

또한 라돈 물질 수지 모델에 의한 해저유출 지하수량도 라돈 측정 시기, 측정 지점, 그리고 하천유출량 측정 오차 등 여러 가지 불확실한 요소들을 포함하고 있다. 따라서 바다로 유출되는 지하수량 산정값은 앞으로 보다 많은 자료의 축적에 의해서 달라질 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	해안유출수란?	1). 해안유출수는 해안을 따라서 바다로 유출되는 지하수를 말한다. 한편, 함양지역으로부터 동수구배를 따라서 흐르는 담수 지하수가 대륙붕이나 해저사면에서 유출되거나 담수 지하수가 재순환되는 해수와 혼합되어 해저로 유출되는 지하수를 해저유출수라고 한다(Burnett et al.
	해저유출수란?	해안유출수는 해안을 따라서 바다로 유출되는 지하수를 말한다. 한편, 함양지역으로부터 동수구배를 따라서 흐르는 담수 지하수가 대륙붕이나 해저사면에서 유출되거나 담수 지하수가 재순환되는 해수와 혼합되어 해저로 유출되는 지하수를 해저유출수라고 한다(Burnett et al., 2001; 박관석 외, 2004).
	2009년부터 2011년까지 부산의 동부해안과 남부해안의 해안유출 지하수, 우물 지하수, 일광천, 해수의 라돈 농도 측정 및 지하수 조사를 통하여 라돈의 분포특성과 바다로의 지하수 유출량을 파악한 결과는?	2009년부터 2011년까지 부산의 동부해안과 남부해안의 해안유출 지하수, 우물 지하수, 일광천, 해수의 라돈 농도 측정 및 지하수 조사를 통하여 라돈의 분포특성과 바다로의 지하수 유출량을 파악하였다. 라돈 농도와 전기전도도 측정 결과, 해안유출 지하수의 라돈 농도는 0.215~48.17 Bq/L(평균값 17.73 Bq/L, 중앙값 15.92 Bq/L)이고, 전기전도도는 210~3122 µS/cm(평균값 968 µS/cm, 중앙값 710µS/cm)이다. 우물 지하수의 라돈 농도는 0.172~43.39 Bq/L(평균값 18.22 Bq/L, 중앙값 18.36 Bq/L)이며, 전기전도도는 103~28400 µS/cm(평균값 2804 µS/cm, 중앙값 422 µS/cm)이다. 일광천의 라돈 농도는 0.790~9.251 Bq/L(평균값 2.217 Bq/L, 중앙값 1.408 Bq/L)이며, 전기전도도는 120~33,145 µS/cm(평균값 4,798 µS/cm, 중앙값 226 µS/cm)이다. 한편, 해수의 라돈 농도는 0.009~0.949 Bq/L(평균값 0.047 Bq/L, 중앙값 0.030 Bq/L)이며, 전기전도도는 31,700~43,900 µS/cm(평균값 39,482 µS/cm, 중앙값 39,765 µS/cm)로서 매우 높다. 따라서, 라돈 농도의 중앙값은 우물지하수에서 가장 높고, 다음으로 해안유출지하수, 일광천, 해수의 순으로 낮아진다. 이는 우물 지하수가 상대적으로 더 깊고 더 긴 유동 경로를 가지기 때문으로 해석된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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