홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수 연구팀은 ‘북한 핵실험에 따른 백두산 화산의 지진동과 동적 응력변화 예측’이라는 논문에서 북한이 과거 세 차례 진행한 핵실험보다 더 큰 규모의 핵실험을 하면 백두산 화산에 영향을 미칠 가능성이 있다고 17일 밝혔다. 현재 백두산에는 천지를 기준으로 지하 10㎞ 지점부터 지하 35㎞ 지점까지 4∼5개의 마그마 방이 있다. 각 방에는 고압과 고온으로 바위가 녹아 있는 상태인 마그마가 들어차 있다. 화산 활동이 일어나려면 지진파가 발생해 마그마방 내 응력(판의 운동에 의해 지속적으로 당기거나 미는 힘) 변화가 유도돼야 한다. 이후 마그마 상승을 유발하는 기포(공기방울)가 형성돼 화산 폭발로 이어진다.
연구팀은 북한이 2006년과 2009년, 2013년에 진행한 1∼3차 핵실험 자료를 활용해 규모 5.0에서부터 7.6까지의 가상 인공지진 파형을 도출했다. 과거 북한 핵실험에 따른 인공지진 규모를 1차 4.3, 2차 4.7, 3차 5.1로 놓고 지진에 따른 흔들림인 ‘지진동’과 지진파가 지각에 가하는 응력 변화 규모를 예측했다.
연구 결과 향후 규모 7.0의 인공지진을 유발하는 핵실험을 하면 백두산 마그마방 내에 최대 120㎪(킬로파스칼)의 동적 응력 변화가 발생하는 것으로 나타났다. 기포는 1㎫(메가파스칼) 이하의 응력 변화에서도 생길 수 있다는 점을 감안하면 북한의 핵실험이 백두산 화산 분화를 촉발할 우려가 매우 높아진다. 홍 교수는 “북한의 핵실험장이 위치한 함경북도 길주군 풍계리와 백두산 간의 거리는 고작 116㎞밖에 안 된다”며 “중규모 이상 지진이 충분이 영향을 미칠 수 있는 거리”라고 설명했다.
백두산에선 2002년부터 지진이 수백 차례 일어나고 있다. 온천수 온도가 최고 83도까지 올라가는 등 화산활동 활성화 조짐이 나타나는 중이다. 이번 연구 결과는 과학학술지 네이처의 자매지인 사이언티픽 리포트 17일자 온라인판에 게재됐다.
박세환 기자 foryou@kmib.co.kr
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