백두산 화산 폭발, 천지 고인 20억 톤 물을 주목하라

백두산 화산 폭발, 천지 고인 20억 톤 물을 주목하라

솟구치는 마그마가 천지 물과 만나면 폭발 강도 훨씬 강해져
화산 전 생긴 균열로 물 쏟아지면 신의주 흔적도 없이 사라질 것

2010-08-13 13:53:02  이슬 기자

전 세계 화산 및 지질 전문가가 백두산을 주목하는 이유는 폭발 강도와 피해 규모가 기존의 어떤 화산보다 파괴적일 것으로 예상되기 때문이다. 최근 백두산에서 발견된 몇 가지 징후가 화산 폭발 가능성을 암시하면서 관심은 더욱 고조되고 있다. 미국 과학잡지 ‘사이언스 매거진’ 최신호는 백두산의 화산폭발 가능성에 대해 언급하며 본격적인 백두산 연구가 진행돼야 한다는 전문가들의 견해를 싣기도 했다.

국내에서 20년 가까이 화산에 관한 연구를 해 온 경상대학교 지구환경과학과 손영관 교수는 화산 폭발이 일어나기 전 지진 충격으로 단순히 천지 인근에 균열이 생겨 물이 쏟아지는 상황이 발생하더라도 상상할 수조차 없는 대홍수로 이어질 것이라고 지적한다.

김 교수는 “백두산 인근에 지진이 발생해 천지 주변의 암반에 균열이 생겨 두만강 쪽이건 압록강 쪽이건 한 번이라도 범람 한다면 상상할 수 없는 홍수 피해가 있을 수 있다. 신의주 등의 도시가 아예 황해까지 쓸려갈 수 있다”고 말한다.

 

백두산 천지에 고인 물은 무려 20억 톤에 달한다. 화산 분출이 일어나지 않더라도 지진으로 인해 암반에 균열이 생겨 물이 범람하면 상상할 수 없을 정도로 엄청난 대홍수가 발생할 것이라는 지적이 제기되고 있다. 물론 화산폭발 과정에서 마그마와 만나게 되면 1000년 전에 있었던 대폭발보다 더 위력적인 폭발로 이어질 수 있다. ⓒ연합뉴스

백두산 마그마, 천지 20억 톤 물 만나면 폭발력 더 거세져
천지에 균열이 생겨 물이 범람하는 것보다 더 위험한 것은 마그마와 만나 파괴적인 폭발을 일으키는 경우다. 손 교수는 백두산의 폭발을 가정할 경우 천지에 고여 있는 20억 톤의 물이 폭발 위력을 더욱 세게 만들 것이라고 경고한다.

일반적으로 물은 뜨거운 것을 식혀주는 역할을 한다고 생각하지만 섭씨 1200도의 마그마와 만나면 이야기는 전혀 달라진다. 뜨거운 냄비를 식히기 위해 차가운 물에 넣을 경우 순간적으로 열과 수증기가 뿜어져 나오는 것과 비슷한 이치다.

손 교수는 “마그마가 1000도 이상의 고온인데 물과 만나면 마그마가 급속하게 식으면서 조각 조각나게 되고, 마그마와 접촉한 물은 수증기로 변해 부피가 1000배 정도 늘어나게 된다. 화산 폭발의 파괴력이 거세지는 것이다”고 말한다.

지난 4월에 있었던 아이슬란드 화산 폭발 당시 화산재로 인해 전 세계 곳곳에서 항공기 결항 사태가 일어났던 것도 이 때문이다. 이 화산의 경우 과거 조용하게 용암만 흘러내리는 분출이 대부분이었지만 지난 4월에는 화산 정상부에 있는 빙하와 마그마가 만나면서 폭발적인 작용을 일으켜 화산재가 상공 8km까지 솟구쳤다.

지진 활동 등을 통해 백두산 화산의 폭발 위험을 제기한 부산대학교 지구과학교육과 윤성효 교수 역시 천지에 고인 물을 주목하고 있다. 그는 “만의 하나 유문암질 마그마이든 현무암질 마그마이든 마그마가 이 천지 물과 만나게 되면 엄청난 양의 수증기와 화산재를 발생하면서 폭발적인 분화를 하게 되고, 이 때 화산재의 구름기둥은 대류권을 뚫고 성층권까지 진입해 우리나라가 속한 중위도에서 편서풍과 제트류를 타고 동쪽으로 진행하고 일부는 지구 상층을 몇 바퀴 돌게 될 것이다”고 설명한다.

백두산의 화산 폭발을 이해하기 위해 아이슬란드 화산을 예로 들긴 했지만 사실 둘은 서로 비교가 불가능할 정도로 규모의 차이가 있다. 아이슬란드 화산 폭발 당시 내뿜었던 화산재의 총량은 0.1㎦에 불과하다. 반면 백두산이 1000년 전 있었던 폭발과 비슷한 폭발을 일으킨다면 이에 1000배에 달하는 100㎦의 화산재를 뿜어낼 것으로 보인다. 화산재가 100㎦라고 하면 이해가 쉽지 않겠지만 이는 한반도 전역에 성인 남성의 키 높이로 화산재가 쌓이는 정도다.

게다가 아이슬란드 화산 폭발 당시 분출된 화산재가 도달한 곳은 상공 8km 정도에 불과했지만 백두산이 1000년 전 폭발을 재연할 경우 상공 25km로 대류권을 벗어나 성층권에 도달할 것으로 보인다. 1000년 전에 있었던 백두산 화산 폭발 당시 칼데라 호에 지금처럼 20억 톤의 물이 고였는지 아직 의문이다. 중요한 것은 당시보다 지금 더 많은 물이 고여 있다면 화산의 폭발 파괴력은 가늠하기 어려울 정도로 더 커질 수 있다는 것이다.

화산 폭발 후 화쇄류와 화산이류 공포 ‘상상 이상’
백두산이 폭발하면 크게 세 가지 피해가 예상된다. 반경 50km 내외를 초토화시키는 화쇄류와 화산재와 물이 섞여 강과 계곡을 따라 흐르는 화산이류 그리고 상공으로 치솟은 화산재와 아황산가스가 그것이다.

먼저 화쇄류는 화산 쇄설물의 흐름이라는 뜻으로 화산 폭발과 함께 뿜어져 나온 화산재와 쇄설물이 뜨거운 가스와 섞여 뭉개 구름처럼 방사선으로 퍼지는 것이다. 공기보다 밀도가 높기 때문에 바닥으로 낮게 깔리며 흘러간다.

‘흘러간다’는 표현을 사용하긴 했지만 속도는 시속 150km로 스포츠카를 타고 달리는 것과 비슷하다. 섭씨 700~800도의 고온을 유지하기 때문에 화쇄류가 휩쓸고 지나간 자리는 그야말로 초토화된다. 나무나 건축물은 그 자리에서 순식간에 불타버리고, 만약 사람이 있다면 죽음을 인지하기도 전에 사망하게 된다.

화쇄류의 위력은 79년 고대 이탈리아 폼페이에서 발생한 베수비오 화산을 통해 확인할 수 있다. 그해 8월 24일 화산이 폭발하면서 뿜어져 나온 화쇄류가 순식간에 폼페이를 덮쳤고, 집 안에서 자고 있던 사람이나 뭔가를 생각하고 있던 사람, 식탁에서 밥을 먹고 있는 사람 등 주민들은 갑작스럽게 타 죽게 됐다. 이후 발굴 작업을 거치는 과정에서 고고학자들이 빈 공간 사이에 석고를 삽입해 원형을 복원하면서 당시 화산 폭발의 치명적인 위력을 목도하게 된 것이다.

역사의 기록에 따르면 1902년 서인도 제도에서 발생한 몽플레 화산 폭발 당시 화쇄류로 공격을 당한 생피에르 마을에서 2만 8천명의 사망자가 발생했고, 생존자는 단 두 명에 불과했다. 당시 화쇄류는 섭시 800도의 고온으로 시속 160km로 빠르게 마을을 덮쳤다. 당시 사망한 시신에서는 뇌의 체액이 순간적으로 기화돼 두개골이 파열된 경우도 있었다.

손 교수는 백두산이 폭발할 경우에도 이 같은 화쇄류의 공격이 반드시 있을 것이라고 경고한다. 물론 거리가 멀어질수록 위험이 조금씩 줄어들긴 하지만 화쇄류와 만나게 될 경우 생각할 겨를도 없이 타 죽을 것이라고 말한다. 현재 백두산의 식생이 울릉도보다 더 단순한 것도 1000년 전 대폭발로 인한 화쇄류가 삼림을 완전히 파괴했기 때문이다.

화산이류의 피해 역시 클 것으로 보인다. 화산이류는 화산재는 물론 암석을 포함한 갖가지 쇄설물이 물과 섞여 걸쭉한 레미콘 반죽처럼 변해 계곡이나 강을 따라 흐르는 것이다. 비중이 크고 점성이 높아 화산이류와 만난 모든 건물이나 교량 등 구조물은 모두 파괴된다. 이와 관련해 부산대 윤 교수는 백두산이 폭발할 경우 이 화산이류가 화산체 사면의 저지대는 물론 압록강과 두만강 유역을 습격할 것이라고 경고한다.

‘백두산 대폭발의 비밀’을 쓴 소원주 박사는 책을 통해 “조용하게 흐르던 강이라고 하더라도 화산 이류가 일단 매몰시킨 계곡은 토사량이 많은 급류로 변하게 된다. 많은 비가 오게 되면 하류 지역의 마을과 도시는 언제나 홍수와 범람의 위협에 시달리게 된다”고 설명한다.

실제로 1985년에 발생한 콜럼비아 네바도 엘 루이즈 화산 폭발 당시 화산이류에 의해 2만 3천 명이 사망한 바 있다.

 

화산 관련 전문가로 알려진 경상대학교 지구환경과학과 손영관 교수. 손 교수가 동영상을 통해 화산이류에 대해 설명하고 있다. ⓒ뉴스한국

무섭게 솟구친 화산재, 성층권 도달…전 지구 기근 피해 강타
화산 폭발이 두려운 이유는 폭발 당시 발생하는 화쇄류, 화산 이류와 같은 직접적인 피해 이외에도 예측 불가능한 간접 피해가 극심하기 때문이다. 전문가들이 백두산에 주목하는 이유도 이 같은 간접피해의 규모 때문이다. 경상대 손 교수는 “화산재가 성층권에 도달하면 ‘백두산’이라는 이름을 들어보지 못한 아프리카 오지의 주민들까지 피해를 입을 수밖에 없다”고 지적한다.

앞서 언급한 것처럼 백두산이 대규모 폭발을 일으켜 화산재와 아황산가스가 성층권까지 진입할 경우 향후 3년 안팎의 기간 동안 지구의 기온이 1~2도까지 낮아질 수 있다. 고체인 화산재가 비교적 빨리 땅으로 떨어지는 반면 아황산가스는 대기 중의 수증기와 결합해 강한 황산 에어로졸 형태로 수년에 걸쳐 성층권에 남아 있을 수 있기 때문이다.

이 황산 에어로졸은 햇빛을 반사시켜 지구의 온도를 떨어뜨려 한랭화를 가져올 수 있는데, 예상치 못한 기상이변으로 여름에도 눈이 오는 일이 발생할 가능성도 있다는 것이 손 교수의 설명이다.

지구의 온도가 1~2도 정도 떨어지는 것을 대수롭지 않게 여길 수도 있지만 최근 지구온난화로 지구상에 갖가지 기상이변이 발생하는 것과 대조해 보면 그렇게 쉽게 생각할 문제는 아니다. 지구온난화를 말할 때 지구의 상승 온도가 0.74도이기 때문이다.

문제는 이 한랭화가 생태계에 심대한 타격을 주면서 기근으로 이어질 수 있다는 점이다. 심지어 1883년 인도네시아에서 발생한 크라카토아 화산 폭발 이듬해에는 여름이 아예 사라졌었다고 한다.

하늘에서는 강한 황산 물방울이 대기로 들어오려는 태양 에너지를 차단하는 동시에 강한 산성비로 내리기 때문에 식물을 고사시키거나 토양을 산성화로 만들어 식물 생장을 억제한다. 인간의 주요 식량으로 삼는 갖가지 농작물 작황도 큰 피해를 입어 식량난에 직면할 수 있다. 아래는 소원주 박사의 ‘백두산 대폭발의 비밀’ 중 한 대목.

“아이슬란드에서는 1783년 6월에 라키 화산이 분화했다. 이것은 역사상 가장 거대한 용암 분출로 기록되었다. 라키 화산의 25km에 달하는 기다란 열극을 따라 총 용적 12㎦의 액체 용암을 천천히 분출시키고 9,350명의 사망자를 냈다. 이때 용암과 함께 화산 가스를 대량으로 분출해 유럽 전역에 ‘블루 헤이즈(푸른 안개)’라는 기상 이변을 일으켰다. 그해 유럽의 여름은 이상 저온으로 아무런 작물도 수확할 수 없어 대기근이 발생했다. 수년간에 걸친 흉작과 기근은 프랑스에도 영향을 미쳐 이윽고 프랑스 혁명의 또 다른 원인이 되었다고 한다.

역시 일본에서도 1783년부터 수년간 전국적으로 사상 최악의 대기근에 의해 10만 명 이상 사망한 것으로 기록되어 있다. 이것은 일본의 아사마 화산 분화뿐 아니라 유럽의 아이슬란드 라키 화산의 블루 헤이즈가 아시아에도 영향을 미쳤기 때문이다. 아무리 얌전한 액체 용암의 분출이라고 해도 화산의 분화는 사람들로 하여금 그 땅을 버리고 떠나게 한다. 라키 화산의 분화로 인해 당시의 아이슬란드 인구는 급감하고 말았다.“

상공으로 분출한 화산재가 지면 곳곳에 무분별하게 쌓이기 시작하면서 극심한 상수원 오염도 발생한다. 손 교수는 “강이건 개천이건 상당히 오랜 기간 동안 흙탕물만 흐를 것이다. 화산재를 사람이 인위적으로 치울 수는 없는 노릇이다. 물론 이 화산재가 토양의 일부분이 돼서 식물이 다시 자란 후에는 상황이 달라지겠지만 이렇게 생태계가 복원되기까지 상당히 오랜 시간이 걸릴 것이다. 1991년 필리핀 피나투보 화산 폭발의 경우 10년이 넘도록 홍수가 자주 일어났고 강물이 혼탁해졌다. 정수하는 데에도 많은 비용이 들 것으로 보인다”고 설명한다.

백두산을 바라보는 전문가들은 반드시 화산이 폭발할 것이라고 경고한다. 시기에 대해서는 단정할 수 없지만 폭발은 언젠가 일어난다는 것이다. 그렇다면 이 같은 막대한 피해가 예상되는 화산 폭발 피해를 해결할 수 있는 방법은 무엇일까.

이에 대해 손 교수는 “할 수 있는 일이 별로 없는 것 같다”고 단언한다.

그는 “(화산 폭발은)워낙 큰 규모의 자연 현상이기 때문에 사람이 할 수 있는 방법이 별로 없다. 일단 분출을 막을 방법이 없고, 화산 분출 이후 피해를 최소화하기 위해서도 우리가 할 수 있는 일은 많지 않다. 다만 화산 분출 이후 뒤처리를 효율적으로 하는 것이 최선일 것 같다”고 설명한다.

 

美화산학자 “백두산 반드시 폭발한다…공동연구 필요”

<사이언스 매거진> “北관리 최근 외국 화산학자와 연구협력 요청”

2010-08-12 17:43:47  고동석 기자

 

백두산 천지 풍경. ⓒ연합뉴스

최근 몇 년 사이 북한과 중국 접경 지역에서 강력한 지진이 빈발하고 백두산 지표면에서 화산 연기가 피어오르는 징후가 나타나자, 폭발을 우려한 북한 당국이 외국 화산학자들에게 공동 관측을 위한 연구교류 협력을 요청한 것으로 알려졌다.

미국의 과학잡지인 <사이언스 매거진>은 최신호에 백두산의 화산폭발 가능성을 비중 있게 다루면서 “북한 관리가 백두산의 연구와 해외 연수, 관측 장비의 보완을 위해 외국의 화산학자와 교류를 요청했다”고 전했다.

이와 관련해 미국 화산학자들 사이에서 백두산 폭발에 대해 우려와 함께 관심이 뜨거워지면서 다시 남북 간 공동연구의 필요성이 제기되고 있다.

미국 UC 산타크루즈 대학 지구과학연구소 짐 길(Jim Gill) 교수는 11일 자유아시아방송(RFA)과의 인터뷰에서 “백두산에서 반드시 화산 폭발이 일어날 것”이라며 “미국 내 학자들도 매우 우려하고 있다”고 밝혔다.

전 세계의 화산 활동을 연구해온 길 교수는 이날 “백두산은 인류사에서 전 세계에 있는 화산 중에서도 가장 큰 폭발을 일으켰던 두 개의 화산 중 하나”라며 “지금도 백두산 밑에는 마그마가 존재하며 백두산이 인류 역사상 가장 큰 화산 폭발을 일으켰기 때문에 다시 폭발할 것”이라고 예측했다.

그러나 한국 내 일부 학자들이 “4~5년 내에 폭발할 가능성이 있다”는 주장에 대해선 “과학적인 증거가 없다(no specific scientific evidence)”고 잘라 말했다.

그의 지적은 백두산 폭발설을 부정하는 것이 아니라 천지 아래에서 끓고 있는 마그마방 상태가 어느 정도인지를 규명하기 위해선 과학적인 탐사 연구가 필요하다는 뜻으로 풀이된다.

RFA는 길 교수 외에도 미국 스미소니언 연구소의 지질학자와 화산학자들이 백두산 폭발을 매우 우려하고 있다고 보도했다.

길 교수는 근래 들어 중국이 화산 폭발의 주요 징후인 지진활동과 백두산 지형의 변화, 천지 내 물의 화학 반응 등을 과학적으로 조사하고 있는 점을 주목하고 있다고 말했다.

그는 “미국 과학자들도 한국, 일본, 중국 등과 백두산을 조사하고 연구하는 데 동참하기를 바라고 있다”고 국제적인 공동 연구에 대한 기대를 내비쳤다.

중국은 자체적으로 백두산 아래에 집중적으로 관측 장비를 설치해 지표면의 진동과 온도 상승 추이를 조사 중인 것으로 파악되고 있다.

한국지질자원연구원의 이윤수 박사 역시 백두산의 화산 폭발이 북한과 중국은 물론 한국, 일본, 러시아 등이 직면한 현실적인 문제임을 인식해 종합적이고 치밀한 대책의 필요성을 역설했다.

이 교수는 RFA를 통해 “백두산의 위치상 당연히 북한과 협력이 필요하고 중국과 외교적 노력이 요구된다”며 “남북 간 공동연구도 실현돼야 한다”고 강조했다

북한 당국은 지난 2007년에 백두산의 화산폭발에 관한 공동연구를 한국에 요청했으나, 이명박 정부 들어 남북관계가 악화되면서 연구 시작 단계에서 사실상 중단됐다.

이 때문에 북한 당국은 백두산의 화산 활성화 상태를 정밀하게 관측하지 못해 국제사회에 도움을 요청하고 있는 실정이다.

이와 별도로 정부는 지난 6월 28일 지질 및 화산 전문가들을 소집해 대책회의를 갖고 백두산의 현 상황과 대책에 대해 논의한 바 있으며, 지난달에는 백두산과 관련한 비공식 간담회를 열어 만약의 사태에 대비한 시나리오를 상정한 것으로 전해지고 있다.

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