2000년대 들어 지진 등 전조현상 활발해지는데…지하에 마그마 방 여럿…백두산 폭발 예측 어려워

과학 이야기

과학과 놀자 (3) 백두산이 폭발한다고?

백두산 천지

2019년 10월 우리나라에서 개봉된 영화 ‘백두산’은 국내 800만 관객을 돌파하는 흥행 실적을 올렸다. 이 영화가 이렇게 흥행한 것은 시나리오, 배우, 완성도 등 여러 가지 이유가 있겠지만 자연재해와 재난에 관한 우리의 관심이 증가한 것도 한몫했을 것이다. 영화 줄거리처럼 백두산 폭발은 우리에게 직접적으로 막대한 영향을 미칠 것이기 때문이다.

백두산은 1903년 마지막 폭발을 한 높이 2750m의 성층화산이다. 성층화산(strato volcano)이라 함은 하와이와 제주도의 순상화산(shield volcano)을 형성한 현무암질 용암과는 달리 점성이 높은 유문암질 용암과 쇄설물이 교대로 쌓여 만들어진 화산이다. 정상부에는 분화 이후 함몰에 의해 만들어진 직경 5㎞의 칼데라 호수인 ‘천지’가 있다.

900년대 중반 이후 16차례 폭발한 백두산

백두산은 900년대 중반 대규모 폭발 이후 지금까지 총 16회 폭발한 것으로 추정되는데, 이 중 900년대 중반에 폭발한 대규모 폭발은 화산 폭발 지수(VEI: Volcanic Explosivity Index)로 따졌을 때 7 정도에 해당한다. 이는 서기(AD) 79년 이탈리아 남부 도시 폼페이를 화산재로 덮어 멸망시킨 베수비오 화산(VEI 5)의 100배, 2010년 폭발해 세계 항공기 대란을 일으킨 아이슬란드 화산(VEI 4)의 1000배 정도의 크기라고 한다. 이때 분출된 화산재는 일본 북부 퇴적층에서까지 발견된다고 한다. 분출한 화산재가 편서풍을 타고 일본까지 퍼져나간 것이다. 비슷한 시기에 발해 제국이 멸망한 것도 이때 폭발한 백두산 화산 때문일 것이라는 가설도 제기된다.

영화 ‘백두산’

백두산에 대한 우리의 주된 관심은 폭발 시기와 규모다. 첫째, 폭발 시기와 관련해서 영화에서는 2021년을 폭발 시기로 설정하고 있는데 과연 가능성이 있는 얘기일까?

앞서 언급했지만 백두산은 10세기 이후에 16차례 폭발한 기록이 있다(표 참조). 10세기부터 18세기까지는 세기별 1회 이상의 폭발 기록이 있으나 19세기에는 폭발 기록이 없다가 20세기 초에 다시 마지막으로 폭발했으며 21세기에는 아직 폭발하지 않았다. 이 역사적 기록을 토대로 볼 때 백두산 폭발은 특정한 주기성을 갖지 않는다. 또한, 과거에 비해 폭발 빈도가 줄어들고 있는 것으로 분석되나 이것도 경향성으로 보기에는 무리가 있다. 결론적으로 말해서 21세기에 백두산이 언제 다시 폭발할지 예측하는 것은 많은 변수가 개입돼 있어 그 시기를 정확하게 알아내는 데는 현재의 과학기술로는 한계가 있다.

하지만 전조(precursor)현상이라는 것을 통해 지하의 화산 활동이 활발해졌음을 어느 정도 가늠해볼 수는 있다. 백두산의 경우 2002~2005년 동안 이런 전조현상이 여러 가지로 관측됐다. 천지 일원과 지하 2~3㎞ 이내에서 화산성 군발지진 집중 발생, 천지 호수의 지형 변화, 천지의 수온 증가 및 화산 가스 중 헬륨, 수소 함량 10배 증가 등이 전조현상으로 관측된 것이다. 2002년에서 2005년까지 정밀고도측정방법을 이용해 백두산의 화산활동에 의한 마그마방으로부터의 지표 움직임 정도를 관측한 결과 약 7㎝의 지표 상승이 측정됐다.

지질탐사와 지속적인 관찰이 필요해

둘째, 폭발 규모와 관련해서 영화에서는 리히터 규모로 7 정도의 대지진을 유발하는 폭발 규모를 설정하고 있는데 이것은 현실성이 있는 얘기일까? 지진학자들에 의하면 화산 폭발로 규모 7 정도의 지진을 유발하기 위해서는 백두산의 VEI가 최소 6 이상은 돼야 한다고 한다. 이 정도 VEI 지수는 1000년 전의 폭발 규모와 비슷하다.

화산 폭발 규모와 직접적으로 연관되는 것은 지하 마그마 방(magma chamber)의 크기다. 백두산 아래에는 4개 층의 마그마 방이 있는 것으로 추정되고 있는데, 그중 서울시 면적(605㎢)의 2배에 해당하는 가장 큰 마그마 방이 지하 5~7㎞에 위치하고 있다는 연구 결과도 나와 있다. 실제 이 정도 크기의 마그마가 분출해 화산 폭발을 일으킨다면 그 규모는 엄청날 것이며, 피해도 우리의 상상을 초월할 것이다. 하지만 백두산에서 폭발로 인해 규모 7 이상의 지진이 발생한다 하더라도 영화에서처럼 백두산에서 직선거리로 500㎞나 되는 서울에 그 정도의 영향을 발생시킬 수 없다고 한다.

이기영 강원대 과학교육학부 교수

사실 영화 ‘백두산’은 여러 자잘한 지구과학적 오류들을 포함하고 있다. 하지만 영화는 영화일 뿐, 과학적 오류를 찾기 위한 현미경적 팩트 체크보다는 이 영화를 통해 재해에 대한 경각심을 가지고 거시적 관점에서 피해를 줄이기 위한 대책을 마련하는 것이 우리에게 더 도움이 될 것이다.

섣부른 예측은 혼란만 초래할 뿐이다. 백두산에 대한 과학적인 지질탐사와 화산 전조현상 모니터링이 지속적으로 필요한 이유다.

√ 기억해주세요

21세기에 백두산이 언제 다시 폭발할지 예측하는 것은 많은 변수가 개입돼 있어 그 시기를 정확하게 알아내는 데 현재의 과학기술로는 한계가 있다. 과학적인 지질탐사와 화산 전조현상 모니터링이 지속적으로 필요하다.