울산만 해수와 퇴적물 중 방사성 동위원소(137Cs, Ra, 210Pb)의 분포 특성

Abstract

한반도 남동부에 위치한 울산만에서 방사성 동위원소인 137Cs, 223Ra, 224Ra, 210Pb 분석을 위하여 해저 퇴적물 주상시료(2015년 6월)와 표층해수시료(2015년 8월)를 채취하였다. 현장에서 채취한 해수시료들을 여과하여 용존상과 입자상 물질을 분리하였으며, 퇴적물 주상시료들은 깊이별로 2 cm 두께로 절단하였다. 각각의 퇴적물 시료는 건조기로 수분을 제거하여 수분함량을 계산하였고, 회화로로 유기물을 제거한 뒤 강열감량을 계산하였다. 해수시료 중 용존상의 137Cs은 KCFC-SiO2에 흡착시켜 우물형 감마계수기로 계측하였고, 223Ra과 224Ra는 망간화이버에 흡착시켜 RaDeCC (Radium delayed coincidence counter)을 이용해 계측하였다. 입자상의 137Cs은 여과지를 회화하고 산침출법을 통해 분리해 감마계수기로 계측하였다. 전처리를 거친 퇴적물 시료는 감마선 계측용기에 밀봉하여 226Ra과 222Rn을 평형에 이르게 한 뒤, 우물형 감마계수기로 210Pb, 226Ra(214Pb), 137Cs을 측정하였다. 표층해수 중 137Cs의 농도는 평균 1.81 Bq/m3로 동해의 표층해수에서 관측되는 137Cs 농도와 유사하게 나타났으며, 입자상의 137Cs 농도는 검출한계 농도보다 낮게 나타났다. 한편, 표층해수 중 223Ra과 224Ra의 농도의 범위는 각각 0.2-8.5 dpm/100L, 5.7-170 dpm/100L로 염분이 증가함에 따라 감소하는 분포를 나타내었다. 한편, 223Ra과 224Ra은 강물을 통해서만 표층으로 일정하게 공급된다는 가정 하에 223Ra과 224Ra의 반감기 차이를 이용하여 울산만 해수의 체류시간을 각 정점에 대해 계산하였다. 그 결과 유입된 해수가 만 밖으로 나가는데 약 5일이 소요되는 것으로 나타났다. 퇴적물 주상시료 중 137Cs과 과잉 210Pb의 농도는 각각 평균 0.20 dpm/g과 5.9 dpm/g으로 나타났다. 울산만 주상시료의 과잉 210Pb 수직분포는 농도가 표층에서부터 지수함수적으로 감소하는 경향을 보이지 않았으며, 137Cs의 수직분포에서는 특정 깊이에서 피크를 나타내지 않았다. 또한 울산만 해저 퇴적물 주상시료 중 과잉 210Pb의 현존량(inventory)은 인근의 진해만과 수영만에서 보고된 과잉 210Pb의 현존량보다 약 3-5배가 높은 것으로 나타났다. 이는 울산만 해저 퇴적물에 준설이나 퇴적물 투기와 같은 인위적인 교란이 있었던 것을 나타낸다. 본 연구결과, 울산만 해수 중 137Cs의 바탕농도는 만 전체에 걸쳐 거의 일정한 값을 가지는 것으로 나타났다. 그리고 방사성 라듐 추적자(223Ra, 224Ra)를 통해 울산만 해수의 체류시간을 산정한 결과, 137Cs을 포함한 만 내의 보존성 오염물은 약 5일 이내에 만 밖으로 배출되는 것으로 나타났다. 그리고 퇴적물 주상시료의 과잉 210Pb과 137Cs 분석 결과는 울산만 해저 퇴적물의 교란 상태를 잘 나타내는 것으로 판단된다.