규모 7.0 핵실험으로부터 발생한 지진파에 의해 유도되는 응력량/자료=연세대

북한 핵실험이 백두산 화산 폭발을 조기 현실화 시킬 수 있다는 연구결과가 나왔다.

홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수팀은 지진파형 분석 데이터베이스(DB)와 컴퓨터 모델링 기법 등을 토대로 북한 핵실험으로 발생한 지진 규모가 커지면 백두산 분화에도 영향을 미칠 수 있다고 17일 밝혔다.

이는 백두산 화산 분화에 미치는 북한 핵실험의 영향을 밝힌 첫 연구로, 국제학술지 네이처의 자매지인 '사이언티픽 리포트' 17일자 온라인판에 게재됐다.

지난달 6일 북한은 제4차 핵실험을 기습적으로 강행했다. 핵실험장은 함경북도 길주군 풍계리, 백두산까지 116km 거리에 있다. 연구팀은 앞으로 북한이 수소폭탄 등 지금보다 더 큰 규모의 5, 6차 핵실험을 감행한다면, 백두산 화산 활동에 적잖은 영향을 미칠 수 있다고 강조했다.

홍태경 교수는 "백두산 지하에 마그마가 가득 차 있는 상태에서 북한 핵실험으로 규모 진도 7 이상의 지진이 발생한다면, 그 응력(압력)으로 화산 분화가 촉진될 수 있다"고 경고했다.

백두산 지하 2~3㎞ 지점부터 지하 35㎞까지는 4~5개 마그마 방이 있는 것으로 알려져 있다. 마그마 분출은 이 공간에 마그마가 가득 차 있는 상태에서 응력이 강하게 가해질 때 발생한다.

연구팀은 이번 연구를 위해 1~3차 북한 핵실험 자료와 우리나라 지진관측소, 중국과 북한 접경지 지진관측소 자료 등을 종합해 컴퓨터 모델링 기법으로 지진파형 자료를 만들었다.

이를 기반으로 과거 구소련 및 미국 등에서 보편적으로 행해졌던 핵실험 크기를 감안해 이보다 더 큰 규모 5.0~7.6 핵실험 수행 시 백두산 지표와 마그마 방 내에서 예상되는 지진동 크기와 응력변화량 값을 계산했다.

그 결과 지진이 났을 때 땅이 흔들리는 정도를 나타내는 최대지반가속도와 최대지반속도 모두 핵실험 규모 증가에 따라 비례적으로 증가했다.

또 규모 7.0급 핵실험 시 마그마 방 내 최대 120kPa(킬로파스칼)에 해당하는 응력 변화가 유발되는 것으로 확인됐다. 연구팀은 "이 정도의 응력에서 마그마 방 구조와 양이 화산 분화 요건을 모두 만족시킨다면 폭발 수 있다"고 추정했다.

한편, 백두산 화산이 폭발할 경우, 화산폭발지수(VEI) 8단계 중 7단계의 위력으로 폭발하고, 북동풍이 불 경우 남한 전역에 화산재가 쌓여 최대 11조 1900억 원의 재산 피해를 입을 수 있다는 예측을 윤성효 부산대 지구과학교육과 교수 연구팀이 지난해 발표한 바 있다.