[홍태경의 지구 이야기] 인공적인 최악의 자연재해, 백두산 폭발

입력:11/13 22:02 수정:11/13 22:09

지난 9월 3일 북한의 6차 핵실험은 지난해 9월의 5차 핵실험에 비해 32배가량 큰 폭발로 평가되고 있다. 이번 핵실험의 폭발 규모는 과거 미국과 구소련이 행한 핵실험들과 비교해서도 뒤지지 않는 수준이다. 이번 핵실험으로 강력한 지진파가 발생하였고 핵실험장에서 170㎞가량 떨어진 중국 옌지시 주민들은 강한 땅흔들림에 놀라 대피하기도 했다고 한다. 핵실험이 지표로부터 약 700m 내외의 얕은 깊이에서 이뤄지는 탓에 핵실험장 지표에서는 중력가속도의 29배에 이르는 강력한 지진동이 발생했을 것으로 보인다. 그 결과 갱도 붕괴와 산사태 등 다양한 2차 영향이 보고되고 있다.
핵실험 폭발원점으로부터 거리에 따른 지진동 감소율은 비슷한 규모의 자연 지진에 의한 지진동 감소율과 매우 유사하다. 이런 특징은 핵실험 역시 자연 지진과 마찬가지로 강한 지진동을 발생시킬 수 있음을 보인다. 이번 핵실험 이후 핵실험장 인근 지역에서 지진 발생 빈도가 크게 증가했다. 이런 지진들은 핵실험에 의한 지반 약화에 따라 발생한 것으로 평가된다. 지반 약화와 갱도 붕괴로 인해 방사능 물질이 누출돼 방사능 오염에 대한 우려가 커지고 있다. 북한 핵실험은 이제 다양한 측면에서 현실적 위협이 되고 있는 셈이다.

▲ 홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수

핵실험에 의한 강력한 지진동이 곳곳에서 확인되면서 북한 핵실험이 115㎞ 떨어진 백두산 화산에 미칠 영향에 대해서도 관심이 집중되고 있다. 물론 일부에서는 과거 미국 알류샨열도와 네바다 핵실험장에서의 핵실험을 사례로 들며 핵실험에 의한 화산 분화 가능성에 대해 회의적 시각을 보이기도 한다. 이들 지역에서 핵실험 직후 화산 분화가 없었다는 것이다.

하지만 알류샨열도와 네바다 핵실험장 경우는 북한 핵실험과 여러 가지로 다르다. 알류샨열도와 미국 서부 지역은 지각판의 경계부이기 때문에 핵실험보다 강력한 자연 지진이 빈발하는 곳이다. 이 지역 화산들은 핵실험보다 더 크고 빈발하는 자연 지진에 쉽게 영향을 받아 화산 분화로 연결된다. 이에 반해 백두산 화산은 북한 핵실험이 유일한 돌발 영향 인자이다. 한반도의 북동부 지하 650㎞ 내외의 깊이에서 규모 7 내외의 자연 지진이 간혹 발생하지만 백두산 지역을 포함한 인근 지역에는 거의 영향을 미치지 못하기 때문이다.

지진동에 의한 화산 분화 촉발 과정은 유체의 압력 반응 현상으로 설명된다. 지진파를 통해 전달된 강력한 지진동은 마그마방 안에서 마그마 구성 입자를 진동시키고, 이 진동이 체적 변화를 동반하며 마그마방 안의 압력 변화를 일으킨다. 체적의 증감에 따라 마그마방 압력은 증감을 반복한다.


일정 이상의 압력 감소가 이뤄진 시점에 기포가 생성된다. 일단 발생한 기포는 상승하게 되며, 마그마방 내에 높은 압력을 유지하는 원동력으로 작용하고, 기포는 마그마를 상승시키는 역할을 한다. 이후 추가 핵실험에 의한 지진동이 발생할 때 압력은 누적된다. 고압의 기포와 마그마는 지각 내의 약한 균열을 타고 지표로 분출되며 화산이 분화한다.

이렇듯 백두산 하부에 마그마방이 잘 발달한 경우 북한의 핵실험은 화산 분화 시기를 앞당기는 역할을 할 수 있다. 이제 우리는 지금까지 인류가 경험해 보지 못한 핵실험에 의한 백두산 화산 분화 촉진이라는 새로운 가능성을 맞고 있다.

최근 백두산 하부 마그마의 기원과 활화산으로서의 백두산의 활동성에 대해서는 엇갈린 연구 결과가 나오고 있다. 하지만 단 한 차례라도 화산 분화가 일어난다면 한반도뿐만 아니라 인접 국가에까지 심각한 영향을 미칠 수 있다. 겪어 보지 못한 일에 대한 우려는 당연하다. 위험성이 제기되는 사안에 대해 우려를 갖고, 합리적 대안을 걱정하는 것은 매우 당연한 일이다. 위험성 정도를 과학적 근거와 증거를 바탕으로 평가하고 슬기로운 대처가 필요하다. 백두산 마그마방의 상태와 활동성에 대한 다양한 관측과 자료 수집, 면밀한 분석이 무엇보다 우선이다.

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