Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1225-4517(Print)
ISSN : 2287-3503(Online)
Journal of Environmental Science International Vol.27 No.8 pp.651-663
DOI : https://doi.org/10.5322/JESI.2018.27.8.651

Hydrogeochemistry and Occurrences of Uranium and Radon in Groundwater of in Chungwon, Korea

Byeongdae Lee*
Geologic Environmental Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, Daejeon 34132, Korea
E-mail : blee@kigam.re.kr
*Corresponding author: Byeongdae Lee, Geologic Environmental Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, Daejeon 34132, Korea
Phone : 82-42-868-3088
16/04/2018 04/06/2018 04/06/2018

Abstract


The hydrochemistry of groundwater from 47 wells in the Chungwon area, Korea was analyzed to examine the occurrence of natural radionuclides like uranium and radon. The range of Electrical Conductivity (EC) value in the study area was 67~1,404 μS/cm. In addition to the high EC value, the content of cations and anions also tends to increase. Uranium concentrations ranged from ND~178 μg/L (median value, 0.8 μg/L) and radon concentrations ranged from 80~12,900 pCi/L (median value, 1,250 pCi/L). Uranium concentrations in one well, that is 2.8% of the samples, exceeded 30 μg/L, which is the Maximum Contaminant Level (MCL) proposed by the US Environmental Protection Agency (EPA), based on the chemical toxicity of uranium. Radon concentrations in three wells, that is 6% of the samples, and one well, that is 2.8% of the samples, exceeded 4,000 pCi/L (AMCL of the US EPA) and 8,100 pCi/L (Finland’s guideline level), respectively. Concentrations of uranium and radon related to geology of the study area show the highest values in the groundwater of the granite area. The uranium and radon contents in the groundwater were found to be low compared to those of other countries with similar geological settings. It is likely that the measured value was lower than the actual content due to the inflow of shallow groundwater by the lack of casing and grouting.



청원지역 지하수의 우라늄과 라돈의 산출 특성과 수리지화학

이병대*
한국지질자원연구원 지질환경연구본부

    1 서 론

    지하수는 빗물이 지하로 침투하여 오랜 기간을 거 쳐 흘러내리면서 인체에 유해한 성분과 불순물들이 자연적으로 제거되고, 암석과의 상호반응을 통하여 암석 내의 광물질들이 용해되어 있는 암반대수층 내 의 깨끗한 물이다. 근래 우리나라의 급속한 산업화에 따른 지표수의 양적인 부족과 오염으로 인해서 음용 수로서 지하수에 대한 의존도가 점점 높아지고 있는 실정이다. 여기에 국민들의 생활수준과 건강에 대한 관심이 높아지면서 맑고 깨끗한 물에 대한 요구가 커 지고, 상수 원수가 오염되고 수돗물에 대한 불신이 팽 배되면서 지하수의 음용 수요가 증가하고 있다. 그러 던 중 1998년 대전지역의 지하수에서 방사성물질인 우라늄이 검출되었다는 보도 후 지하수 중 방사성물 질이 관심의 대상이 되었다.

    지하수에 함유된 자연방사성물질은 여러 가지가 있으나 그 중에서 주 관심대상은 우라늄과 라돈이다. 우라늄과 라돈은 자연방사성물질중의 하나로서 이들 의 인체 위해성은 지하수에 용해된 함량 정도에 따라 서 달라진다. 우라늄은 반감기가 길기 때문에 우라늄 의 인체 위해성은 방사성 독성보다는 중금속으로서의 화학적 독성이 문제가 된다. 라돈은 반감기가 3.82일 에 불과한 무색 무취의 불활성기체이며, 인간에게 피 폭되는 방사선 양의 50% 이상을 차지하며 폐암 발병 인자로 알려져 있다(Cho et al., 2007). 지하수중 방사 성물질에 대한 수질기준은 일반적인 오염물질과는 달 리 기준이 아닌 제안치 수준이며, 지하수를 많이 사용 하는 일부 국가에 국한되어 있다. 지하수내 방사성물 질의 허용 농도는 미국 EPA(Environmental Protection Agency)의 경우 우라늄은 30 μg/L, 라돈은 4,000 pCi/L이다. 우리나라는 우라늄을 먹는물 감시항목으 로 지정하고 상수원수에 대하여 년 2회 측정하도록 되 어 있다.

    지하수 중 방사성물질과 관련된 연구로는 Jeon (2009)은 부산지역 지하수의 방사성물질 특성에 대하 여 연구하였다. Lee(2008)는 지하수내 우라늄과 라돈 의 발생에 대한 연구를 수행하였으며, 방사성물질의 건강위해 및 저감방법에 대하여 고찰하였다. Han and Park(1996)은 대전지역 지하수에 함유된 우라늄 및 라돈의 함량에 대하여 보고하였고, Chung et al.(1998) 은 중성자방사화분석에 의한 지하수중 우라늄의 정량 에 대한 연구를 수행하였다. Singh et al.(2009)은 인도 의 먹는물 시료에 대한 우라늄과 라돈 농도를 평가하 였다. Jose´and Maria(2006)는 브라질의 지하수중 우 라늄, 라돈, 라듐 농도에 대한 연구를 수행하였고, Choubey et al.(2005)은 히말라야 둔 계곡의 지하수내 라돈에 대한 연구를 수행하였다. Banks et al.(1998)은 노르웨이 기반암내 지하수의 방사성물질 특성에 대하 여 보고하였다.

    이 논문의 연구지역은 충청북도 청원군 지역으로 이 지역은 화강암, 변성암, 퇴적암 등의 다양한 지질로 구성되어 있으며, 상수원수로서 지하수의 비중이 높 은 지역이다. 금번 연구의 목적은 연구지역 지하수의 수질 및 우라늄과 라돈에 대한 농도분포를 파악하고 방사성물질의 특성을 밝히는 것이다.

    2 연구방법

    2.1 연구지역의 지질

    연구지역의 지질은 선캠브리아기 경기 편마암복합 체, 시대미상의 옥천누층군에 해당하는 변성암류, 쥬 라기 화강암류, 그리고 백악기 퇴적암류로 구성되어 있다(Kwon and Jin, 1974).

    경기 편마암복합체는 주로 호상편마암 및 복운모 편암으로 구성되어 있다. 호상편마암은 연구지역에서 최고기에 속하는 암석으로 사질 및 석회규산질암이 협재되어 있다. 복운모 편암은 주로 쥬라기 화강암류 의 포획암체로 분포한다. 옥천누층군의 암석은 구룡 산층, 미동산층 및 운교리층에 해당된다. 구룡산층의 주 구성암석은 천매암, 운모편암, 흑색 slate, 함탄 저 변성셰일 등이며, 미동산층은 규질원인 규암대와 이 질원인 사질천매암대와의 호층으로 이루어진다. 운교 리층의 주 구성암석은 저변성내지 열변성된 사질암이 며 층간에는 이질암이 협재되어 있다.

    반상화강암, 흑운모화강암, 섬록암 등으로 구성된 화강암류는 쥬라기에 관입한 대보화강암에 속하며, 암상은 주로 화강섬록암내지 화강암 계열이다.

    백악기 퇴적암류는 오창면 여천리 일대에 소규모 로 분포한다. 흑운모 편마암 위에 부정합으로 놓이며 저색의 역암, 사암 및 이암으로 구성되며 역암은 주로 하부에 발달하고 상부에 이를수록 자색 이암이 우세 하다. Fig. 1

    2.2 시료채취 측정방법

    연구지역 지하수의 수리지화학적 특성과 자연방사 성물질의 함량 분포와 산출 특성을 파악하기 위하여 47개소의 지하수공에서 시료를 채취하였다(Fig. 2). 시료 채취는 수질의 안정을 위해 10∼20분 동안 양수 공 체적의 약 3∼5배를 양수하고, pH, EC, Eh, 수온 등이 안정된 후에 채취하였다(Barcelona et al., 1985). 시료 채취시 현장에서 pH, EC, Eh, 수온 등을 측정하 고 0.45 μm 멤브레인 필터로 여과하였다. 우라늄을 비 롯한 양이온 분석용 시료는 고순도의 농질산(65%)을 1 ml 첨가하여 pH를 2이하로 유지시킨 후 실험실로 운반하여 분석하였다. 주요 양이온은 유도결합쌍원자 방출분광분석기(ICP-AES)로, 주요 음이온은 이온크 로마토그피로(IC)를 이용하여 분석하였다. 오차 범위 는 상대오차 ±5%이다. 라돈 측정용 시료는 22 mL 유리용기에 지하수 시료 8 mL와 섬광용액(Optiphase Hisafe3) 12 mL를 첨가하여 5분간 잘 흔들어 섞어 채 취하였다. 채취된 지하수 시료는 한국지질자원연구원 에서 α선과 β선 분리측정이 가능한 액체섬광계수기 (Quantulus 1220TM, Perkin-Elmer)를 이용하여 분석 하였다. 라돈의 측정효율은 222Rn 표준용액이 없는 관계로 모핵종인 226Ra 표준용액(NIST SRM 4966A) 을 사용하여 3회 측정하였으며, 측정효율은 95±4%이 다.

    3 결과 및 고찰

    3.1 지하수의 수질특성

    연구지역에서 측정된 47개 지하수의 현장수질과 주요 용존이온 및 우라늄, 라돈 분석 결과는 Table 1 과 같다. 연구지역 지하수의 물-암석 반응과 지표 오 염의 유입 정도를 파악하기 위하여 주요 용존이온과 EC와의 상관관계 및 오염지시 항목간의 상관성을 파 악하였다(Fig. 3, 4).

    연구지역 지하수의 EC는 최소 67에서 최대 1,404 μS/cm의 범위를 나타내고 있다. EC가 최대인 CW-15 관정은 높은 EC, Ca, HCO3와 낮은 pH로 보아 용존 이산화탄소 함량이 높은 탄산수로 판단된다. 일반적 으로 탄산수는 지질 기원의 이산화탄소가 지하 심부 에서 단열대를 따라 상승하다가 암반지하수 내에 용 해되어 만들어지는 것으로 알려져 있는데, 높은 이산 화탄소 함량에 의해 탄산이 생성되고, 탄산의 해리에 의해 증가되는 다량의 수소 이온에 의해 물-암석 반응 이 촉진되어 주요 용존 이온 함량을 전반적으로 상승 시키는 것으로 알려져 있다.

    청원지역 지하수의 경우 EC의 증가와 더불어 주요 용존 양이온(Na+, K+, Ca2+, Mg2+)의 함량도 증가하는 경향을 나타낸다(Fig. 3a, b, c, d). 이로 보아 주요 용 존 양이온의 경우 물-암석 반응의 증가에 의해서 증가 한 것으로 볼 수 있다. 주요 용존 양이온 중에서 Ca 이 온과 Mg 이온의 증가가 두드러지는 것으로 보아 연구 지역에서 채취된 지하수의 경우 주로 Ca-Mg 탄산염 광물의 용해가 지하수의 수질을 결정하고 있는 것으 로 해석된다. Ca 이온과 HCO3 이온의 관계에서도 탄 산염 광물의 용해반응이 일어나고 있음을 확인 할 수 있다(Fig. 3e). Na 및 K 이온은 EC의 증가와 더불어 증가하는 양상을 나타내고 있다(Fig. 3a, b). 그러나 CW-15 시료를 제외하고는 전반적으로 함량이 낮고 Ca 이온에 비하여 상대적으로 함량이 낮은 특징을 나 타내고 있기 때문에, Na, K 이온을 배출하는 규산염 광물의 풍화반응은 주요 용존 수질을 결정하는데 크 게 기여하지 못하는 것으로 판단된다. EC와 SiO2 관 계에서도 상관관계를 나타내고 있지 않는 것으로 보 아 규산염 광물의 풍화반응은 주요 용존 양이온을 증 가시키는데 크게 영향이 없는 것으로 판단된다(Fig. 3f).

    주요 용존 음이온과 EC와의 관계에서 CW-15 관정 을 제외하고 Cl 이온은 대체로 EC와 정의 상관관계를 나타내고 있다(Fig. 4a). CW-15의 NO3 함량이 낮은 것으로 보아(Fig. 4e) CW-15는 지표수의 영향을 전혀 받지 않는 지하수로 판단된다. 반면 Cl 이온의 경우, Na와 NO3 이온과 어느 정도 상관성이 있는 것으로 보 아서 Cl 이온도 지표 오염의 영향을 받고 있는 것으로 판단된다(Fig. 4b, f). 한편 SO4 이온 함량도 EC와 정 의 상관관계를 나타내고 있는데 이는 황화광물의 산 화에 의하여 증가할 수 있다(Fig. 4c). NO3 이온도 EC 와 비례하여 증가하는 경향을 나타내고 있다(Fig. 4e). NO3 이온의 경우 전체 시료의 15%인 7개 시료가 먹 는물 수질기준인 44.3 mg/L을 초과하고 있으며, 최대 111 mg/L에 이르는 경우도 있다. 이는 이 지역이 지표 오염으로부터 취약하고, 시료 채취 대상 관정의 심도 가 깊지 않거나, 시설이 불량한 것으로 해석된다.

    3.2 지하수의 우라늄과 라돈함량 분포 특징

    연구지역 47개 지하수 시료의 우라늄 농도는 ND∼178 μg/L로 매우 넓은 분포를 나타내고 있다(Table. 1). 평균 농도는 6.6 μg/L로(Table 2) 전국 지하수의 우라늄 평균 농도인 4.50 μg/L보다 높다. 전체의 55.3%인 26개 시료가 1 μg/L 이하의 매우 낮은 농도 를 보여주고 있다. 대부분 시료의 우라늄 농도가 낮은 데도 불구하고 평균 농도가 6.6 μg/L로 높게 나타나는 것은 178 μg/L로 최고 농도를 보이는 CW-34의 영향 이다. 미국 EPA MCL 30 μg/L를 초과한 곳은 1개소 (CW-34)로 전체 시료수의 2%에 해당되며, 전국 지하 수 우라늄의 EPA MCL 초과율인 2.8%에 비해 낮다.

    WHO 권고기준인 15 μg/L를 초과한 곳은 2개소 (CW-34, CW-37)로 전체의 0.04%이다. 지하수에서 자연상태의 우라늄 농도는 0.1∼10 μg/L로 보고되어 있다(Lowry et al., 1987). 연구지역 지하수의 경우 전 체의 87.2%인 41개소가 10 μg/L 이하로 대부분 지하 수의 우라늄 농도가 자연상태의 농도로 판단할 수 있 다. Table 2에서 평균농도와 중앙값(0.8 μg/L)의 차이 가 크고 왜도가 6.5로 큰 편이다. 이는 분석결과 우라 늄 농도 값이 낮은 값으로 치우쳐 나타나기 때문이다 (Fig. 5a).

    라돈의 농도와 통계자료는 Table 12에 제시하였 고, 함량분포는 Fig. 5b에 도시하였다. 시료채취시 라 돈은 가스상태로 존재하므로 시료 채취, 보관 및 시료 준비과정에서 약간의 손실 가능성이 있기 때문에 측 정된 농도 값은 실제 농도 값보다 낮을 것으로 판단된 다. 연구지역 지하수의 라돈 농도는 80∼12,900 pCi/L 로 매우 넓은 분포를 나타내고 있으며, 평균 농도는 2,006 pCi/L로 전국 지하수의 라돈 평균 농도인 1,862 pCi/L보다 높다. 평균 농도보다 낮은 농도를 보여주는 시료는 전체의 59.6%인 28개소로 연구지역 지하수의 라돈 농도는 대체로 낮은 분포를 보여주고 있다. 연구 지역 라돈 농도는 우리나라와 지질여건이 비슷한 노 르웨이나 핀란드에 비해서 아주 낮은 편이다. 중앙값 은 1,250 pCi/L로 평균 농도와 차이가 큰 편인데, 이는 EPA AMCL을 초과한 3개소의 농도 영향으로 고려된 다. 분포의 왜도는 3.3으로 크고 히스토그램 상에서 함량분포는 낮은 값으로 치우쳐 있다(Fig. 5b).

    미국 EPA AMCL 4,000 pCi/L를 초과한 곳은 CW-20: 6,570 pCi/L, CW-34: 12,900 pCi/L, CW-47: 4,970 pCi/L 3개소로 전체 시료수의 6%로, 전국 지하 수 라돈의 EPA AMCL 초과율인 12.2%보다 낮다. 한 편 핀란드의 음용 제안치인 8,100 pCi/L를 초과하는 시료는 12,900 pCi/L의 CW-34 1개소이다. 라돈의 반 감기가 3.82일로 매우 짧은 점을 고려하면 농도가 높 은 CW-20, CW-34, CW-47의 3개소는 지하수 공급원 이 이 지역에서 멀지않은 곳에 존재한다는 것을 의미 한다(Han and Park, 1996). 우리나라 마을상수도 지하 수의 라돈 자연저감율이 25.6∼45.6%인 점을 고려하 면(Cho et al., 2010), EPA AMCL을 초과한 3개소의 지하수공도 간단한 폭기시설이나 정치로 EPA AMCL 값인 4,000 pCi/L 이하로 저감시킬 수 있을 것이다.

    Fig. 6은 연구지역 지하수의 우라늄의 농도와 라돈 농도와는 상관성을 도시한 그림으로, R2이 0.53으로 양자간의 상관성은 미약한 편이다. 라돈은 자연 상에 널리 분포하는 방사성 기체로 우라늄의 붕괴과정에서 생성된다. 따라서 우라늄의 농도와 라돈 농도사이에 는 상관성이 클 것으로 예상되나 연구지역에서 양자 사이의 상관성은 미약하다. 이와 같은 현상은 라돈이 가스상태로 존재하기 때문에 시료 채취 과정에서 탈 기되어 실제 농도와 차이가 있을 수 있다. 또한 반감기 가 3.82일로 짧기 때문에 지하수 공급원으로부터의 거리와 지하수의 이동 속도 등에 영향을 받을 것으로 판단된다(Han and Park, 1996).

    3.3 방사성물질과 지질과의 상관관계

    지하수내 방사성물질의 산출과 분포는 일차적으로 그 지역의 지질 및 물과 암석의 지화학적 반응에 의해 결정된다. 연구지역 지하수의 방사성물질 특성을 파 악하기 위하여 시료 채취지점을 지질별로 구분하였 다. 화강암지역에서 20개, 편암 및 편마암류지역에서 23개, 퇴적암지역에서 4개의 시료를 채취하였다. 각 지질별 지하수의 우라늄과 라돈 함량 통계자료는 Table 3에 정리하였고, Box-Whisker 도표를 이용하 여 Fig. 7에 도시하였다.

    화강암지역에서의 우라늄 농도는 ND∼178 μg/L 로 변성암이나 퇴적암지역에 비해 매우 넓은 분포를 보여주고 있다. 최고 농도를 나타내며 EPA MCL을 초과하는 CW-34 지하수공 역시 화강암지역에 위치 하고 있다. 평균 농도와 중앙값은 13.46 μg/L와 1.81 μ g/L로 우리나라 화강암지역 지하수의 평균 우라늄 농 도 10.53 μg/L와 중앙값 0.34 μg/L에 비하여 높다. 변 성암지역의 우라늄 농도는 0.11∼11.33 μg/L로 화강 암지역 보다는 낮은 농도를 보여주고 퇴적암지역 보 다는 높은 분포를 나타내고 있다. 평균 농도와 중앙값 은 1.62 μg/L와 0.54 μg/L로 우리나라 변성암지역 지 하수의 평균 우라늄 농도 0.52 μg/L와 중앙값 0.09 μ g/L에 비하여 높다. 퇴적암지역 지하수의 우라늄 농도 는 0.11 0.35 μg/L로 화강암이나 변성암에 비해 낮 은 분포를 나타낸다. 평균 농도와 중앙값은 0.19 μg/L 와 0.12 μg/L로 우리나라 퇴적암지역 지하수의 평균 우라늄 농도 0.78 μg/L와 중앙값 0.16 μg/L에 비하여 조금 낮다. 연구지역 지하수의 우라늄의 최대치는 화강암>변성암>퇴적암의 순으로 높고, 평균치 역시 화강암>변성암>퇴적암의 순으로 높다(Fig. 7a).

    이상과 같이 연구지역에서 지질별 지하수의 우라 늄 농도는 화강암지역의 지하수에서 가장 높다. 일반 적으로 지하수에서 우라늄이 높게 나타나는 것은 암 석 내의 우라늄의 함량과 관련이 있다. 연구지역의 암 석내 우라늄 함량은 옥천계 변성암이 580∼690 ppm, 화강암이 0.5∼17.2 ppm으로 변성암이 화강암보다 월등히 높지만 지하수의 우라늄 함량은 오히려 화강 암지역 지하수에서 변성암지역 지하수보다 높게 검출 된다. 이는 화강암지역 지하수의 지화학적 조건이 변 성암지역의 지하수보다 우라늄의 용해도가 높을 것으 로 판단된다. 우라늄이 지하수나 하천수에 부화되는 정도는 수리화학적 환경과 밀접한 관련성이 있다, 우 라늄은 화강암과 같이 산화환경에서 지하수에 쉽게 용해되는 것으로 알려져 있다(Zapecza and Szabo, 1986). 우라늄은 환원환경에서는 불용성의 특성을 가 지므로 환원환경이 우세한 지역에서 우라늄이 쉽게 용해될 가능성은 적다(Langmuir, 1997). 옥천계 변성 암의 경우 환원환경에 유리한 수리지화학적 요소와 탄소와 같은 유기화합물에의 우라늄 흡착 등으로 인 하여 지하수에는 우라늄이 낮게 검출되는 것으로 판 단된다.

    연구지역의 지질별 지하수의 라돈의 농도는 화강 암지역 지하수에서 460∼12,900 pCi/L 범위로, 평균 2,886 pCi/L, 중앙값 2,120 pCi/L이다. 변성암지역의 지하수는 80∼3,780 pCi/L 범위를 나타내며, 평균 1,442 pCi/L, 중앙값 1,135 pCi/L이다. 퇴적암지역 지 하수는 240∼990 pCi/L 범위로, 평균 657 pCi/L, 중앙 값 740 pCi/L이다.

    이상에서 살펴본 바에 따른 연구지역 지질에 따른 라돈의 최대치는 화강암>변성암>퇴적암의 순으로 높 고, 평균치 역시 화강암>변성암>퇴적암의 순으로 높 다(Fig. 7b). 이와 같이 연구지역 지질별 지하수의 라 돈 함량은 화강암지역의 지하수에서 가장 높고 퇴적 암지역 지하수에서 낮다는 기존 연구와 일치한다 (Wathenm, 1987; Cothern and Rebers, 1990; Banks et al., 1998; Cho et al., 2007 and 2011). 라돈 역시 우 라늄과 마찬가지로 화강암지역 지하수의 3개 시료만 이 EPA AMCL을 초과하고 변성암과 퇴적암지역의 지하수에서는 EPA AMCL을 초과하는 시료가 없다. 그러나 연구지역의 화강암지역 지하수의 라돈 평균 농도인 2,886 pCi/L는 스웨덴 화강암지역 지하수의 라돈 평균 농도 24,462 pCi/L(Salonen and Hukkanen, 1997), 노르웨이 화강암지역 지하수의 평균 농도 18,921 pCi/L(Banks et al., 1998), 핀란드 화강암지역 지하수의 평균 농도 24,706 pCi/L(Salonen and Hukkanen, 1997), 미국 화강암지역 지하수의 평균 농 도 8,000 pCi/L(Cothern and Rebers, 1990)보다 매우 낮다. 화강암과 같은 화성암에서는 결정화작용, 냉각, 침식 과정 중 미세균열의 발달에 따라 라돈의 확산이 일어날 수 있으며, 이는 화강암과 같은 결정질암 내 지 하수 의 라돈 함량은 균열의 발달과 밀접한 관계가 있 다는 Cook et al.(1999), Abdulrahman(2014)의 연구 에서도 밝혀진 바 있다. 따라서 화강암지역 지하수에 서 라돈 농도가 높은 곳의 지하수 환경은 파쇄대나 균 열발달이 양호한 대수층일 가능성이 높다.

    4 결 론

    청원지역 지하수의 우라늄과 라돈의 산출 특성과 수리지화학적 특성을 파악하기 위하여 47개 지하수 시료에 대하여 우라늄, 라돈, 주요 성분 함량을 분석하 였다. 47개 지하수의 우라늄 함량은 ND∼178 μg/L로 매우 넓은 분포를 나타내고 있으며, 평균값 6.6 μg/L, 중앙값 0.8 μg/L이다. 라돈 함량은 80∼12,900 pCi/L 의 범위이고, 평균값 2,006 pCi/L, 중앙값 1,250 pCi/L 이다. 우라늄 함량에서 평균값(6.6 μg/L)과 중앙값(0.8 μg/L)의 차이가 크게 나타나는데, 이는 연구지역 지하 수의 수리지화학적 환경, 우라늄 광물의 산출특성과 존재형태에 따라 우라늄 광물의 용해정도가 다르기 때문으로 해석된다. 라돈의 평균값과 중앙값의 차이 가 우라늄에 비해 상대적으로 적은 것은 연구지역 지 하수 관정이 위치한 지점의 충적층과 풍화대의 심도 가 비교적 깊고 일정하기 때문으로 판단된다.

    연구지역 지하수의 우라늄 및 라돈 농도를 지질별 로 살펴보면 화강암>변성암>퇴적암의 순으로, 화강 암지역의 지하수에서 가장 높고 퇴적암지역 지하수에 서 낮다. 우라늄과 라돈 농도가 화강암지역에서 높게 나타나고 있으나, 우라늄 함량에서 미국 EPA MCL 30 μg/L를 초과한 곳은 1개소(CW-34)로 전체 시료수 의 2%에 해당된다. 라돈의 경우, 미국 EPA AMCL 4,000 pCi/L를 초과한 곳은 CW-20: 6,570 pCi/L, CW-34: 12,900 pCi/L, CW-47: 4,970 pCi/L 3개소로 전체 시료수의 6%이다. 연구지역 지하수는 우라늄과 라돈 농도에 있어서 미국 EPA MCL과 AMCL 범위 내의 낮은 농도를 나타내고 있다. 또한 연구지역 지하 수의 우라늄과 라돈 함량은 유사한 지질을 가지는 외 국에 비하면 낮은 것으로 나타났다. 이는 우리나라 지 하수 관정의 특성상 케이싱 및 그라우팅이 미비한 관 정이 많으므로 천부 지하수의 공내 유입을 의심할 수 있다. 이러한 관정의 특성으로 인하여 실제 함량보다 낮게 검출되었을 가능성을 배제할 수 없다. 따라서 지 하수의 우라늄 및 라돈 산출특성을 좀더 명확하게 파 악하기 위해서는 차폐장치가 완벽하게 설치된 지하수 관정을 대상으로 한 연구가 필요하다.

    감사의 글

    이 연구는 한국지질자원연구원 주요사업(과제번호 : 18-3411)의 지원에 의해 수행되었습니다.

    Figure

    JESI-27-651_F1.gif

    Geological map showing major geologic units in the study area.

    JESI-27-651_F2.gif

    Location map of groundwater samples collected in Chungwon area.

    JESI-27-651_F3.gif

    Relationship between EC and the cations Na(A), K(B), Ca(C), Mg(D), SiO2(F), and Ca-HCO3(E).

    JESI-27-651_F4.gif

    Relationship between EC and the anions Cl(A), SO4(C), F(D), NO3(E) and Cl-Na(B), Cl-NO3(F).

    JESI-27-651_F5.gif

    Histogram of uranium and radon contentrations in groundwater.

    JESI-27-651_F6.gif

    Relationship between uranium and radon in the Chungwon area.

    JESI-27-651_F7.gif

    Box-and-whisker plots showing statistical variations of uranium and radon related to geology.

    Table

    Physiochemical properties of groundwater samples from Chungwon area. Unit is mg/L unless noted otherwise

    Statistical summary of Uranium and Radon concentrations in groundwater

    Uranium and radon concentrations

    Reference

    1. Abdulrahman, I. A. , 2014, Occurrence of radon in groundwater of Saudi Arabia , J. Environ. Radio., 138, 186-191.
    2. Banks, D. , Frengstad, B. , Midtgard, A. K. , Krog, J. R. , Strand, T. , 1998, The chemistry of Norweigian groundwaters; The distribution of radon, major and minor elements in 1604 crystalline bedrock groundwaters , Science of the Total environ., 222, 71-91.
    3. Barcelona, M. J. , Gibb, J. P. , Helfrich, J. A. , Garske, E. E. , 1985, Practical guide for groundwater sampling , SWS Contract Report374, 94.
    4. Cho, B. W. , Choo, C. O. , Kim, M. S. , Lee, Y. J. , Yun, U. , Lee, B. D. , 2011, Uranium and radon concentrations in groundwater near the Icheon granite , J. Eng. Geol., 21, 259-269.
    5. Cho, B. W. , Sung, I. H. , Cho, S. Y. , Park, S. K. , 2007, A Preliminary investigation of radon concentrations in groundwater of South Korea , J. of Kossge, 12, 98-104.
    6. Cho, B. W. , Yun, U. , Choo, C. O. , 2010, Natural radon removal efficiency of small-scale water supply system , Econ. Environ. Geol., 43, 33-42.
    7. Choubey, V. M. , Bartarya, S. K. , Ramola, R. C. , 2005, Radon variations in an active landslide zone along the Pindar river, in Chamoli distric, Garhwal Lesser Himalaya, India , Environ. Geol., 47, 745-750.
    8. Chung, Y. S. , Moon, J. H. , Chung, Y. J. , Park, K. W. , 1998, Determination of uranium in groundwater by industrial neutron activation analysis , J. Kor. Soc. Groundwater Environ., 5, 210-214.
    9. Cook, P. G. , Love, A. J. , Dighton, J. C. , 1999, Inferring groundwater flow in fractured rock from dissolved radon , Ground Wat., 37, 606-610.
    10. Cothern, C. R. , Rebers, P. A. , 1990, Radon, radium and uranium in drinking water, Lewis publishers.
    11. Han, J. H. , Park, K. H. , 1996, Abundances of uranium and radon in groundwater of Taejeon area , Econ. Environ. Geol., 29, 589-595.
    12. Jeon, D. Y. , 2009, Radionuclides of groundwaters in Busan , J. of Kossge, 14, 51-61.
    13. Jose´, M. C. , Maria, L. G. , 2006, Natural radioactivity in Brazilian groundwater , J. of Environ. Radio., 85, 71-83.
    14. Kwon, Y. I. , Jin, M. S. , 1974, Geological map of Korea(1:50,000), Chung Ju Sheet, Geological and Mineral Institute of Korea.
    15. Langmuir, D. , 1997, Aqueous environmental geochemistry, Prentice-Hall, New Jersey.
    16. Lee, J. Y. , 2008, A Review on occurrence, health risk and mitigation measure of uranium, radirm and radon in groundwater , J. Geo. Socie. Kor., 44, 341-352.
    17. Lowry, J. D. , Hoxie, D. C. , Moreau, E. , 1987, Extreme levels of 222Rn and U in a private water supply , Proceedings of the NWWA conference, 363-375.
    18. Salonen, L. , Hukkanen, H. , 1997, Advantages of lowbackground liquid scintillation alphaspectrometry and pulse shape analysis in measuring radon, uranium, and radium226 in groundwater samples , J. Radio and Nuclear Chem, 226, 67-74.
    19. Singh, J. , Singh, H. , Singh, S. , Bajwa, B. S. , 2009, Estimation of uranium and radon concention in some drinking water samples of Upper Siwaliks, India , Environ. Monit Assess, 154, 15-22.
    20. Wathenm, J. B. , 1987, The effect of uranium sitting in two-mica granites on uranium concentrations and radon activity in groundwater , Proceedings of NWWA conference, 31-45.
    21. Zapecza, O. S. , Szabo, Z. , 1986, Natural radioactivity in groundwater-a review. National Water Summary 1986-Hydrologic Event and Ground-Water Quality, U.S.G.S. water-supply paper2325, 50-57.