화산이 폭발할 때 용암만 나오는 것이 아닙니다. 엄청난 양의 가스와 다양한 고체 물질이 함께 분출됩니다. 화산 가스는 보이지 않지만 가장 위험할 수 있으며, 분출물은 하늘로 수십 킬로미터 솟구쳐 전 세계 기후에 영향을 줍니다. 화산 가스의 대부분은 수증기입니다. 전체의 70~95퍼센트를 차지하며, 마그마에 녹아있던 물이 압력이 낮아지며 기체로 변합니다. 흰색 연기처럼 보이지만 무해합니다. 하지만 나머지 가스는 위험합니다. 이산화탄소는 공기보다 무거워 낮은 곳에 고이며, 질식사를 일으킵니다. 1986년 아프리카 카메룬 니오스 호수에서 화산성 이산화탄소가 갑자기 분출하여 계곡을 따라 흘러내렸고, 인근 마을 주민 1700명이 잠자는 동안 질식사했습니다. 이산화황은 대기에서 황산으로 변하여 산성비를 만들고, 성층권에 도달하면 햇빛을 차단하여 지구를 냉각시킵니다. 1991년 필리핀 피나투보 화산 폭발은 2000만 톤의 이산화황을 방출했고, 전 세계 평균 기온이 0.5도 낮아졌습니다. 황화수소는 썩은 달걀 냄새가 나며 유독합니다. 염화수소와 불화수소는 산성이 강해 눈과 폐를 손상시키며, 농작물과 가축을 죽입니다. 분출물은 크기와 형태가 다양합니다. 화산재는 지름 2밀리미터 이하의 미세한 입자로, 분화 기둥을 타고 수십 킬로미터 상승하여 바람에 실려 수천 킬로미터 이동합니다. 1980년 미국 세인트헬렌스 산 폭발의 화산재는 전미를 덮었고, 2010년 아이슬란드 에이야프얄라요쿨 화산 폭발은 유럽 항공을 일주일간 마비시켰습니다. 화산탄은 지름 64밀리미터 이상의 큰 덩어리로, 공중에서 식으며 둥글거나 방추형이 되고, 수 킬로미터 날아가 집과 사람을 타격합니다. 이 글에서는 화산 가스의 종류와 위험, 분출물의 종류, 화산재의 영향, 그리고 역사적 사례를 상세히 알아보겠습니다.
화산 가스의 종류와 위험
화산 가스는 마그마에 녹아있던 휘발성 성분이 압력 감소로 방출된 것입니다. 깊은 곳에서는 높은 압력 때문에 액체나 고체 상태로 녹아있지만, 마그마가 상승하며 압력이 낮아지면 기체로 변합니다. 탄산음료 뚜껑을 열 때 이산화탄소 거품이 나오는 것과 같은 원리입니다. 가스 압력이 폭발의 주요 원동력이며, 가스가 많을수록 폭발이 격렬합니다. 수증기는 가장 풍부한 가스로 전체의 70~95퍼센트를 차지합니다. 마그마의 물은 지하수나 해수가 마그마와 만나거나, 마그마 자체에 포함된 것입니다. 고압에서 마그마는 5~6퍼센트까지 물을 녹일 수 있으며, 압력이 낮아지면 격렬하게 끓어오릅니다. 수증기는 직접적으로는 무해하지만 화상을 입힐 수 있고, 화쇄류의 주요 성분입니다. 이산화탄소는 두 번째로 많으며 5~10퍼센트입니다. 무색무취이고 공기보다 1.5배 무거워 낮은 곳에 고입니다. 농도 10퍼센트 이상에서 의식을 잃고 질식사합니다. 니오스 호수 참사는 극단적 사례입니다. 호수 밑 화산 가스가 수백 년간 축적되었고, 어떤 계기로 갑자기 분출하여 80만 톤의 이산화탄소가 시속 100킬로미터로 계곡을 내려가며 25킬로미터 떨어진 마을까지 도달했습니다. 사람들은 잠자다 죽었고, 동물도 모두 죽었습니다. 현재는 호수 바닥에 파이프를 설치하여 가스를 천천히 배출시키고 있습니다. 이산화황은 3~5퍼센트이며 자극적 냄새가 납니다. 물과 반응하여 아황산과 황산이 되고, 눈과 호흡기를 자극하며 산성비를 만듭니다. 농작물을 시들게 하고 강과 호수를 산성화합니다. 성층권에 도달하면 황산 에어로졸이 되어 햇빛을 반사하고 지구를 냉각시킵니다. 1815년 인도네시아 탐보라 화산 폭발은 막대한 이산화황을 분출했고, 1816년은 여름이 없는 해가 되었습니다. 북반구 기온이 0.5~1도 낮아져 유럽과 북미에서 농작물이 실패하고 기근이 발생했습니다. 피나투보 화산 폭발도 비슷한 냉각 효과를 냈습니다. 일부 과학자는 이산화황을 성층권에 인위적으로 주입하여 지구 온난화를 막자는 지구공학을 제안하지만, 부작용 우려가 큽니다. 황화수소는 1퍼센트 미만이지만 매우 독성이 강합니다. 썩은 달걀 냄새가 나며, 저농도에서는 냄새만 나지만 고농도에서는 후각을 마비시켜 냄새를 못 느끼고 곧바로 의식을 잃습니다. 수백 ppm에서 몇 분 만에 사망하며, 화산 지역 온천과 분기공 근처에서 사고가 종종 발생합니다. 일본 온천 지역과 미국 옐로스톤에서 경고문을 볼 수 있습니다. 할로겐 가스는 염화수소와 불화수소로 각각 1퍼센트 미만입니다. 물과 만나면 강산이 되어 피부와 점막을 심하게 손상시킵니다. 금속을 부식시키고 식물을 죽이며, 1783년 아이슬란드 라키 분화 때 불화수소가 풀을 오염시켜 양과 소가 중독되었고, 가축의 절반이 죽어 기근으로 아이슬란드 인구의 20퍼센트가 사망했습니다. 화산 가스는 계속 방출됩니다. 폭발 후에도 분기공과 화구에서 지속적으로 나오며, 이탈리아 시칠리아의 에트나 화산은 연간 수백만 톤의 가스를 방출합니다. 하와이 킬라우에아 화산도 마찬가지로, 보그라는 화산 스모그를 만들어 주민 건강에 영향을 줍니다.
화산 가스와 분출물
화산 분출물은 크기에 따라 분류됩니다. 테프라는 화산쇄설물의 총칭이며, 공중으로 분출된 모든 고체 물질입니다. 화산재는 지름 2밀리미터 이하의 미세 입자입니다. 미세 화산재는 0.063밀리미터 이하로 먼지처럼 가늘며, 거친 화산재는 0.063~2밀리미터입니다. 대부분 마그마가 분출하며 급냉되어 만들어진 화산 유리 조각이고, 기존 암석이 부서진 것도 포함됩니다. 날카롭고 연마제처럼 작용하여 폐에 들어가면 규폐증을 일으킬 수 있습니다. 항공기 엔진에 들어가면 녹아 고장을 일으키고, 1982년 영국 항공 9편은 인도네시아 갈룽궁 화산재 구름을 통과하며 네 엔진 모두 멈췄습니다. 활공하다 낮은 고도에서 엔진을 재시작하여 기적적으로 살아남았습니다. 라필리는 지름 2~64밀리미터의 자갈 크기입니다. 작은 조약돌처럼 생겼고 폭발 현장 근처에 떨어집니다. 지붕에 쌓이면 무게로 붕괴시키며, 폼페이를 묻은 것이 라필리입니다. 화산탄과 화산 블록은 지름 64밀리미터 이상의 큰 덩어리입니다. 화산탄은 용암 덩어리가 공중에 날아가 식으며 만들어지고, 공기역학적으로 방추형, 리본형, 빵껍질형 등 다양한 모양입니다. 표면은 식어 굳지만 내부는 여전히 뜨거워 착지 후 터지기도 합니다. 화산 블록은 이미 굳은 암석이 폭발로 날아간 것이며, 각진 형태입니다. 둘 다 수백 미터에서 수 킬로미터 날아가며 치명적입니다. 2014년 일본 온타케 산 분화 때 정상에 있던 등산객들이 화산탄에 맞아 63명이 사망했습니다. 경석은 구멍이 많은 화산암으로 가스가 빠져나간 흔적입니다. 마그마가 격렬하게 발포하여 만들어지며, 매우 가벼워 물에 뜹니다. 흰색이나 회색이고 유문암이나 안산암 마그마에서 형성됩니다. 피나투보 폭발 후 필리핀 해안에 경석이 대량으로 떠밀려왔고, 2012년 뉴질랜드 해저 화산 폭발 후 호주까지 경석 뗏목이 표류했습니다. 스코리아는 경석과 비슷하지만 현무암 마그마에서 형성되어 어둡고 무겁습니다. 물에 가라앉으며, 용암 분수에서 만들어져 화구 주변에 쌓여 스코리아 원뿔을 만듭니다. 화산탄 중 일부는 독특한 형태를 가집니다. 펠레의 머리카락은 실처럼 가는 화산 유리 섬유로, 용암 방울이 강한 바람에 늘어나 만들어집니다. 하와이 화산에서 흔하며, 여신 펠레의 이름을 땁니다. 날카로워 피부와 눈을 자극하고 호흡기에 해롭습니다. 펠레의 눈물은 물방울 모양 화산 유리로, 용암 방울이 공중에서 식은 것입니다. 화산탄은 화구에서 몇 킬로미터 날아가지만, 화쇄류는 훨씬 위험합니다. 뜨거운 가스, 화산재, 암석 파편이 혼합되어 시속 수백 킬로미터로 산사면을 타고 내려오며, 온도는 수백 도입니다. 모든 것을 태우고 파묻으며, 피할 방법이 없습니다. 79년 폼페이를 파괴한 것이 화쇄류였고, 1902년 서인도제도 마르티니크 섬 몽펠레 화산 분화는 화쇄류가 항구 도시 생피에르를 덮쳐 3만 명이 몇 분 만에 사망했습니다. 단 두 명만 살아남았고, 한 명은 지하 감옥에 갇혀있었습니다.
화산재의 영향과 역사적 사례
화산재의 광범위한 영향
화산재는 가장 멀리 이동하며 광범위한 영향을 줍니다. 미세한 입자는 분화 기둥을 타고 성층권까지 올라가 바람에 실려 지구를 한 바퀴 돕니다. 1980년 세인트헬렌스 산 폭발은 북아메리카 전역에 화산재를 뿌렸고, 워싱턴 주에는 수 센티미터 쌓였습니다. 자동차와 항공기가 멈췄고, 농작물이 묻혔으며, 호흡기 질환이 증가했습니다. 청소 비용만 수억 달러가 들었습니다. 2010년 에이야프얄라요쿨 화산 폭발은 항공에 큰 영향을 미쳤습니다. 화산재 구름이 유럽 상공을 덮어 6일간 10만 편 이상 항공편이 취소되고 천만 명이 발이 묶였습니다. 경제 손실은 수십억 달러였습니다. 화산재가 제트 엔진에 들어가면 1100도 이상의 연소실에서 녹아 터빈 날개에 달라붙어 공기 흐름을 막고 엔진을 멈춥니다. 안전을 위해 화산재 구역을 전면 회피했습니다. 이후 기준이 개선되어 저농도 화산재는 비행 가능하게 되었지만, 여전히 위험합니다. 화산재는 농업에 치명적입니다. 두껍게 쌓이면 식물을 질식시키고 무게로 꺾으며, 토양을 오염시킵니다. 하지만 장기적으로는 비옥하게 만듭니다. 화산재에는 칼륨, 인, 칼슘 등 영양분이 풍부하여 풍화되면 훌륭한 토양이 됩니다. 이탈리아 베수비오 산과 인도네시아 자바 섬 주변이 인구 밀도가 높은 이유는 화산 토양이 비옥하기 때문입니다. 사람들은 위험을 알면서도 비옥함 때문에 화산 근처에 삽니다. 화산재는 건강에 해롭습니다. 날카로운 입자가 눈을 자극하고 폐에 들어가면 염증을 일으킵니다. 장기 노출은 규폐증을 유발할 수 있으며, 화산 가스와 함께 호흡기 질환을 악화시킵니다. 천식과 기관지염 환자는 특히 취약합니다. 마스크 착용이 필수이지만 일반 마스크는 부족하고 N95 이상이 필요합니다. 화산재는 인프라를 손상시킵니다. 전기선에 쌓여 합선을 일으키고, 정수장을 오염시키며, 하수도를 막습니다. 지붕에 쌓인 화산재는 비를 머금으면 매우 무거워져 건물을 붕괴시킵니다. 필리핀 피나투보 폭발 후 태풍이 와서 젖은 화산재가 수많은 건물을 무너뜨렸습니다.
역사적 대폭발 사례
베수비오 산 폭발 79년은 가장 유명한 사례입니다. 로마 제국 시대 이탈리아 나폴리 근처에서 일어났으며, 폼페이와 헤르쿨라네움을 묻었습니다. 폼페이는 라필리와 화산재에 묻혔고, 헤르쿨라네움은 화쇄류에 덮였습니다. 수천 명이 사망했고, 도시는 화산재 아래 1700년간 묻혀있었습니다. 발굴되어 당시 로마 생활을 보여주는 타임캡슐이 되었습니다. 화산재에 묻힌 사람들의 공동에 석고를 부어 만든 주형은 마지막 순간을 생생히 보여줍니다. 탐보라 화산 폭발 1815년은 역사상 가장 강력한 폭발 중 하나입니다. 인도네시아 숨바와 섬에서 일어났으며, VEI 7등급이었습니다. 화산 자체 높이가 1400미터 낮아졌고, 직접 사망자는 7만 명이었습니다. 막대한 화산재와 이산화황이 성층권에 도달하여 전 세계로 퍼졌고, 1816년 여름이 없는 해를 초래했습니다. 유럽과 북미에서 서리가 여름에도 내려 농작물이 실패하고 기근이 발생했습니다. 간접 사망자는 수십만 명으로 추정됩니다. 크라카토아 화산 폭발 1883년은 인도네시아 자바와 수마트라 사이 섬에서 일어났습니다. VEI 6등급으로, 섬의 대부분이 날아갔고, 폭발음은 5000킬로미터 떨어진 곳에서도 들렸습니다. 지구상 가장 큰 소리였으며, 쓰나미가 40미터 높이로 해안을 강타하여 3만 6000명이 사망했습니다. 화산재는 전 세계로 퍼져 수년간 노을이 비정상적으로 붉었고, 뭉크의 그림 절규의 배경이 크라카토아 하늘이라는 설이 있습니다. 피나투보 화산 폭발 1991년은 20세기 최대 폭발입니다. 필리핀 루손 섬에서 일어났으며, 600년간 조용했다가 갑자기 폭발했습니다. VEI 6등급으로, 분화 기둥이 40킬로미터 높이까지 솟았고, 2000만 톤의 이산화황을 방출하여 전 세계 기온을 0.5도 낮췄습니다. 미군 클라크 공군기지가 근처에 있었지만 사전 대피로 대부분 살아남았습니다. 하지만 태풍과 화산재가 결합하여 수백 명이 사망했습니다. 현재 화산 감시 기술이 발전하여 대부분 폭발을 사전에 예측하고 대피할 수 있습니다. 하지만 초대형 폭발은 여전히 인류 문명을 위협할 수 있으며, 지속적인 감시와 대비가 필요합니다.