백두산 화산 폭발, 허구인가 진실인가?

4, 5년내 폭발설, 중국 학자의 견해일뿐
객관적 자료 분석 위해 남북 공동연구 재개 절실

4, 5년내로 백두산이 폭발한다. 그것도 전 유럽을 항공대란에 빠뜨린 아이슬란드 화산 폭발의 1000배 규모다. 재난 영화에서나 들어봄직한 규모의 화산 폭발이 지난 주 각 미디어를 통해 대서특필되었다.

민족의 영산 백두산이라는 상징성과 화산 폭발이라는 자극적인 문구는 독자들의 이목을 끌어들이기 충분했다.

지난주 세상을 떠들썩하게 만들었던 백두산 화산 폭발설이 불거져 나온 것은 바로 16일 기상청이 주최한 ‘백두산 화산 위기와 대응’ 세미나에서부터다.

이 세미나에서 윤성효 부산대 지구과학교육학과 교수는 2014∼2015년 백두산 화산이 폭발할 수 있다는 중국 화산학자들의 견해를 전하면서, 대비책 마련을 촉구했다. 이를 경쟁적으로 받아 쓴 언론들은 윤성효 교수의 뒤이은 이 말을 모두 생략했다.

“상세한 관측 자료를 입수할 수 없어 정확히 언제라고 단언할 수는 없으나 가까운 장래에 백두산이 분화할 조짐을 보이는 것은 확실합니다.”

이에 대해 윤 교수는 본지와의 전화 인터뷰를 통해 “4, 5년내로 폭발한다는 말은 중국학자들의 견해일뿐”이라고 일축하면서 “아이슬란드 화산의 1000배라는 것도 미래가 아닌 과거의 백두산 분화인데, 이를 국내 기자들이 자극적으로 쓴 것”이라고 밝혔다.

그는 “그러나 100년이내에 20% 확률로 분화할 가능성이 있어 우리 세대는 살아생전에 목격하게 될 것”이라며, 분화한다는 것에는 틀림없다는 입장이었다.

윤성효 교수는 “언론에서 모두 폭발, 폭발 그러는데, 마그마가 지상으로 분출되는 것을 Eruption(이럽션), 즉 분화라고 한다. 또한 분화가 일어날 때 액체 상태로 용암이 흘러나오는 것은 분출이라 하며, 많은 용암이 튀어나오는 경우를 폭발이라고 한다”며 “현재 백두산 화산의 경우 폭발이라는 단어를 사용하는 것은 맞지 않다”고 설명했다.

1000년 전 백두산, 역사이래 최대 폭발 전력 보유

백두산 화산 폭발설은 오래전부터 제기되어오던 것이었는데, 이번에 발표된 것은 2007년 중국 학자가 발표한 100년 이내에 10~20% 확률로 폭발할 수 있다는 내용의 최신 버전이다.

지금에 와서 각 언론에서 대서특필한 이유는 다름아닌 이날 참석한 기상청 관계자들이 국가 차원의 대책 마련을 추진해야 한다는 데 공감했다는 데 있다. 전병성 기상청장은 “백두산 분화에 대비한 대책을 방재기관과 항공당국 등과 논의할 필요가 있다”고 말했다.

일반적으로 백두산을 휴화산이라고 알고 있다. 그러나 역사적으로 백두산은 활발한 화산활동을 해온 활화산이었다. 그것도 백두산은 역사시대 이후 가장 큰 규모로 추정되는 화산 폭발을 일으킨 전력이 있다.

이것이 바로 백두산의 재분화설에 전세계가 주목하는 이유다.

학계에 따르면 백두산은 약 1000년전, 서기 947년경에 대규모로 분화한 적이 있는데, 당시 화산폭발지수(VEI)는 7.4로 인류가 역사 기록을 남긴 지난 수천년간 가장 컸던 것으로 추정된다.

화산폭발지수란 화산폭발의 지속시간, 분출물의 높이 및 양 등을 종합해 화산폭발의 강도를 나타내는 수치로, 지수 1이면 소규모, 2∼3이면 중규모, 4 이상이면 대규모 폭발로 분류된다.

지난봄 화산이 폭발한 닷새동안 313개 공항이 폐쇄되고 8만2000편의 항공기가 결항되는 대혼란을 불러일으킨 아이슬란드 에이야프얄라요쿨 화산의 경우 화산폭발지수가 4였고, 화산재 분출량은 0.11㎦로, 1000년 전 백두산 화산폭발의 1/1000에 불과했다.


전 유럽을 항공기 대란에 빠트린 아이슬란드 에이야프얄라요쿨 화산

1000년 전 백두산 분화는 일본의 역사서와 고려시대 역사서에 기록되어 있는데, 서기로 따지면 946년과 947년에 ‘하얀 재가 마치 눈처럼 내렸다’, ‘하늘에서 소리가 났는데 마치 천둥소리와 같았다’는 기록으로 등장한다.

당시 백두산 화산재는 일본 홋카이도 지방까지 날아가 화산재 층을 만들었는데 이를 연구한 일본 학자의 보고서에 따르면 분출물의 양이 83∼117㎦에 달한 것으로 추정했다. 또한 당시 역사 기록에 나와 있는 천둥소리의 경우 최근 과학적으로 증명되었다.

1980년 미국 세인트헬렌즈 화산 분화시에, 화산으로부터 30km 이내에서는 화산 폭발음을 들을 수 없었다고 한다. 이를 무음영역(zone of silence)이라고 하는데, 이는 상승하는 화산재 구름은 밀도가 매우 높고 음이 도망갈 수 없을 정도로 속도가 빠르기 때문에 일어나는 현상이다.

그러나 무음영역에서 들리지 않았던 폭발음이 캐나다와 같은 먼 곳에서는 하늘이 찢어지는 굉음으로 들렸다고 한다.

1883년 인도네시아 크라카토아 화산이 폭발적인 분화하였을 때 터키의 이스탄불에서 들을 수 있었고, 1991년 필리핀 피나투보 화산 분화시에 폭발이 일어난 2시간 45분 후에 2770km 떨어진 일본 아이치교육대학에서 화산폭발의 명동(鳴動)을 포착하였다. 이를 통해 1000년 전 있었던 백두산의 대규모 폭발은 947년경으로 추정한 것이다.

100년에 한번 꼴, 분화 기록 남아

지질학계와 역사학계 일각에서 947년 경 백두산 화산 폭발 시기가 발해 멸망(926년)과 비슷한 점을 들어 ‘백두산 분화가 발해 멸망의 원인일 수도 있다’는 주장이 등장했다.

백두산이 대폭발을 일으키기 수십년 전부터 분화하기 시작했을 수 있고, 이로 인해 농작물 피해가 극심하고 민심이 흉흉해진 상태에서 거란이 침입해 발해가 맥없이 무너졌을 개연성을 제기하는 가설이다.

다만 발해 멸망을 기록한 요(遼)나라의 공식 사서나 다른 동시대 기록에는 백두산 분화가 발해에 영향을 미쳤다는 것은 찾아볼 수 없어 역사학계에서는 이를 심각하게 받아들여지지 않고 있다.

<백두산 대폭발의 비밀>이라는 책의 저자인 소원주 전 일본 삿포로한국교육원 원장은 “백두산 분화를 전후해 발해인들이 땅을 버리고 떠났으며, 발해를 멸망시킨 거란조차 그 땅을 포기했을 만큼 화산피해가 광범했다”고 주장했다.

이후 역사에 등장하는 여진족은 이 화산재해에서 살아남은 발해인들을 가리킬지 모른다고 추정했다.

백두산의 현재 지형은 수억년간의 지질활동과 여러 차례의 대규모 화산 활동을 통해 만들어진 것이다. 백두산 일대는 적어도 약 2840만 년전부터 화산 분화가 있었고, 지금으로부터 100만 년전까지 대지에 갈라진 틈새를 따라 현무암이 분출했다.

백두산이 지금과 같은 거대한 칼데라 호수인 천지를 갖게 된 것은 4000년 전과 1000여 년전 대폭발이 일어나면서 성층화산체의 꼭대기 부분이 파괴, 함몰되었기 때문이다.

천지 내에는 크게 보면 3개의 분화구가 있는데, 이 중 2개는 947년 경에 있었던 대폭발 당시 만들어진 것이다. 즉 우리가 알고 있는 백두산의 모습이 완성된 것은 불과 1000여 년 전이라는 얘기다.

이후에도 백두산은 1014∼1019년, 1122년, 1176년, 1199∼1201년, 1217년, 1373년, 1401년, 1403년, 1405∼1406년, 1597년, 1668년, 1702년, 1903년 등에 분화했음을 추정할 수 있는 역사 기록들이 남아 있다. 역사적으로 본다면 백두산은 100년에 적어도 한번은 분화한다는 결론에 다다른다.

백두산 위성 사진 : 1000여 년전 백두산은 발해 5경의 중심부에 있었다.

백두산 곳곳에서 화산활동 전조 현상 

전문가들은 만약 백두산이 다시 폭발한다면 반경 수∼수십km 이내 지역은 초토화될 것이 확실하다는 것이 지배적인 견해다. 1000년전 대폭발 당시 역사시대 이래 최대의 분화로 추정되는 백두산이 이번에 분화할 때는 20억 톤의 물이 담겨있는 천지와 함께 더 심각한 피해를 갖고 올 것이라는 전망이다.

아이슬란드의 에이야프얄라요쿨 화산 분출이 주목받은 이유는 ‘용암’이 아니라 대량의 ‘화산재’가 폭발적으로 분화되었기 때문인데, 이는 마그마가 상승하면서 빙하 밑에서 물과 만나 급격하게 부피가 팽창하면서 화산재로 폭발하여 분화가 일어난 것이다.

당시 화산재의 분출량은 0.1㎦정도이며, 분연주의 길이가 약 11~8km로 화산폭발지수 4에 해당하는 화산 활동이었다. 마그마와 빙하의 결합에서도 이렇게 큰 피해를 가져오는 화산분화가 일어나게 되는데, 20억 톤 물과의 결합은 상상치도 못할 정도의 화산재가 나올 것이라는 예측은 당연한 것이다.

“백두산 화산 분화가 임박했다는 증거는 백두산 곳곳에서 나타나고 있다”고 윤성효 교수는 설명했다.

이는 ▲2002년 6월 중국 동북부 왕청현에서 규모 7.3의 지진이 일어나면서부터 백두산에서 지진활동이 월 240배로 10배이상 급증한 점 ▲백두산 천지의 지형이 조금씩 솟아오르는 사실이 위성 촬영으로 확인된 점 ▲백두산 정상부 호수인 천지와 인근 숲에서 화산 가스가 방출되어 나무가 말라죽고 있다는 점 등을 제시했다.

이는 모두 화산 활동의 전조(前兆) 현상이다.

천지 수면위로 올라오는 기포들

윤 교수는 “지진파형 분석 결과 백두산 지하 약 10km, 20km, 27km, 32km에 액체 상태의 마그마가 네 겹으로 분포한 사실이 드러났고, 위치는 천지 바로 아래로 추정된다”고 덧붙였다.

그는 “특히 백두산의 최근 지진 자료를 분석해보면, 지진진앙이 천지 내에 밀접하고 있는데, 2009년 5월 25일 규모 4.7의 지진과 올해 2월 18일 두만강 하류 러시아-중국 국경부근에서 발생한 규모 6.9의 심발지진(574km)이 백두산 지하의 마그마를 자극하였을 가능성이 농후하다”고 주장했다.

실제 백두산의 화산성 지진은 1985년 3회, 1986년 12회, 그리고 1991년에는 29회 수준에 머물렀다. 하지만 2003년 6월과 11월, 그리고 2005년 7월에는 월 250회에 가까운 지진이 발생했다.

이 지진은 백두산 천지의 2∼5km 지점에서 발생한 것으로 화산 분출을 위한 에너지가 축적돼 발생하는 화산성 지진이다. 특히 수년전 천지 아래 5~10km 지점에서 관측됐던 마그마 챔버(magma chamber)들은 현재 2~3km 지점까지 올라와 있는 것으로 알려졌다.

마그마 챔버란 마그마가 거대한 덩어리 형태로 뭉쳐져 있는 것인데, 수직으로 성장하며 상승하면 곧 분출로 이어지게 된다.

백두산의 높이는 2750m다. 이 같은 점을 고려하면 2~3km 아래 지점에 있는 마그마 챔버는 해수면 기준으로 0m 지점까지 올라와 있는 셈이다. 더구나 천지 최대 수심이 372m인 점을 고려한다면 마그마와 천지간의 간격은 훨씬 가까이 있는 상태다.

문제는 이 마그마 챔버들의 존재 유무보다는 수직 방향으로 성장해 왔다는 점에 있다. 즉 태평양판과 유라시아판의 지각변동이 발생할 경우 언제라도 분출할 수 있는 힘을 모으고 있는 상태라는 것이다.

한국, 직접적인 화산 피해 ‘無’

사실 백두산이 분화한다고 해도 한반도의 남부에 위치한 한국은 직접적인 화산 재해를 입을 염려가 없다. 그러나 북한지역은 직접적인 재해를 입으며 가장 많은 피해를 입을 것이다.

만일 현무암질 마그마가 용암의 형태로 분출한다면 용암은 낮은 계곡을 따라 흘러가기 때문에 대피만 잘하면 큰 인명피해는 없지만 유문암질~조면암질 마그마가 화산재의 형태로 폭발적으로 분화한다면 분화 당시 바람의 영향을 받아 바람이 불어가는 쪽에는 다량의 화산재와 부석이 지면을 덮을 것이다.

화산재의 경우 계절에 따라 주변 나라에 미치는 정도가 달라질 수 있다.

윤성효 교수는 “북풍이 부는 겨울엔 한국에 많이 날아올 것이며 서풍이 부는 봄과 가을엔 동해로 많이 이동하고, 북동풍이 많이 부는 여름엔 러시아로 이동이 많을 것”이라고 분석했다.

또한 백두산이 위치한 곳이 중위도이므로 편서풍의 영향을 받아 1000년 전처럼 동쪽으로 확산될 것으로 보인다. 북한 측의 양강도와 함경북도 일원은 뜨거운 화산재 비가 내리고 이 화산재는 폭발규모에 따라 멀리 동해를 넘어 일본을 지나 태평양까지 날아가게 된다.

화산 분화구에 인접한 양강도 삼지연 일대에는 고온의 화성쇄설류(火成碎屑流), 화산이류, 토석류가 발생할 것이므로 이 경우 삼림파괴는 물론이고 인명손실 및 재산피해 등 막대한 재해가 발생할 수 있다.

북한-중국-일본, 막대한 피해 예상

백두산 분화는 북한만의 문제가 아니다. 중국과 일본에도 엄청난 피해가 있을 것으로 보인다. 화산 분화시 예상되는 직접적인 화산재해 위험은 대체로 다섯 가지로 분류된다.

첫째, 천지 칼데라 내에서 폭발적인 화산 분화가 발생해 천지의 물을 교란하고, 외륜산의 일부가 파괴될 경우 약 20억톤에 달하는 천지의 물이 일시에 쏟아져 내릴 수 있다.

그렇게 되면 압록강, 쑹화강, 두만강 주변뿐 아니라 백두산 주변에는 엄청난 홍수가 나게 된다. 이 홍수는 백두산의 천연 삼림을 파괴할 수 있다. 홍수는 화산 분화구에서 분출된 후 천지 둘레에 쌓여 있던 퇴적물이 산사태의 작용으로 물 속에 들어가게 되면 수면의 해발이 높아지고 천지폭포 상류인 퉁톈허(通天河)를 주된 출구로 삼아 얼다오바이허 방향으로 배출될 것으로 예측됐다.

둘째, 막대한 양의 고온 화산회류가 계곡이나 백두산 사면을 통해 흘러내려 모든 것을 삼켜버릴 것이다. 이를 통해 대략 백두산 주변 50km까지 피해를 줄 것으로 예상된다.

셋째, 만일 유문암질 화산활동이 발생한다면 엄청난 양의 강하 화산재가 발생해 피해를 줄 것이다.

분화구로부터 지상 약 25km 이상 상승한 화산재가 편서풍을 타고 멀리 동해를 건너 일본을 지나 태평양에까지 도달하고 일부는 성층권내에 잔존해 태양복사를 차단함으로써 전 지구의 기온 하강이 예상된다. 그 다음해에는 기후 한랭화로 농작물의 생산에 막대한 피해를 줄 것이다.

넷째, 암설류(암석 조각과 물의 혼합물), 화산이류(화산재와 물의 혼합물)가 발생해 주변 지역을 황폐화하고 식생을 파괴할 것이다.

그리고 고온의 화산재와 분출물에 의해 삼림 화재가 발생할 수 있으며, 백두산 천연보호림에 심각한 피해를 줄 수 있다.

마지막으로, 가옥의 파괴 그리고 관광객과 주변 거주자의 대피 등이 예상된다. 이와 함께 분화 규모가 클 경우 전 지구적인 환경 변화, 즉 기온의 하강 등이 우려되므로 그 다음해의 농작물 생산에 지장을 초래하게 된다.

북한은 직접적으로 피해를 입게 되므로 이에 대한 인도적 차원의 지원이 필요하다. 화산 분화 이후 피해에 대해 지원하는 것도 중요하지만, 사전에 지진계 및 관측 장비를 지원해 천지 백두산 화산체의 지하 마그마 방을 감시하는 과학적 협력 체계를 구축해야 한다.

일본과 중국은 자국 내의 화산재해 피해를 최소화하기 위해 화산학자와 지질학자를 중심으로 연구팀을 가동했다. 이미 대비책 마련에 돌입한 것이다.

러시아는 인공위성과 지진관측을 통해 백두산 분화를 감시하고 있다.

중국은 1990년대 후반부터 백두산 화산에 대한 감측과 연구를 본격화해 백두산이 중국에서 큰 잠재적 폭발 위험성을 가진 ‘활화산’의 하나임을 확인하고 천지 부근의 화산활동으로 빚어질 수 있는 재해를 줄이기 위한 연구에도 주력하고 있다.

중국은 천지 북쪽에 국가지진국 천지화산관측소를 설치하고 천지 아래 마그마 활동에 대한 지속적인 모니터링을 하고 있다. 특히 천지 화산 분화시 관할 지역에 피해가 집중될 것으로 예상되는 지린(吉林)성 옌볜(延邊)조선족자치주 정부는 중앙정부의 방침에 따라 2003년 4월 ‘창바이산 천지 화산재해 응급대책’을 새로 제정해 공포했다.

일본 도호쿠 대학은 백두산을 전문으로 연구하는 연구조직을 가지고 있으며, 막대한 예산으로 백두산 연구를 하고 있다. 일본은 지난 2000년부터 중국 국가지질국과 길림대학, 북한 사회과학원 산하 지리연구원 등과 함께 백두산에 대한 3국 공동연구를 진행 중이다.

백두산 화산 남북공동연구, MB 정부 이후 중단 상태

2007년 12월 정부는 제1차 남북경제협력공동위원회 합의에 따라 진행된 보건의료·환경보호협력분과위원회 회의에서 백두산 화산 활동에 대해 공동 연구하기로 합의한 바 있다.

이는 북한이 한국 측에 지진 연구를 위한 지진계를 설치해달라는 요청을 함에 따라 이뤄진 것으로 '백두산 화산활동 공동연구' 등 총 4조 10개항의 합의서를 채택한 바 있다.

이 합의서 가운데는 ▲백두산 화산활동 공동연구 ▲대기오염 피해감소를 위한 공동협력 ▲한반도생물지 사업 등에 합의함으로써 ‘한반도 환경공동체’ 구축을 위한 첫걸음을 내딛는 성과를 이루었다.

이후 관계 전문가들이 두차례 교류를 가졌는데, 이후 남북관계가 급속도로 냉각됨에 따라 중단되었다. 

윤성효 교수는 “현재 북한이 보유한 지진관측 장비는 대부분 중국으로부터 넘겨받은 노후장비”라면서, “우리가 최신 관측 장비를 백두산 주변지역에 설치, 측정된 데이터를 공동 연구하는 형태가 바람직할 것”이라고 말했다.

윤 교수는 “북한에 관측 장비를 지원, 정확한 관측을 하면 현재 마그마가 올라오는 속도와 규모를 모니터링할 수 있는데, 그렇게 되면 어떤 종류의 마그마가 언제 어디에서 품어져 나오는가를 예측할 수 있다”며, “1991년 6월 피나투보 화산 폭발시 필리핀, 미국의 공동조사를 통해 하루 오차범위내에서 폭발을 예측한 바 있다”고 설명했다.

윤 교수는 “화산 분화는 막을 수 없지만 피해는 최소화할 수 있다”면서 “화산학자와 지질학자를 중심으로 화산재해도를 작성한다면 화산 피해를 최소화할 수 있다”고 주장했다.

하지만 현재 백두산 화산에 대한 남북공동연구에 대한 모든 협의는 남북경색으로 인해 중단되어 있으며, 정치·외교적인 판단에 따라야 하는 상황에 직면해 있다.

백두산 화산 분화는 조만간 일어날 것이며, 이는 천지와 결합해 엄청난 화산재를 발생시킬 가능성이 있다.

한국에는 직접적인 영향은 없겠지만, 중국과 북한, 그리고 일본은 많은 영향을 받을 것으로 예상된다. 백두산은 헌법상 우리 영토이며, 한민족에 있어서 상징적인 의미가 깊다.

백두산 화산 분화가 우리나라에 직접적인 피해가 없다고 해서 ‘강건너 불보듯’ 구경하는 일은 없어야 할 것이다. 또한 이미 많은 나라에서는 화산에 대한 대비책이 있고 실생활화되어 있다.

우리나라에서도 기상청 지진국 내에 화산 관리팀이 필요하며, 지속적인 연구와 지원이 필요할 것으로 보인다.