‘큰 폭발시 48시간 내 한반도 전역 화산재로 ’ 쑥대밭

12만명 이상 불에 타 죽는다

▲ 영화「백두산」포스터

필리핀 탈 화산 폭팔로영화 백두산에 관심과 이목이 집중되고 있다. 현재 LA와 한국에서 백두산 화산 폭발을 다룬 영화 ‘백두산’이 인기속에 상영되고 있다. 특히 이 영화는 이병헌, 하정우, 마동석 등 유명 배우들이 출연한 가운데 ‘백두산 폭발’이라는 주제로 제작되어 영화에 대한 팬들의 관심도 높다. 잘하면 1,000만 관객도 가능하다는 이야기다. 영화는 평화롭던 서울이 갑자기 백두산 화산 폭발이 발생하면서 세상천지가 아비규환에 휩싸인다. 무엇보다 미증유의 재난 영화를 미국의 블록버스터 영화 이상으로 실감있게 만들어져 관객들의 흥미를 자아내고 있다. 지난 9일 CGV-LA극장에서 저녁시간에 ‘백두산’을 감상하고 나오는데 관객들이 극장문을 나서면서 “정말 백두산이 폭발할까” “백두산이 폭발하면 서울이 정말 불바다가 될까”라는 이야기들을 들을 수가 있었다. 영화처럼 언젠가 과연 ‘백두산에서 화산 폭발이 과연 일어날까’에 대한 학계의 이야기를 소개한다. <편집자 주>

백두산 폭발에 대하여 수년전 북한이 계속 지하 핵실험을 하게되면 백두산이 화산 폭발이 시간 문제일 수도 있다는 보도도 나온 적이 있다. 화산 전문가들은 백두산 분화 징후를 증거로 향후 폭발 가능성이 높은 것으로 확신하고 있다. 하지만, 현재로서는 백두산의 분화 시점과 피해 규모를 예상하고 적절한 대처를 하기 위한 연구 및 인프라가 부족한 상황이다. 따라서, 주체적으로 백두산을 관찰하고, 북한, 중국 등 다양한 국가와 협력해 국제적인 연구를 확대하는 것이 요구되고 있다. 언제 어떤 규모로 폭발할지 정확한 예측이 어렵기 때문에 백두산 마그마를 근거리에서 관측하고 분화를 예측하는 단계를 높이는 연구가 필요하다.또한, 폭발 시기 및 규모를 정확하게 예측하기 위해 북한내 첨단 모니터링 장비의 확충도 요구되고 있다. 다만, 북한내에 지진계 등 전략물자를 들이기 위해서는 유엔의 승인과 우방국인 미국의 허가도 필요하기 때문에 국제적‧외교적인 노력도 필요한 상황이다.

학계에서는 1990년대 중반부터 백두산에 조금씩 변화가 나타나기 시작한다고 보고 있으며, 특히 2000년대 초반부터 학계에서는 더이상 백두산을 가리켜 사화산이라고 표현하지 않는다고 한다. 특히 2002년 6월 28일. 백두산 땅속 500~600㎞ 부근에서 규모 7.3의 큰 지진이 발생한다. 이후 약 4년 동안 백두산에서는 마그마가 팽창하면서 주변 암석이 약해졌을 때 발생한다는 화산지진이 수백 차례나 이어졌다. 한 달에 작은 지진이 무려 250회나 발생하기도 했다. 또한 땅속에 있는 헬륨 가스의 양도 10배 이상이나 증가했다고 하는데 이 같은 전조 현상은 화산 폭발 위험이 높다는 뜻이다. 과거 부산대 연구진에 따르면 백두산 화산이 큰 규모(8단계 중 7단계)로 폭발할 경우 폭발 8시간 뒤부터는 강원도를 시작으로 화산재가 유입돼 48시간 후에는 전남 일부 지역을 제외하고 한반도 전역이 화산재에 휩싸이는 것으로 나타났다. 지진과 화산재를 포함한 직간접적인 피해 규모는 총 11조 1895억원으로 추산됐다. 수년전의 계산인 만큼 지금 이같은 일이 발생하면 피해는 더 커질지 모른다. 영화 ‘백두산’ 처럼 된다는 것이다.

‘영화처럼 화산폭발 가능하다’

2011년께 북한 과학자들은 서양 과학자들에게 도움을 요청하게 된다. 결국 영국 지질학자들이 장비와 함께 북한을 방문하게 되고, 북한 과학자들과 백두산 마그마를 연구한다. 당시 함께 동행 취재한 사이언스의 뉴스 에디터 리처드 스톤의 기사에 따르면 북한은 장비가 부족한 상황에서도 백두산을 관측하기 위해 고군 분투하고 있었다. 또한 백두산 화산 활동을 비롯해 마그마를 정확히 분석하려면 중국에 속한 영토와 함께 북한 지역에서도 함께 폭넓은 관측이 필요했다.

▲ 백두산이 사화산이 아닌 활화산으로 폭발 가능성이 있다.

즉 북한과 중국의 관계를 비롯해 여러 요건이 맞아야 정확한 분석이 가능하다는 얘기다. 북한과 영국 공동 연구진은 함께 연구한 결과를 2016년 발표하게 된다. 당시 연구에 따르면 백두산 천지에서 반경 60㎞ 이내에 지진계를 설치해 지진파를 분석한 결과 백두산 아래 5~10㎞ 인근에 1256㎢ 면적의 마그마가 존재하는 것으로 조사됐다. 논문 저자 11명 중 7명이 북한 정부기관 소속 과학자였던 만큼 한국을 비롯해 학계에서 눈길을 끌었던 연구 결과였다. 백두산 천지 20㎞ 인근에 액체가 존재한다는 것이다. 화산인 백두산 밑에 마그마가 존재한다는 것은 화산활동 가능성이 존재함을 시사한다. 이들은 조금 뒤 또다른 연구 결과를 내놓는다. 지금으로부터 약 1000년 전인 946년. 백두산 화산이 폭발했을 때 방출된 ̒황̓의 양이 1815년 일어난 인도네시아 탐보라 화산 폭발때보다 규모가 컸다는 내용이었다.

1815년 발생한 탐보라 화산 폭발로 발생한 화산재는 상공 500㎞까지 뿜어져 나간 뒤 반경 600㎞ 지역을 3일 동안 캄캄한 밤으로 만들었다. 폭발 소리는 2500㎞ 밖에서도 들렸을 정도였다. 화산 폭발로 하늘을 뒤덮은 화산재는 햇빛이 지면에 도달하는 것을 막아 지구의 기온을 떨어트린다. 이 화산 폭발로 약 8만명이 사망했으며 지구의 평균 기온이 약 1도 하락했다고 한다. 이듬해 여름이 오지 않아 미국과 유럽 지역 곡물 생산이 큰 피해를 입기도 했다. 연구진은 백두산 화산 분출로 만들어진 암석 속에 포함되어 있는 가스의 양을 분석한 결과 폭발로 인해 공기 중으로 방출된 황의 양은 약 4500만t으로 나타났다. 화산 폭발은 지하에서 생성된 마그마가 압력이 높아지면서 지표 밖으로 분출되는 현상이다. 마그마가 분출되어 흐르는 용암뿐만 아니라 화산쇄설물, 화산가스, 화산재 등 다양한 재해를 수반해 위험성이 높다. 백두산은 과거 ‘휴화산’으로 분류됐으나 화산 분화 징후가 지속적으로 관측됨에 따라 현재는 ‘활화산’으로 분류하고 있다.
지난해 4월 15일에는 ‘깨어나는 백두산 화산 어떻게 할 것인가?’라는 주제로 국회토론회가 개최되기도 했다.(박스 기사 참조) 화산 전문가들은 향후 백두산 화산 폭발의 징후를 예측하기 위해 과학적 연구와 더불어 모니터링 체계를 강화해야 한다고 주장하고 있다.

‘백두산 천지 아래 마그마가 문제’

백두산은 폭발 이력이 화려하다. 서기 946년에 발생한 ‘밀레니엄 대분화’는 기원 후 역사상 가장 큰 폭발력을 가졌던 것으로 전해진다. 백두산 정상부에서 발견되는 20~80m의 백색 부석층은 당시 강한 폭발이 있었음을 보여준다. 부석은 기공이 많은 암석으로 분화 당시 화산가스가 많이 포함되었음을 지시해주는데, 화산가스가 많을수록 폭발력이 크기 때문이다. 당시 화산 불기둥은 25km 높이로 치솟고, 500~700℃에 달하는 고온의 화쇄류가 쏟아진 것으로 추정된다. 분출물은 한반도 전체를 45cm로 덮을수 있는 양에 달했다. ‘밀레니엄 대분화’ 당시 화산폭발지수(Volcano Eruption Index, VEI)는 ‘7.4’를 기록한 것으로 파악 된다. 화산폭발지수는 화산 분출물 양에 따라 나타내는 화산 규모다. 2010년 아이슬란드 에이야프얄라요쿨 화산의 화산폭발지수가 ‘4’인 것과 비교하면 당시 백두산 분출물이 1000배 정도 많았던 것으로 추정된다. ‘밀레니엄 대분화’ 이후에도, 백두산 분화는 역사 서에서 수차례 등장했다. 조선왕조실록에 따르면, 백두산 화산 분화는 1420년, 1668년, 1702년, 1903년에 발생한 것으로 기록되어있다. 이와 같은 기록들은 백두산이 폭발적인 분화의 가능성을 잠재적으로 지니고 있는 위협적인 화산이라는 것을 보여주고 있다.

마지막 분화인 1903년부터 현재까지는 분화가 확인되지 않고 있으나 2000년 들어 분화 징후가 증가하고 있어 긴장감이 고조되고 있다. 백두산은 2000년대 이후 지각 변형, 온천수 온도 상승, 지진 등 분화 징후가 크게 증가했다. 중국 위성국의 위성관측 결과에 따르면, 2006~2011년 백두산 천지의 서쪽과 북쪽을 중심으로 지표면의 상승‧하강이 지속적으로 관측되었다. 지하 마그마방의 압력 변화에 따라 지표 내부가 팽창했다가 수축하기를 반복한 것이다. 백두산 지열지

▲ 백두산 천지 모습. 그러나 지하에 마그마가 존재해 언제 분출할지 모른다.

대의 온천수 온도도 지속적으로 증가하고 있다. 온천수 온도는 1991년엔 67~69℃ 수준이었으나 최근에는 약 83℃까지 올랐고, 헬륨, 수소 등 온천수의 가스 성분도 증가했다. 백두산 지진도 이례적으로 증가해 심각한 화산 분화 징후로 예측하고 있다. 지진은 2002년 6월부터 2005년 12월까지 약 3년반 동안 백두산 천지 근처에서 3000여 회 이상 발생한 것으로 관측됐다. 다만, 최근 2년 동안에는 2017년 10회 미만, 2018년에는 20여 회 수준 으로 다소 소강상태에 접어들었다. 백두산 지진은 진원이 지하 2~5km의 얕은 깊이에서 발생하는 천발지진으로 화산 아래에 여전히 마그마가 활동하고 있음을 보여주는 증거가 된다. 백두산 아래 10~12km에는 거대한 규모의 마그마방이 존재하고 있어 화산 폭발시 엄청난 양의 용암을 분출할 것으로 예상되고 있다. 또한, 천지에 고여 있는 20억 톤에 달하는 물로 인해 거대한 수증기와 화산가스가 급격히 생성될 것으로 파악된다. 1000℃의 마그마가 영상 6℃의 차가운 물을 만나면 냉각수축에 의해 다량의 부석을 생성하고 가스를 분출해 폭발력이 매우 클 것으로 우려되고 있다.
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백두산 화산분화 일어날 경우…왜 무서운가 보니

백두산의 화산분화 징후가 포착된 가운데 백두산이 재분화가 어떠한 영향을 주는지에 대한 발표가 공개됐다. 윤성효 부산대학교 지구과학교육과 교수는 지난해 4월15일 서울 여의도 국회도서관 소회의실에서 ‘깨어나는 백두산 화산 어떻게 할 것인가?‘를 주제로 한 국회 토론회에 참석해 남북 공동대비 연구의 필요성을 주장했다. 이날 윤 교수는 백두산 화산 분화에 따른 주변 지역에 미치는 직접적인 영향에 대해 예상 시나리오에 근거한 모의실험 연구 수행 결과를 공개했다. 윤 교수는 “백두산은 946년 밀레니엄 분화로 명명된 지난 2000년 동안 있었던 화산활동 중 가장 큰 화산분화사건으로 인지되는 화산활동을 했다“며 “이때 백두산에서 날아간 B-Tm 화산재는 일본 홋카이도와 혼슈 북부지역을 지나 쿠릴열도 해저와 그린란드 빙하 속에서도 발견됐다“고 설명 했다.

아울러 “이는 화산폭발지수 7 규모로 1815년 탐보라 화산분화의 1.5배 수준으로 평가된다“며 “그후 함경도 지역에 강하화산재를 낙하하는 등 30회이상의 분화사건이 역사기록에 기록돼 있으며, 백두산은 2002~2005년 화산위기를 맞이했던 활화산“이라고 경고했다. 윤 교수에 따르면 백두산이 가까운 장래에 분화한다면 강하화산재의 1차 피해 영향 지역은 북한이다. 그는 먼저 강하화산재가 비처럼 내리고, 화산재 분화 말기에는 산불이 발생해 주변 산지를 태울 뿐 아니라, 천지 칼데라 내에서 흘러 넘친 물로 대홍수가 발생할 가능성이 있다고 언급했다. 이어 대홍수가 화산체의 부서진 암석과 화산재를 동반해 이동하면 ‘라하르‘라 부르는 토석류, 화산 이류 등이 발생해 주변지역을 매몰하면서 황폐화시킬 수 있다고 경고했다.

이때 라하르는 압록강 주변의 보천읍, 장백조선족자치현, 혜산시, 김정숙읍, 김형직읍 등 멀리까지 도달할 것으로 추측했다. 이로 인해 도로‧댐‧전기‧광산 등이 마비되고, 생태계의 변란, 토양 침식, 호흡기 질환, 식수의 오염, 냉해 등 악순환을 초래할 가능성이 있다고 밝혔다. 나아가 윤 교수는 백두산이 재분화하면 다량의 화산재가 발생해 한국과 일본까지 영향을 미칠 수 있다는 관측했다. 한편 탐보라 화산분화는 지난 1815년 인류가 목격하여 기록에 남겨진 사례 중에서 가장 강력한 분출을 일으킨 사건이다. 탐보라 화산은 인도네시아 동부 숨바와 섬에 위치한 거대한 성층화산 이자 초화산이다. 당시 화산 폭발로 인해 탐보라 인근 지역에서 목숨을 잃은 사람은 작게는 6만명, 많게는 12만명 정도로 보고 있다.