해수의 염분 및 라돈($^{222}Rn$) 추적자를 이용하여 부산 인근의 동부와 남부 연안해역(문동리, 이천리, 죽성리, 대변리, 연화리, 다대포) 그리고 일광만 내에서 2009년과 2010년에 해저 용천수 유출 가능성을 조사하였다. 해양조사 전에 기본적으로 육상으로부터 해양으로 연장된 선구조 분석을 통하여 해저 용천수의 유출 유망지점을 선정하였다. 선정된 지점들을 포함하여 해안에서 바다쪽으로 약 1~2 km 이내에서 해수의 염분과 라돈을 측정하였다. 부산 인근의 동부 및 남부 연안해역에서 라돈 농도는 연안에서 외양쪽으로 갈수록 낮아지는 경향을 보였다. 또한, 염분의 수직분포에서는 일부 정점의 중간 수층에서 낮은 염분을 가진 수괴의 수평 유입이 관측되었다. 부산 인근의 동부 연안해역에서 유일한 만의 형태를 보이는 일광만 내에서 측정한 염분 수직분포에서도 저층에서 낮은 염분의 수괴가 출현하였다. 이번 조사에서 나타난 연구결과는 부산 인근 연안해역에서 해저 용천수 형태의 담지하수 유출 가능성을 시사하며, 앞으로 해저 용천수 탐사 방법과 미래의 대체 수자원으로서 활용 가능성에 대한 집중적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
해수의 염분 및 라돈($^{222}Rn$) 추적자를 이용하여 부산 인근의 동부와 남부 연안해역(문동리, 이천리, 죽성리, 대변리, 연화리, 다대포) 그리고 일광만 내에서 2009년과 2010년에 해저 용천수 유출 가능성을 조사하였다. 해양조사 전에 기본적으로 육상으로부터 해양으로 연장된 선구조 분석을 통하여 해저 용천수의 유출 유망지점을 선정하였다. 선정된 지점들을 포함하여 해안에서 바다쪽으로 약 1~2 km 이내에서 해수의 염분과 라돈을 측정하였다. 부산 인근의 동부 및 남부 연안해역에서 라돈 농도는 연안에서 외양쪽으로 갈수록 낮아지는 경향을 보였다. 또한, 염분의 수직분포에서는 일부 정점의 중간 수층에서 낮은 염분을 가진 수괴의 수평 유입이 관측되었다. 부산 인근의 동부 연안해역에서 유일한 만의 형태를 보이는 일광만 내에서 측정한 염분 수직분포에서도 저층에서 낮은 염분의 수괴가 출현하였다. 이번 조사에서 나타난 연구결과는 부산 인근 연안해역에서 해저 용천수 형태의 담지하수 유출 가능성을 시사하며, 앞으로 해저 용천수 탐사 방법과 미래의 대체 수자원으로서 활용 가능성에 대한 집중적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
We measured salinity and $^{222}Rn$ concentration to explore submarine spring along the coastal areas (Mundongri, Icheon-ri, Jukseong-ri, Daebyeon-ri, Yeonhwa-ri, and Dadae-po) including Ilkwang Bay of Busan Metropolitan City in 2009 and 2010. Before field observation, we selected the pot...
We measured salinity and $^{222}Rn$ concentration to explore submarine spring along the coastal areas (Mundongri, Icheon-ri, Jukseong-ri, Daebyeon-ri, Yeonhwa-ri, and Dadae-po) including Ilkwang Bay of Busan Metropolitan City in 2009 and 2010. Before field observation, we selected the potential and possible locations of submarine spring based on the lineament distribution and rose diagram analysis. Salinity and radon concentration were measured within the 1~2 km from the coastal lines. Radon activity decreased gradually from onshore to offshore. Vertical profiles of salinity at some stations showed lateral transport of water mass characterized by low salinity. Vertical profiles of salinity in the Ilkwang Bay, which is a unique bay in the south-eastern coastal area of Busan Metropolitan City, also showed the occurrence of low salinity in the bottom seawater. Our results suggest the possible occurrence of submarine discharge of fresh groundwater in the coastal areas around Busan Metropolitan City. In the future, intensive research should be conducted for the exploration methods of submarine spring as well for the possible utility of submarine groundwater as alternative water resources.
We measured salinity and $^{222}Rn$ concentration to explore submarine spring along the coastal areas (Mundongri, Icheon-ri, Jukseong-ri, Daebyeon-ri, Yeonhwa-ri, and Dadae-po) including Ilkwang Bay of Busan Metropolitan City in 2009 and 2010. Before field observation, we selected the potential and possible locations of submarine spring based on the lineament distribution and rose diagram analysis. Salinity and radon concentration were measured within the 1~2 km from the coastal lines. Radon activity decreased gradually from onshore to offshore. Vertical profiles of salinity at some stations showed lateral transport of water mass characterized by low salinity. Vertical profiles of salinity in the Ilkwang Bay, which is a unique bay in the south-eastern coastal area of Busan Metropolitan City, also showed the occurrence of low salinity in the bottom seawater. Our results suggest the possible occurrence of submarine discharge of fresh groundwater in the coastal areas around Busan Metropolitan City. In the future, intensive research should be conducted for the exploration methods of submarine spring as well for the possible utility of submarine groundwater as alternative water resources.
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문제 정의
표층수보다 낮은 염분의 수괴가 표층수 아래로 침입하는 현상이 곳곳에서 발견되었으며, 동부해역에서 유일한 만의 형태를 하고 있는 일광만 내에서는 표층수보다 낮은 염분 수괴가 저층수에서 출현하여 부산 동부해역에서 해저 용천수 형태의 담지하수 유출 가능성을 보여주고 있다. 222Rn 추적자는 측정시간의 제약으로 광역해역에서 해저 용천수 탐사 목적으로 이용하기에는 어려움이 있으나 광역해역에서 해저를 통한 지하수 유출이 많은 지역의 대략적인 위치를 파악하는데 좋은 추적자로써 이용 가능성을 제시하였다. 앞으로 해저 용천수 유출 탐사를 위해서 해저 지층 구조 및 단층 분포와 같은 더욱 정밀한 지구물리학적 조사가 필요하다.
이 연구는 부산 인근 연안해역에서 해저 용천수 형태의 담지하수 유출 가능성을 파악하기 위하여 해저 용천수 유출의 지시자인 염분과 라돈(222Rn, 반감기: 3.8일)의 수평 및 수직분포 양상을 살펴보고, 해저 용천수 유출 탐사 및 유출 가능성을 파악하였다.
제안 방법
2009년 7월에 일광만 해수, 일광만 주변 해안 유출 지하수 및 하천수에서 측정한 222Rn 농도를 살펴보았다(Fig. 6). 일광만 주변 해안 유출 지하수의 222Rn 농도(2,060±106 dpm L-1, n=2)는 일광만 내의 해수에서 측정한 222Rn 농도에 비해서 약 1000배 높게 나타났다.
해수, 해안 유출 지하수 및 하천수 중 222Rn 농도는 Lee and Kim (2006)에 의해서 제시된 간단하고 편리한 방법을 이용하였다. 222Rn은 4 L 갈색 채수병에 해수 시료를 채취 한 후 실험실에서 공기 중 라돈 측정기를 이용하여 측정하였으며, 라돈 농도가 높은 해안 유출 지하수와 하천수는 1 L 갈색 채수병에 채취하여 측정하였다. 측정 오차를 20% 이내로 조절하기 하기 위해서 해수 시료는 약 4시간 측정하였으며, 해안 유출 지하수와 하천수 중 라돈은 1시간 이내로 측정하였다(Lee and Kim, 2006).
부산 인근의 동부해역에서 해저 용천수 유출 탐사를 위하여 저층수에서 측정된 222Rn 농도의 수평분포를 살펴보았다(Fig. 4). 지하수 중 222Rn의 농도는 해수에 비해 높기 때문에 해저 지하수 유출의 추적자로써 이용되고 있다.
부산 인근의 연안해역에서 해저 용천수 유출 탐사는 육상에서 해양으로 뻗어 있는 선구조 분석 결과를 바탕으로 선정한 해저 용천수 유출 유망 지점들에서 실시하였다. 동부연안에서는 5개의 지점(문동리, 이천리, 죽성리, 대변리, 연화리)에서 그리고 남부연안에서는 다대포 지역에서 해안에서 바다쪽으로 1~2 km 범위 내에서 해양 관측을 2009년과 2010년에 실시하였다(Fig.
부산의 동부 및 남부 연안 해역에서 육상으로부터 해저를 통한 담지하수 유출 가능성을 살펴보기 위해서 염분 및 222Rn 농도를 측정하였다. 표층수보다 낮은 염분의 수괴가 표층수 아래로 침입하는 현상이 곳곳에서 발견되었으며, 동부해역에서 유일한 만의 형태를 하고 있는 일광만 내에서는 표층수보다 낮은 염분 수괴가 저층수에서 출현하여 부산 동부해역에서 해저 용천수 형태의 담지하수 유출 가능성을 보여주고 있다.
0005 S/m)를 이용하여 측정하였다. 해수 중 222Rn 농도는 표층(수면하 0.5 m)과 바닥으로부터 1~1.5 m 위의 수심에서 니스킨 채수기를 이용하여 해수를 채취하여 측정하였다. 또한 일광만 연안에서 해안 유출 지하수와 일광천 내 222Rn 농도는 2009년 7월에 측정하였다.
해저 용천수 유출 탐사를 위하여 지화학 추적자로써 222Rn 농도를 측정하였으며, 수온, 염분 및 수심은 연속적으로 측정 가능한 고해상도 CTD profiler (Conductivity-Temperature-Depth profiler) (SBE19+, accuracy: ±0.0005 S/m)를 이용하여 측정하였다.
대상 데이터
2). 2009년 10월에는 문동리 연안 20개 정점과 이천리 연안 6개 정점, 2009년 11월에는 죽성리 연안 11개 정점과 대변리 연안 7개 정점, 2010년 8월에는 연화리 연안 10개 정점과 다대포 연안 16개 정점에서 현장조사를 실시하였다. 또한 해저 용천수 유출의 유망지점으로 판단되는 동부 연안 해역에서 유일한 만의 형태를 보이는 일광만 내에서 해저 용천수 유출 탐사를 위하여 2009년 7월(27개 정점)과 12월(28개 정점)에 현장조사를 실시하였다(Fig.
2009년 10월에는 문동리 연안 20개 정점과 이천리 연안 6개 정점, 2009년 11월에는 죽성리 연안 11개 정점과 대변리 연안 7개 정점, 2010년 8월에는 연화리 연안 10개 정점과 다대포 연안 16개 정점에서 현장조사를 실시하였다. 또한 해저 용천수 유출의 유망지점으로 판단되는 동부 연안 해역에서 유일한 만의 형태를 보이는 일광만 내에서 해저 용천수 유출 탐사를 위하여 2009년 7월(27개 정점)과 12월(28개 정점)에 현장조사를 실시하였다(Fig. 2). 해저 용천수 유출 탐사를 위하여 지화학 추적자로써 222Rn 농도를 측정하였으며, 수온, 염분 및 수심은 연속적으로 측정 가능한 고해상도 CTD profiler (Conductivity-Temperature-Depth profiler) (SBE19+, accuracy: ±0.
본 연구는 해양수산부 지역MT 특성화 사업의 일환으로 “부산인근해역 해저용출수 탐사 및 개발” 사업(지역MT-0802)과 2009년 교육과학기술부 한국연구재단의 지원(NRF-2009-351-C00175)을 받아 수행되었다. 세심한 논문 심사와 비평을 아끼지 않으신 두 분의 심사위원께 감사를 드립니다.
이론/모형
해수 중 라돈(222Rn) 농도는 공기중 라돈 측정기(radon in air monitor, RAD7)를 이용하여 측정하였다(Burnett et al., 2001, Lee and Kim, 2006). 측정원리는 공기와 물의 평형장치를 이용하여 해수와 공기중의 라돈을 평형상태에 이르게 한 후에 공기중의 라돈 농도를 측정하여 해수의 라돈 농도를 추정하는 방식이다.
, 2009). 해수, 해안 유출 지하수 및 하천수 중 222Rn 농도는 Lee and Kim (2006)에 의해서 제시된 간단하고 편리한 방법을 이용하였다. 222Rn은 4 L 갈색 채수병에 해수 시료를 채취 한 후 실험실에서 공기 중 라돈 측정기를 이용하여 측정하였으며, 라돈 농도가 높은 해안 유출 지하수와 하천수는 1 L 갈색 채수병에 채취하여 측정하였다.
성능/효과
3에 나타내었다. 다대포 해역을 제외한 동부해역에서 조사 기간 동안 염분은 31.0~33.8 범위였으며, 대체로 수심에 따라 증가하는 양상을 보였다. 동부해역에서 해역별로 조사 시기의 차이로 인하여 수온 범위는 다르게 나타났으며, 2009년 10월에 문동리와 이천리 연안과 2010년 8월에 연화리 연안에서 표층 수온은 약 23.
부산 동부해역에서 222Rn 농도의 수평분포는 대체로 연안에서 외양으로 멀어질수록 농도가 낮아지는 경향을 보였다(Fig. 4). 라돈은 지각에 풍부하게 존재하는 자연 방사성 물질 중 알카리토류족 원소인 라듐(Ra)이 붕괴되어 생성되므로 주로 강이나 하천, 해저 퇴적물로 부터의 확산, 지하수의 유입 등으로 연안으로 공급된다.
연안별 염분의 수직분포를 살펴보면, 문동리 연안에서는 수심이 증가함에 따라 염분이 증가하는 양상을 보였으며, 특이하게 정점 15, 19, 20에서는 수심 약 2~8 m 사이에서 표층수보다 낮은 염분 수괴의 수평적인 침입이 뚜렷하게 나타났다(Fig. 3a). 이러한 저염분 수괴의 출현은 연안이나 외양 표층수로부터의 유입이 아닌 같은 수심이나 더 깊은 수심에서 낮은 염분을 가진 수괴의 수평이동에 의한 침입으로 판단된다.
3f). 염분의 수직분포는 수심이 증가함에 따라 염분이 증가하는 양상을 보였으며, 표층수보다 낮은 염분을 보이는 저층수는 관찰되지 않았다.
일광천에서 측정한 라돈 농도(845 dpm L-1) 역시 해수에 비해 약 350배 높게 나타났다. 일광만 내 해수의 222Rn 농도는 일광만 바깥쪽 표층 해수 중 222Rn 농도보다 약 2~3배 높게 나타났다. 따라서 일광만에서 나타나는 과잉의 라돈은 높은 농도를 보이는 하천수, 해저 지하수 유출 및 해저 퇴적물로 부터의 확산을 통해서 공급된다.
따라서 일광만에서 나타나는 과잉의 라돈은 높은 농도를 보이는 하천수, 해저 지하수 유출 및 해저 퇴적물로 부터의 확산을 통해서 공급된다. 일광만 내에서 222Rn 농도는 일광천의 직접적인 영향을 받는 정점 27(3.30 dpm L-1)에서 가장 높게 나타났으며, 일광만의 안쪽에서는 정점 27을 제외하고 북쪽 연안 보다는 남쪽 연안에서 상대적으로 높았다. 따라서 일광만 내 북쪽해역에 비해 남쪽해역에서 해저 지하수 유출이 많을 것으로 판단된다.
7 범위였다. 일광만 내에서 염분의 수직분포 결과에 의하면 강수량의 증가로 육상으로부터 해양으로 담수의 유입이 많은 여름철에 비해 표층수를 통한 담수의 유입이 적은 겨울철에 저층에서 뚜렷하게 낮은 염분의 수괴가 관찰되었다(Fig. 5). 7월에는 일광만의 중앙에 위치한 정점 8, 14에서 뚜렷한 염분 역전현상이 관찰되었다(Fig.
일광만 주변 해안 유출 지하수의 222Rn 농도(2,060±106 dpm L-1, n=2)는 일광만 내의 해수에서 측정한 222Rn 농도에 비해서 약 1000배 높게 나타났다.
연화리에서 관측한 결과, 몇몇 정점에서 표층에 비해서 저층에서 2~3배 이상 높은 222Rn 농도를 보였다. 저층에서 낮은 염분 수괴가 관측되었던 정점 2, 3에서 222Rn 농도가 주변 정점에 비해 상대적으로 높게 나타났다. 그러나 연화리 연안에서 222Rn 농도가 가장 높았던 정점 6에서 염분 수직분포에서 낮은 염분 농도가 관찰되지 않았다.
Rn 농도를 측정하였다. 표층수보다 낮은 염분의 수괴가 표층수 아래로 침입하는 현상이 곳곳에서 발견되었으며, 동부해역에서 유일한 만의 형태를 하고 있는 일광만 내에서는 표층수보다 낮은 염분 수괴가 저층수에서 출현하여 부산 동부해역에서 해저 용천수 형태의 담지하수 유출 가능성을 보여주고 있다. 222Rn 추적자는 측정시간의 제약으로 광역해역에서 해저 용천수 탐사 목적으로 이용하기에는 어려움이 있으나 광역해역에서 해저를 통한 지하수 유출이 많은 지역의 대략적인 위치를 파악하는데 좋은 추적자로써 이용 가능성을 제시하였다.
후속연구
, 2003b), 측정방법 및 측정시간의 한계로 인하여 많은 정점에서 수직적 분포를 동시에 파악하는데 어려움이 있다. 그러나 염분의 수직분포에서 나타난 담지하수의 수평 이동과 관련된 자료를 검증하는데 라돈 농도의 수직적 분포는 유용한 도구로써 이용이 가능할 것으로 판단된다.
앞으로 해저 용천수 유출 탐사를 위해서 해저 지층 구조 및 단층 분포와 같은 더욱 정밀한 지구물리학적 조사가 필요하다. 또한 미래 대체 수자원으로서 해저 용천수 또는 연안 지하수를 이용하기 위해서는 연안 지하수 중 염분대별 화학성분들의 시공간적 분포 양상에 대한 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
222Rn 추적자는 측정시간의 제약으로 광역해역에서 해저 용천수 탐사 목적으로 이용하기에는 어려움이 있으나 광역해역에서 해저를 통한 지하수 유출이 많은 지역의 대략적인 위치를 파악하는데 좋은 추적자로써 이용 가능성을 제시하였다. 앞으로 해저 용천수 유출 탐사를 위해서 해저 지층 구조 및 단층 분포와 같은 더욱 정밀한 지구물리학적 조사가 필요하다. 또한 미래 대체 수자원으로서 해저 용천수 또는 연안 지하수를 이용하기 위해서는 연안 지하수 중 염분대별 화학성분들의 시공간적 분포 양상에 대한 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
222Rn의 장점은?
해저 지하수 유출은 매우 느린 흐름이기 때문에 눈으로 관찰하고 탐사하는데 어려움이 많다. 222Rn은 연안 지하수 중 농도가 주변 연안 해수보다 수 백에서 수 천 배 높은 농도를 보이기 때문에 해저 지하수 유출의 추적자로써 유용하게 이용되고 있다(Jacob et al., 2009).
공기중 라돈 측정기의 측정원리는?
, 2001, Lee and Kim, 2006). 측정원리는 공기와 물의 평형장치를 이용하여 해수와 공기중의 라돈을 평형상태에 이르게 한 후에 공기중의 라돈 농도를 측정하여 해수의 라돈 농도를 추정하는 방식이다. 해수의 라돈 농도 계산식은 아래와 같다(식 1).
해저 지하수 유출을 탐사하는 데 있어서 문제점은?
해저 지하수 유출은 매우 느린 흐름이기 때문에 눈으로 관찰하고 탐사하는데 어려움이 많다. 222Rn은 연안 지하수 중 농도가 주변 연안 해수보다 수 백에서 수 천 배 높은 농도를 보이기 때문에 해저 지하수 유출의 추적자로써 유용하게 이용되고 있다(Jacob et al.
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