국내 연안 해역에서 인공방사성핵종의 시공간적 변동성 및 원전 주요 사건에 따른 방사선학적 영향 평가 = Radiological Impact Assessment of Spatiotemporal Variability of Anthropogenic Radionuclides Associated with Major Nuclear Power Plant Events in Korean Coastal Waters

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Radiological Impact Assessment of Spatiotemporal Variability of Anthropogenic Radionuclides Associated with Major Nuclear Power Plant Events in Korean Coastal Waters Mun JiYeon Advisor : Prof. Tae Young Kong, Ph.D. Department of Nuclear Engineering, Graduate School of Chosun University This study aimed to assess the spatiotemporal variability of anthropogenic radionuclides in coastal waters near nuclear power plants （NPPs） in Korea, as well as to evaluate potential radiological effects associated with significant nuclear-related events. Specifically, it quantitatively examined changes in marine radionuclide concentrations following abnormal radioactive releases from domestic NPPs and the discharge of treated contaminated water from the Fukushima Daiichi NPPs in Japan. As part of the analysis, records of abnormal radioactive releases from the Wolsong and Hanbit NPPs between 2000 and 2024 were reviewed. Seawater samples collected at discharge outlet locations during relevant periods were analyzed for radioactive cesium （134Cs and 137Cs） and tritium （3H）. Additionally, from 2021 to 2024, including periods before and after the initiation of the Fukushima discharge in August 2023, seawater, marine organisms, and marine sediment samples were collected or evaluated for data availability at 18 sites across the East, West, and South Seas of Korea. Quantitative measurements of the same radionuclides were conducted to examine their spatial distribution and temporal variation. The results indicated that radionuclide concentrations in seawater during periods of abnormal releases at domestic NPPs were predominantly below the minimum detectable activity or within established ranges of natural variability. No statistically significant changes in radionuclide concentrations attributable to the Fukushima discharge were identified in the analyzed marine media during the study period. This study provides long-term, site-specific observational data that contribute to the scientific understanding of marine radioactivity monitoring in Korea. The findings emphasize the importance of time-series analysis, detection-limit–aware interpretation, and continuous monitoring in evaluating radiological effects associated with abnormal releases and international nuclear events. Additionally, the results enhance our understanding of the distribution characteristics, dispersion processes, and environmental behavior of radionuclides in marine systems, thereby offering a valuable reference for future monitoring strategies, risk assessments, and regulatory decision-making.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 1 절 연구배경 1
• 제 2 절 연구목적 2
• 제 2 장 연구방법 4
• 제 1 절 연구 해역의 공간적 범위 및 분석 대상 선정 4
• 1. 연구 해역의 공간적 범위 선정 4
• 가. 국내 원자력발전소 영향 4
• 나. 후쿠시마 원자력발전소 사고의 오염수 방류 영향 6
• 다. 해양 방사능 영향 요인 비교 분석을 위한 해역 구성 6
• 2. 해역별 분석 시기 및 방향 설정 7
• 3. 분석 대상 및 방사성 핵종 선정 8
• 제 2 절 시료 채취 및 전처리 방법 9
• 1. 시료 채취지점 선정 9
• 2. 시료 채취방법 17
• 가. 해수 시료채취 17
• 나. 해양생물 시료채취 18
• 다. 해저퇴적물 시료채취 18
• 3. 시료 전처리방법 18
• 가. 해수 전처리 19
• (1) 방사성 세슘(134Cs 및 137Cs) 분석을 위한 전처리 19
• (2) 삼중수소(3H) 분석을 위한 전처리 21
• 나. 해양생물 전처리 23
• 다. 해저퇴적물 전처리 25
• 제 3 절 방사능 농도 측정 방법 27
• 1. 감마 동위원소 측정 27
• 2. 삼중수소(3H) 측정 29
• 제 4 절 품질관리 및 검출한계 32
• 1. 분석 장비 교정 및 효율 검증 32
• 2. 분석 과정의 품질관리 35
• 3. 검출한계 산정 36
• 제 3 장 해양 방사능 농도 준위 및 영향 인자 분석 37
• 제 1 절 해양 방사성물질의 특성 38
• 1. 해양에서 방사성물질의 거동 40
• 2. 방사능 준위 및 측정 기준 41
• 가. 방사능 준위 정의 41
• 나. 방사능 준위 측정 기준 41
• 다. 방사능 준위의 관리와 중요성 42
• 제 2 절 국내 해양 방사능 준위 및 영향 요인 43
• 1. 국내 해역의 방사능 농도 준위 43
• 2. 국내 원자력발전소 운영으로 인한 방사성물질 배출 43
• 가. 주요 배출 방사성물질 44
• 나. 국내 원자력발전소 배출량 44
• 다. 국내 방사성물질의 배출 관리 체계 47
• 3. 국내·외 원자력발전소 사고로 인한 방사능 영향 48
• 가. 국내 원자력발전소 사고 48
• 나. 국외 원자력발전소 사고 49
• 4. 해양 환경 요인 50
• 가. 해류의 흐름과 방사성물질 확산 50
• 나. 기상 조건 및 대기 확산 51
• 다. 계절적 요인 및 해양 혼합 작용 52
• 제 4 장 국내 원자력발전소 방사성물질 비정상 방출 사건 분석 53
• 제 1 절 월성 원자력발전소 방사성물질 비정상 방출 사건 54
• 1. 월성 2호기 정화계통 누설로 인한 삼중수소(3H) 방출 54
• 2. 월성 3호기 결함연료탐지계통 누설로 인한 삼중수소(3H) 방출 54
• 3. 월성 3호기 가압기 배수밸브 오조작에 의한 삼중수소(3H) 방출 54
• 4. 월성 3호기 부근 지하수에서 삼중수소(3H) 누출 55
• 5. 월성 4호기 사용후핵연료 저장수조에서 방사성 냉각수 누출 55
• 제 2 절 한빛 원자력발전소 방사성물질 비정상 방출 사건 55
• 1. 한빛 5호기 탈염수 공급모관 오염에 의한 방사성물질 방출 55
• 2. 한빛 5호기 기체폐기물 계통 누설로 인한 방사성물질 방출 55
• 3. 한빛 3호기 증기발생기 전열관 누설에 의한 방사성물질 방출 56
• 4. 한빛 1호기 액체 방사성폐기물 무단 방출 56
• 5. 한빛 6호기 격납건물 내부 공기 비정상 방출 56
• 제 5 장 후쿠시마 원자력발전소 오염수 방류 분석 58
• 제 1 절 후쿠시마 원자력발전소 오염수 방류 58
• 1. 사고 발생 과정 및 방사성물질 누출 경과 58
• 2. 후쿠시마 사고 당시 우리나라 방사선 영향 59
• 3. 후쿠시마 오염수 처리 방법 60
• 4. 국내 해역으로의 오염수 확산 예측 및 영향 평가 63
• 가. 후쿠시마 사고 당시 유출된 방사성물질에 대한 시뮬레이션 결과 63
• 나. 오염수 방류 계획에 따른 시뮬레이션 결과 64
• 제 6 장 국내 원자력발전소 비정상 방출의 해양 영향 평가 66
• 제 1 절 월성 원자력발전소 비정상 방출의 해양 영향 67
• 1. 월성 2호기 정화계통 누설로 인한 삼중수소(3H) 방출 67
• 2. 월성 3호기 결함연료탐지계통 누설로 인한 삼중수소(3H) 방출 67
• 3. 월성 3호기 가압기 배수밸브 오조작에 의한 삼중수소(3H) 방출 68
• 4. 월성 3호기 부근 지하수에서 삼중수소(3H) 누출 69
• 5. 월성 4호기 사용후핵연료 저장수조에서 방사성 냉각수 누출 69
• 제 2 절 한빛 원자력발전소 비정상 방출의 해양 영향 75
• 1. 한빛 5호기 탈염수 공급모관 오염에 의한 방사성물질 방출 75
• 2. 한빛 5호기 기체폐기물 계통 누설로 인한 방사성물질 방출 75
• 3. 한빛 3호기 증기발생기 전열관 누설로 인한 방사성물질 방출 76
• 4. 한빛 1호기 액체 방사성폐기물 무단 방출 76
• 5. 한빛 6호기 격납건물 내부 공기 비정상 방출 77
• 제 3 절 국내 원자력발전소 비정상 방출에 따른 해양 영향 고찰 83
• 제 7 장 후쿠시마 오염수 방류에 따른 해양 영향 평가 84
• 제 1 절 오염수 방류 전·후 해수 농도 변화 84
• 1. 해수 중 방사성 세슘(134Cs 및 137Cs) 분석 결과 84
• 2. 해수 중 삼중수소(3H) 분석 결과 90
• 제 2 절 오염수 방류 전·후 해양생물 농도 변화 93
• 제 3 절 오염수 방류 전·후 해저퇴적물 농도 변화 98
• 제 4 절 후쿠시마 오염수 방류에 따른 해양 영향 고찰 102
• 제 8 장 결 론 105
• 참고문헌 108