통가화산 분화는 왜 이렇게 격렬했을까

지난 1월 15일 통가에서 발생한 화산 분화 충격은 말 그대로 지구 절반을 달려 폴리네시아에서 멀리 떨어진 일본 등 태평양 연안 넓은 지역에 쓰나미 경보나 주의보가 발령되는 큰 영향이 나왔다. 이런 화산 분화 규모가 심각한 이유와 앞으로 예측되는 사태는 어떤 게 있을까.

이번에 분화한 통가 훙가 하파이 해저 화산은 통가 왕국 수도인 누쿠알로파에서 북쪽 65km 떨어진 해역에 위치하고 있다. 해발 100m에 불과하지만 해저부터 따지면 높이는 1.8km에 달하며 폭은 20km에 이르는 거대한 화산이다. 이번 분화는 우주에 떠있는 기상 위성에서도 충격파가 크게 퍼져 부근 기압이 일시적으로 급상승한 모습이 극명하게 기록되기도 했다.

뉴질랜드 오클랜드대학 연구팀에 따르면 이 화산은 정기적으로 분화를 반복하는 화산으로 지금까지도 2009년과 2014년부터 2015년에 걸쳐 2회 크게 분화하고 있다는 것. 하지만 이번 분화 규모는 이전이나 그 이전을 훨씬 능가하는 크기다.

해저 화산의 경우 마그마가 지하에서 상승해도 해수로 냉각되기 때문에 이렇게 큰 폭발은 일어나지 않은 것처럼 보인다. 실제로 마그마가 해수 중에 천천히 방출되는 경우에는 마그마와 물 사이에 수증기 막이 생겨서 단열재 역할을 하기 때문에 1,200도나 되는 마그마도 천천히식어 간다.

하지만 화산가스가 충만한 지중에서 마그마가 기세 좋게 분출하면 수증기 막이 곧 파괴되기 때문에 고온 마그마와 물이 직접 접촉되어 수증기 폭발이 발생해 그 충격으로 마그마 표면이 파괴, 고온 마그마가 더 수중에 방출된다. 화산 연구자가 용융연료-냉각재 상호작용(molten fuel-coolant interaction)이라고 불리는 현상에 의해 폭발이 연쇄적으로 일어난 결과 최종적으론 마치 대형 폭탄과 같은 대폭발과 초음속 폭풍이 발생한다.

2014년부터 2015년에 걸쳐 발생한 지난 분화에선 새로운 발생한 화구와 낡은 섬이 합체되어 섬 하나가 되고 해저에는 큰 칼데라가 생겼다. 칼데라는 대규모 분화로 마그마가 화구 안쪽으로 무너져 떨어질 수 있는 크레이터 모양 분지로 이후 가장자리에서 소규모 분화가 일어날 수 있지만 칼데라 자체가 다시 대분화할 수도 있다. 연구팀이 2016년 현지를 방문해 해저 퇴적물 연대 측정을 실시한 결과 통가 화산은 1,000년단위로 대분화를 반복하고 있었고 마지막 분화는 1,100년 경이었다고 한다. 다시 말해 2009년과 2014년 일어난 작은 분화는 대분화 전조에 지나지 않고 이번이 1,000년에 한번 대분화가 됐을 가능성이 있다.

연구팀은 이번 분화가 높이 20km, 직경 260km 분연을 발생시켰다는 점에 주목하고 있다. 잠들어 있던 칼데라가 다시 깨어나 대량 화산가스와 마그마를 분출시킬 우려가 있다는 걸 의미하기 때문이다. 또 이번 분화에선 통가와 피지, 사모아 등 각지에서 파도와 조위 변화가 관측되고 있다. 다만 이 역시 칼데라 붕괴나 해저지 미끄러짐에 의한 것일 가능성이 있다고 한다.

이번 발견에서 연구팀은 이번 분화가 클라이막스인지는 모르겠다며 1000년에 한 번 칼데라 대분화가 많은 폭발적인 분화를 반복적으로 발생시키고 있다는 걸 우리에게 경고하고 있다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.