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문제 정의
- 이에 본 연구는 라듐-226 분석에 대한 예비연구로써 여러 시험방법 중 기기여건 등을 고려하여 액체섬광계수기를 이용한 방법에 대한 연구를 수행하였다. 또한, 국내 지하수중 자연방사성물질의 실태조사시 전알파의 함량이 5pCi/L가 넘는 곳에 대해 screening의 개념(USEPA, 2000; 조병욱 외, 2006)으로 라듐-226을 분석하였으며 지질, 현장수질항목과의 관계에 대해서도 알아보았다.
제안 방법
- PSA(Pulse Shape Analysis) 준위 100에서 시간경과별로 총 피크영역(250~800ch)을 측정하였으며 10일이 지난 후에는 약 80% 이상, 20일이 지난 후에는 약 90% 이상, 25일이 지난 후에 딸핵종들이 226Ra과 99% 이상 평형 상태에 도달했음을 알 수 있고, 이때의 계수율(cpm)과 226Ra 표준선원용액의 dpm을 이용하여 측정효율(ε)을 계산하였다.
- 이에 본 연구는 라듐-226 분석에 대한 예비연구로써 여러 시험방법 중 기기여건 등을 고려하여 액체섬광계수기를 이용한 방법에 대한 연구를 수행하였다. 또한, 국내 지하수중 자연방사성물질의 실태조사시 전알파의 함량이 5pCi/L가 넘는 곳에 대해 screening의 개념(USEPA, 2000; 조병욱 외, 2006)으로 라듐-226을 분석하였으며 지질, 현장수질항목과의 관계에 대해서도 알아보았다.
- 본 연구에서는 기기 여건 등을 고려하여 다양한 라듐 분석방법 중에서 정량분석이 가능하며 기기분석이 비교적 간단한 액체섬광계수법을 선택하였다. 현장에서 채취한 지하수 시료에 대하여 아래에 기술된 단계를 거치면서 시료 중 라듐-226을 회수한 후 액체섬광계수기로 분석하였다(Cooper and Wilks, 1981; 조병욱 외, 2006; 노회정 외, 2008).
- 의 형태를 가지며, 이 시료를 8 mL 탈이온수를 사용하여 녹인 후 섬광용액(Optiphase Hisafe 3) 12 mL가 첨가된 20 mL 계측용기(glass vial)로 옮긴 후 밀봉한다. 시료와 섬광용액이 잘 섞이도록 계측용기를 30회 이상 세개 흔들고 약 25일이 지난 후 226Ra와 딸핵종들 간의 방사평형이 이루어지면 LSC(액체섬광계수기)로 측정한다.
- 현장수질항목인 수온, pH, EC, Eh, DO는 휴대용 멀티 측정기(Orion multi 5 Star)를 이용하여 현장에서 수질이 안정화된 후 즉시 측정하였다. 우라늄은 Agilent사 7500 Series ICP-MS로 검량선을 작성하여 분석하였고 라돈은 PerkinElmer사 QuantulusTM 1220(LSC, Liquid Scintillation Counter)으로, 전알파는 CANBERRA 사의 TennelecTM Series 5(GPC, Gas-flow proportional Counter)로 분석하였다.
- 4 Bq/g) 1 g을 넣은 후, 위에서 제시한 라듐-226의 시험방법에 의해 226Ra의 표준시료를 제조하였다. 이렇게 제조된 시료는 밀봉한 후 암소에서 약 25일 이상 방치하였으며, 226Ra과 딸핵종들(222Rn, 214Po, 218Po)이 영속평형에 도달 하도록 하면서 시간 경과에 따른 226Ra의 방사능의 세기를 측정하였다(Fig. 1).
- Ra 표준선원용액의 dpm을 이용하여 측정효율(ε)을 계산하였다. 재현성을 위해 3개의 시료를 제조하였으며 각각의 측정효율 값을 얻은 후 평균값을 구하여 실제시료 측정효율 값으로 적용하였다(Table 2). 이렇게 얻은 측정효율 값을 바탕으로 식 (1)에 의해 226Ra의 방사성세기를 계산하였다.
- 지하수의 라듐-226에 대한 시험방법과 특성에 대한 예비 연구로써 다양한 라듐-226 분석방법 중 기기 여건 등을 고려하여 정량분석이 가능하고 실험이 비교적 간단한 액체섬광계수법을 이용하였다. 226Ra 표준선원을 이용하여 계측효율을 구하였으며 이를 통하여 라듐-226을 계산하였다.
- 현장수질항목과 우라늄, 라돈, 전알파에 대한 분석은 국립환경과학원의 시험방법에 준하여 분석하였다(조병욱 외, 2006; 김태승 외, 2007). 현장수질항목인 수온, pH, EC, Eh, DO는 휴대용 멀티 측정기(Orion multi 5 Star)를 이용하여 현장에서 수질이 안정화된 후 즉시 측정하였다. 우라늄은 Agilent사 7500 Series ICP-MS로 검량선을 작성하여 분석하였고 라돈은 PerkinElmer사 QuantulusTM 1220(LSC, Liquid Scintillation Counter)으로, 전알파는 CANBERRA 사의 TennelecTM Series 5(GPC, Gas-flow proportional Counter)로 분석하였다.
- 본 연구에서는 기기 여건 등을 고려하여 다양한 라듐 분석방법 중에서 정량분석이 가능하며 기기분석이 비교적 간단한 액체섬광계수법을 선택하였다. 현장에서 채취한 지하수 시료에 대하여 아래에 기술된 단계를 거치면서 시료 중 라듐-226을 회수한 후 액체섬광계수기로 분석하였다(Cooper and Wilks, 1981; 조병욱 외, 2006; 노회정 외, 2008).
대상 데이터
- 1 L의 증류수에 226Ra 표준선원용액(NIST SRM 4966, 7.4 Bq/g) 1 g을 넣은 후, 위에서 제시한 라듐-226의 시험방법에 의해 226Ra의 표준시료를 제조하였다. 이렇게 제조된 시료는 밀봉한 후 암소에서 약 25일 이상 방치하였으며, 226Ra과 딸핵종들(222Rn, 214Po, 218Po)이 영속평형에 도달 하도록 하면서 시간 경과에 따른 226Ra의 방사능의 세기를 측정하였다(Fig.
- 2008년부터 2010년까지 측정된 지하수의 자연방사성물질 함량 실태조사 929개소 중 전알파의 함량이 5 pCi/L가 넘는 19개소에 대해 라듐-226 분석을 수행하였으며 라듐-226의 함량은 ND(≤ 0.1 pCi/L)~1.26 pCi/L의 범위를 보였다(Table 3).
데이터처리
- 226Ra 표준선원을 이용하여 계측효율을 구하였으며 이를 통하여 라듐-226을 계산하였다. 지하수 중 자연방사성물질 함량이 조사된 929개소 중전알파의 함량이 5 pCi/L가 넘는 지점 19개소에 대한 라듐-226 함량은 ND(≤ 0.
이론/모형
- 현장수질항목과 우라늄, 라돈, 전알파에 대한 분석은 국립환경과학원의 시험방법에 준하여 분석하였다(조병욱 외, 2006; 김태승 외, 2007). 현장수질항목인 수온, pH, EC, Eh, DO는 휴대용 멀티 측정기(Orion multi 5 Star)를 이용하여 현장에서 수질이 안정화된 후 즉시 측정하였다.
성능/효과
- 그러나 본 연구에서는 라듐과 자연방사성물질(전알파, 우라늄, 라돈)과의 관계를 도시한 결과 상관성이 나타나지 않았으나(Fig. 3(a), (b), (c)) 라듐의 함량은 높고 우라늄과 라돈의 함량은 비교적 적게 나타난 일부 지점을 빼면 라듐 함량과 우라늄, 라듐과 전알파 함량 사이에 유의한 상관성을 보이기도 하였다(Fig. 3(d), (e), (f)).
- 13개 지하수의 라듐-226 함량과 현장수질자료 5개 항목(온도, pH, Eh, EC, DO)과의 관계를 도시한 결과 큰 상관성을 보인 항목은 없었다(Fig. 2). Bonotto(2004)의 연구 결과 라듐-226과 라돈-222와의 관계는 r=0.
- 7) Tube에 탈이온수를 첨가한 후 상층용액의 pH가 약 7이 될 때까지 원심 분리를 수회 반복한다.
- , 2008). 본 연구에서 조사된 전알파의 함량이 5 pCi/L를 넘는 지하수 19개소는 국내의 다양한 지질 중 선캠브리아기, 쥬라기, 백악기의 화강암류와 선캠브리아기 편마암(편암) 및 백악기 화산암류 등 일부 지질에서만 나타났으며 이들 중 라듐-226이 검출된 곳은 13개소였다. 조사된 지하수중 쥬라기 흑운모화강암에서 라듐-226의 최고 함량인 1.
- 본 연구에서 조사된 전알파의 함량이 5 pCi/L를 넘는 지하수 19개소는 국내의 다양한 지질 중 선캠브리아기, 쥬라기, 백악기의 화강암류와 선캠브리아기 편마암(편암) 및 백악기 화산암류 등 일부 지질에서만 나타났으며 이들 중 라듐-226이 검출된 곳은 13개소였다. 조사된 지하수중 쥬라기 흑운모화강암에서 라듐-226의 최고 함량인 1.26 pCi/L이 나타났으며 쥬라기와 백악기, 선캠브리아기 화강암과 선캠브리아기 편마암지역 지하수에서 라듐-226이 검출되었으나, 화산암 계통인 안산암과 유문암에서는 전알파의 함량이 5 pCi/L가 넘었으나 라듐-226은 검출되지 않았다. 국내의 다양한 지질과 라듐-226의 상관 관계를 알기 위해서는 추후 더 많은 분석과 지질과의 연관성에 대한 연구가 필요할 것으로 사료되어 진다.
후속연구
- 26 pCi/L이 나타났으며 쥬라기와 백악기, 선캠브리아기 화강암과 선캠브리아기 편마암지역 지하수에서 라듐-226이 검출되었으나, 화산암 계통인 안산암과 유문암에서는 전알파의 함량이 5 pCi/L가 넘었으나 라듐-226은 검출되지 않았다. 국내의 다양한 지질과 라듐-226의 상관 관계를 알기 위해서는 추후 더 많은 분석과 지질과의 연관성에 대한 연구가 필요할 것으로 사료되어 진다.
- 이 연구는 라듐-226에 대한 분석과 그 결과의 해석에 대한 예비연구로써 국내 일부 지하수(13개소)에서만 분석된 라듐-226으로 지질과 현장수질항목, 자연방사성물질 등과의 상관관계를 살펴 본 바 시료의 수가 매우 작아서 라듐의 특성을 연구하기에는 어려움이 있는바 향후 더 많은 지역과 지하수에 대한 라듐의 분석이 필요할 것으로 사료된다. 이를 위하여 향후 국립환경과학원의 Marinelli Beaker를 사용하는 감마핵종분석기와 본 연구에서 사용되어진 액체섬광계수기간의 비교연구가 수행될 것이며 이를 통하여 국내 라듐 분석방법에 대한 좋은 방향을 제시할 것으로 사료되어진다.
- 이 연구는 라듐-226에 대한 분석과 그 결과의 해석에 대한 예비연구로써 국내 일부 지하수(13개소)에서만 분석된 라듐-226으로 지질과 현장수질항목, 자연방사성물질 등과의 상관관계를 살펴 본 바 시료의 수가 매우 작아서 라듐의 특성을 연구하기에는 어려움이 있는바 향후 더 많은 지역과 지하수에 대한 라듐의 분석이 필요할 것으로 사료된다. 이를 위하여 향후 국립환경과학원의 Marinelli Beaker를 사용하는 감마핵종분석기와 본 연구에서 사용되어진 액체섬광계수기간의 비교연구가 수행될 것이며 이를 통하여 국내 라듐 분석방법에 대한 좋은 방향을 제시할 것으로 사료되어진다.
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