• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.477-491
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• 2013

단양지역 지하수 100개공을 대상으로 자연방사성물질인 우라늄과 라돈의 산출특징을 규명하고, 주요 성분들과의 관련성을 요인분석을 통하여 해석하였으며, 지질별 자연방사성물질의 정밀함량분포도를 작성하였다. 단양지역 지하수는 대부분 Ca-Na-$HCO_3$가 우세한 유형을 보여 칼슘-나트륨-중탄산형의 지하수의 특징을 가진다. 우라늄의 함량은 0.02~251.0 g/L 범위이며, 평균 $3.85{\mu}g/L$인데 미국의 음용기준치(MCL)인 $30{\mu}g/L$를 초과한 지하수는 1%에 불과하다. 백악기 화강암과 선캄브리아기 변성암 지역의 지하수에서 우라늄 함량이 높게 나타나며, 퇴적암류에서는 상대적으로 낮다. 라돈 함량은 13~28,470 pCi/L 범위, 평균 2,397 pCi/L인데, 전체의 15%가 미국의 음용제안치(AMCL)인 4,000 pCi/L를 초과한다. 라돈은 백악기 화강암류 지하수에서 가장 높고, 퇴적암 지하수에서 상당히 낮다. 우라늄과 라돈은 서로 관련성이 없다. 자연방사성물질은 pH, 심도, Eh, EC 및 주요 성분들과 의미있는 상관성은 보여주지 않는다. 요인분석 결과에 의하면, 우라늄과 라돈간의 상관계수는 0.15를 보여 이들의 거동특성은 서로 관련성이 거의 없다. 그 외에 이들은 여타 수질성분과 무관하다. 다만 라돈은 $SiO_2$와 0.68, $HCO_3$와는 -0.48의 상관계수를 나타낼 뿐이다. 요인분석 결과에 의하면 특정한 요인이 자연방사성원소의 거동특성에 크게 영향을 주지 않으므로 이들은 다소 독립적인 거동특성을 보여준다. 지질에 따른 자연방사성물질 정밀함량분포도는 향후 전국적인 자연방사성물질의 분포와 지질특성에 관한 데이터베이스 구축에 유용하게 활용될 예정이다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제7권1호
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• pp.32-46
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• 2000

유성 지역의 지열수를 포함한 자연수에 대한 용존이온의 분포 및 거동과 같은 지구화학적 특성을 밝히고 지열수의 지화학적 진화과정, 심부온도 및 물-암석 상호반응특성을 규명하기 위해 유성 지역 내에 부존하는 유형별 자연수 (지열수, 심부 및 천부지하수, 지표수)에 대한 수문지구화학 및 동위원소 ($\delta$$^{18}$ O, $\delta$D, $^3$H, $\delta$$^{13}$C, $\delta$$^{34}$ S, $^{87}$ Sr/$^{86}$Sr) 연구를 수행하였다. 유성 지역 지열수는 순환수 기원의 지하수가 심부 열원에 의해 온도가 상승하였고, 방해석 침전이 수반된 규산염 광물의 가수분해 반응을 거치면서 천부 기원 지하수와 혼합되어 Na-HCO$_3$유형의 지열수로 진화되었다. 인위적 오염의 지시원소인 NO$_3$함량이 일부 지열수 및 심부지하수 시료에서 높은 값을 보이는 것으로 보아 오염에 노출된 지표수가 지하수로 유입되었으며 또한 일부 온천공으로도 유입되었을 것이다. 연구 지역의 $\delta$$^{18}$ 와 $\delta$D의 분포는 지구순환 수선상 주변에 도시되며 유형별로는 뚜렷한 차이를 보이지 않는다. 삼중수소 함량은 유형별로 뚜렷이 구분되나 대부분 지열수의 경우 지표수 및 천부지하수의 혼입활동이 수반된 특징을 보여준다. 탄소 동위원소비에 있어서도 대부분 토양내 유기물 기원의 값에 가까울 정도로 낮은 값을 보이는 것으로 보아 (평균 -16.3$\textperthousand$)전체적인 지하수 순환체계에 걸쳐 지표 토양 환경의 이산화탄소 공급이 이루어지고 있음을 지시하고 있다. 황 동위원소비 역시 지열수와 천부지하수와의 혼합 특성을 보이며, 스트론튬 동위원소비에 의하면 지열수의 Ca기원은 사장석의 용해인 것으로 판단된다. 다성분계 평형상태의 계산은 심부저장지 지열수가 100~1$25^{\circ}C$에서 평형상태에 있었음을 지시한다. 따라서 연구 지역의 지하수는 지하 순환과정 중 심부에서 열원을 만나게 되어 온도가 상승하였고, 물-암석 반응을 거치면서 상승하게 되었고, 이 과정중 천부지하수의 혼합과정이 수반되면서 진화된 것으로 판단된다.

• 한국토양환경학회지
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• 제3권3호
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• pp.93-107
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• 1998

옥천계변성암 지역에 분포하는 15개 먹는샘물 업체의 지하수 원수의 수질은 다른 지역의 지하수와는 상이한 특성을 보여준다. 특히 전기전도도, 경도, Ca, Mg, $HCO_3$는 전국의 여러 지역중에서 가장 높다. 대부분의 업체의 지하수의 양이온 함량비는 Ca>>Mg, Na>K의 순이며, 음이온의 함량비는 $HCO_3$>$SO_4$>Cl>F의 순을 보인다. 특히 중탄산의 함량은 다른 지역에 비하여 월등히 높으며 수질유형은 Ca-Mg-$HCO_3$>Ca-$HCO_3$>Ca-Na-$HCO_3$순으로 나타난다. 옥천계변성암 지역의 지하수는 대체로 탄산염의 용해작용에 의하여 영향을 받은 것으로 보인다. 원소별 상관계수는 Mg-$HCO_3$가 0.92로서 가장 높으며 Ca-$HCO_3$(0.88), Ca-Mg(0.80), Ca-Cl(0.78), Mg-$SO_4$(0.78), Ca-$SO_4$(0.71) 등도 비교적 좋은 상관계수를 보인다. 이같은 현상은 탄산염 석고나 경석고의 용해작용과 관련되는 것으로 보인다. Ca와 EC간의 관계는 결정계수(determinative coefficient)가 R2=0.87인데 비하여, EC와 (K+Na+Ca)원소 전체의 관계는 결정계수가 R2=0.89로서 EC에 대한 Ca의 기여도는 주요 양이온들 가운데서 가장 크다. Ca와 HCO$_3$, Ca와 Mg간의 결정계수는 양호한 편인데, 이들은 서로 화학적 관련성을 가지면서 거동함을 나타낸다. 실리카 상들을 제외한다면 대부분의 지하수는 방해석의 포화도에 가장 근접한 상태를 보여 주며 돌로마이트도 점차 포화상태에 가까워 지고 있다. 그러나 석고, 경석고, 형석에 대하여는 불포화정도가 다소 큼을 나타낸다. 탄산염은 물-암석과의 반응이 어느 정도 더 진행되면 곧 포화상태에 도달하게 되어 더 이상 지하수의 수질화학에 영향을 주지 못하게 될 것으로 보인다.

• 자원환경지질
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• 제38권5호
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• pp.547-561
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• 2005

이 논문에서는 지하수 비소오염의 일반적 지구화학적 특성을 이해하고 기존 연구사례와 논산/금산지역의 지하수 관정 수질분석 자료 등을 바탕으로 국내 지하수의 비소 산출양상을 평가하고자 한다. 가장 심각한 비소오염이 발생한 방글라데시에서는 약 $28\%$의 관정에서 $50{\mu}g/L$ 이상의 비소함량이 확인되며 2천8백만의 인구가 이에 노출된 것으로 추정한다. 주요한 오염지하수의 특성으로 중성 pH와 중간 또는 강한 환원환경, 낮은 $SO_4^{2-}$, 및$\;NO_3^-$함량, 높은 용존 유기탄소, $NH_4^+$ 함량 등을 들 수 있으며 비소는 주로 3가 형태로 존재하고 홀로세 천부 대수층에서 함량이 높게 나타난다. 일반적으로 대수층내 철수산화물의 환원성 용해 현상으로 비소가 유출되는 것으로 받아들여지며 유기물질의 존재, 미생물의 활동 등이 주요한 요소로 평가된다. 플라이스토세 빙하활동에 의해 원거리 비소기원물질의 풍화 및 이동, 화학적 집적, 미생물 활동 등의 요인으로 광역적인 세계 주요 오염발생지역의 특성을 해석하기도 한다. 국내에서는 심각한 비소오염 발생사례는 보고되지 않고 있으며 지하수 수질측정망 운영결과 $10{\mu}sg/L$ 이상의 비소함량은 전체 $1\%$ 내외에서 나타나지만, 먹는샘물 수질평가에서 이를 초과하는 업체수가 $19.3\%$에 달하고 논산 및 금산 지역의 간이급수용 관정 수질조사에서 약 $7\%$가 초과하는 결과를 보였다. 전남 일부와 울산 지역의 지하수 수질조사 결과에서도 $10{\mu}g/:L.$ 이상의 함량이 각각 $36\%,\;22\%$에 달하여 변성퇴적암 등의 지질영향과 광화작용에 따른 비소오염이 발생할 수 있음을 보여준다. 향후 국내 지하수 비소오염 평가연구를 위하여 비소거동에 영향을 주는 다양한 지구화학적 및 미생물학적 반응과 지하수 유동특성에 대한 이해가 선행되어야 하며 광화대 지역, 옥천대 변성퇴적암 지역, 부산 경남 일대의 미고결 퇴적층 및 산성황산염 토양 분포지역 등에 대한 보다 체계적인 조사와 연구가 요구된다.

• 자원환경지질
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• 제36권6호
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• pp.441-455
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• 2003

광주지역의 지하수는 주로 Ca-$HCO_3$, Ca-Na-$HCO_3$, Ca-Na-$HCO_3$-Cl 유형의 다양한 수질을 보여준다 그러나 광주천인근 지하수는 50mg/L 이상의 비교적 높은 $Cl^-$농도를 보이고, EC는 400${\mu}s$/cm 이상의 값을 나타내며, Ca-Cl 유형의 수질 특성을 보이고 있다. 일부 지역에서는 하천과 인근 지하수 관정 사이의 거리에 따라서 $Cl^-$, $HCO_3^-$/의 농도, EC와 ${\gamma}^{18}O$ 값이 체계적으로 변화하여 하천수의 지하유입이 확인되고 있다. 안정동위원소 연구결과, 광주지역 전체 지하수의 ${\gamma}^{18}O$ 값의 범위는 -9.2∼-5.5${\textperthansand}$ 이나 광주 동남부 고지대에서는 비교적 가벼운 값(>-8${\textperthansand}$)을 나타내나, 저지대 층적층이 분포된 하천 인근 지하수에서는 -6${\textperthansand}$ 보다 무거운 ${\gamma}^{18}O$ 값이 분포 경향을 보인다. 하천 인근에서 채취된 14개 지하수 시료 사이에는 ${\gamma}$D 및 ${\gamma}^{18}D$ 값이 ${\gamma}D{=}7.1{\times}{\gamma}^{18}O$-1의 관계를 보여 증발작용에 의한 동위원소 비평형을 나타내나, 하천수와 인근 지하수의 ${\gamma}^{18}O$값은 일부 지역에서 하천수 유입에 의한 체계적인 분별효과를 나타내기도 한다. 하천 인근 지하수의 DIC(용존무기탄산염)에 대한 ${\gamma}^{13}C$ 값은 -17.6∼15.2${\textperthansand}$로써 매우 가벼운 값을 나타내며, 토양 유기물 기원의 $CO_2$실 영향이 우세한 것으로 확인되었다. $NO_3^-$에 대한 ${\gamma}^{15}N$ 및 ${\gamma}^{18}O$ 값은 각 0∼17.0${\textperthansand}$ 및 6.6∼17.4${\textperthansand}$로써 토양의 질산염, 생활하수 및 분뇨 기원의 질소가 혼합된 것으로 나타나고 있으며 대부분 시료는 탈질 화작용이 약 40∼60%까지 진행되면서 ${\gamma}^{15}N$ 및 ${\gamma}^{18}O$ 값의 체계적인 분별효과가 야기되었다.

• 지질공학
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• 제26권2호
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• pp.261-276
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• 2016

본 연구에서는 용인지역 ○○마을 지하수내 우라늄 및 라돈-222와 같은 자연방사성물질의 산출과 이와 관련된 수리지화학 특성 및 지질과의 상관성을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 지하수 19점, 지표수 5점을 2회에 걸쳐 채취하였다. 연구결과 지하수의 pH는 5.81~7.79의 범위를 보이며, 지하수의 화학적 유형은 Ca(Na)-HCO₃에서 Ca(Na)-NO₃(Cl)-HCO₃ 유형에 걸쳐 분포한다. 우라늄과 라돈-222의 함량은 각각 0.06~411 μg/L의 범위와 5.56~903 Bq/L의 범위를 보인다. 마을 공용음용수로 사용되었던 암반지하수 2점은 우라늄과 라돈-222의 함량이 미국 EPA 권고치를 초과하였으며, 마을 내 생활용수로 사용하는 지하수중 우라늄과 라돈-222가 각각 3점과 12점에서 미국 EPA 권고치를 초과하였다. 초과한 지하수의 분포지역 지질은 중생대 쥬라기의 편마암상 각섬석-흑운모화강암이다. 우라늄과 라돈의 고함량 산출의 상관성을 보인 지하수는 마을 음용수로 사용되어온 심부지하수 2점에 국한되며, 다른 지하수에서는 특별한 상관성을 보이지 않는다. 지하수내 고함량 우라늄의 영향 범위는 지하수공 주변 수십 m 이내로 한정되는 것으로 보이며, 불활성 기체인 라돈의 고함량 범위는 보다 넓은 범위이므로 우라늄과 기원이 서로 상이하거나, 만약 동일한 기원이라면 암반의 단열대 등을 통한 확산이 비교적 넓게 진행된 것으로 보아야 할 것이다. 지표방사능 세기와 우라늄의 산출의 상관성도 대체로 일치함을 보여, 주변 최대 200 m 정도까지 고함량 우라늄의 영향범위로 추정된다. 암석 내 우라늄과 토륨은 토라이트와 모나자이트 광물에서 높은 검출을 보인다.

• 지질공학
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• 제14권1호
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• pp.1-20
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• 2004

본 연구는 2000년 시드니올림픽사이트의 해안가를 따라 인위적인 매립으로 인한 지하수 내 수리화학적인 특징을 규명하는데 그 목적이 있다. 올림픽게임지역을 3개의 지역, 즉 간척지역(reclaimed area, 과거에는 강구하였으나 폐기물로 매립되어 있으며 현재는 조수간만 보다 높은 지역), 매립지역(landfill area, 해수면 위에 폐기물을 매립한 지역), 그리고 자연 상태지역(non-infilled area, 폐기물의 매립이 전혀 없었던 지역))으로 나누어 조사하였다. 또한 시추공 심도별로 심부시추공, 천부시추공 및 스텐드파이프로 구분하여 상대적인 농도들의 거동을 상오 비교하였다. 그 결과 간척지역 내 지하수는 Na, K 그리고 Mg 이온이 지배적이지만 매립지역은 Na 그리고 K가 지배적인 이온이다. 또한 간척지역 및 자연 상태지역의 지하수는 Mg 및 Ca 농축이 특징이지만, 매립지역은 K 및 $NO_3$의 농축이 특징이다. 그러나 시추공심도 별로 살펴보면 심부시추공 지하수는 Na와 Mg가 지배적이지만 천부시추공 및 스텐드파이프 지하수는 Na와 K가 지배적인 원소로 나타났다. 간척지역, 매립지역 그리고 자연 상태지역 지하수 내 전기전도도와 중금속 농도와는 명확한 상관관계를 보여 주지 않는다. 간척지역 및 자연 상태지역과 비교 시 매립지역 지하수의 Fe 및 Mn의 농도는 pH가 감소함에 따라 현저히 증가하는 양상을 보여준다. 심부시추공과 천부시추공 지하수 내 평균 전기전도도 값은 스텐드파이프보다 높지만 스텐드파이프 지하수 내 전기전도도 값의 최대 및 최소 값은 현저한 차이를 보이는데 이는 국부적인 공동의 영향으로 사료된다. 심부시추공, 천부시추공, 그리고 스텐드파이프 지하수 내 pH 대비 중금속(Cu, Pb, Zn, Cr) 농도사이의 상관관계는 없었지만 이들 지하수 내 Fe와 Mn은 pH가 감소하면 농도가 증가하는 양상을 보여준다. 지하수 내 농축된 중금속 농도는 매립된 폐기물의 성상과 밀접한 관계를 보이며 해안가를 따라 매립되어 있는 지역의 토양 내 중금속의 용출은 주변 환경에 대한 잠재적인 환경위험을 결정 시 중요한 역할을 한다.

• 지질공학
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• 제25권4호
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• pp.533-545
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• 2015

음용수 및 생활용수로 이용되고 있는 농촌 지역 천부대수층 음용지하수를 대상으로 계절적·공간적 수리지화학적 특성과 수질 저하 원인을 분석하였다. 지하수 관정이 설치된 대수층은 지표로부터 전답토, 풍화토, 풍화암, 기반암으로 구성되어 있으며 음용지하수의 대부분은 풍화토와 풍화암에 형성된 지하수가 이용되는 것으로 조사되었다. 음용지하수의 지화학적 유형은 대부분 오염물로 분류되고 있는 NO₃⁻와 Cl⁻ 이온의 영향을 받는 것으로 보이며 또한 상류로부터 유출된 오염물들이 하류 방향으로 이동하면서 불규칙적으로 분포하는 오염원에 의해 농도 증가가 일어나고 있는 것으로 나타났다. 음용지하수내 주 양이온 성분은 계절에 따라 큰 변화를 보이지 않으며 NO₃⁻와 Cl⁻ 성분은 배경 지하수에 비해 고농도 분포를 보여 외부로부터의 오염원 유입을 나타내주고 있다. 전기전도도 변화에 따른 주요 오염물 농도는 양의 상관관계를 보여 지하수 수질에 주요 오염물들의 영향이 크게 작용하고 있는 것을 보여준다. 오염물질 상관성 분석과 Ternary plot 분석 결과, 유기질 비료 내 오염물 성분은 음용지하수의 NO₃⁻, Cl⁻, SO₄²⁻와 양의 상관관계를 보여주어 유기질 비료가 음용지하수내 주 오염원임을 보여준다. 또한 유기질 비료의 NO₃⁻와 Cl⁻과 함께 가축분뇨 등 다른 오염원에 의해 추가적으로 발생된 SO₄²⁻가 수질을 저하시키는 주요 요인으로 분석되었다. 음용지하수 및 오염원내 포함되어 있는 오염물질 성분은 농도 분포에 있어 차이가 크지만 각각의 음용지하수를 구성하는 성분 비율 특성 그리고 오염물질 상호간의 상관성 분석을 이용하게 되면 음용지하수 수질 저하 요인 분석에 매우 유용한 정보를 제공해줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제40권5호
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• pp.635-649
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• 2007

이 연구에서는 호남지역에 분포하는 5개 온천(죽림, 변산, 지리산, 덕산, 화순)에서 9개 온천시료와 인근의 지하수 시료 3개를 채취하여 수질화학 성분과 안정동위원소 $({\delta}^{18}O,\;{\delta}D,\;{\delta}^{34}S)$ 및 영족기체(He, Ne, Ar) 동위원소 분석을 통하여 온천수의 지화학적 특성, 지화학적 진화, 그리고 황, 헬륨, 아르곤의 기원을 해석하고자 하였다. 호남지역 온천수의 수온은 $23.0{\sim}30.5^{\circ}C$ 범위로 저온형 온천특성을 보이고 pH는 $7.67{\sim}9.98$ 범위로 알카리성의 특성을 보여주었다. 전기전도도는 $153{\sim}746{\mu}S/cm$ 범위로 지역에 따라서 큰 차이를 보여주었다. 온천주변 지하수의 수질특성은 온천수보다 낮은 pH와 전기전도도의 특성을 보여주었다. 온천수와 지하수의 지화학적 성분은 파이퍼도상에서 크게 3개의 유형으로 구분된다($Na-HCO_3$ 유형, Na-Cl 유형, $Ca-HCO_3$ 유형). 온천수의 지화학적 진화과정을 보면 초기에 $Ca-HCO_3$ 유형에서 출발하여 $Ca(Na)-HCO_3$ 유형을 거쳐 $Na-HCO_3$ 유형으로 진화하였으며, 일부 온천수는(JR1)의 경우 pH 9.98의 알카리성으로, $Na-HCO_3$ 유형의 종말점까지 도달하여 지화학적 진화의 최종단계에 도달되었음을 보여준다. 온천수의 산소 및 수소동위원소 조성은 순환수선을 따라 도시되며 지역에 따라 위도효과를 보인다. 황산염에 대한 황동위원소 대부분 화성기원을 보인다. 그러나 JR1 온천은 고염수에서 기원한 것으로 보이는 해양성기원을 보인다. 온천수의 $^3He/^4He$ 비와 $^4He/^{20}Ne$ 비는 $0.0143{\times}10^{-6}{\sim}0.407{\times}10^{-6}$ 범위와 $6.49{\sim}584{\times}10^{-6}$ 범위를 각각 보여주어 대기와 지각성분의 혼합선상에 도시된다. 이는 온천수내 헬륨가스의 대부분이 지각기원임을 의미한다. 죽림온천(JR1)의 경우 맨틀기원의 헬륨가스의 혼합율이 다른 온천에 비해 다소 높은 비율을 보여준다. 이들 동위원소비와 온천수의 pH와는 대체적으로 정의 상관관계가 확인되었다. 아울러 $^{40}Ar/^{36}Ar$비가 $292.3{\times}10^{-6}{\sim}304.1{\times}10^{-6}$ 범위로 대기기원임을 지시한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제18권1호
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• pp.36-45
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• 2013

We analyzed natural radionuclides in 80 wells in volcanic rock areas and investigated environmental characteristics. Uranium and radon concentrations ranged from ND to $9.70{\mu}g/L$ (median value: 0.21) ${\mu}g/L$, 38~29,222 pCi/L (median value: 579), respectively. In case of gross-${\alpha}$, 26 samples exceeded MDA (minimum detectable activity, < 0.9 pCi/L) value and the activity values ranged from 1.05 to 8.06 pCi/L. The radionuclides concentrations did not exceed USEPA MCL (maximum contaminant level) value of Uranium ($30{\mu}g/L$) and gross-${\alpha}$ (15 pCi/L). But Rn concentrations in 4 samples exceeded USEPA AMCL (Alternative maximum contaminant level, 4,000 pci/L) and one of them showed a significantly higher value (29,222 pCi/L) than the others. The levels of uranium concentrations in volcanic rock aquifer regions were detected in order of andesite, miscellaneous volcanic rocks, rhyolite, basalt aquifer regions. Radon, however, was detected in order of miscellaneous volcanic rocks, rhyolite, andesite, basalt aquifer regions. The correlation coefficient between uranium and radon was r = 0.45, but we found that correlations of radionuclides with in-situ data or major ions were weak or no significant. The correlation coefficient between the depth of wells and uranium concentrations was a slightly higher than that of depth of wells and radons. Radionuclide concentrations in volcanic rock aquifers showed lower levels than those of other rock aquifers such as granite, metamorphic rock aquifers, etc. This result may imply difference of host rock's bearing-radioactive-mineral contents among rock types of aquifers.