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문제 정의
- 본 연구에서는 논산지역에 분포하는 지하수 100개소를 대상으로 방사성물질의 함유정도를 분석하고, 이들의 거동특성을 검토하였다. 또한 이를 기반으로 단위지역에 서의 우라늄과 라돈의 정밀함량분포도를 작성하였다.
제안 방법
- 그 외에 이들은 어떤 수질항목 성분과도 무관하게 나타났다. 논산지역 100개 지하수를 기반으로 국내 최초의 정밀방사성물질의 함량분포도를 작성하였다. 방사성물질의 함량분포는 대수층의 지질에 따라 다양한데, 이는 방사성 광물의 산출정도와 밀접히 관련 되기 때문이다.
- 즉 이들은 선캄브리아기 변성암, 옥천계 변성암, 쥬라기 화강암, 백악기 퇴적암, 화산암으로 세분된다. 논산지역 지하수의 자연 방사성물질의 지구화학적 특성 파악을 위하여 100개 조사지점의 지하수공 심도, 양수량, 사용량 등의 수리지질 학적 기본정보를 취득하고, 일반적인 지하수의 기본적 주요 수질항목과 자연방사성물질 분석을 실시하였다(Table 1). 자연방사성물질의 경우 U, Rn, 전알파(226Ra은 필요시 분석)를 분석하였으며, 일반 수질항목의 경우 현장에서 수온(T), 전기전도도(EC), 산화환원전위(Eh), 용존산소(DO), 중탄산(HCO3), CO3를 측정하였으며, 실내에서 ICP-AES, IC를 이용하여 Na, K, Ca, Mg, SiO2, F, B, Sr, NO3, SO4 등을 분석하였다.
- 본 연구에서는 논산지역에 분포하는 지하수 100개소를 대상으로 방사성물질의 함유정도를 분석하고, 이들의 거동특성을 검토하였다. 또한 이를 기반으로 단위지역에 서의 우라늄과 라돈의 정밀함량분포도를 작성하였다.
- 자연방사성물질의 경우 U, Rn, 전알파(226Ra은 필요시 분석)를 분석하였으며, 일반 수질항목의 경우 현장에서 수온(T), 전기전도도(EC), 산화환원전위(Eh), 용존산소(DO), 중탄산(HCO3), CO3를 측정하였으며, 실내에서 ICP-AES, IC를 이용하여 Na, K, Ca, Mg, SiO2, F, B, Sr, NO3, SO4 등을 분석하였다. 라돈은 쉽게 휘발하므로 폭기가 일어나지 않도록 주의를 기울여 채수를 하여, 곧바로 밀봉하였다. 우라늄은 산처리없이 채취하고 ICP-MS로써 분석하였다.
- 본 연구에서 기본도로는 지형도 중 행정경계도와 지질도를 사용하였다. 행정경계는 면 단위로 라벨링 (labelling)하였고 지질도는 1:250,000 지질도를 최대한 단순화시켜 화성암, 변성암, 퇴적암, 옥천계로 분류하였다.
- 본 연구에서는 측정지점의 함량과 지리적 분포를 이용하여 방사성물질의 함량분포도를 작성하였다. 논산지역의 면적은 총 552.
- 우라늄 고농도 지하수의 경우 한 시료의 값이 다른 지하수의 값에 큰 영향력을 미치기 때문에 본 조사에서는 고농도 범위 시료를 제외하고, 대부분의 지하수의 우라늄 농도인 50 µg/ L 이하의 범위에서 비교하였다(Fig. 3).
- 라돈은 쉽게 휘발하므로 폭기가 일어나지 않도록 주의를 기울여 채수를 하여, 곧바로 밀봉하였다. 우라늄은 산처리없이 채취하고 ICP-MS로써 분석하였다.
- 지하수의 수질유형을 분석하기 위하여 Piper 다이아그램에 도시하였다. 이를 위하여 주요 8개 양이온, 음이온을 당량비로 환산하였으며, 이를 백분율로 변환한 후에, Piper 다이어그램을 작성하였다(Fig. 1).
- 논산지역 지하수의 자연 방사성물질의 지구화학적 특성 파악을 위하여 100개 조사지점의 지하수공 심도, 양수량, 사용량 등의 수리지질 학적 기본정보를 취득하고, 일반적인 지하수의 기본적 주요 수질항목과 자연방사성물질 분석을 실시하였다(Table 1). 자연방사성물질의 경우 U, Rn, 전알파(226Ra은 필요시 분석)를 분석하였으며, 일반 수질항목의 경우 현장에서 수온(T), 전기전도도(EC), 산화환원전위(Eh), 용존산소(DO), 중탄산(HCO3), CO3를 측정하였으며, 실내에서 ICP-AES, IC를 이용하여 Na, K, Ca, Mg, SiO2, F, B, Sr, NO3, SO4 등을 분석하였다. 라돈은 쉽게 휘발하므로 폭기가 일어나지 않도록 주의를 기울여 채수를 하여, 곧바로 밀봉하였다.
- 정밀함량분포도를 작성하기 위하여 분석치와 시료지점을 고려하여 지질별, 농도별로 구분하였다. 셀 기반 표현의 경우는 일반적으로 시료채취 지역에 대한 보간 (interpolation)을 사용한다.
- 지하수의 수질유형을 분석하기 위하여 Piper 다이아그램에 도시하였다. 이를 위하여 주요 8개 양이온, 음이온을 당량비로 환산하였으며, 이를 백분율로 변환한 후에, Piper 다이어그램을 작성하였다(Fig.
- 본 연구에서 기본도로는 지형도 중 행정경계도와 지질도를 사용하였다. 행정경계는 면 단위로 라벨링 (labelling)하였고 지질도는 1:250,000 지질도를 최대한 단순화시켜 화성암, 변성암, 퇴적암, 옥천계로 분류하였다. 지질도상의 암석들 중 화성암은 지하수의 자연방사성물질 함량이 높은 화강암과 지하수의 자연방사성물질 함량이 낮은 비화강암으로 구분하였다.
대상 데이터
- 자연방사성 물질의 함량등급은 우리나라 지하수의 우라늄과 라돈함량 분포 정도와 외국의 제안치 등을 고려하여 우라늄은 1 µg/L 이하, 1~5 µg/L, 5~30 µg/L, 30~100 µg/L, 100 μg/L이상으로 등급화하였고, 라돈은 300 pCi/L 이하, 300~1000 pCi/L, 1,000~4,000 pCi/L, 4,000~8,100 pCi/L, 8,100 pCi 이상으로 등급화하였다. 이번 함량분포도 제작은 논산을 대상으로 한 라돈과 우라늄이다.
- 지질도상의 암석들 중 화성암은 지하수의 자연방사성물질 함량이 높은 화강암과 지하수의 자연방사성물질 함량이 낮은 비화강암으로 구분하였다. 화강암은 분포면적이 넓기 때문에 시대나 주 광물을 기준으로 세분하였다. 조사지역 지하수의 자연방사성 물질은 라돈, 우라늄, 전알파, 라듐이었으나 전알파와 라듐 함량은 검출한계 미만의 비율이 높아서 우라늄과 라돈에 대한 함량분포도만 작성하였다.
성능/효과
- 논산지역 지하수 시료 100개 전체를 대상으로 상관계수를 분석한 결과, 우라늄과 라돈간의 상관계수는 0.42를 보여 약간의 관련성만 있음을 보여준다(Table 2). 그 외에 이들은 어떤 수질항목 성분과도 무관한데, 이는 주요 지질별로 구분하지 않고 상관분석을 실시할 경우 주요 암질에 따라서 특징적인 관련성이 상당히 희석됨을 나타낸다.
- 그러나 라돈의 함량은 심도, 중탄산, pH와는 의미있는 수준의 상관관계를 나타내지 않는다. 논산지역 지하수 시료 100개 전체를 대상으로 상관계수를 분석한 결과, 우라늄과 라돈간의 상관계수는 0.42를 보여 약간의 관련성이 있음을 보여준다. 그 외에 이들은 어떤 수질항목 성분과도 무관하게 나타났다.
- 특히 화강암지역에서 우라늄의 농도는 pH, 심도가 증가할수록 증가 하는 양상을 보인다. 또한 우라늄 농도와 Eh는 화강암 지역에서 비교적 선형적인 비례관계가 나타나는 반면에 우라늄 농도와 중탄산의 상관성은 화강암 지역에서 약간 반비례하는 것으로 나타났다(Fig. 4).
- 특히 화강암지역에서 우라늄의 농도는 pH, 심도가 증가할수록 증가 하는 양상을 보인다. 또한 우라늄 농도와 Eh는 화강암 지역에서 비교적 선형적인 비례관계가 나타나는 반면에 우라늄 농도와 중탄산의 상관성은 화강암 지역에서 약간 반비례하는 것으로 나타났다(Fig. 4).
- 56 µg/L으로서 매우 낮다. 우라늄 농도와 pH, 심도, Eh는 화강암 지역에서 비교적 선형적인 비례관계가 나타났다. 반면에 우라늄 농도와 중탄산의 상관성은 화강암 지역에서 약간 반비례하는 것으로 나타났다.
- 전체 지하수의 pH 범위는 5.6~9.5이고 평균은 6.8인데, 약산성에서부터 알칼리성 수질까지 나타나 일반적인 지하수의 산출특징에 비하여 그 범위가 비교적 넓음을 알 수 있다(Table 1). 쥬라기 화강암 지하수의 경우 5.
후속연구
- 그 외에 이들은 어떤 수질항목 성분과도 무관한데, 이는 주요 지질별로 구분하지 않고 상관분석을 실시할 경우 주요 암질에 따라서 특징적인 관련성이 상당히 희석됨을 나타낸다. 따라서 향후 주요 암질별, 수질특성별로 상관성을 검토할 필요가 있다.
- 그러나, Spline의 표면은 정확하게 각 샘플 포인트를 지나는 반면에, IDW의 표면은 시료채취 지점을 지나지 않는다. 본 조사 연구에서 이러한 보간법들을 적용하기에는 우선 행정경계 지역이 아닌 보간의 영역이 되는 사각형 지역의 시료채취가 필요하며, 아울러 많은 개수의 시표채취 지점이 필요하다.
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