11-1480523-000719-01 미규제실내공기오염물질관리방안연구 (Ⅱ) - 국내사용석고보드오염실태조사 - 환경기반연구부생활환경연구과,,,,,,,, Ⅱ 2010
목차 ⅰ ⅲ iv Abstract ⅴ Ⅰ Ⅱ i
목차 Ⅲ Ⅳ ii
목차 iii
목차 226 Ra 238 U iv
Abstract ⅴ
Ⅰ. 서론 Ⅰ.,,,,..,,,. 2009 3,303 (, 2009),.. 60, 90 (FGD). (FGD),. ( 222 Rn),,.,.,.,. 1
Ⅱ. 연구내용및방법 Ⅱ.,.., (FGD),,. 2 90% 10%.,,,,,... 2
Ⅱ. 연구내용및방법, - ( 1).. < 표 1> 국내 외건축자재방출라돈시험방법 (2005) (1997) P.Tuccime et al. (2006) 15.7 L 1 m3 (1m 1m 1m) 4.3 L (PVC) Alpha Guard :1L/min Radon WL Meter RAD7 for 20day Bq/kg h pci/ m2 h Bq/ m2 s 환경방사성핵종은인공방사성핵종과천연방사성핵종으로구분할수있다. 인공방사성핵종에는스트론튬 ( 90 Sr), 세슘 ( 137 Cs) 등이있으며, 이들은반감기가길고인체에유해하다. 천연방사성핵종에는지구상에존재하는긴수명의핵종으로비붕괴계열의칼륨 ( 40 K), 루비듐 ( 87 Rb), 사마륨 ( 147 Sm) 등 11종이알려져있으며, 이들은모두 10억년이상의반감기를가지고있다. 붕괴계열로는우라늄-238( 238 U) 에서시작하는우라늄붕괴계열 (Uranium decay series), 토륨-232( 232 Th) 에서시작하는토륨붕괴계열 (Thorium decay series), 우라늄 -235( 235 U) 에서시작하는액티늄붕괴계열 (Actinium decay series) 이있다. 이계열들은 α선, β선을내면서붕괴하고, 최후에안정한납의동위원소가되는것들로서, 이것들이붕괴하는동안모두 45종의방사성핵종이나타난다. 이들중암석및토양에널리분포하여, 주요관심의대상이되는것이우라늄-238( 238 U), 토륨-232( 232 Th) 와그붕괴계열의딸핵종과칼륨-40( 40 K) 이있다 ( 이효민등, 2008). 3
Ⅱ. 연구내용및방법 일반적인암석에서발생하는천연방사능의농도를비교해보면, 우라늄 -238( 238 U), 토륨-232( 232 Th), 칼륨-40( 40 K) 이가장많은비율을차지하고있다 (Ya-xin Yang et al.(2002), UNSCEAR Report(2000)). 이천연방사성핵종중에서반감기가길고방사선피폭측면에서중요한핵종은우라늄붕괴계열 (Uranium decay series) 의우라늄-238( 238 U), 라듐-226( 226 Ra), 폴로늄-210( 210 Po) 등이며토륨붕괴계열 (Thorium decay series) 의토륨-232( 232 Th), 라듐-228( 228 Ra), 토륨-228( 228 Th) 등이다. 이들핵종중에서실내라돈농도와관련성이큰핵종은우라늄-238( 238 U), 라듐-226( 226 Ra), 토륨-232( 232 Th) 이며특히라듐 ( 226 Ra) 은라돈 ( 222 Rn) 의모핵종으로라돈방출의직접적인역할을하기때문에라듐 ( 226 Ra) 의분석은매우중요하다. 또한라듐 ( 226 Ra) 은우라늄 ( 238 U) 의붕괴계열상의핵종이므로토양이나건축자재등에서우라늄 ( 238 U) 을분석하여도고농도라돈건물에대한원인추적이가능하다. 본연구에서는라돈과밀접한관계가있는라듐 ( 226 Ra) 과우라늄 ( 238 U), 건축자재에서발생하는방사능지수산출시필요한토륨 ( 232 Th), 칼륨 ( 40 K) 을분석하였다. (1) 우라늄 -238 (2) 토륨 -232 < 그림 1> 자연붕괴계열 (Argonne National Laboratory, 2005) 4
Ⅱ. 연구내용및방법 < 표 2> 천연방사성물질분석방법 1)α-spectrometry 238 U, 232 Th 238 U 232 Th ( 235 U 234 U) 238 U, 232 Th ( 228 Th 230 Th). 2)HR-ICP-MS 238 U, 232 Th 234 U 238 U ICP-MS. 1)α-spectrometry 226 Ra 226 Ra. 226 Ra, 40 K 2) 226 Ra 226 Ra 3 226 Ra. 3)γ-spectrometry 226 Ra, 40 K 222 Rn 214 Bi 214 Pb 226 Ra. 5
Ⅱ. 연구내용및방법 (EPA), (CPSC). < 표 3> 황화합물분석방법 (Sulfur) (Sulfide) (Sulfate) REAC SOP 1805 ASTM D4239 Standard Test Methods for Sulfur in the Analysis Sample of Coal and Coke ASTM D5016 Standard Test Method for Total Sulfur in Coal and Coke Combustion Residues KS E ISO 320 (2007) KS E ISO 334 (2003) - - EPA/SW-846 9030B/9034 KS L 9003 (2005) EPA method 375.4 GC/MS High-Temperature Tube Furnace Combustion Methods High-Temperature Tube Furnace Combustion Method with Infrared Absorption (Titrimetry) ( ) ( ) (Turbidimetry) 6
Ⅱ. 연구내용및방법...., 17. 17 14, 3. 3, 14. ( ) 2. 1. 4. 7
Ⅱ. 연구내용및방법 < 표 4> 시험대상석고보드 A B C D ( ) E ( ) F ( ) G ( ) H I J ( ) K ( ) L ( ) M ( ) N ( ) O ( ) P ( ) Q ( ) R S (2005) P.Tuccime et al.(2006) (20L) ( ).. 3 8
Ⅱ. 연구내용및방법. 1. 물흡수후의시료무게 시료의건조무게 공극률 시료의부피 물의밀도 수식 1. < 표 5> 천연방사성물질분석방법 α-spectrometry γ-spectrometry 234 U, 235 U, 238 U U/TEVA resin U 226 Ra, 232 Th, 40 K HASL-300 Ga-01-R:1997 CANBERRA, ALPHA ANALYST HPGe, (AMETEK ORTEC) GEM30P4 DSPEC 2.0 GAMMAVISION Source : 한국원자력연구원 (2008) 알파분광분석방법 (α-spectrometry) 을이용하여우라늄-238( 238 U) 과우라늄-238 의동위원소인우라늄-235 및우라늄-234( 235 U 및 234 U) 의함량을측정하였고, 감마분광분석방법 (γ-spectrometry) 을통해시료중라듐 ( 226 Ra), 토륨 (232Th), 칼륨 (40K) 의함량을계산했다. 9
Ⅱ. 연구내용및방법 ( 226 Ra), ( 232 Th), ( 40 K) ( 226 Ra) ( 232 Th) ( 40 K). ( 226 Ra), ( 232 Th), ( 40 K) 이용하여감마선에대한연간초과유효노출선량을나타낸지수로평가할수있다. 유럽연합 (EU) 에서도건축자재의자연방사능농도표현을건축자재에서의라듐농도 (C Ra ), 토륨농도 (C Th ) 와칼륨농도 (C K ) 를이용하여산출한방사능지수 (I : activity concentration index) 로표현한다 (EC 1999). 방사능지수산출식은수식 2와같다. 방사능지수 수식 2 * C Ra, C Th, C K :,, (Bq/kg) * 1 1 msv *,.. KS M 0180(2009), EN 14582(2002), 고형연료제품품질시험 분석방법을참고하여연소이온크로마토그래피 (Combustion ion chromatography method, CIC) 법을이용하여황함량을분석하였다. 연소이온크로마토그래피법은분쇄한시료 0.1 g ~ 1 g을시료보트에넣고 950 ~ 1,100 로가열한석영제연소관에서연소시켜이때발생한시료중황산화물 (SO X ) 과운반기체가용해된흡수용액을이온크로마토그래피를이용하여황의함유량을정량분석하는것을말한다. (Combustion) (Absorption) S SO 2, SO 3 2- SO 4 IC Measuring < 그림 2> 연소이온크로마토그래피의황분석원리 10
Ⅲ. 연구결과및고찰 Ⅲ ( ). 석고보드에서방출되는라돈시험방법 ( 안 ) 1.0 개요 1.1 목적 1.1.1 ( 222 Rn). 1.1.2. 2.0 용어정의 2.1 라돈 ( 222 Rn) ( 226 Ra) 3.823,. 3 ( 222 Rn, 220 Rn, 219 Rn) ( 238 U), ( 232 Th), ( 235 U). ( 222 Rn) ( 238 U). 11
Ⅲ. 연구결과및고찰 2.2 라돈방출시험챔버 (Radon exhalation rate test chamber) 2.3 라돈방출량 (Radon exhalation rate) 3.0 시험기기및기구. 1. 3.1 라돈방출시험챔버 3.1.1 20 L, (S.S). 3.2 연속라돈측정장치 3.3 항온조 석고보드 건조제 필터 1 12
Ⅲ. 연구결과및고찰 4.0 시료채취및관리 4.1 방출챔버바탕농도. (260 60 ).. 0 Bq/ m3. 4.2 제품시료의채취방법및시료의운반과보존 4.2.1, 1. 164 mm 164 mm. 4.2.2 시료포장및운반,.. 4.2.3 시료의라벨표시,.. 4.2.4 시료의보관., 13
Ⅲ. 연구결과및고찰,. 4.3 방출시험챔버내의시료의위치. 4.4 방출시험기간 20. 4.5 측정절차 4.5.1. 4.5.2 20 L.. ( 2 ). 5.0 정도보증 / 정도관리 (QA/QC) 5.1 온도및상대습도방출시험은방출시험챔버내온도 20 ~ 25, 습도 10 % 이하의조건에서실시한다. 시험기간동안온도및상대습도는일정하게유지되어야하며연속적으로모니터링하여기록한다. 5.2 챔버의기밀성 14
Ⅲ. 연구결과및고찰.. 5.3 방출시험챔버간정밀도, 2. (RSD, relative standard deviation), n. 30 %. 5.4 라돈검출기 5.4.1 교정. (,,, ) 은교정인자에영향을줄수있기때문에연속라돈측정기의교정시설은온도, 습도등환경조건을안정하게유지할수있어야한다. 12 1, 3 (148 Bq/ m3 )., ( ). 5.4.2 정확도관리. (148 Bq/ m3 ) 15 %. 15
Ⅲ. 연구결과및고찰... 5.4.3 바탕농도관리.. 6.0 결과보고 6.1 방출량계산시점 20. 6.2 방출량계산 ( 1) C : (Bq/h) R : (Bq/ m3 ) λ : (h -1 ) V d : (m 3 ) ( 2) Cm : (Bq/kg h) m : (kg) 16
Ⅲ. 연구결과및고찰 ( 3) Cs : (Bq/ m2 h) s : ( m2 ) 7.0 참고자료 7.1 ( ),,,,, 1997 7.2,, 2005 7.3 ( 2010-3 ),, 2010 7.4 Building materials : Properties, Performance and applications, Nova science publishers, Inc., 2009, 259-274 17
Ⅲ. 연구결과및고찰. 20 ~ 25, 10 %. 20 3. 23.7, 7.6 % 1% ( 3). < 그림 3> 방출시험동안챔버내부의온 습도. 260 60 (purge) 0 Bq/ m3. 20 6. 16.0 Bq/m 3. 18
Ⅲ. 연구결과및고찰 < 표 6> 방출챔버내배경농도 (Bq/ m3 ) (hr) 1 2 3 4 5 6 0 0 0 0 0 0 0 12 12.1 7.8 1.4 3.2 2.3 1.8 24 11.6 10.5 2.7 4.1 5.0 2.7 48 11.1 12.3 3.4 4.2 5.7 4.0 96 9.1 14.3 5.9 5.4 7.1 7.7 120 9.8 11.1 6.9 6.7 9.7 6.9 240 6.5 9.0 8.6 9.6 13.3 8.8 360 4.9 12.0 8.9 8.8 13.6 11.5 480 6.6 13.2 9.5 7.3 16.0 12.0. 20 4. B, C, O. < 그림 4> 석고보드라돈방출량경시변화 19
Ⅲ. 연구결과및고찰, 120. 150 (C. Y. H. Chao et al., 1997) 5 (460 ) (P. Tuccimei et al. 2006).. 20 5. 0.047 Bq/kg h, 0.250 (0.171 ~ 0.447) Bq/kg h 0.010 (0.002 ~ 0.036) Bq/kg h. 0.002, 0.001 Bq/kg h. (, 2005) 0.14 ~ 0.24 Bq/kg h. < 그림 5> 석고보드의라돈방출량 20
Ⅲ. 연구결과및고찰 < 표 7> 석고보드의라돈방출량 Bq/kg h Bq/ m2 h A 0.019 0.058 B 0.133 0.457 C 0.171 0.587 D 0.003 0.008 E 0.003 0.013 F 0.003 0.009 G 0.036 0.173 H 0.025 0.122 I 0.006 0.022 J 0.003 0.011 K 0.005 0.018 L 0.003 0.012 M 0.002 0.011 N 0.003 0.010 O 0.447 2.091 P 0.020 0.095 Q 0.005 0.020 R 0.002 0.002 S 0.001 0.001.. ( 226 Ra). 19 14. 0.37 ~ 0.50. (2005) 0.01 ~ 0.69 21
Ⅲ. 연구결과및고찰, (0.68) > (0.32) > (0.25) > (0.18) > (0.05) > (0.01). < 표 8> 석고보드의공극률 D 0.42 E 0.50 F 0.40 G 0.41 H 0.44 I 0.39 J 0.38 K 0.38 L 0.44 M 0.44 N 0.40 O 0.45 P 0.47 Q 0.37. ( 226 Ra) ( 232 Th) ( 40 K) HASL-300 Ga-01-R:1997 ( 95%,k=2) 9 6. ( 226 Ra) 91.1 ~ 457.3 Bq/kg. 1.5 ~ 71.9 Bq/kg. ( 40 K). 22
Ⅲ. 연구결과및고찰 ( 226 Ra) 200 Bq/kg, 200 Bq/kg. C ( 226 Ra) 207.7±17.18 Bq/kg, O 457.3±37.43 Bq/kg 200 Bq/kg, O 1.61 1. < 표 9> 석고보드의라듐, 토륨, 칼륨농도및방사능지수 ( 226 Ra) Bq/kg ( 232 Th) Bq/kg ( 40 K) Bq/kg (I)** A 71.9±5.45 <2.8* 27.1±11.43 0.26 B 91.1±8.40 13.6±2.30 72.8±9.77 0.40 C 207.7±17.18 6.0±1.55 91.1±13.55 0.75 D 2.7±1.20 <2.2 55.5±10.55 0.04 E <1.5 <1.9 46.3±8.55 0.03 F <2.2 8.0±1.77 82.8±11.99 0.07 G 39.0±3.19 <2.4 57.1±11.09 0.16 H 38.0±3.29 <2.6 68.6±11.70 0.16 I <1.9 <2.5 60.7±10.80 0.04 J 3.2±0.89 1.9±0.87 51.6±9.10 0.04 K <1.5 <2.0 54.5±8.54 0.03 L 4.8±1.52 8.4±1.85 126.6±15.91 0.10 M 9.3±1.56 7.3±1.51 99.4±12.98 0.10 N 4.2±0.86 <1.4 61.7±8.98 0.04 O 457.3±37.43 12.6±1.98 64.9±11.98 1.61 P 34.2±3.08 <2.3 61.0±11.39 0.15 Q 5.0±1.01 2.1±0.77 31.9±6.61 0.04 R 70.9±6.00 31.6±3.12 184.5±48.46 0.46 S 88.3±8.05 42.8±5.01 207.8±27.45 0.58 * : < 표시는최소검출한계치 (MDA Value) 이하를나타냄 ** : 방사능지수 (I),C Ra/300+C Th/200+C K/3000 1, 유럽연합 (EC,1999) 방사능지수가 1 보다작으면연간초과유효노출선량이 1 msv 이하임을의미 23
Ⅲ. 연구결과및고찰 < 그림 6> 석고보드의천연방사성물질의함량과방사능지수 우라늄붕괴계열의모핵종인우라늄-238( 238 U) 및동위원소인우라늄-235( 235 U), 우라늄-234( 234 U) 의함량분석결과를표 10에나타냈다. 인산부산석고를주요원료로사용한시료 B, C, O에서우라늄-238의함량이 105.8±2.5 Bq/kg, 103.1±2.5 Bq/kg, 180.0±3.7 Bq/kg로높게나타나라듐-226의함량농도와상관 (R=0.87) 을보였다 ( 그림 7). 24
Ⅲ. 연구결과및고찰 < 표 10> 석고보드의우라늄농도 238 U, Bq/kg 235 U, Bq/kg 234 U, Bq/kg 234 U/ 238 U A 10.6±0.6 0.53±0.09 10.9±0.6 1.028 B 105.8±2.5 4.76±0.35 102.8±2.4 0.972 C 103.1±2.5 4.94±0.37 104.8±2.6 1.016 D 7.43±0.44 0.34±0.07 7.34±0.43 0.988 E 7.05±0.41 0.34±0.07 6.68±0.40 0.948 F 3.82±0.32 0.19±0.07 3.99±0.32 1.045 G 8.80±0.47 0.45±0.08 8.65±0.46 0.983 H 10.4±0.6 0.51±0.11 10.2±0.6 0.981 I 4.53±0.35 0.23±0.06 4.05±0.33 0.894 J 5.64±0.38 0.29±0.05 5.36±0.37 0.950 K 4.23±0.33 0.22±0.06 3.67±0.30 0.868 L 9.35±0.69 0.43±0.14 10.01±0.72 1.071 M 6.58±046 0.31±0.09 7.77±0.50 1.181 N 6.66±0.44 0.33±0.07 6.12±0.42 0.919 O 180.0±3.7 8.82±0.37 179.8±3.7 0.999 P 8.73±0.48 0.46±0.09 8.16±0.46 0.935 Q 8.60±0.46 0.44±0.08 8.62±0.46 1.002 R 92.0±2.1 4.32±0.27 92.2±2.1 1.002 S 94.3±2.2 4.41±0.32 93.8±2.2 0.995 25
Ⅲ. 연구결과및고찰 < 그림 7> 석고보드의 226 Ra 과 238 U 함량의상관관계. (, 2005). 발산계수 수식 6 Cm : (Bq/kg h) λ : (h -1 ) P : 226 Ra (Bq/kg) 6 11. 3.35 ~ 19.24 % (, 2005), 0.13 ~ 0.28 %. 26
Ⅲ. 연구결과및고찰 < 표 11> 석고보드의라돈, 라듐농도및라돈발산계수 ( 222 Rn), Bq/kg h ( 226 Ra), Bq/kg, % A 0.019 71.9 3.42 B 0.133 91.1 19.24 C 0.171 207.7 10.87 D 0.003 2.7 12.95 E 0.003 -* - F 0.003 - - G 0.036 39.0 12.31 H 0.025 38.0 8.59 I 0.006 - - J 0.003 3.2 13.79 K 0.005 - - L 0.003 4.8 7.12 M 0.002 9.3 3.35 N 0.003 4.2 9.51 O 0.447 457.3 12.94 P 0.020 34.2 7.83 Q 0.005 5.0 14.44 R 0.002 70.9 0.28 S 0.001 88.3 0.13 * :. ( 226 Ra) ( 238 U) 8. 0.96, 0.82. 27
Ⅲ. 연구결과및고찰 < 그림 8> 석고보드의라돈방출량과모핵종함량의상관관계 (CIC) 9.. < 그림 9> 석고보드의황함량 28
Ⅳ. 결론 Ⅳ 29
참고문헌 30
참고문헌 31
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