[논문]국내 마을상수도 지하수의 우라늄 함량

조병욱; 김문수; 김동수; 황재홍

doi:10.9719/eeg.2018.51.6.543

[국내논문] 국내 마을상수도 지하수의 우라늄 함량
Uranium Levels in Groundwater of CGS (Community Groundwater System) of Korea 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.51 no.6, 2018년, pp.543 - 551

조병욱 (한국지질자원연구원 지하수생태연구센터) , 김문수 (국립환경과학원 토양지하수연구과) , 김동수 (국립환경과학원 토양지하수연구과) , 황재홍 (한국지질자원연구원 지질자원데이터센터)

초록
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광역상수도의 이용이 어려운 농촌지역의 식수원으로 사용되고 있는 3,820개 마을상수도 지하수의 우라늄 함량을 분석하였다. 전체 마을상수도 지하수의 함량분포는 다수의 데이터가 낮은 농도 값의 범위에 치우쳐 있는 상태를 보였으며 최고 함량은 $1,757.0{\mu}g/L$, 평균 함량은 $6.46{\mu}g/L$, 중앙값은 $0.76{\mu}g/L$으로 나타났다. 3,820개 지하수의 우라늄 함량을 10개의 지질로 분류하면 3개 화강암지역 지하수의 우라늄 함량 중앙값이 높으며($0.99-2.05{\mu}g/L$), 퇴적암과 다공성화산암지역 지하수의 우라늄 함량 중앙값은 $0.04-0.50{\mu}g/L$으로 낮았다. 전체 마을상수도 지하수의 우라늄 함량이 USEPA의 기준치인 $30{\mu}g/L$를 초과하는 비율은 3.8%이나 쥬라기화강암과 선캠브리아기화강암지역의 초과율은 각각 8.5%, 7.5%나 되어 이 지역에서는 기존 마을상수도 지하수의 우라늄 관리와 함께 신규 마을상수도 지하수의 개발에 주의가 요구된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The uranium concentrations were determined in groundwater collected from 3,820 community groundwater system (CGS) located in remote rural areas where access to the nationwide water work is not easy. The frequency distribution of uranium concentrations shows a lognormal distribution which is common in most radionuclide surveys. The measured maximum uranium concentration was $1,757.0{\mu}g/L$ with an average of $6.46{\mu}g/L$ and a median of $0.76{\mu}g/L$. When grouping the uranium concentration results of CGS into 10 geological units, the median uranium concentration was high ($0.99-2.05{\mu}g/L$) in three granite areas, and low in sedimentary rocks areas and porous volcanic rocks areas ($0.04-0.50{\mu}g/L$). Of the 3,820 samples, 3.8% are above the guideline value of $30{\mu}g/L$ (WHO, 2011). On the other hand, the exceeding rates of JGRA and PGRA CGS are 8.5% and 7.5%, respectively. Therefore, attention should be paid for the development of new CGS along with the management of the existing CGS in JGRA and PGRA areas.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. A simplified geological map of the area (A brief description of the units is given in Table 1).
표 Table 1. Descriptions of the 10 geological units
표 Table 2. Statistical analysis of the uranium concentrations (μg/L) in the CGS groundwaters from different geological units
그림 Fig. 2. Histograms showing the distribution of uranium concentrations of the 3,820 CGS.
표 Table 3. Uranium concentrations in groundwaters from various countries
그림 Fig. 3. Spatial distribution of uranium concentrations from 3,820 CGS groundwaters.
그림 Fig. 4. Box plot showing uranium concentration for each geological unit.
표 Table 4. Uranium concentrations in groundwaters from various countries
표 Table 5. International uranium guidance levels (μg/L) for drinking water

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 위의 조사 결과들은 국내의 지질을 4-5개의 지질로 구분하였고 지하수의 심도별(천부와 심부), 용도별(음용, 농업, 생활) 구분이 없이 단지 국내 지하수의 전반에 대한 우라늄 함량을 기술하고 있다. 본 연구는 국내 농촌, 산악지역 주민들의 식수원으로 이용 되고 있는 비교적 심도가 일정한 마을상수도 지하수의 우라늄 함량 특성을 파악하기 위하여 1999년부터 2016년까지 지하수를 원수로 사용하고 있는 3,820개 마을상수도에서 시료를 채취, 분석하고 지질과 관련하여 해석하였고 외국의 함량정도와 비교하였다.

제안 방법

1). 3,820개 마을상수도의 지질분류는 현장 조사시 GPS (GPSmap 60CSx, Garmin)를 이용하여 측정된 좌표를 1:000,000 축적의 수치지질도에 중첩시켜서 이루어졌다.
시료 채취시에는 0.45 µm 멤브린 필터로 여과하였고 pH 2를 유지하기 위하여 현장에서 농질산으로 처리하였다.
한국의 지질은 복잡하지만 지질별 마을상수도 지하수의 우라늄 함량 특성을 파악하기 위하여 10개의 지질로 단순화시켰다. 10개 지질에서 우라늄 함량 분석을 위해 채취된 지하수 시료 수는 대체로 10개 지질의 분포 면적에 비례한다.

대상 데이터

한국의 지질은 복잡하지만 지질별 마을상수도 지하수의 우라늄 함량 특성을 파악하기 위하여 10개의 지질로 단순화시켰다. 10개 지질에서 우라늄 함량 분석을 위해 채취된 지하수 시료 수는 대체로 10개 지질의 분포 면적에 비례한다. 따라서 분포 면적이 적은 CSED, PVOL 지역의 시료 수는 각각 37, 43개에 불과하다(Table 2).
국내의 지질은 복잡한 편이지만 연구에 이용된 3,820개 마을상수도 지하수의 우라늄 함량을 지질과 관련시켜 해석하기 위하여 3개의 퇴적암, 2개의 변성암, 3개의 화강암, 2개의 화산암 등 총 10개 지질로 단순화하였다(Fig. 1). 3,820개 마을상수도의 지질분류는 현장 조사시 GPS (GPSmap 60CSx, Garmin)를 이용하여 측정된 좌표를 1:000,000 축적의 수치지질도에 중첩시켜서 이루어졌다.
전체 15,000여 개 마을상수도 중에서 3,820개 지하수 시료 채취 대상의 선정은 시료의 대표성, 접근성, 기존 조사 마을상수도와의 거리 등을 고려하여 선정하였다. 마을상수도에서의 샘플링은 주로 2006년부터 2015년 사이에 이루어졌으며, 샘플링시에는 지하수의 현장수질 측정과 지하수공의 좌표 측정 등이 이루어졌다.
45 µm 멤브린 필터로 여과하였고 pH 2를 유지하기 위하여 현장에서 농질산으로 처리하였다. 채취된 지하수 시료는 한국지질자원 연구원의 지질자원분석연구센타로 운반, ICP-MS (DRC-II, Perkin Elmer)로 분석하였다.

성능/효과

, 2011). 3,820개 마을상수도 중심도가 알려진 1,976개 지하수공의 심도는 10-450 m 이고 95% 이상이 심도 50-200 m에 분포한다.
WHO의 제안치인 30 µg/L 초과 비율은 화강암지역 중에서도 JGRA와 PGRA 지역에서 높았으며 변성암인 PMET 지역은 전국 평균과 비슷하며 CGRA 지역은 전국 평균보다도 낮은 것으로 나타났다.
국내 마을상수도 지하수의 우라늄 함량 범위와 지질별 함량 특성을 파악하기 위하여 3,820개의 시료에 대한 우라늄 함량을 분석한 결과 검출한계 미만부터 최고 1,757.0 µg/L (중앙값 0.76 µg/L) 범위로 국내와 비슷한 지질환경을 가지는 나라 지하수의 우라늄 함량에 비해서는 낮게 나타났다.
65 mg/kg)보다 높은 것으로 연구된 바 있다(Cho, 2017). 따라서 국내 전체적으로 볼 때는 JGRA 지역 지하수의 우라늄 함량이 가장 높지만 지역적으로는 화강암의 우라늄 함량, 지하수 환경 특성 등에 따라서 CGRA, PGRA 지역 지하수의 우라늄 함량이 JGRA 지역보다 더 높을 수 있다. JGRA 지역 마을상수도 지하수의 우라늄 함량 중앙값은 2.
지하수의 우라늄 함량빈도 분포는 일반적인 지하수의 우라늄 조사에서 흔히 나타나는 다수의 데이터가 낮은 농도 값의 범위에 치우쳐 있는 상태 (lognormal distribution)를 보여 외국의 비슷한 함량 분포를 가지는 지하수에 비해서 중앙 값과 WHO의 제안치인 30 µg/L를 초과하는 비율이 상대적으로 낮은 편이다. 마을상수도 지하수의 지질을 10개의 지질로 단순화시켰을 때 지하수의 우라늄 함량은 화강암인 JGRA, PGRA 지역에서 가장 높았으며 다음으로는 변성암이며 퇴적암과 화산암지역에서는 낮게 검출되었다. 화강암지역 지하수에서 우라늄 함량이 가장 높지만 외국의 화강암지역 지하수와 비교하면 낮은 편이다.
전체 지하수의 우라늄 함량은 검출한계 미만부터 최고 1,757.0 µg/L의 넓은 범위를 보였으며 평균함량은 6.46 µg/L, 중앙값은 0.76 µg/L, 표준편차는 39.17 µg/L으로 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	암석에서 우라늄 함량의 특징은 무엇인가?	, 1985). 우라늄은 화강암과 같은 산성 화성암, 화강암 기원의 변성암, 셰일, 탄산염에서 그 함량이 높으며 현무암과 같은 염기성 암석에서 함량이 낮은 것으로 알려져 있다(Birke et al., 2010).
	우라늄의 주요 공급 광물은 무엇인가?	, 2010). 우라늄의 주요 공급 광물은 우라니나이트, 피치블렌드, 캐로타이트와 인산염광물(Phosphate), 갈탄 등과 모나자이트, 저어콘, 일메나이트, 녹염석과 같은 소량의 포획광물이다. 우라늄은 음용지하수에서 주요 관심 대상이 되는 성분중의 하나이다.
	음용지하수에서 우라늄 함량이 주요 관심사인 이유는 무엇인가?	우라늄은 음용지하수에서 주요 관심 대상이 되는 성분중의 하나이다. 일정 함량 이상의 우라늄을 장기간 섭취시 인체에 유해할 수 있는데 우라늄의 반감기가 긴 특성상 방사성적 특성보다는 화학적 특성이 더 커서 신장 독성을 유발시킬 수있다(Kurttio et al., 2002).

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표제어: PCR

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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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