제13기 국민참여기자단/김보성
백두산은 한반도에서 가장 높은 산으로 우리 민족의 영산으로서 매우 특별한 의미를 가지고 있는 산입니다. 중국과 한국의 국경선이 되는 압록강과 두만강이 백두산 부근에서 발원합니다. 이런 백두산은 사실 과거에 여러 번 분화한 적이 있는 화산이라는 것을 알고 계십니까?
만약 백두산처럼 큰 규모의 화산이 폭발한다면 한국의 기상과 경제에 큰 영향을 미칠 것입니다. 백두산에서는 정상부가 매년 3mm씩 부풀어 오르면서 맨틀에서 80℃에 달하는 뜨거운 온천수가 꾸준히 관측되고 있습니다. 이러한 특징으로 백두산 화산이 활화산이며, 분화 가능성이 여전히 높다고 할 수 있습니다.
영화 백두산 개봉 포스터 출처=다음 영화
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백두산의 화산적 특성 백두산은 260만 년 전에 있었던 화산 활동이 시작되면서 형성되었습니다. 예전에는 고도가 1500~1800m 정도의 평평한 지형이었을 것으로 추측되지만 화산 분출 이후 화산체가 형성되었습니다. 백두산은 화산활동이 중지된 휴화산이라고 생각하기 쉽지만 사실 현재까지도 화산작용이 계속되고 있습니다. 최고 82℃ 정도의 온천이 있어 단속적이긴 하지만 가스가 분출하기도 합니다. 소규모 지진이 일어나거나 산지의 일부가 붕괴되는 현상이 일어나는 등 화산 작용이 활발하게 일어나고 있음을 알 수 있습니다.
백두산 분화기록에 관한 연구 백두산은 언제든지 다시 활발하게 분화할 수 있습니다. 화산 폭발이 가져올 피해에 미리 대비하기 위해 백두산 분화에 대한 연구가 필요합니다. 하지만 백두산이 한국의 실효적 영유권 내에 존재하지 않고 북한이나 중국 당국의 허가가 없으면 관측 장비를 설치할 수 없어 조사가 어려운 상황입니다. 중국의 경우 강력한 법적 규제로 물리적인 조사 활동이 거의 봉쇄되고 북한은 남북 관계가 악화되면서 조사를 추진하려는 시도가 무산된 바 있습니다. 따라서 백두산 화산의 과거 분화 이력을 분석하여 분화 특성과 성질을 파악하려는 연구가 진행되고 있습니다. 한국의 여러 사료에서 백두산이 폭발할 당시 어떤 기상 변화가 일어났는지를 생생하게 담고 있습니다. 이렇게 백두산이 폭발하면 한국의 기상이 어떤 변화를 가져올지 알 수 있을 것입니다.
11654년 10월 21일 기록, 조선왕조실록 1654년 10월 21일 기록에 백두산 분화로 추정되는 기상현상이 기록됩니다. 내용은 다음과 같습니다.올해 들어 도성에서 수해가 발생하고 삼각산이 무너지고 강과 바다가 붉게 변하는데 왜 이런 일이 성명하던 시대에 잇따라 발생하는지 모르겠습니다. 아마도 화란이 은밀한 속에 잠복해 있는데 사람들이 눈치채지 못하니 하늘이 알려 경계하는 것이 아닐까요. 그러나 다양한 재해는 노신이 목격한 것은 아니지만 흑기의 경우는 신이 목격한 것입니다. 그 기운은 비오는 것 같기도 하고 비도 아니고 연기 같기도 하고 연기 같기도 한 것이 북쪽에서 오는데 소리는 바람이 불어오는 것 같기도 하고 냄새는 비린내 같기도 하지만 잠시 동안 산골짜기에 가득 차 빛을 차단하고 근처의 소와 말도 분간할 수 없을 정도였으니 아, 역시 괴이한 일입니다. 가까이는 적성과 장단 사이와 멀리는 함경도의 남쪽 경계까지 모두 그랬다고 합니다.
조선왕조실록기록의모습,출처=윤성효,<백두산화산의1654년10월21일화산회운이동기록에대한화산학적고찰>,암석학회지,2018
여기서 ‘빛을 가리고 가까이 있는 소와 말도 분간할 수 없을 정도의 상태를 나타내는 흑기’는 땅을 따라 이동한 재운일 가능성이 높습니다. 또한 ‘하늘과 땅이 갑자기 캄캄해졌는데’라는 표현으로 고속의 바람에 의해 운반되는 거대한 재구성이 형성된 것으로 추정됩니다. 백두산에서 약 500km나 떨어진 적성이나 장단 지역에 이런 현상이 나타날 정도의 화산 폭발이라면 재운이 기압골을 따라 좁은 폭으로 매우 빠른 속도로 이동했음을 의미합니다.
1 탁월풍을 타고 이동한 재구동 지구과학 전문가들은 당시 폭발로 만들어진 화산재 구름이 강력한 탁월풍의 영향으로 휘어진 형태로 땅을 따라 이동한 현상을 기록했다고 판단하고 있습니다. 여기서 탁월풍이란 한 지역에서 일정 기간 출현 빈도가 가장 높은 풍향의 바람을 말합니다. 전 세계적으로 탁월풍에는 대기 대순환에 의해 발생하는 저위도 무역풍, 중위도 편서풍 등이 있습니다. 해안 지방의 바닷바람은 낮의 탁월풍이고, 육풍은 밤의 탁월풍이라고 할 수 있습니다. 기록에서 알 수 있듯이 1654년 10월 21일에 분화한 화산재와 화산가스가 북풍~북동풍의 바람을 타고 낮은 고도로 운반되어 화산재 구름과 함께 남쪽으로 내려왔다고 할 수 있습니다.
1 시뮬레이션을 통한 가상현상 분석 화산재의 이동을 규명하기 위해 2012년 한 해 동안의 기상장을 이용하여 모의 시뮬레이션이 진행되었습니다. 기록과 같은 바람의 이동현상을 설명하기 위해 유사한 2012년 5월 21일 21:00의 지상분석 일기도를 기반으로 합니다. 일기도를 보면 일본의 동쪽과 중국 북부지방에 기압릉이 위치해 있고 한반도-만주국경에 온도의 계곡을 동반한 기압골이 위치해 있습니다. 이 기압골은 일본의 동쪽 기압릉에 의해 동쪽으로 가지 못하고 우리나라 쪽으로 남진하면서 발달합니다.
2012년 5월 2일 동북아 일기도 출처 = ‘백두산 화산의 1654년 10월 21일 화산회운 이동기록에 대한 화산학적 고찰’, 암석학회지, 2018.
2012년 5월 2, 3일 실시간 기상장에서 백두산이 분화했다고 가정하고 모의 시뮬레이션을 해본 결과는 다음과 같습니다.
조선왕조실록 기록에 의거 모의 시뮬레이션 결과 시간대별 화산재 분포 출처 = 윤성효, <백두산 화산의 1654년 10월 21일 화산회운 이동기록에 대한 화산학적 고찰>, 암석학회지, 2018.
2일 21:00에 폭발한 경우 3시간 만에 함경도와 평안도의 경계를 지나 9시간 뒤인 5월 3일 6시에 적성 장단지역에 도달했고 12시간 뒤인 9시에 한양(서울)을 통과해 남하했습니다. 화산재 구름이 주변 지역으로 확산되지 않고 좁은 폭으로 한반도 남부로 이동한 것은 재구름을 이동시킨 지상풍이 강했음을 의미한다고 합니다.
화산재가 땅을 향한 이유는 가벼운 화산재가 높이 솟지 못하고 땅에 붙어 하강한 채 이동한 이유는 무엇일까요. 재구성의 고도별 이동궤적을 모의실험하면 당시 바람의 상황을 추정할 수 있습니다. 만약 화산이 폭발한 후 분화구 주변에 탁월풍이 우세하지 않으면(그림a), 화산재가 위로 상승하여 성층권으로 진입하고 이후 제트기류를 타고 이동합니다. 하지만 분화구를 가로지르는 지상풍이 우세하다면(그림c), 분화구에서 상승하는 화산재는 대류권에서 휘어진 형태로 분포해 바로 성층권에 진입하지 못하고 탁월풍을 타고 휘면서 지면을 향하게 된다고 합니다.
분화구 부근 바람 상황에 따른 화산재의 이동 형태, 출처 = 윤성효, ‘백두산 화산의 1654년 10월 21일 화산회 구름 이동 기록에 대한 화산학적 고찰’, 2018.
조선왕조실록에서 백두산 폭발 당시의 기상현상에 대한 흥미로운 자료를 분석해 보았습니다. 백두산이 폭발적으로 폭발하여 마치 1654년 당시처럼 분화구에 지상풍이 우세한 상태라면 화산재가 땅으로 다가가 남쪽으로 이동하게 됩니다. 그렇다면 화산으로 인한 피해가 국민에게 더 심각하게 나타날 것입니다.
▲1 백두산 활동 감시 현황 = 기상청에서는 백두산 화산 활동을 꾸준히 모니터링하고 있습니다. 현재 천리안 등의 위성자료와 국제화산재해주의보센터(VAAC)에서 제공하는 정보를 활용하여 한반도와 주변국의 화산활동을 감시하고 있습니다. 기상청에서는 주변국에서 화산이 분화한 경우 분화한 화산의 분연기둥 높이와 풍속, 풍향 등 기상 상황을 종합하여 화산재 확산 경로를 예측합니다. 국내에 영향을 미치는 화산을 포함하여 전 세계 112개 화산을 대상으로 감시하고 있습니다. 우리나라에 화산재로 인한 피해가 예상되는 경우 화산재 특보(주의보와 경보)를 발표한다고 합니다.
앞으로 백두산 분화구의 실시간 기상 상황을 분석하여 만일을 대비한 노력을 더욱 강화해야 합니다.
내용 출처 에너지 경제 [EE 칼럼]한반도 대지진·백두산 분화 가능성 대비를 네이버 지식백과(백두산 기상수문), 백두산 지구 압록강 특성 네이버 지식백과(백두산 기상수문), 백두산 지구 두만강 특성 중앙일보, 백두산 화산 폭발시 한국 11조 피해 윤성효, ‘백두산 화산의 1654년 10월 21일 화산회운 이동기록에 대한 화산학적 고찰’, 암석학회지, 2018 네이버 지식백과(두산백과), ‘백두산 기상수문’, ‘백두산 지구 두만강 특성 중앙일보, 2010년 폭발할 것인가 화산재운 이동기록에 관한 것이다.
