To investigate the natural reduction characteristics of radon with a short half-life (3.82 day) in drinking Qgroundwater, we analyzed the changes of radon concentrations of groundwater, waters in storage tanks, and tap waters from the small-scale groundwater-supply systems (N = 301) by LSC (Liquid S...
To investigate the natural reduction characteristics of radon with a short half-life (3.82 day) in drinking Qgroundwater, we analyzed the changes of radon concentrations of groundwater, waters in storage tanks, and tap waters from the small-scale groundwater-supply systems (N = 301) by LSC (Liquid Scintillation Counter). We also analyzed the concentrations of uranium (half-life 4.5 billion years) in the waters by ICP/MS to compare with natural reduction of radon concentration. The radon concentrations of 68 groundwater-supply systems occupying 22.6% of the total samples exceeded the US EPA's Alternative Maximum Contaminant Level (AMCL : 4,000 pCi/L), with the average radon concentration of 7,316 pCi/L (groundwaters), 3,833 pCi/L (tank waters) and 3,407 pCi/L (tap waters). Compared to the radon levels of pumped groundwaters, those of tank and tap waters naturally reduced significantly down to about 50%. Especially, in case of 29 groundwater-supply systems with the groundwater radon concentrations of 4,000~6,000 pCi/L, average radon concentrations of the tank and tap waters naturally decreased down to the AMCL. Therefore this study implies that radon concentrations of drinking groundwater can be effectively reduced by sufficient storage and residence in tanks.
To investigate the natural reduction characteristics of radon with a short half-life (3.82 day) in drinking Qgroundwater, we analyzed the changes of radon concentrations of groundwater, waters in storage tanks, and tap waters from the small-scale groundwater-supply systems (N = 301) by LSC (Liquid Scintillation Counter). We also analyzed the concentrations of uranium (half-life 4.5 billion years) in the waters by ICP/MS to compare with natural reduction of radon concentration. The radon concentrations of 68 groundwater-supply systems occupying 22.6% of the total samples exceeded the US EPA's Alternative Maximum Contaminant Level (AMCL : 4,000 pCi/L), with the average radon concentration of 7,316 pCi/L (groundwaters), 3,833 pCi/L (tank waters) and 3,407 pCi/L (tap waters). Compared to the radon levels of pumped groundwaters, those of tank and tap waters naturally reduced significantly down to about 50%. Especially, in case of 29 groundwater-supply systems with the groundwater radon concentrations of 4,000~6,000 pCi/L, average radon concentrations of the tank and tap waters naturally decreased down to the AMCL. Therefore this study implies that radon concentrations of drinking groundwater can be effectively reduced by sufficient storage and residence in tanks.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 지질, 사용인구 등을 고려하여 선정된 마을 상수도 301개소를 대상으로 원수, 물탱크수, 꼭지수 중 라돈 함량 분석을 통하여 라돈의 자연저감율과 그 특성을 조사하였다. 또한 라돈과의 비교를 위해 우라늄(반감기 44.
제안 방법
고휘발성, 짧은 반감기 등에 의한 라돈의 자연저감 특성을 조사하기 위하여 국내 음용 지하수 중 마을상수도 301개소의 원수, 물탱크수 및 꼭지수를 채취하여 라돈 분석을 수행하였으며, 긴 반감기를 가진 우라늄 또한 병행 분석하였다.
1220 LSC(PerkinElmer)를 사용하여 라돈의 방사성 세기를 측정하였다(김용제 외, 2006; 김태승 외, 2007). 또한 라돈 측정의 최적 조건을 결정하기 위하여 희석한 226Ra 표준선원용액(NIST SRM 4966)을 넣은 섬광용액 3개를 제조한 후 약 25일 이상 암소에 방치하여 226Ra와 222Rn 및 딸핵종들이 영속평형에 도달하도록 하면서 시간 경과에 따른 라돈의 방사성 세기를 측정하였다(Fig. 2). 이 결과, 라돈의 평균 측정효율은 88.
따라서 본 연구에서는 지질, 사용인구 등을 고려하여 선정된 마을 상수도 301개소를 대상으로 원수, 물탱크수, 꼭지수 중 라돈 함량 분석을 통하여 라돈의 자연저감율과 그 특성을 조사하였다. 또한 라돈과의 비교를 위해 우라늄(반감기 44.6억년) 분석을 병행하였다.
라돈 분석을 위해 22 mL 시료 용기에 지하수 시료 8 mL와 섬광용액(Optiphase Hisafe3) 12 mL를 첨가하여 5분간 잘 흔들어 섞고 3시간 정도 안정화시킨 후 QuantulusTM 1220 LSC(PerkinElmer)를 사용하여 라돈의 방사성 세기를 측정하였다(김용제 외, 2006; 김태승 외, 2007). 또한 라돈 측정의 최적 조건을 결정하기 위하여 희석한 226Ra 표준선원용액(NIST SRM 4966)을 넣은 섬광용액 3개를 제조한 후 약 25일 이상 암소에 방치하여 226Ra와 222Rn 및 딸핵종들이 영속평형에 도달하도록 하면서 시간 경과에 따른 라돈의 방사성 세기를 측정하였다(Fig.
물탱크수와 꼭지수에서 원수 대비 약 40% 이상의 자연저감을 보인 결과와 과거실태조사 결과를(조병욱 외, 2006) 바탕으로 조사된 마을상수도 301개소 중 미국 환경청의 먹는물 제안치(AMCL: 4000 pCi/L)를 초과한 지점 68개소를 6,000 pCi/L 이상(N = 39)과 4,000∼6,000 pCi/L(N = 29)로 나누어서 원수에 대한 물탱크와 꼭지수 A, B, C에 대한 라돈의 자연저감에 대해 알아보았다.
우라늄 분석을 위해 채취한 시료는 셀룰로오스 막필터(0.45 µm)와 진공펌프를 이용하여 부유 물질을 제거한 후 125 mL 시료 용기에 담았으며, 유기 작용, 금속 이온들의 침전이나 용기내의 흡착을 방지하기 위해 현장에서 진한 질산(HNO3)을 첨가하여 pH를 2 이하로 유지한 후 ICP/MS(HP 7500 Series)로 분석하였다.
본 연구를 위해 전국 마을상수도 301개소 지하수 공에 대하여 2008년 4월~2008년 11월 동안 시료 채취를 수행하였다. 조사된 지하수 공들은 대부분 암반관정이며, 시료를 채취하기 전에 3~5분 정도 펌핑하여 전기전도도(EC) 등의 현장수질이 안정화된 후 채수하였다. 물탱크수는 마을의 물탱크에 저장된 지하수를 직접 채수하였으며, 꼭지수는 물탱크에서 배관을 따라 10~1,000 m 떨어진 각 가정집의 수도꼭지 3곳에서 채취하였다.
대상 데이터
따라서 본 연구에서는 고함량이 우려되는 화강암, 화강편마암 지역 및 그 주변 지역을 중심으로 급수 인구 100인 이상이면서 시설 및 급수용량이 큰 지점을 우선적으로 고려하여 전국 12개 광역시·도, 96개 시·군·구의 마을상수도 301개소를 조사 대상 지점으로 선정하였다.
조사된 지하수 공들은 대부분 암반관정이며, 시료를 채취하기 전에 3~5분 정도 펌핑하여 전기전도도(EC) 등의 현장수질이 안정화된 후 채수하였다. 물탱크수는 마을의 물탱크에 저장된 지하수를 직접 채수하였으며, 꼭지수는 물탱크에서 배관을 따라 10~1,000 m 떨어진 각 가정집의 수도꼭지 3곳에서 채취하였다. 조사지점 301개소의 원수에서 물탱크까지의 평균 거리는 251 m이었으며, 물탱크에서 거리에 따라 3곳으로 분류한 꼭지수 A, B, C까지의 평균 거리는 각각 224 m, 343 m, 469 m로서 각 꼭지수마다 약 120 m의 간격을 두고 시료를 채취하였다.
본 연구를 위해 전국 마을상수도 301개소 지하수 공에 대하여 2008년 4월~2008년 11월 동안 시료 채취를 수행하였다. 조사된 지하수 공들은 대부분 암반관정이며, 시료를 채취하기 전에 3~5분 정도 펌핑하여 전기전도도(EC) 등의 현장수질이 안정화된 후 채수하였다.
조사 대상 지점의 지질은 한국지질자원연구원의 1 : 50,000 및 1 : 250,000 지질도를 이용하여 확인하였는데 주로 시대미상, 쥬라기 및 백악기의 화강암과 선캠브리아기와 시대미상의 (화강)편마암이었으며, 퇴적암(경상도와 충청북도 일부 지역)과 화산암(제주도 등)도 확인되었다(Table 2, Fig. 1)
물탱크수는 마을의 물탱크에 저장된 지하수를 직접 채수하였으며, 꼭지수는 물탱크에서 배관을 따라 10~1,000 m 떨어진 각 가정집의 수도꼭지 3곳에서 채취하였다. 조사지점 301개소의 원수에서 물탱크까지의 평균 거리는 251 m이었으며, 물탱크에서 거리에 따라 3곳으로 분류한 꼭지수 A, B, C까지의 평균 거리는 각각 224 m, 343 m, 469 m로서 각 꼭지수마다 약 120 m의 간격을 두고 시료를 채취하였다.
성능/효과
라돈의 함량이 4,000~6,000 pCi/L인 마을상수도 29개소의 원수 중 평균 라돈 함량은 4,936 pCi/L이었고, 물탱크수와 꼭지수 A, B, C는 각각 2,341 pCi/L, 2,291 pCi/L, 2,233 pCi/L, 2,292 pCi/L이었다. 이 지점들의 경우 원수에서 물탱크까지의 평균거리는 약 110 m 정도 떨어져 있었으며, 물탱크와 꼭지수 A, B, C까지의 평균거리는 각각 242 m, 329 m, 442 m로 꼭지수들 상호간에는 약 100 m의 간격으로 떨어져 있었다.
라돈의 함량이 6,000 pCi/L 이상인 마을상수도 39개소의 원수 중 평균 라돈 함량은 9,086 pCi/L이었고, 물탱크수와 꼭지수 A, B, C는 각각 4,952 pCi/L, 4,381 pCi/L, 4,113 pCi/L, 4,250 pCi/L이었다. 이 지점들의 경우 원수에서 물탱크까지의 평균거리는 약 110 m 정도 떨어져 있었으며, 물탱크와 꼭지수 A, B, C까지의 평균거리는 각각 182 m, 282 m, 362 m이며 꼭지수들 상호간에는 약 100 m 간격으로 떨어져 있었다.
마을상수도 301개소 중 미국 환경청의 먹는물 중 라돈제안치를 초과한 68개소를 대상으로 라돈의 자연저감효율에 대해 조사한 결과, 원수 대비 물탱크수와 꼭지수에서 약 50%의 자연저감을 보이고 있었으나, 원수의 라돈 함량 정도와 자연저감효율 간에는 큰 상관성을 보이지 않았다. 따라서 음용 지하수 중 라돈 함량의 자연저감기법 적용은 우선적으로 원수의 라돈 함량 정도에 따라 고려해야 할 것으로 판단된다.
마을상수도 301개소에 대한 원수, 물탱크수 및 꼭지수의 분석 결과, 우라늄은 원수 대비 물탱크수와 꼭지수의 농도에 큰 변화가 없었으나, 라돈의 경우 원수와 비교하여 물탱크수와 꼭지수에서 평균적으로 각각 약 40% 이상의 농도 감소를 보이는 것으로 나타나 지하수 중 라돈의 자연저감이 발생되는 것을 확인할 수 있었다.
마을상수도 301개소의 라돈 함량 범위는 원수의 경우 3~22,059(평균 2,815) pCi/L이었으며, 이중 미국 환경청의 제안치(AMCL: 4000 pCi/L)의 범위를 초과한 지점은 22.6%(68개소)로 나타났다.
우리나라의 지질 특성상 지하수 중 라돈의 함량이 높게 존재할 수 있어 이에 대한 관리 방안이 시급한 실정이다. 본 연구 결과를 통하여 지하수 원수 중 라돈 함량에 따라 음용 지하수를 대상으로 인위적인 저감시설 없이 자연저감 특성을 이용한 라돈 관리의 가능성을 확인하였으며, 이는 소규모로 운영되는 마을상수도, 소규모급수시설 등을 대상으로 경제성을 고려한 수질 관리 운영이 가능함을 지시한다. 앞으로 원수에서 물탱크까지의 관로 길이, 물탱크 용량, 자연 폭기를 유도하는 원수의 물탱크 유입방법 등 라돈의 자연저감을 증가시킬 수 있는 음용지하수 시설 설계 등에 관한 추가적인 연구가 수행될 예정이다.
이 지점들의 경우 원수에서 물탱크까지의 평균거리는 약 110 m 정도 떨어져 있었으며, 물탱크와 꼭지수 A, B, C까지의 평균거리는 각각 242 m, 329 m, 442 m로 꼭지수들 상호간에는 약 100 m의 간격으로 떨어져 있었다. 원수 대비 물탱크수와 꼭지수 중 라돈의 평균 자연저감율은 원수와의 거리 간격에 관계없이 약 50%를 상회하는 수준으로, 물탱크수와 꼭지수의 평균 라돈 함량은 미국의 제안치 이내 감소한 것으로 나타났다(Table 6, Fig. 3).
이 지점들의 경우 원수에서 물탱크까지의 평균거리는 약 110 m 정도 떨어져 있었으며, 물탱크와 꼭지수 A, B, C까지의 평균거리는 각각 182 m, 282 m, 362 m이며 꼭지수들 상호간에는 약 100 m 간격으로 떨어져 있었다. 원수에서 물탱크로 이동하면서 라돈의 평균 자연저감율은 약 46%이었고, 물탱크에서 꼭지수로 이동하면서 약 50%까지 감소하였으나 꼭지수의 평균 라돈 함량은 여전히 미국 제안치(USEPA, 2000; 2003)를 초과하는 것으로 나타났다(Table 6, Fig. 3).
위에서 보듯이 우라늄은 원수 대비 물탱크수와 꼭지수의 농도에 큰 변화가 없었으나, 라돈의 경우는 원수와 비교하여 물탱크수와 꼭지수에서 각각 약 40% 이상의 감소를 보이는 것으로 나타나 지하수 중 라돈의 자연저감이 발생되는 것을 확인할 수 있었다.
위와 같이 전국 단위의 마을상수도 중 원수의 라돈 함량이 미국의 제안치를 초과하는 마을상수도를 대상으로 라돈의 자연저감 특성을 조사한 결과, 현재 국내에서 운영되는 마을상수도 시스템에서 지하수 중 라돈의 자연저감율은 약 50% 정도로 나타났으며, 원수의 라돈 함량 정도와는 큰 상관성을 보이지 않았다.
이 결과, 라돈의 평균 측정효율은 88.07±1.60%이었으며(Table 3), 측정효율과 방사성 세기, 분석 시간 등을 이용하여 식 1)에 의해 라돈 함량을 구하였다.
후속연구
본 연구 결과를 통하여 지하수 원수 중 라돈 함량에 따라 음용 지하수를 대상으로 인위적인 저감시설 없이 자연저감 특성을 이용한 라돈 관리의 가능성을 확인하였으며, 이는 소규모로 운영되는 마을상수도, 소규모급수시설 등을 대상으로 경제성을 고려한 수질 관리 운영이 가능함을 지시한다. 앞으로 원수에서 물탱크까지의 관로 길이, 물탱크 용량, 자연 폭기를 유도하는 원수의 물탱크 유입방법 등 라돈의 자연저감을 증가시킬 수 있는 음용지하수 시설 설계 등에 관한 추가적인 연구가 수행될 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
라돈의 반감기는?
라돈(Rn222)은 토양·암석 등에 존재하는 가장 잘 알려진 천연방사성핵종 중의 하나로 반감기가 3.82일인 무색, 무취의 불활성 기체로서, 우라늄(U238) → 라듐(Ra226)의 방사능붕괴로부터 생성되며(USEPA, 1999), 붕괴과정에서 알파입자를 발생한다. 또한 라돈은 인간에게 피폭되는 총 방사선 양의 50% 이상을 차지하고 있으며 흡연에 이어 두 번째의 폐암 발병 인자로 알려져 있다(신동천 외, 2002; 주승환과 제원묵, 1995).
끓이거나 방치(정치), 교반 등의 자연적인 저감방법은 라돈의 어떤 특성을 이용하였나?
, 1988). 라돈의 고휘발성, 짧은 반감기 등의 특성으로 인하여 끓이거나 방치(정치), 교반 등의 자연저감방법으로 관리되어 질 수 있으나 현재 국내에서는 이에 대한 연구가 미비한 실정이다(조병욱 외, 2006).
마을상수도 301개소 중 미국 환경청의 먹는물 중 라돈제안치를 초과한 68개소를 대상으로 라돈의 자연저감 특성 중 라돈의 자연저감효율을 조사한 결과는?
마을상수도 301개소 중 미국 환경청의 먹는물 중 라돈제안치를 초과한 68개소를 대상으로 라돈의 자연저감효율에 대해 조사한 결과, 원수 대비 물탱크수와 꼭지수에서 약 50%의 자연저감을 보이고 있었으나, 원수의 라돈 함량 정도와 자연저감효율 간에는 큰 상관성을 보이지 않았다. 따라서 음용 지하수 중 라돈 함량의 자연저감기법 적용은 우선적으로 원수의 라돈 함량 정도에 따라 고려해야 할 것으로 판단된다.
참고문헌 (23)
김용제, 조수영, 윤윤열, 이길용, 2006, 극 저준위 액체섬광계수기를 이용한 지하수 중 라돈( $^{222}Rn$ ) 측정법 연구, 지하수토양환경, 11(5), 59-66.
홍영국, 홍세선, 2001, 국내 일부기반암의 유해 방사성 U, Th, K 함량연구, 2001대한자원환경지질학회, 한국자원공학회, 한국지구물리탐사학회, 대한지질학회춘계 공동학술발표회, p. 341-343.
한국지질자원연구원, 1:50,000 한국지질도.
한국지질자원연구원, 1:250,000 한국지질도.
Banks, D., Frengstad, B., Midtgard, A.K., Krog, J.R., and Strand, T., 1998, The chemistry of Norwegian groundwaters: I. The distribution of radon, major and minor elements in 1604 crystalline bedrock groundwaters, Science of the Total Environment, 222, 71-91.
Frengstad, B., 2000, The chemistry of Norwegian groundwater III. The distribution of trace elements in 476 crystalline bedrock groundwaters, as analysed by ICP-MS techniques, Science of the Total environment, 246, 21-40.
Huikuri, P., Salonen, L., and Raff, O., 1998, Removal of natural radionuclides from drinking water by point of entry reverse osmosis, Desalination, 119, 235-239.
Kim, J.H., 1987, Caledonian Ogcheon Orogeny of Korea with special eference to the Ogcheon uraniferous marine black slate. KIGAM report.
Kinner, N.E., Schell, G., Quern, P., and Lessard, C., 1988, Radon removal from drinking water using granular activated carbon, packed tower aeration and diffused bubble aeration techniques.
Przylibski., T.A., Mamont-Ciesla., K., Kusyk., M., Dorda, J., and Kozlowska, B., 2004, Radon concentrationsin groundwaters of the Polish part of the Sudety Mountains (SW Poland), Journal of Environmental Radioactivity, 75, 193-209.
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