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화사한 활화산, 이제는 화낼 백두산
손용원 수습기자  |  ywson51@uos.ac.kr
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승인 2019.05.08  
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946년 백두산에서 용암 분출을 동반한 거대한 화산 폭발이 있었습니다. 그 후 1903년에도 규모가 작은 폭발이 연이어 발생했습니다. 이 폭발은 해발 2750m로 한반도에서 가장 높은 산과 그 분화구의 함몰로 세계에서 가장 높은 칼데라호 천지를 만들었습니다. 당시 화산재는 산을 하얗게 에워싸 백두산의 이름의 유래가 된 백색의 부석을 만들었고, 분출된 용암은 주변 지역에 용암협곡과 주상절리를 만들었습니다. 당시 기록에 따르면 1,200km가 떨어진 일본에서도 그 폭발음이 들렸을 정도로 강력한 폭발이었습니다. 실제로 현재 당시의 제트기류를 타고 날아간 화산재가 일본 홋카이도와 쿠릴열도의 퇴적층에서 발견된다고 합니다. 약 1천년이 지난 지금 휴화산인 백두산이 분화하는 건 아닌가 하는 염려가 계속되고 있습니다.

화산의 종류에는 여러 가지가 있습니다. 맨틀 심부에서 올라오는 열점 화산, 판과 판이 벌어지는 열곡 화산, 판이 다른 판을 파고들어 마찰해 발생하는 섭입 화산이 그 예입니다. 백두산의 경우 그 종류가 확실히 알려지지 않아 새로운 종류의 화산일 것으로 추측됩니다. 화산이라면 마그마의 분출을 빼놓을 수 없습니다. 이를 화산 활동이라고 하는데, 지구 내부에 존재하는 암석의 용융체인 마그마가 지각의 압력이 약한 틈을 뚫고 지표 위로 나오면서 폭발하는 현상입니다.

폭발에는 용암, 화산 가스, 화산 쇄설물이 동반됩니다. 용암은 온도가 약 800도에서 1200도 정도로 마그마가 지표로 나온 뒤 가스가 빠져나간 액체 말합니다. 화산 가스는 수증기가 약 70%로, 나머지는 이산화탄소와 황으로 이뤄집니다. 화산 쇄설물이란 화산재와 화산탄 등 화산 폭발로 인한 충격이나 가스로 인해 널리 퍼지는 고체 물질을 말합니다. 이러한 화산 활동은 인류에게 긍정적, 부정적 영향을 모두 줍니다. 화산활동으로 인해 비옥한 토양과 여러 광상자원을 얻을 수 있고 지열을 이용해 온천 및 지열발전에 이용할 수 있습니다. 하지만 폭발 당시 용암으로 인한 주변 마을의 피해, 화산 쇄설류의 흐름으로 인한 산사태, 화산재로 인한 농작물 피해와 항공기 결항, 유독 가스로 인한 피해가 있을 수 있다는 점에서는 부정적입니다.

   
▲ 계절에 따른 낙진 피해 예상도. 겨울철에는 북서풍의 영향을 받고, 여름철에는 남동풍의 영향을 받는다. (출처: 한국교육학술정보원)

화산이 언제 터질지 확실하게 예측하는 것은 불가능합니다. 그저 터지기 직전에 최대한 빨리 알아내서 대비하는 것이 최선입니다. 이에 학자들은 화산 활동을 관측하고 예측 하는데 큰 노력을 기울여왔습니다. 화산 분출이 본격적으로 일어나기 전, 지하에서는 마그마 방이 형성되며 그 크기가 커졌다 작아지기를 반복하다가 충분한 에너지가 모이면 압력이 높아져 터져 나오게 됩니다.

따라서 대략적인 폭발 가능성을 지진의 발생 빈도의 증가, 지표의 온도 상승, 화산의 사면 경사의 증가와 화산가스의 배출량으로 알 수 있습니다. 화산 분출의 직접적인 원인이 되는 마그마 방의 움직임은 지진과 경사면의 기울기 변화를 야기하고 지표와 가까워질수록 그 열기가 지표를 데우기 때문입니다. 학자들은 백두산의 마그마방의 여부를 파악하기 위해 지진파를 이용해 그 크기를 추정하는 연구를 해왔습니다. 마그마는 액체의 성질을 가지고 있기 때문에 횡파인 S파가 통과할 수 없으며 종파인 P파만이 통과합니다. 이를 이용해 P파가 주로 관측되는 지점들을 파악하고 속도감소를 측정해 어느 정도 그 크기를 예측할 수 있습니다. 앞으로는 중력 및 자력 탐사자료를 활용한 화산 내부 마그마 거동 분석연구로 마그마 방을 간접적으로 파악하고, 시추선을 이용해 직접 마그마 방을 관찰할 계획입니다.

2003년 11월 백두산에서 평소의 10배의 달하는 243건 지진이 연달아 발생해 북한 주민들이 이주한 적도 있었습니다. 지금은 비록 잠잠해졌지만, 앞으로 어떻게 될지 모릅니다. 백두산의 폭발 시기와 그로 인한 피해를 정확히는 알 수 없지만, 둘레가 14km이고 수심이 374m인 천지의 20억 톤의 물이 용암과 만나면 용암이 빠르게 식어 엄청난 양의 수증기와 함께 화산재가 발생할 것으로 예측됩니다.

한국 및 일본에도 영향이 있을 것으로 보입니다. 이에 많은 국가가 협력해 백두산을 예의주시하고 있습니다. 2011년부터 북한, 영국, 미국, 중국 공동연구그룹인 백두산 지질연구그룹이 공동 연구를 수행해왔습니다. 영국에서 먼저 지진계 반입에 대해 유엔제재 예외 승인도 받았습니다. 우리 정부는 기상청과 소방방재청과 부산대가 협력하는 백두산 화산분화 연구 추진체를 조직해 화산특화연구센터를 설립할 계획입니다.

다른 국가와 협력을 통해 백두산을 주기적으로 방문해, 가스와 지표면 데이터를 채집·분석하고, 원격탐사로 화산 감시체계 개선 고도화 및 분화 대응 연구 등을 진행할 예정입니다. 또한 통일부와 남북협력이행추진위원회의 협의를 통해 백두산 과학기지 건설을 계획하고 있습니다.


손용원 수습기자 ywson51@uos.ac.kr
 

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