삼중수소의 환경방출에 따른 주민선량의 규제이행을 위해 개발된 NEWTRIT 모델, AIRDOS-EPA 모델, NRC 모델의 평가 방법을 고찰하고, 활용 가능한 국내 특성자료를 사용하여 예측결과를 비교하였다. 이들 모델 중에서 가장 최근에 개발된 NEWTRIT 모델만이 tritiated water (HTO) 방출에 따른 organically bounded tritium (OBT)의 영향을 고려한다. 평가결과 삼중수소의 환경방출로 인해 모든 가능한 경로로부터 받게 되는 총 피폭선량은 AIRDOS-EPA 모델의 예측결과가 NEWTRIT 모델과 NRC 모델에 비해 각각 1.03배, 2.46배 높은 결과를 나타냈다. 이러한 결과로부터 NRC 모델로 예측되는 피폭선량이 실제 주변주민이 받을 수 있는 피폭선량을 과소 평가할 수 있다고 이해해서는 안될 것이다. 왜냐하면 삼중수소의 환경내 거동에 대한 불확실성은 매우 크기 때문에 규제이행을 위한 수학적 모델과 관련 변수 값은 극히 보수적 가정에 근거하기 때문이다. NEWTRIT 모델로 예측된 식품섭취에 의한 피폭선량에서 우리나라의 주식인 곡류의 상대적으로 많은 섭취로 OBT는 HTO와 거의 대둥한 수준의 영향을 나타내었다. 삼중수소의 환경방출에 따른 총 피폭선량에서 NEWTRIT 모델은 AIRDOS-EPA 모델과 유사한 예측결과를 나타내지만, NEWTRIT 모델은 식품섭취에 따른 OBT의 영향을 고려함으로써 환경으로 방출된 HTO 거동의 현상적 이해 등에 있어서 보다 의미가 있다고 판단된다.
삼중수소의 환경방출에 따른 주민선량의 규제이행을 위해 개발된 NEWTRIT 모델, AIRDOS-EPA 모델, NRC 모델의 평가 방법을 고찰하고, 활용 가능한 국내 특성자료를 사용하여 예측결과를 비교하였다. 이들 모델 중에서 가장 최근에 개발된 NEWTRIT 모델만이 tritiated water (HTO) 방출에 따른 organically bounded tritium (OBT)의 영향을 고려한다. 평가결과 삼중수소의 환경방출로 인해 모든 가능한 경로로부터 받게 되는 총 피폭선량은 AIRDOS-EPA 모델의 예측결과가 NEWTRIT 모델과 NRC 모델에 비해 각각 1.03배, 2.46배 높은 결과를 나타냈다. 이러한 결과로부터 NRC 모델로 예측되는 피폭선량이 실제 주변주민이 받을 수 있는 피폭선량을 과소 평가할 수 있다고 이해해서는 안될 것이다. 왜냐하면 삼중수소의 환경내 거동에 대한 불확실성은 매우 크기 때문에 규제이행을 위한 수학적 모델과 관련 변수 값은 극히 보수적 가정에 근거하기 때문이다. NEWTRIT 모델로 예측된 식품섭취에 의한 피폭선량에서 우리나라의 주식인 곡류의 상대적으로 많은 섭취로 OBT는 HTO와 거의 대둥한 수준의 영향을 나타내었다. 삼중수소의 환경방출에 따른 총 피폭선량에서 NEWTRIT 모델은 AIRDOS-EPA 모델과 유사한 예측결과를 나타내지만, NEWTRIT 모델은 식품섭취에 따른 OBT의 영향을 고려함으로써 환경으로 방출된 HTO 거동의 현상적 이해 등에 있어서 보다 의미가 있다고 판단된다.
Methodologies of NEWTRIT model, NRC model and AIRDOS-EPA model, which are off-site dose assessment models for regulatory compliance from routine releases of tritium into the environment, were investigated. Using the domestic data, if available, the predictive results of the models were compared. Amo...
Methodologies of NEWTRIT model, NRC model and AIRDOS-EPA model, which are off-site dose assessment models for regulatory compliance from routine releases of tritium into the environment, were investigated. Using the domestic data, if available, the predictive results of the models were compared. Among them, recently developed NEWTRIT model considers only doses from organically bounded tritium (OBT) due to environmental releases of tritiated water (HTO). A total dose from all exposure pathways predicted from AIRDOS-EPA model was 1.03 and 2.46 times higher than that from NEWTRIT model and NRC model, respectively. From above result, readers should not have an understanding that a predictive dose from NRC model may be underestimated compared with a realistic dose. It is because of that both mathematical models and corresponding parameter values for regulatory compliance are based on the conservative assumptions. For a dose by food consumption predicted from NEWTRIT model, the contribution of OBT was nearly equivalent to that of HTO due to relatively high consumption of grains in Korean. Although a total dose predicted from NEWTRIT model is similar to that from AIRDOS-EPA model, NEWTRIT model may be have a meaning in the understanding of phenomena for the behavior of HTO released into the environment.
Methodologies of NEWTRIT model, NRC model and AIRDOS-EPA model, which are off-site dose assessment models for regulatory compliance from routine releases of tritium into the environment, were investigated. Using the domestic data, if available, the predictive results of the models were compared. Among them, recently developed NEWTRIT model considers only doses from organically bounded tritium (OBT) due to environmental releases of tritiated water (HTO). A total dose from all exposure pathways predicted from AIRDOS-EPA model was 1.03 and 2.46 times higher than that from NEWTRIT model and NRC model, respectively. From above result, readers should not have an understanding that a predictive dose from NRC model may be underestimated compared with a realistic dose. It is because of that both mathematical models and corresponding parameter values for regulatory compliance are based on the conservative assumptions. For a dose by food consumption predicted from NEWTRIT model, the contribution of OBT was nearly equivalent to that of HTO due to relatively high consumption of grains in Korean. Although a total dose predicted from NEWTRIT model is similar to that from AIRDOS-EPA model, NEWTRIT model may be have a meaning in the understanding of phenomena for the behavior of HTO released into the environment.
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문제 정의
본 연구에서는 원자력시설 운영의 규제이행을 위해 개발된 삼중수소의 환경방출에 따른 대표적 주민선량 평가모델인 미국 LLNL의 NEWTRIT 모델, 미국 원자력규제위원회 모델 (NRC 모델 [4]), 미국 EPA의 AIRDOS-EPA 모델⑸의 평가 방법을 고찰하고 예측결과를 비교하였다.
가설 설정
피폭선량과 직접 비례하는 농산물 식품섭취에 따른 수분 섭취량은 NRC 모델이 AIRDOS-EPA 모델의 가정보다 높은 값을 나타낸다. AIRDOS-EPA 모델에서는 농산물 식품섭취에 따른 수분 섭취량을 약 808 g d-1로 가정하며, NRC 모델에서는 모든 작물체의 수분비를 75%로 가정할 경우 환산하면 수분 섭취량은 약 920 g d-1에 해당한다. 그러나 공기 수분내에서 T/H에 대한 농산물 수분내에서 T/H의 비에 대한 가정은 AIRDOS-EPA 모델이 NRC 모델보다 2배 높다.
원자력시설로부터 환경으로 방출되는 삼중수소는 모두 HTO로 가정하며, 식품의 오염은 단지 HTO 형태로 오염되어 이를 섭취함으로써 인체에 대한 피폭영향을 준다고 가정한다. NRC 모델은 Anspaugh 등에 의해 제안된 모델[8]에 근거하며, 작물체 수분내에서 T/H는 공기 수분내에서 T/H의 50% (Fcr =0.5)로 가정한다.
원자력시설의 운영으로 인해 환경으로 방출되는 삼중수소는 NRC 모델과 마찬가지로 모두 HTOS. 가정하며, 식품은 단지 HTO 형태로 오염되어 이를 섭취함으로써 인체에 대한 피폭영향을 준다고 가정한다. 그러나 NRC 모델과 달리 작물체 수분내에서 T/H는 공기 수분내에서 T/H와 동일하다고 가정하며 (Fcr= 1), 식품섭취에 의한 피폭선량 (Dfp, mSv yr-1)은 식품의 소비에 따른 수분의 섭취량에 근거하여 평가한다.
가정하며, 식품은 단지 HTO 형태로 오염되어 이를 섭취함으로써 인체에 대한 피폭영향을 준다고 가정한다. 그러나 NRC 모델과 달리 작물체 수분내에서 T/H는 공기 수분내에서 T/H와 동일하다고 가정하며 (Fcr= 1), 식품섭취에 의한 피폭선량 (Dfp, mSv yr-1)은 식품의 소비에 따른 수분의 섭취량에 근거하여 평가한다.
등 부지특성 변수치를 고려할 수 있는 유연성이 있으나 본 연구의 취지상 이들 변수에 의한 영향은 고려하지 않았다. 바꾸어 말하면 피폭자는 평가하고자 하는 지점에서 일년내내 거주하고 동일지점에서 생산된 식품을 전량 소비하며, 동일지점에서 생산된 사료를 전량 가축의 사육을 위해 공급된다고 가정하였다. NRC 모델은 국내 원자력시설의의 운영에 따른 주민선량평가의 기본 골격으로 사용되고 있으며[9], 식품 소비량과 호흡량 등과 같은 모델의 일부 변수 값은 국내 또는 부지 특성치를 고려하여 평가하고 있다.
사람이 섭취하는 음용수 섭취에 의한 피폭영향을 고려하며, 음용수는 1%가 오염된 것으로 가정한다. 피부흡수에 의한 피폭선량은 오염공기 흡입에 의한 영향의 50%로 가정한다.
사람이 섭취하는 음용수 섭취량은 NEWTRIT 모델에서 권고하는 440 L yr-1를 적용하였다[3]. 삼중수소는 모두 HTO 형태로 환경으로 방출되며, 이 때 공기중 HTO의 년간 평균 농도는 1 Bq m-3으로 가정하였다
여기서 작물체의 수분함량 분율 Fwf,pp 는 작물의 종류에 관계없이 75%를 가정한다. NEWTRIT 모델에서 기술한 바와 같이 작물체의 수분 흡수는 많은 부분이 뿌리를 통해 이루어지기 때문에 NRC 모델에서는 공기 수분내에서 T/H에 대한 작물체 수분내에서 T/H를 50%로 가정하고 있는 것으로 추측된다.
원자력시설로부터 환경으로 방출되는 삼중수소는 모두 HTO로 가정하며, 식품의 오염은 단지 HTO 형태로 오염되어 이를 섭취함으로써 인체에 대한 피폭영향을 준다고 가정한다. NRC 모델은 Anspaugh 등에 의해 제안된 모델[8]에 근거하며, 작물체 수분내에서 T/H는 공기 수분내에서 T/H의 50% (Fcr =0.
HTO의 환경방출로 인한 인체로의 피폭경로는 식품섭취에 의한 영향 뿐 아니라 호흡, 피부흡수, 음용수 섭취에 의한 영향도 고려된다. 피부흡수에 의한 선량은 호흡에 의한 선량의 50%, 사람이 섭취하는 음용수는 10%가 오염되었다고 가정한다. 음용수를 포함한 식품섭취에 따른 피폭선량은 식품의 농도, 섭취율, 선량환산인자를 곱하여 평가한다.
사람이 섭취하는 음용수 섭취에 의한 피폭영향을 고려하며, 음용수는 1%가 오염된 것으로 가정한다. 피부흡수에 의한 피폭선량은 오염공기 흡입에 의한 영향의 50%로 가정한다. 흡입에 의한 피폭선량은 다른 모델과 마찬가지로 공기중 농도, 호흡율, 선량환산인자를 곱하여 평가한다.
이는 NRC의 규제지침에서 기술한 바와 같이 음용수에 의한 피폭선량은 원자력발전소 주변 주민이 다양한 경로를 통해 받을 수 있는 총 피폭선량의 10% 이하로 판단하기 때문인 것으로 추측된다. 피부흡수에 의한 피폭영향은 오염공기 흡입에 의한 영향의 50%로 가정하며, 이를 반영하기 위해 흡입에 의한 선량환산인자에 1.5를 곱한 값이 적용된다. 피폭선량은 NEWTRIT 모델과 마찬가지로 식품내 농도에 식품 섭취량, 호흡량 등 여러 인자를 곱하여 평가된다.
제안 방법
NRC 모델은 국내 원자력시설의의 운영에 따른 주민선량평가의 기본 골격으로 사용되고 있으며[9], 식품 소비량과 호흡량 등과 같은 모델의 일부 변수 값은 국내 또는 부지 특성치를 고려하여 평가하고 있다. 국내 원자력 시설의 운영에 따른 주민선량평가에 적용되고 있는 식품 소비량과 사료에서 축산물로의 전이계수 값을 표 3[9]에 나타냈으며, 모델간 예측결과의 상호비교를 위해 3가지 모델에 동일하게 적용하였다. 또한 국내 성인에 대한 호흡량은 7, 400 m3 yr3이며[9], 선량환산인자는 국제 방사선방호위원회의 신권고 (ICRP-60)에 따라 HTO의 섭취와 흡입에 대한 유효 선량환산인자 1.
음용수를 포함한 식품섭취에 따른 피폭선량은 식품의 농도, 섭취율, 선량환산인자를 곱하여 평가한다. 또한 흡입에 의한 피폭선량은 공기중 농도, 호흡율, 선량환산인자를 곱하여 평가한다.
삼중수소의 환경방출에 따른 주민선량의 규제이행을 위해 개발된 NEWTRIT 모델 NRC 모델, AIRDOS-EPA 모델의 평가 방법을 고찰하고, 활용 가능한 국내 특성자료를 사용하여 예측결과를 비교하였다.
최근에 미국 LLNL에서 개발한 모델로 HTO의 환경방출에 따른 식품내 HTO 뿐 아니라 OBT의 섭취에 따른 피폭영향을 고려한다. 원자력시설로부터 삼중수소는 HTO 형태 뿐 아니라 tritiated hydrogen gas (HT) 형태로도 환경으로 방출될 수 있는더), 이 모델에서는 HT 형태의 삼중수소 방출에 따른 피폭영향도 고려한다. 원자력발전소의 경우 삼중수소는 대부분 HTO 형태로 환경으로 방출되나, 재처리시설의 경우에는 삼중수소의 총 환경 방출량 중에서 HT 형태가 약 40%를 차지한다[2].
원자력시설의 운영중 환경으로 방출되는 삼중수소로부터 주변주민이 받을 수 있는 피폭영향에 대해 NEWTRIT 모델, NRC 모델 AIRDOS-EPA 모델을 사용한 적용결과를 고찰하였다. 상기 언급한 3가지 모델에서는 섭취되는 오염 식품의 분율.
피부흡수에 의한 피폭선량은 오염공기 흡입에 의한 영향의 50%로 가정한다. 흡입에 의한 피폭선량은 다른 모델과 마찬가지로 공기중 농도, 호흡율, 선량환산인자를 곱하여 평가한다.
성능/효과
삼중수소의 환경방출로 인해 모든 경로로부터 받게 되는 총 피폭선량은 AIRDOS-EPA 모델의 예측결과가 가장 높게 나타났다. AIRDOS-EPA 모델의 예측결과는 NEWTRIT 모델과 NRC 모델의 예측결과에 비해 각각 1.03배, 2.46배 높은 결과를 나타냈다. 피폭경로별 중요도는 3가지 다른 모델의 예측결과에 대해 일관성을 보이는데 식품섭취, 호흡, 음용수 섭취 (NRC 모델에서는 고려되지 않음)의 순으로 높았다.
그림 3은 3가지 다른 모델을 사용하여 평가한 농산물과 축산물 식품의 섭취에 따른 피폭선량을 나타냈다. HTO 영향만을 고려할 경우 농산물과 축산물 식품 모두에 대해서 AIRDOS-EPA 모델로 예측된 피폭선량이 가장 높고 NRC 모델로 예측된 피폭선량이 가장 낮게 평가되었다. 이러한 예측결과의 근본적 차이는 공기 수분에 대한 작물체 수분에서 농도간의 비에 대한 가정에 있다.
왜냐하면 삼중수소의 환경내 거동에 대한 불확실성은 매우 크기 때문에 규제이행을 위한 수학적 모델과 관련 변수 값은 극히 보수적 가정에 근거하기 때문이다. NEWTRIT 모델로 예측된 식품섭취에 의한 피폭선량에서 우리나라의 주식인 곡류의 상대적으로 많은 섭취로 OBT는 HTO와 거의 대등한 수준의 영향을 나타내었다. 삼중수소의 환경방출에 따른 총 피폭선량에서 NEWTRIT 모델은 AIRDOS-EPA 모델과 유사한 예측결과를 나타내지만, NEWTRIT 모델은 식품섭취에 따른 OBT의 영향을 고려함으로써 환경으로 방출된 HTO 거동의 현상적 이해 등에 있어서 보다 의미가 있다고 판단된다.
그러나 NEWTRIT 모델에서 OBT의 영향을 고려할 경우에는 전혀 다른 결과를 나타냈다. NEWTRIT 모델에서 HTO 영향만을 고려할 경우 모든 식품의 섭취에 대한 곡류의 피폭선량 기여는 약 6%에 불과하였으나 OBT의 영향을 포함할 경우에는 약 38%를 차지했으며, 이는 고려되는 여러 식품 중에서 가장 높은 피폭선량의 기여를 나타냈다. NRC 모델의 예측결 과에서 모든 식품의 섭취에 대한 곡류의 피폭선량 기여는 NEWTRIT 모델의 예측결과와 유사하게 약 38%를 차지했다.
NRC 모델의 예측결 과에서 모든 식품의 섭취에 대한 곡류의 피폭선량 기여는 NEWTRIT 모델의 예측결과와 유사하게 약 38%를 차지했다. NRC 모델과 AIRDOS-EPA 모델은 HTO만을 고려하고 있으며, 농산물 식품에 대해 AIRDOS-EPA 모델의 예측결과는 NRC 모델의 예측결과에 비해 약 1.8배 높게 평가되었다. 피폭선량과 직접 비례하는 농산물 식품섭취에 따른 수분 섭취량은 NRC 모델이 AIRDOS-EPA 모델의 가정보다 높은 값을 나타낸다.
NEWTRIT 모델에서 HTO 영향만을 고려할 경우 모든 식품의 섭취에 대한 곡류의 피폭선량 기여는 약 6%에 불과하였으나 OBT의 영향을 포함할 경우에는 약 38%를 차지했으며, 이는 고려되는 여러 식품 중에서 가장 높은 피폭선량의 기여를 나타냈다. NRC 모델의 예측결 과에서 모든 식품의 섭취에 대한 곡류의 피폭선량 기여는 NEWTRIT 모델의 예측결과와 유사하게 약 38%를 차지했다. NRC 모델과 AIRDOS-EPA 모델은 HTO만을 고려하고 있으며, 농산물 식품에 대해 AIRDOS-EPA 모델의 예측결과는 NRC 모델의 예측결과에 비해 약 1.
그림 4는 3가지 다른 모델을 사용하여 평가한 피폭경로별 선량을 나타냈다. 삼중수소의 환경방출로 인해 모든 경로로부터 받게 되는 총 피폭선량은 AIRDOS-EPA 모델의 예측결과가 가장 높게 나타났다. AIRDOS-EPA 모델의 예측결과는 NEWTRIT 모델과 NRC 모델의 예측결과에 비해 각각 1.
그러나 공기 수분내에서 T/H에 대한 농산물 수분내에서 T/H의 비에 대한 가정은 AIRDOS-EPA 모델이 NRC 모델보다 2배 높다. 축산물 식품의 섭취에 따른 피폭선량은 AIRDOS-EPA 모델의 예측결과가 NRC 모델에 비해 10배 이상 높게 평가되었다. 이러한 차이는 공기 수분내에서 T/H에 대한 가축사료 수분내에서 T/H의 비, 축산물 식품섭취에 따른 수분 섭취량, 수학적 모델의 차이 (NRC 모델에서는 사료에서 축산물로의 핵종 전이계수를 사용하여 축산물의 농도로부터 피폭선량을 예측하나 AIRDOS-EPA 모델에서는 사료의 농도와 축산물 섭취에 따른 수분섭취량으로부터 직접 피폭선량을 예측함) 등에 기인한다.
평가결과 삼중수소의 환경방출로 인해 모든 가능한 경로로부터 받게 되는 총 피폭선량은 AIRDOS-EPA 모델의 예측결과가 NEWTRIT 모델과 NRC 모델에 비해 각각 1.03배, 2.46배 높은 결과를 나타냈다. 이러한 결과로부터 NRC 모델로 예측되는 피폭선량이 실제 주변주민이 받을 수 있는 피폭선량을 과소평가할 수 있다고 이해해서는 안될 것이다.
46배 높은 결과를 나타냈다. 피폭경로별 중요도는 3가지 다른 모델의 예측결과에 대해 일관성을 보이는데 식품섭취, 호흡, 음용수 섭취 (NRC 모델에서는 고려되지 않음)의 순으로 높았다. NRC 모델이 상대적으로 낮게 평가되고 있는데, 이러한 결과로부터 NRC 모델이 실제 주변주민이 받을 수 있는 피폭선량을 과소평가하고 있다고 이해해서는 안될 것이다.
후속연구
46배 높은 결과를 나타냈다. 이러한 결과로부터 NRC 모델로 예측되는 피폭선량이 실제 주변주민이 받을 수 있는 피폭선량을 과소평가할 수 있다고 이해해서는 안될 것이다. 왜냐하면 삼중수소의 환경내 거동에 대한 불확실성은 매우 크기 때문에 규제이행을 위한 수학적 모델과 관련 변수 값은 극히 보수적 가정에 근거하기 때문이다.
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