Long-term Variation of Radon in Granitic Residual Soil at Mt. Guemjeong in Busan, Korea

Jour. Petrol. Soc. Korea Vol. 18, No. 4, p. 279~291, 2009

279

화강암 잔류 토양의 토양 가스 중 라돈의 장기적 변화 특성

문기훈¹·김진섭¹·안정근²·김현철³·이효민^1,*

1부산대학교지구환경시스템학부

,

,

Long-term Variation of Radon in Granitic Residual Soil at Mt. Guemjeong in Busan, Korea

Ki-Hoon Moon

, Jin-Seop Kim

, Jung Keun Ahn

, Hyun-Chul Kim

and Hyomin Lee

1

Department of Geological Sciences, Pusan National University, Busan 607-735, Korea

2

Department of Physics, Pusan National University, Busan 607-735, Korea

3

Department of Physics, Inha University, Incheon 402-751, Korea

요 약: 라돈은 원자번호 86 의 화학원소로서 무색 , 무취 , 무미의 천연에서 존재하는 방사성 불활성기체이며 암 석 및 토양 내 라듐의 방사능붕괴에 의해 생성되어 , 주로 토양의 공극 중 가스 상태로 분포된다 . 본 연구에 서는 부산시 금정구의 금정산에 분포하는 화강암 잔류 토양에서 라돈 농도의 장기적 변화 특성과 이러한 변 화에 영향을 미칠 수 있는 요인들로서 대기 온도 , ^강수 , ^{토양 온·습도에 대한 영향을 분석하였다} . ^{챔버와 튜}

브를 토양 내 설치하는 두 종류의 In-situ ^{모니터링 방식으로 토양 가스 내 라돈 농도를 정기적으로 측정하고} ,

그 효율성을 검토하였다 . ^{토양 가스 중 라돈의 농도는 여름철에 가장 높게 측정되며} , ^{겨울철에 가장 낮게 측}

정된다 . ^{토양 내부 온도와 대기 온도의 변화가 이러한 라돈의 장기적 변화에 가장 크게 영향을 미치며} , ^양의

상관관계를 보인다 . 대기 중 온도와 토양 내 온도 차에 의한 대기와 토양 내 공기의 순환이 주된 변화 요인 으로 분석되었다 . ^{그러나 다른 요인들} ( ^강수 , ^{토양 습도} ) ^{은 라돈 농도의 장기적 변화에 미치는 영향은 상대적}

으로 낮게 나타났다 .

핵심어: 라돈 농도 , ^{라돈 모니터링} , ^{계절 변화} , ^상관요인 , ^{토양 온도}

Abstract:

Radon is a natural radionuclide originated from radioactive decay of radium in rocks and soil.

It is colorless, odorless and tasteless elements that mainly distributed as gaseous phase in soil pore space.

The present study analyzed the characteristics of long-term radon variation in granitic residual soil at Mt.

Guemjeong in Guemjeong-gu, Busan and determined the effects of atmospheric temperature, rainfall and soil temperature and moisture. Periodic measurements of radon concentrations in soil gas were conducted by applying two types of in-situ monitoring methods (chamber system and tubing system). Radon concentration in soil gas was highest in summer and lowest in winter. The variations in soil temperature and atmospheric temperature were most effective factors in the long-term radon variations and showed positive co-relations. The air circulation between soil air and atmosphere by the temperature difference between soil and atmosphere was analyzed a major cause of the variation. However, other factors such as atmospheric pressure, rainfall and soil moisture were analyzed relatively less effective.

Key words: Randon concentration, Radon monitering, Seasonal variation, Corelation factor, Soil temperature

*Corresponding author Tel: 051-510-3455

E-mail: [email protected]

280

J. Petrol. Soc. Korea

서 론

1998년대전지역의지하수중우라늄검출을기점

으로 국내에서 환경방사능에 대한 관심이 높아지고

있다. 이에환경부(2008)에서는대대적인실태조사를

실시하였으며, 많은연구가수행되고있다.

방사성핵종은 천연방사성핵종과 인공방사성핵 종으로 구분할 수 있다. 인공방사성 핵종은 과거의 핵폭탄, 핵실험, 원자력 발전 등에 의해 발생된 ³H,

14C, ⁵⁵Fe, ⁵⁴Mn, ⁹⁵Nb, ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs등이 있다. 천연방 사성핵종은앞서언급한 인공방사성핵종과는달리 자연계의암석및 토양, 지하수에 존재하는 인간이 만들어 내지 않은 모든 방사성 핵종을 의미하며,

우라늄과 토륨계열의 동위원소와 ⁴⁰K, ⁸⁷Rb, ¹⁴⁷Sm

등이 있다.

라돈은천연방사성핵종으로암석내 ²³⁸U, ²³⁵U, ²³²Th

로부터유래된불활성기체이며,우라늄계열의 ²²⁶Ra의 방사성붕괴에 의한 ²²²Rn, 토륨계열의 ²²⁴Ra의 방사 성 붕괴에 의한 ²²⁰Rn, 악티늄계열의 ²²³Ra의 방사성 붕괴에 의한 ²¹⁹Rn^{의 동위원소를 가진다}. ^{이중 222}Rn

의존재비가거의 100%로일반적으로말하는라돈이

라함은 ²²²Rn를의미한다. ²²²Rn는반감기가 3.824일 이며, ²³⁸U의 알파붕괴와 베타붕괴에 의해생성된다.

222Rn는다시 4번의알파붕괴와 4번의베타붕괴를일 으키며, 최종적으로 안정원소인 ²⁰⁶Pb가된다. 이일 련의붕괴과정중생성되는자핵종들역시방사성을 띄며, 그반감기는수초에서수분으로매우짧다. 따 라서흡입된라돈의붕괴시생성된자핵종들은폐에 침착·잔류하게 되고, 지속적으로폐에방사능을피

폭하여 폐암을 유발하는 것으로 알려져 있다(EPA,

2007).

선행연구에서토양가스중라돈의 농도는동일한 기반암에서유래된잔류토양에서도토양가스내라돈

농도에서 변화가 있음이 밝혀졌다(이효민 외, 2006;

이효민 외, 2008). ^{이러한 변화에 대한요인과 특성}

에대한상세한 분석결과가지역의라돈모니터링과 위해성 평가에 반영되어야할 것이다. 따라서본 연 구에서는이러한 변화에대한종합적 분석의일환으 로, 우선적으로 부산시 금정산의 화강암 잔류 토양 내 토양가스에 포함된 라돈농도의 장기적(계절적)

변화를 측정하고, 그 변화의 요인들로서 대기 온도,

강수, 토양온· 습도에 대한영향을 분석·평가하였 다. 이러한연구는토양가스중라돈의변화를더욱

정확히 예측하고 위험을 관리하는데 기초적 자료로 활용될수 있을것이다.

연구지역의 지질

금정산일대의지질은하위로부터백악기경상누층 군에속하는 유천층군안산암질화산암류와그 상부 에 백악기 화강암류가 놓이며 신생대 염기성암맥이 이들을 관입하고 최상부의 충적층류가 놓이게 된다

(손치무 외, 1978; 손문외, 2002). 금정산일대는주 로 백악기 화강암류로 구성되어 있으며, 분화암상으 로 화강섬록암, 흑운모화강암, 아다멜라이트와미문 상 화강암류로 분류된다(Fig. 1). 본 연구에 적용된 라돈모니터링시스템이설치된위치는중생대백악기 화강암류 중 아다멜라이트를 기반암으로 한다. 아다 멜라이트는 동래단층을 포함하는충적층을 중심으로 금정산의 넓은 지역에 분포하고 있다. 아다멜라이트 는화강암질암석으로칼륨(K) 장석과사장석이거의

비슷하게 포함된것으로 두장석의 비는 2:1~1:2 범

위이며, ^{유색광물로는흑운모}, ^{각섬석을포함하며석}

영몬조나이트라고도불린다. 라돈모니터링시스템이 설치된 토양은 아다멜라이트로부터유래된 잔류토양 으로, 상부의 O층은거의없으며, A층과 B층의구분

이명확하지않으며, 1.5 m정도의심도에서 C층이발

견되는 전형적인 층의 발달이 미약한 인셉티졸

Fig. 1. Geological map of the Geumjeong-gu(Modified

from Son et al., 1978).

화강암잔류토양의토양가스중라돈의장기적변화특성

281

(inceptisol)로구분할수 있다. 연구 방법

토양가스중 라돈농도의 측정은 Pylon사의휴대

용 라돈 측정기 AB-5와 Lucas Type Scintillation Cell (Pylon model A300, 270 ml), 휴대용 진공펌프 를이용하여실시하였다. 측정은 in-situ 방식의 라돈 모니터링 챔버를 매설하는 챔버시스템(Chamber

system)과 튜브를 매설하는 튜빙시스템(Tubing

system)을통해이루어졌다. 이들라돈모니터링 시스

템은부산대학교내의화강암잔류토양이 과거공사 등으로 인위적으로교란되지않아원 토양의성질을 잘보존하고있는지역으로, 전력공급등의접근성이 용이하나주변의 건물로부터적당한 거리에있어주 변의인위적인환경의영향으로부터최소화되는지점 에설치하였다.

토양심도가달라짐에따라라돈농도변화및 환경 인자의 영향성이 분석되도록, 각 시스템은지표로부

터 60 cm^와 120 cm^{의두 개의심도에서토양가스가}

포집될 수 있도록 하였다. 라돈모니터링챔버는 직 경 60 cm, 높이 30 cm의 원기둥 형태로 85 L정도의 부피를 가지며, 각 심도에 설치된챔버의 내부에 포 집되는토양 가스를지상에설치된관을통해추출하 여 측정하도록고안된 모니터링시스템이다. 튜브시 스템은 직경 약 7.7 cm의 Soil auger로 목표 심도까 지구멍을판뒤목표심도에상하 10 cm정도유리구

슬(직경 0.2 mm)을채워넣어토양가스가 포집될수

있는공극을만들어주고, 이공간에튜브를설치하여 지표에서토양가스의추출이가능하도록한시스템이 다. 챔버시스템은 토양으로부터 확산과 대류에 의해 챔버로 라돈가스가 장기간에걸쳐서서히축적된다 는점에서밀폐된지하실과같은지하공간을반영할 수도 있다. 챔버시스템과 비교해 튜빙시스템은 토양 내가스포집과추출을위한주변토양의교란을최소 화하여 원토양에유사한조건에서토양가스를 추출 함으로, 측정지점의토양내 공극중의 라돈농도와 그변화를잘 반영할수있다.

라돈측정은 2008년 1월부터 2009년 3월 까지, 정 기적으로 매 주 측정하여 월 평균값을 계산하였다. Lucas type scintillation cell을 0.74 atm로 진공하여 각시스템에포집된토양가스가 cell로유입되도록하 고, 휴대용라돈측정기로유입된토양가스의농도를

측정하였다. Scintillation cell 내부의은, 아연황화물 에 라돈이 붕괴하여 생성시키는 알파입자가 부딪혀 광자를발생시키면, 라돈측정기내부의센서가이를 측정하는방식이다. 측정은 1분간격으로 12분간 2회 측정하여그평균값을사용하였다. 측정된값의단위 는 cpm(counter per minute)으로 Bq/m³ 단위로 환 산하기위해다음의식을이용해계산하였다.

222

Rn

Bq

m

Rn

pCi

L

식에서 BG : 시료 없이 5분간 측정된 배경값, G

: Count Efficiency × Conversion of dpm to pCi × Approximate Number of Alpha Emitter × Volume of Gas Sample in liters 이다(Pylon Electronics Inc, 2001).

토양 중의 온도와 습도를 측정하기 위해 챔버의

토양 심도와 동일한 60 cm, 120cm^{의 심도에}

AUTOMATA사의 온·습도 측정 센서(AQUA-TEL-

TDR+T)를설치하고라돈측정과동일한시점에서측

정하였으며, 대기온도, 및강수자료는 부산지방기상 청으로부터측정지점에가장가까운지역에서측정된 자료를제공받아인용하였다.

결 과

계절적 변화 특성

2008년 1월~2009년 3월의 기간 동안 부산대학교 내의라돈측정지점에서토양내가스의라돈농도의

변화를관찰한결과는다음 Table 1과같이나타났다.

측정방법과심도에따라서, 튜빙시스템으로측정된심 도 60 cm지점은 PNU-T60으로, 심도 120 cm지점은

PNU-T120로 표기하였다. 챔버시스템으로측정된심

도 60 cm지점은 PNU-Ch60으로, 심도 120 cm지점은

PNU-Ch120으로 표기하였다. 토양 가스 내 라돈농

도는 20432~32102 Bq/m³ (PNU-T60), 26213~50725 Bq/m³ (PNU-T120), 11737~30241 Bq/m³ (PNU-Ch60), 18226~34613 Bq/m³ (PNU-Ch120)의 농도범위를보 이는것으로나타났다. 월별평균값을보면, 라돈측정

시스템의차이와상관없이 120 cm 지점의깊은심도

에서항상높게나타났다.

토양내라돈농도의장기적변화양상을보면, 주 로여름철의라돈농도가높게나타나며겨울철에낮

게 나타나는 특징을 보인다(Fig. 2). 이러한 경향은

CPM BG –

--- G

28 2

J. P etr ol. So c. K ore a

Table 1. Lists of data collected from Rn monitoring site

Date

Radon Contents(Bq/m

) Atmospheric Temp (

C)

Amount of Precipitation

(mm) 　

Soil Temp(

C) Soil

Moisture(%) 　 ∆ T (Air Temp -Soil Temp)

PNU-T60 PNU-T120 PNU-Ch60 PNU-Ch120 Depth Depth Depth

60 cm 120 cm 60 cm 120 cm 90 cm 130 cm

Jan-08 25664.68 34214.27 18889.61 31126.99 4.71 1.15 9.30 11.35 19.00 13.53 -4.59 -6.64

Feb-08 20491.34 29829.40 11737.51 18226.57 3.84 0.66 8.00 9.53 21.03 13.80 -4.16 -5.68

Mar-08 23938.63 32764.24 14853.28 20432.88 9.49 2.63 10.17 10.44 26.31 13.73 -0.67 -0.95

Apr-08 28831.14 38394.53 21518.83 29107.53 15.63 14.31 13.98 12.48 28.10 12.96 1.64 3.15

May-08 27044.41 42256.22 20226.05 30416.96 17.41 19.13 13.83 12.70 25.47 14.00 3.57 4.71

Jun-08 28875.91 49353.56 21809.28 29005.41 19.68 10.97 16.65 15.10 32.36 23.70 3.03 4.58

Jul-08 31085.55 49354.67 23641.15 32249.57 25.55 6.69 21.78 19.53 49.10 33.03 3.77 6.02

Aug-08 29895.26 50725.89 28208.80 32881.16 25.00 36.85 23.15 21.48 41.13 30.65 1.85 3.52

Sep-08 29146.38 45655.41 30241.21 34613.13 22.91 1.71 21.30 19.05 32.15 22.30 1.61 3.86

Oct-08 32102.68 47206.45 27912.06 30865.77 19.10 1.74 16.20 15.30 31.20 23.54 2.90 3.80

Nov-08 25234.37 37906.87 24205.77 30054.36 11.60 0.73 12.36 11.27 22.54 14.85 -0.76 0.33

Dec-08 20432.51 32605.88 18952.51 25964.75 6.60 0.32 10.43 10.21 18.73 13.59 -3.83 -3.61

Jan-09 21970.60 34624.23 15155.20 24349.33 3.50 0.57 8.12 9.43 24.15 15.18 -4.62 -5.93

Feb-09 25551.09 26213.76 19040.57 26624.46 8.30 2.63 9.86 9.88 21.03 13.80 -1.56 -1.58

Mar-09 27255.31 29897.48 24651.99 27491.74 9.80 2.42 10.17 10.44 26.31 13.73 -0.37 -0.64

화강암 잔류 토양의 토양 가스 중 라돈의 장기적 변화 특성 283

Greeman(1991)^{의 연구에서나타난 결과와유사하다}.

그러나제현국과전효택(2002)의수도권지역에대한

선행연구에서는여름철에비해겨울철의라돈농도가 더욱높게나타났다. 수도권지역에서겨울철라돈의 농도가 여름철에비해높게나타나는이유로지표부

근 결빙에 의해 덮개효과(capping effect)에 의해 라

돈이토양가스내농집되는현상과강우에의해토 양자체의라돈발산율이증가하는경우를제시했다.

서울지역은겨울철영하이하의온도에서토양이결빙 되는경우가 많지만, 부산 지역은토양이 결빙 되지 않으므로 두지역이 계절적으로 상반되는 라돈 농도 변화경향을보인다고판단된다. 즉, 연구지역의토 양내라돈의 농도는토양내부와 외부의공기순환 및토양과 암석의라돈발산율에밀접하게연관된다 할 수있다. 여름철은 토양내온도에 비해외부대 기의 온도가 높아 토양 내부로 외부 공기의 순환이 잘 일어나지않음으로, 토양내 라돈이 부화되는경 향을 보인다. 겨울철은 이와 반대로 토양의 온도가 대기 온도보다 높다. ^{따라서 공기 밀도차이에 의해}

외부의공기가토양으로유입되어토양내라돈농도 가 낮아질 수있다. 대기와 토양내부와의온도 차에 의한 토양 가스 내 라돈 농도에 대한 영향은 뒤에 더욱자세하게분석하였다. 또한, 일반적으로라돈의 발산율은 온도와 습도가 높을시 더 높은발산율을

보인다고 알려져 있다(Kovach, 1945; Sun and

Furbish, 1995; Iakovleva and Ryzhakova, 2003;

Garver and Baskaran, 2004; Barillon et al., 2005).

이러한결과는동일한암종에서유래된잔류토양이나 혹은유사한수준의 ²²⁶Ra, ²³⁸U^{함량을 나타내는토양}

일지라도계절적으로토양가스 중라돈의농도가달 라질 수있으며, 지역에 따른 기후변화에 따라전혀 다른변화를보일수있음을지시한다. 토양가스중 라돈의측정및그위해성의판단에있어서지역적인 기후변화특성을 충분히반영하여측정해야될 것이 다.

대기 온도 및 강수와의 상관관계

대기온도, 강수량의변화에 따른토양가스 내라 돈농도변화를 Fig. 3과 4에나타내었다. 대기온도 가상승하면토양내라돈의 농도역시증가함을알 수있다. 또한이들사이의상관계수를살펴보면(Fig.

5), 0.74(PNU-T60), 0.80(PNU-T120), 0.60(PNU-Ch60),

0.52(PNU-Ch120)로 토양에 직접 튜브를 설치(PNU-

T60, PNU-T120)하여측정방법에서대기온도와토양

내라돈가스의 농도는양의상관관계가더 잘나타 난다. 이는튜빙시스템의 경우가, 챔버시스템의경우

Fig. 2. Seasonal variation patterns of Rn concentration

(Bq/m

) in soil gas.

Fig. 3. Seasonal variation patterns of Rn concentration,

atmospheric temperature(a) and rainfall(b) observed from

in-situ tubing system.

284 문기훈·김진섭·안정근·김현철·이효민

J. Petrol. Soc. Korea

템에비해대기온도변화와의상관관계가 낮게나타 나는이유는상대적으로용량이큰챔버 내부에는상 대적으로긴 시간동안토양으로부터라돈가스가유 입되기 때문에, 대기 온도의변화에 대한 영향이다 소낮아지는것으로판단된다.

심도에따라서챔버시스템의경우는 60 cm 지점이,

튜빙시스템은 120 cm지점에서토양가스중라돈농 도와대기온도와의상관관계가더욱높게나타난다.

챔버시스템의경우, 전술한바와같이오랜시간에걸 쳐 챔버내부에가스가 축적되어평형상태가유지되 므로, 대기온도변화뿐 아니라 급작스러운 외부환 경의변화(강수현상과대기압의변화등)의영향이작 을것이다. 대기온도의변화는토양내부온도를변 화시켜토양의라돈발산율을변화시키는데, 이때대 기온도변화에 심도가낮은곳의토양이더욱민감 하게온도변화를 일으키므로챔버시스템의경우낮 은 심도에서대기온도와라돈가스의상관관계가높 게 나타난다고 판단된다. ^{그러나 튜브시스템의 낮은}

심도(60 cm)의토양에서는대기온도변화에대한상

Fig. 4. Seasonal variation patterns of Rn concentration, atmospheric temperature(a) and rainfall(b) observed from in-situ chamber system.

Fig. 5. Scatter diagram showing the co-relationship between air temperature and Rn concentration.

화강암 잔류 토양의 토양 가스 중 라돈의 장기적 변화 특성 285

관관계가깊은심도(120 cm)에서 보다낮게나타나는

데, ^{이는토양 심도가 낮아질수록대기 온도이외에}

외부의다른환경적요인의변화(기압변화및일변화)

에의한영향을더욱크게받기때문이라판단된다.

강수와의연관성은매우낮게나타난다(Fig. 6). 라

돈농도와 강수와의연관성이낮은이유는강수현상 은 토양 내 라돈에 양을부화 시키거나 결핍시키는 두 가지역할을 모두하기 때문으로판단된다. 토양 의배수특성에따라강수량이배수량을넘어서게되 면, 토양상부에 수막을 형성시켜공기의 순환을 저 해한다. 이럴 경우 토양 내 라돈이 부화되게 된다.

본지역의토양은화강암풍화 잔류토양으로층의발

달이 미약한 인셉티졸(inceptisol)로 구분할 수 있다.

상부의 O층은거의없으며, A층과 B층의구분이명

확하지 않으며, 1.5 m정도의심도에서 C층이발견된

다. 또한토양구성물질중점토의양이적고, 흔히 마사토로불리는화강암질암석의풍화잔적토로조립 의입자가많이포함되어있어배수와통기가매우용 이하다. 배수가잘되어여름철강우에의한수막현상 이 생기지 않아 토양 공극 중의 라돈의 부화는 잘 일어나지 않을것이다. 또한대기온도가 영하일 경

우강수가발생하면, 토양상부가결빙하여수막현상 과유사한 덮개를만들어 토양내 라돈가스를 더욱 부화시킬 수있으나, 본연구 지역은겨울철 영하로 대기온도가내려간 날이매우적어그효과를 기대 하기어렵다. 또한결정에서라듐이붕괴되어라돈이 만들어져토양공극속으로나올때함수율이높을수 록공극으로발산될확률이높아진다. 반대의경우로 강수로 인해토양공극이물로포화될 경우와강수가 하부로침투(infilteration)될때, 토양가스도물과함께 이동하게되고그 후에재충전된토양가스에는라돈 의 농도의 일시적 감소가 발생할 수 있을 것이다. (Tompkins, 1982; Gundersen and Wanty, 1991; 제

헌국 외, 1998a). 상기와 같이 강수에 의한 라돈의

영향은 강수발생시점에서의 강수량과 강수지속시간,

그리고토양의배수특성과관련하여일시적라돈농도 의변화에영향을줄것으로생각된다. 따라서본연 구에서 측정된월평균 강수량혹은계절적 강수량의 차이는 토양의 수분함량에 영향을 미치나, 토양내 라돈의 장기적변화에는직접적인영향을 미치지못 하는 것으로나타났다. ^{단기적인토양 내 라돈의농}

도변화에대한강수현상의직접적영향성은다른환

Fig. 6. Scatter diagram showing the co-relationship between rainfall and Rn concentration.

286 문기훈·김진섭·안정근·김현철·이효민

J. Petrol. Soc. Korea

고있다.

토양의 온·습도와의 상관관계

측정 기간 동안 심도에 따라, 온도: 8.0~23.1^oC,

습도: 19.0~49.1% (심도: 60 cm), 온도: 9.4~21.4^oC,

습도: 12.9~33.0% (심도: 120 cm)로 심도가 낮은

60 cm지점에서더욱큰온도와습도의변화가관측되

었다. 두 측정심도에서, 토양의 온도와 습도는 모두 여름철에더욱높게측정되었다.

토양내부온도와 습도를토양가스내라돈농도

와 비교하여 보면(Fig. 7, 8), 라돈농도의 조사기간

동안 토양 내부의 온도 및 습도가 증가할수록 라돈 농도도증가함을알수있다. 이는토양내부의온도 와습도가증가할수록토양내의라돈의발산율이높

아지기 때문이라 판단된다(Iskandar et al..2004;

Barillon et al., 2005).

Table 1의데이터를이용하여상관관계를분석하였

다(Fig 9, 10). 장기적인토양가스 내라돈의 변화와

토양내부 온도의 변화는 그상관계수가 0.63(PNU- T60), 0.79(PNU-T120), 0.61(PNU-Ch60), 0.54(PNU-

Ch120)로양의상관관계가있다고판단된다. 토양내

온도변화는전술한대기온도변화에의한상관관계 에서와 매우 유사한 상관성을 보여준다. 이는 토양

심도 120 cm 까지 대기온도의 영향에 의해토양온

도가영향을받으며, 라돈농도의계절적변화양상이 대기온도와토양내부의온도변화에밀접한연관성 이있음을 잘시사한다.

토양습도와라돈의 농도의변화는 그상관계수가

0.56(PNU-T60), 0.72(PNU-T120), 0.31(PNU-Ch60),

0.31(PNU-Ch120)로 나타났다. 토양습도의 변화역

시 대기 온도와 토양내부 온도의 변화와 유사하게 토양 가스 중 라돈 농도의 변화에 영향을 미친다고 판단된다. 토양 습도의 변화와 라돈 농도의 변화는 양의상관관계를나타내는데, 습도의증가에따른발 산율의증가를 그이유로들수있다.

토양 온·습도와 라돈 농도변화의 상관관계는 측 정방법에 따라, 튜빙시스템의 경우가 챔버시스템보 다더욱높은상관성을나타낸다. 이는앞의대기온 도및강수와의상관관계에서대기온도의변화에따 른토양가스내라돈농도변화의변화에서처럼튜빙

Fig. 7. Seasonal variation patterns of Rn concentration and soil temperature. (a): from in-situ tubing system, (b): from in-situ chamber system.

Fig. 8. Seasonal variation of Rn concentration and soil

moisture. (a): from in-situ tubing system, (b): from in-

situ chamber system.

화강암 잔류 토양의 토양 가스 중 라돈의 장기적 변화 특성 287

Fig. 9. Scatter diagram showing the co-relationship between soil temperature and Rn concentration.

Fig. 10. Scatter diagram showing the co-relationship between soil moisture and Rn concentration.

288 문기훈·김진섭·안정근·김현철·이효민

J. Petrol. Soc. Korea

시한다. ^{또한 심도에 따른 상관관계도 깊은 심도}

(120 cm)에서높은상관관계를나타낸다.

토양 내 공기 순환의 영향

토양공기의열적순환이토양및실내공기중의내 라돈농도의변화에 영향은 미치는주요한요인으로 알려져 있다(Wilson et al., 1991; Hutri and Makelaineen, 1993; Arvela et al., 1995; Sundal et al., 2008). 따라서, 대기온도와토양내부온도의차 이에의한공기의순환이토양 내라돈농도에미치는

영향을분석하여보았다. Table 1에서 ∆T는대기온

도에서 토양 내부 온도를 뺀 값 이다. ∆T > 0 일

때는 대기 온도가 토양 내부 온도보다높은 상태로

Fig. 11의 A의 경우에해당한다. A 경우, 가벼운 따 듯한공기가지표위에위치하고차가운토양내공기 가아래에위치함으로, 토양층의내부로외부의공기 의 순환이 원활히 일어나지않을것이다. 따라서 토

양 공극 내 라돈가스가 부화되어 높은라돈 농도를 나타낼 것이다. ^∆T < 0^{의 경우는} Fig. 11^의 B^에해

당되며, 이때 대기온도가 토양내부온도보다 낮아 온도차에의한대류에 의해공기의순환이 활발하게 이루어진다. B의경우는 A의경우보다토양공극내 라돈가스가결핍되어라돈농도가낮게 나타날것이

Fig. 11. Schematic figure showing air flow direction between atmosphere and soil.

Fig. 12. Scatter diagram showing the co-relationship between ^∆ T and Rn concentration.