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활화산인 백두산 폭발할 때 ‘강력한 초화산 가능성’
일시적으로 한랭화 초래해 ‘동식물에 심각한 피해’
2004년 지표면아래 두군데 ‘고온의 마그마방 발견’
2002년 7.3 규모 강진, 한달에 250회 지진 발생도
“백두산이 언제 다시 폭발할지 기상 예보하듯 맞히기는 어렵습니다. 분명한 사실은 백두산은 활화산(活火山)이기 때문에 언제든 터질 수 있다는 겁니다.”(세계적인 화산 전문가 ‘영국 케임브리지대 교수 클라이브 오펜하이머’)
“지난 2011년 발생한 동일본 대지진의 지각판 운동의 영향으로 백두산 분출 확률이 2032년에는 99%로 이른다.”(日本의 화산전문가인 도호쿠대학교 다니구치 히로마쓰 교수)
● 언제든 폭발할 수 있는 조건 ‘대충족’
백두산(白頭山)은 북한과 중국 국경 사이에 있는 활화산이자 초화산으로, 한반도에서 가장 높은 해발 2,750m의 산이다. 초화산(超火山, supervolcano)은 일반적인 화산 분화의 수천 배에 달하는 부피 1,000 입방킬로미터 이상의 분출물을 분화시킬 수 있는 화산을 말한다.
과학자들은 미국의 옐로스톤, 일본의 후지산, 한반도의 백두산 등을 가장 위험한 지역으로 보고 있는데, 이는 이 지역의 지하에 뜨거운 마그마가 다음 폭발을 기다리면서 휴화산 상태로 있기 때문이라고 한다. 북한·러시아·중국이 교차하는 지점의 아래는 지진대다. 다시 말해 백두산의 심부(深部)에는 지진이 빈발하다. 그래서 전문가들끼리는 ‘백두산 화산이 언제 폭발해도 이상할 게 없다’고 말한다.
백두산은 1990년 중국 지진국과 미국 뉴욕주립대가 공동으로 백두산 내부의 탄성파 실험을 했고, 한반도에서 마그마(용암)의 존재가 유일하게 확인된 산이다. 백두산의 경우 지하 10km에 거대한 마그마층이 존재하는 것으로 알려진다.
2004년 미국 매사추세츠공대(MIT)에서도 이를 뒷받침하는 연구 결과가 나왔다. 에릭 헤틀란드 연구원이 1998년부터 2년간 백두산 지하에서 발생하는 지진파를 분석한 결과, 지표면 아래 5∼10㎞, 15∼25㎞ 두 군데에서 마그마방으로 추정되는 고온의 영역을 발견한 적이 있다.
그런데 5~10㎞ 지점에서 관측됐던 마그마방이 당시 2~3㎞ 지점까지 올라왔다는 것이다. 이는 진앙지가 천지 아래쪽 불과 2㎞ 지점이라는 의미이다. 마그마방은 마그마가 거대한 덩어리 형태로 뭉쳐져 있는 것을 말하는데, 수직으로 성장하여 상승하면 곧 분출로 이어지게 된다.
20세기 말엽까지 중국의 무관심과 한국의 정세 등이 맞물려 백두산은 화산이라는 인식조차 희미했다. 한 가지특이한 점은 1999년 이전에는 백두산의 화산 활동이 감지되지 않았다는 점이다. 바야흐로 사람들이 백두산의 활동에 귀 기울이기 시작한 건 2,000년대에 이르러 지진계가 하나둘씩 설치되면서부터이다.
그리고 2002년 6월 28일 중국 옌지(延吉) 북동쪽 왕청 현에서 7.3 규모의 지진이 발생한 뒤 상황이 급변했다. 이후 약 4년 동안 백두산에서는 마그마가 팽창하면서 주변 암석이 약해졌을 때 발생하는 ‘화산지진’이 수백 차례나 이어졌다. 한 달에 250회 넘게 지진이 발생하기도 했다.
백두산 인근에서 지진파는 각각 상이한 수치를 보이고 있다. 백두산에서 약 60km 떨어진 지점은 지각의 두께가 35km, 즉 지진파 값이 중국과 한국 대륙계와 비슷한 반면, 백두산으로부터 약 20km에 이르는 지점까지는 지진파 값이 증가한 것으로 조사됐다. 이는 백두산 아래 지각을 이루는 암석이 일부 녹아있다는 사실을 나타내고 있다.
마그마가 올라오면서 융기하기 때문에 지형이 변하게 되는데 백두산이 한창 활발하던 10여 년 전을 보면 백두산 천지 근처가 약 60cm 정도 벌어진 게 감지가 됐다.
최근 중국과학원 지질물리연구소와 활화산연구센터 등의 공동 측정에 따르면, 백두산 천지의 해발고도가 높아지고 인근 온천수의 온도도 높아지고 있으며 헬륨 농도도 증가하고 있다고 한다. 또한 산사태와 암석균열이 일어나는 현상이 발생하고 있다. 다시 화산폭발 징조를 재요약하여 본다.
첫째는 지표면의 이동이다. 천지를 중심으로 볼 때 2000년에 지표면은 1cm 정도 이동하고 2002년 대비 2003년의 기록을 보면 최대 변이가 4cm에 달한다. 이렇게 팽창하던 지표면이 잠시 주춤하다가 2006년, 2007년에 다시 팽창했다.
둘째는 산의 부풀어 오름 현상이다. 일본 지구자원탐사위성(JERS1)이 1992년 9월부터 1998년 10월까지 측정한 사진과 데이터를 분석한 결과에 따르면, 백두산은 천지를 중심으로 주변 지역이 해마다 약 3㎜씩 솟아오른다.
백두산의 높이는 2002년부터 2005년 사이에도 10㎝가량 상승했다. 중국 정부의 인공위성 사진은 산 정상을 중심으로 백두산이 높아졌을 뿐 아니라 산 전체가 부풀어 오른 것으로 나타났다. 이는 지하의 마그마가 성장함에 따라 백두산 정상부가 솟아오른 것으로 추정된다.
일본 방재과학경제연구소도 인공위성으로 관찰해 보니 2004년 대비 2005년 당시 백두산과 인공위성의 거리가 2cm 가까워졌다. 인공위성은 일정한 높이에서 균일하게 돌고 있는 만큼, 백두산이 부풀었음을 나타내고 있었다.
세번째는 천지 주변의 온천 온도도 지속적으로 상승하고 있다는 점이다. 온천 온도가 1991년 당시 67도~69도였던 것이 2010년 1월 13일 영하 17도였을 때 측정해보니 74도에 달했다. 최근에는 최고 83도까지 뜨거워졌다. 온천의 온도가 상승했다는 것은 온천가스를 뿜어 올리는 지하수의 온도가 상승한다는 것이고, 이는 마그마의 열원이 커지고 있다는 증거다.
이외의 중요한 단서는 화산성 가스 분출 여부다. 헬륨 농도가 일반 대기의 7배나 증가했다. 칼데라(강력한 폭발로 인하여 화산의 중심부에 생긴, 분화구 모양의 우묵한 곳) 주변의 암석 틈새에서 화산가스가 분출해 헬륨가스의 증가로 백두산의 나무들이 질식해 말라 고사되고 있다. 이산화탄소, 이산화황, 수소, 헬륨 등이 평상시와 달리 많이 나온다면 이를 화산 폭발의 전조이다.
지금 나타나고 있는 징조로 보면 백두산 화산은 내일이라도 터질 가능성이 있다. 그럼에도 바로 폭발로 이어지지 않는 이유는 마그마의 점성이 높다는 데 있다. 마그마의 점성이 높으면 지표면 위로 올라오는 속도가 느리고, 그 과정에서 굳어 암석이 되어 버리기 때문이다. 땅속에 뜨거운 마그마를 잔뜩 품고서도 가만히 있는 화산이 활화산보다 더 위험하다는 것이 그 이유다.
● 백두산 폭발 ‘입체적 시나리오’
백두산은 다량의 화산재를 만들어내는 유문암질과 조면암질의 점성 높은 마그마가 대부분이기 때문에 엄청난 양의 분출 가스를 붙잡아 둘 수 있다. 점성이 낮은 마그마는 가스를 붙잡아 두는 힘이 약해 소규모 폭발이 일어나는 반면, 점성이 높은 마그마는 최후의 순간까지 화산 가스를 억제하고 있기 때문에 폭발을 하게 되면 대규모로 이어진다.
어느 날 백두산 천지의 분화구에서 엄청난 굉음과 함께 화산 폭발이 시작된다. 마치 샴페인 뚜껑이 따지듯, 마그마와 가스로 이뤄진 거대한 기둥이 순식간에 대류권을 뚫고 성층권까지 치솟는다.
우선, ‘분연주’(ash plume)라고 불리는 화산구름 기둥이 최대 5km까지 치솟았다가 무너져 내리면서 엄청난 양의 화산쇄설물이 최대 시속 150km로 주변지역을 덮치게 된다. 이로 인해 최대 섭씨 700도의 뜨거운 용암이 산비탈을 타고 흘러내리면서 닿는 곳마다 화재를 일으킨다.
강풍이 나무를 한쪽 방향으로 쓰러뜨리고 그 위로 뜨거운 퇴적물이 두껍게 쌓인다. 화쇄류는 동식물 생태계를 절멸시켜 100㎞ 이상 먼 곳까지 단숨에 생명체가 없는 화산재의 백색사막으로 만들어 버린다.
고온으로 인해 생물들은 심각한 화상을 입는다. 특히 뜨거운 재가 코로 들어가면 호흡기 점막이 손상돼 숨을 쉴 수 없다. 이는 화산 폭발로 인한 사망 원인의 70%를 차지한다. 폼페이에서 발굴된 시신들이 모두 웅크린 채 발견되는 것도 화쇄류의 뜨거운 열기 때문이다.
● 교통‧물류대란, 농작물 등 막대한 피해
과학자들은 백두산이 폭발한다면, 북한은 물론 한반도 전체와 인근의 중국에 엄청난 재앙이 될 것으로 보고 있다. 백두산을 중심으로 북한과 중국이 직접적인 타격을 입을 수밖에 없다. 일단 백두산 반경 약 100 km 내에 산사태, 화쇄류, 이류 등의 피해가 예상된다.
화산폭발로 배출되는 화산재는 피해지역의 항공기 운항 차질, 교통 및 물류대란, 농작물 냉해, 정밀기기 산업 피해 등 막대한 피해를 발생시킨다. 인명피해는 물론 도로와 댐, 전기, 광산 등이 마비될 것이다. 또 생태계 변란과 토양침식, 식수오염, 냉해 등이 악순환이 초래될 것이다.
이렇듯 백두산 화산 폭발 가능성은 북한뿐 아니라 동북아 국가들 모두에게 큰 피해를 가져오기 때문에 여러 국가들이 관심을 가지고 공동대응을 모색하고 있다.
우선, 화산 분화의 영향은 기온을 떨어뜨린다. 1883년 인도네시아 크라카토아(Krakatoa) 화산 분화 후 그 다음해 여름이 없었다고 한다. 미세한 화산재가 대기 성층권에 올라가 태양복사열을 줄이는 영향을 미친다. 이로 인해 일시적으로 한랭화를 초래해 모든 동식물에 심각한 피해를 준다.
1,000여 년 전 백두산 분화가 일어났을 때 중국 광동성에서 여름에 동사자가 발생했다는 기록도 있다. 여름 동사자는 평상시 기온이 26℃ 전후를 기록하다 갑자기 일시적으로 2~3℃나 3~4℃ 낮아지면 그 날씨조건에 맞지 않아 견디지 못한 사람은 동사한다는 것이다. 이외에도 산성비가 내려 토양을 산성화 시켜 식물성장을 억제하는 등 미치는 영향은 실로 매우 크다.
다음으로 천지에 담긴 약 20억t에 달하는 물이 한꺼번에 쏟아져 내리면 압록강, 쑹화강, 두만강 등에 대홍수가 날 확률도 높다. 또한 북한 양강도와 중국 지린성 일대에 대규모 홍수가 날 것으로 예상된다. 화산 분출물들이 물과 함께 흘러내리는 화산성 홍수인 ‘라하르’ 때문이다. 라하르는 경사면을 따라 시속 100㎞로 흐르기 때문에 주변을 쑥대밭으로 만들어버린다.
● 계절과 바람의 방향 변수로 작용
계절에 따라서도 여름에는 동남풍이, 겨울에는 북서풍이 부는 한국은 화산재의 영향을 직격으로 맞지 않을 공산이 크다. 이렇게 되면 화산재가 북서풍이 부는 겨울에는 일본으로 날아갈 것이다. 만약 여름에 폭발한다면? 겨울과 반대 방향으로 부는 바람 탓에 화산재는 북한 북동부와 중국 북동부, 러시아 남동부로 확산될 것이다.
미국 연방재난관리청과 국립해양대기청이 유해물질 확산 대기 모형에 따라 모의실험을 한 결과에 따르면, 만약 겨울철에 백두산이 대규모로 폭발할 경우 화산재는 8시간 만에 울릉도와 독도에 이른다. 또 12시간 후에는 일본에 상륙하며 오사카는 16시간, 도쿄 인근은 18시간 후에 당도한다. 또 48시간 뒤에는 호남을 제외한 남한 전역에 화산재가 쌓인다.
또, 폭발 이후 화산재가 편서풍의 영향으로 북한 함경도 일대의 철도, 도로, 전기, 수도 등 사회기반시설을 무용화시킬 가능성이 매우 높다. 함경도 전역에는 강하화산재 피해, 화쇄류의 분화로 백두산 인접 넓은 범위의 지역에 걸쳐 대규모의 산불로 이어질 가능성이 다분하다. 석탄, 화력발전소 등 함경도에 의존하고 있는 북한 에너지 수급에 치명타를 줄 것이다.
한 보고서는 겨울에 백두산이 분화하면 북풍이나 북서풍을 타고 화산재가 남쪽으로 내려와 항공기를 통한 수출길이 막히고, 이상저온 현상으로 농산물 가격이 상승할 가능성이 있다고 지적했다.
일단, 화산 분출물로 인한 피해는 한반도에 영향을 미친다. 그러나 실제로 한반도 남쪽의 한국에 직접적으로 미칠 수 있는 현상은 화산재로 국한될 것으로 보고 있다. 사할린 등 러시아 원동 쪽에 고기압이 발달해 백두산 화산재가 북동류를 타고 남한으로 확장할 가능성이 충분하다.
화산재가 북풍 계열의 바람을 타고 남쪽으로 이동하면서 강원도에 최대 10.3㎝의 화산재가 쌓이고, 호남을 제외한 남한 전역에 적게는 수㎜에서 많게는 수십㎜의 화산재가 쌓인다.
동아시아의 항공편 상당수가 결항될 것으로 보인다. 특히 항공 운항이 극심한 타격을 입으며 남한은 당분간 섬처럼 지낼 수 있다. 제주공항을 제외한 국내 모든 공항이 최장 39시간 폐쇄될 것이다. 또한 우리나라에서 미주와 일본으로 가는 항공로가 마비될 가능성이 크기 때문이다. 이 때 동아시아 항공편 결항으로 인한 예상 피해액이 한국의 경우에만 11조 원이니, 경제규모가 더 큰 일본은 그 피해가 더 커질 것으로 추정된다.
이 최악의 시나리오로 가장 피해를 많이 보는 인접 지역은 일본이다. 겨울에는 시베리아에서 북서풍과 편서풍이 불어오기 때문에 이 바람을 타고 화산재가 일본으로 날아가서 많은 영향을 끼칠 것이기 때문이다. 특히 편서풍의 영향을 많이 받는 백두산은 폭발한다 해도 바람이 동쪽으로 불기 때문에 화산재가 한국이나 중국 쪽으로 가지 않고 태평양 쪽, 즉 일본 쪽으로 갈 공산이 농후하다.
원본 기사 보기:해피! 우먼 <저작권자 ⓒ 인터넷저널 무단전재 및 재배포 금지>
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