일부 지역에서 우라늄으로 인한 인체 노출 및 비발암 위해도에 관한 연구

Abstract

[한글]

지구상에서 가장 많이 존재하는 방사성 원소는 40K, 238U, 232Th으로, 그 중 우라늄은 원자력 에너지를 얻는 중요한 핵연료로 이용되고 있다. 우라늄은 천연에 존재하는 원소로서 지구에 존재하는 거의 모든 물질 내에 그 함량의 차이는 있을지라도 조금씩은 포함되어 있다. 우라늄 동위원소 중 U-238(반감기 : 약 45억년) 핵종이 99.3%를 차지하고 있다(기초전력공학공동연구소, 2000). 또한 먼저 238U은 총 14회의 연속적인 변환을 거쳐 최종 208Pb로 안정화되는 우라늄 붕괴계열의 어미원소이며, 235U은 총 11회의 변환을 거쳐 최종 207Pb로 안정화되는 악티늄 붕괴 계열의 어미원소로 붕괴과정에서 수많은 중간 생성물 및 선과 선을 포함한 방사선을 방출한다(나춘기, 정재일, 2000). 또한 방사선 노출은 공기의 호흡, 식품의 소화, 식수를 통하여 발생할 수 있다.

그리고 우라늄에 대한 급성 인체 영향은 알려진 바는 없지만, 동물 실험에 의하면, 우라늄의 호흡기를 통한 급성 반응으로서 비염 및 신장 장해가 보고 되고 있다.

따라서 본 연구의 목적은 일부 지역에서 주택을 대상으로 음용수 용도로 사용되는 지하수 및 실내공기 중 우라늄 농도를 조사하여 화학적 독성으로 인한 인체의 비발암 위해도를 산출하며, 음용수와 실내공기 중 우라늄 농도의 매체별 기여도를 알아보고, 조사 지역 주민들이 우라늄이 함유된 음용수를 섭취시 신장 중 우라늄 농도를 알아보며, 문헌들을 고찰하여 음용수, 실내공기, 식품 섭취시 기여도를 조사하여, 우라늄 관리방안에 도움이 되고자 한다.

조사 대상지역은 2002년 9월에 충청북도 괴산군 청천면의 12개 주거 지역을 대상으로 각 주택의 실내공기와 음용수 중 우라늄 농도를 조사하였으며, 시료 분석은 2002년 10월에 대전에 위치한 한국기초과학지원연구원(KBSI : Korea Basic Science Institute)에 의뢰하여 분석하였다.

모든 시료의 분석 기기로는 ICP-MS(Inductive Coupled Plasma-Mass Spectrometry) instrument(Model : Thermo Elemental X7)를 사용하였다.

대상 가구의 음용수 중 우라늄 분석 결과를 살펴보면, Mean SD은 54.44 48.84(9.05∼152.00)ng/L의 분포를 보이고 있으며, 기하평균(geometric mean)은 36.16ng/L로 조사되었다. 또한 대상 가구의 실내공기 중 우라늄 분포를 살펴보면, Mean SD은 0.04 0.02(0.02∼0.06)ng/㎥의 분포를 보이고 있으며, 기하평균(geometric mean)은 0.03ng/㎥로 조사되었다.

위의 결과를 토대로 비발암 위해도 평가를 실시하였으며, 각각에 사용된 parameter를 살펴보면 음용수를 섭취할 때 intake rate를 1.4L/day, 실내공기 중 흡입할 때는 20㎥/day로 설정하였으며, exposure frequency는 365days/year, 그리고 exposure duration은 30years를 적용하였다. 또한 average time은 평생 70년의 수명을 기준으로 설정하였으며, body weight는 61kg으로 설정하였다.

따라서 음용수 섭취시의 mean값은 5.35 10-7㎎/㎏/day, 5th은 1.69 10-8㎎/㎏/day, 95th일 때는 8.63 10-7㎎/㎏/day이었으며, 실내공기 흡입시의 mean값은 5.15 10-9㎎/㎏/day, 5th은 1.73 10-9㎎/㎏/day, 95th은 5.28 10-8㎎/㎏/day로 조사되었다.

또한 각 매체별 기여률을 보면, 음용수 섭취시에 인체 노출이 약 99%인 것으로 나타났으나, 흡입시에는 1%에 불과한 것으로 조사되었다.

그리고 본 연구에서 대상 가구의 음용수와 실내공기의 분포 관계를 알아보았는데, 음용수 중 우라늄 농도가 높게 나타난 곳은 실내공기 중 우라늄 농도도 높은 것으로 조사되었다.

그리고 ICRP에서 사용된 model을 이용하여 음용수 섭취시 신장 중 우라늄 농도를 알아본 결과, Mean SD는 4.00 10-6 3.59 10-6㎍/g(6.65 10-6∼1.12 10-5)로 조사되었다. 따라서 신장 장해의 역치(threshold) 농도 하한치인 0.2㎍/g보다 낮게 조사되었다. 즉 조사지역의 음용수 중 우라늄 농도 는 mean값이 54.44ng/L로 섭취하더라도 신장장해가 발생하지 않을 것으로 판단된다.

본 연구에서 충청북도 일부지역에서의 음용수 및 실내공기를 조사하였지만, 검출된 우라늄 농도의 수준에서는 인체에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 사료되나, 보다 정확한 판단을 위해서는 국내·외 더 많은 정보들을 수집·분석평가 하여야 할 것으로 판단된다. 또한 우리나라 기준 및 US EPA의 기준치를 초과하는 일부 지역에 대해서는 정수처리 후 사용 또는 대체 수원 개발을 권장해야한다.

우리나라에서 우라늄에 의한 음용수, 식품, 및 공기 중 우라늄 농도를 광범위하고 지속적으로 인체 노출과 비발암성 위해도를 보다 정확하게 평가하기 위해서는 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.

[영문]

The radiation atom which exist mostly on the earth are 40K, 238U, 232Th, among them, uranium has been used as a nuclear resources to get the atomic energy. As uranium is an atom which exist in the nature, it has been included inside almost all the components although there is little difference in the amount. U-238 nuclide among uranium isotope is occupied as the ratio of 99.3%. Moreover, first, 238U is element of the uranium decay which has continued changing total 14 times and finally has stabilized to 208Pb, and secondly 235U is element of the actinium decay which has changed total 11 times, finally has stabilized to 207Pb, which during the process of destruction, emitted a lot of middle product and the radiations including ray and ray. Also, radiation exposure can be occurred through the aspiration of air, the digestion of food and drinking water. And although it has not been known about acute human body effects for the uranium, according to the animal experiments, nasal inflammation and kidney have been reported as acute reactions through the respiratory organs of uranium. Therefore, the purposes of this research are to investigate the concentration of uranium among ground water used as the purpose of drinking water and indoor air as the subject of housing in the limited areas, to calculate the non-carcinogenic risk of human being caused by the chemical toxicity, to understand the media contribution of the uranium concentration among drinking water and indoor air, to understand the concentration of uranium among kidney when the people living in the investigating areas drinking water, to investigate the contributions when having drinking water, indoor air, food digestion after studying the literatures and finally to help management of the uranium. The investigating areas were 12 residences of Chungbuk in 2002 year 9 month, the uranium concentration was measured among the inner air of each housing and drinking water and sample analysis was carried out in Korea Basic Science Institute located in Dae-Jeon , Oct 2002.

ICP-MS(Inductive Coupled Plasma-Mass Spectrometry) instrument(Model : Thermo Elemental X7) was used as analysis equipment of all the materials. Taking a good look at the analysis result of uranium among the drinking water of subject housing, it was observed as the distribution ratio of 54.44 48.84(9.05-152.00)ng/L and geometric mean was observed as 36.16ng/L. Also, looking at the distribution of uranium among the inner air of target housing, it was shown as the distribution ratio of 0.04 0.02(0.02-0.06)ng/㎥ and geometric mean was calculated as 0.03ng/㎥. Moreover, it was carried out to estimate the non-carcinogen risk using the investigated concentrations. Looking at the parameter each used, in case of the drinking water, intake rate is 1.4L/day and in case of inhalation among the indoor air, it was estimated as 20㎥/day, exposure frequence is 365days/year, and exposure duration was applied as 30 years. And average time was established as a standard of the 70 years span of a man''s life and the body weight was settled up as 61 kg. Accordingly, the mean value of the drinking water intake was 5.35 10-7, 5th was 1.69 10-8, 95th was 8.63 10-7 and its value of indoor air intake was 5.15 10-9. And looking at the contribution rate of each media, the exposure of human body in case of drinking water intake was appeared to be about 99% and was observed only 1% in case of intake. In this study, the drinking water of target housing and the distribution relation of indoor air were investigated and the point expressed the uranium concentration highly among drinking water was investigated as the high concentration of uranium among the indoor air. Moreover, resulting from measuring the uranium concentration when the drinking water intake with the model used from ICRP, Mean SD was calculated as 4.00 10-6 3.59 10-6㎍/g(6.65 10-6∼1.12 10-5).

In other words, among the drinking water of investigating area, even though taking ingestion the drinking water of 54.44ng/L, mean value of the uranium concentration, it was estimated not to happen kidney burden.

In this study, although observing the drinking water and indoor air of the high concentrated area, especially, it is understood for the effect on human body by uranium concentration not to be high.

At last, it is still required to investigate the uranium concentration among the drinking water of korea or food, to be seen to keep monitoring and to be needed sustainable management.