Natural disasters related to volcanic eruption of Shinmei-dake in Kyushu-shi, Japan

<Japan: Prof. Lee, Sunhoon>

일본 큐우슈우 지역 신모에다케의 화산폭발과 관련된 자연재해

신모에다케 (新燃岳) 화산이 폭발하고 있습니다. 일본시간 2018년 3월 1일에 시작된 화산분화는 9일 오전 1시 45분에 일시 정지했다가, 같은 날 3시 58분에 굉음과 함께 폭발적인 분화가 다시 발생했습니다. 분연의 최대고도는 3200 m 에 달했습니다. 그림 1은 화산폭발에 의해서 발생되는 분연을 나타내며, 그림 2는 화산폭발의 야경을 보여주고 있습니다.

그림 1:  화산 폭발의 분연광경                      그림 2:  화산 폭발의 야경

신모에다케 화산은 그림 3에 나타낸 바와 같이, 일본 큐우슈우 (九州) 남부의 가고시마 (鹿児島) 현과 미야자키 (宮崎) 현의 경계에 있는 키리시마련잔 (霧島連山) 에 위치하며, 해발고도는 1421 m 입니다.

그림 3: 신모에다케의 위치

폭발분연의 최고고도는 3200 m 에 달하며, 분화구주변에서는 용암류 즉, 마그마가 분출하여 흘러내린 것이 확인되었고, 화산탄이 1.8 km 에까지 도달한 것이 확인되었습니다. 이로 인해서 인근 가고시마 비행장은 물론이고 큐우슈우 북부에 위치한 나가시마 비행장은 운행정지 상태에 있으며, 후쿠오카 비행장도 이용에 상당한 지장을 받고 있습니다.

분화는 10일째 계속되고 있으며 그림 1 에 표시된 바와 같이 신모에다케를 중심으로 반경 4 km 내에는 접근이 금지된 상태입니다.

현재 예상으로는 인근의 인구밀도가 높은 지역에까지 용암류가 흘러내거나, 화산탄을 포함한 인명과 기물에 치명적인 피해를 발생시킬 수 있는 상대적으로 큰 입자의 화산분출물들의 낙하로 커다란 피해가 발생하지는 않을 것으로 추정되고 있습니다. 그러나 화산분출에 의해서 부유상태로 먼 거리를 이동할 수 있는 상대적으로 적은 입자의 화산재와 화산재에 포함되어 있는 황화가스가 주변의 넓은 지역에 상당한 영향을 미칠 것이 예상되고 있습니다.

화산이 폭발하는 경우, 먼저 수증기, 화산탄, 화산재를 포함하는 분연이 발생하여 시야를 방해하며, 항공기의 운항이 불가능해집니다. 무리한 운항을 할 경우 시야방해와 엔진고장을 일으킬 수 있습니다.

이들 분연에는 매우 독성이 강한 황화수소 (H2S)가 포함되어 있어, 위험성이 매우 높습니다. 화산폭발시 뿐만이 아니라, 화산재가 집적되어 있는 장소에서도, 화산재의 표면과 공극사이에 들어있는 황화수소가스가 서서히 누출되기 때문에, 골짜기와 같이 공기의 순환이 원활하지 않은 장소나 실내와 같은 폐쇄된 장소는 매우 위험합니다. 실내의 경우에는 외부의 공기를 정화하여 흡입하는 특수한 장치가 필요합니다.

화산탄과 화산재가 지표면에 낙하하여 쌓일 때에는 중량에 따라 순서적으로 쌓이기 때문에, 지표면으로부터 위로 갈수록 작은 크기의 화산재가 쌓이게 되는 분급현상이 발생하며, 이로 인해서 화산재가 쌓인 지표면에서는 강우가 내릴 경우에 침투가 극히 곤란한 상황이 되어 액상화현상이 발생합니다. 액상화현상은 화산폭발시에 발생하는 지진에 의해서 지하수가 표출하며 지진의 영향을 직접적으로 발생시키지 않는 경우에도 도로와 지표면을 파괴하거나 변형시키게 됩니다.

따라서 화산분화 후 10 일정도가 경과한 현 시점에는 상당량의 화산재가 퇴적되어 있을 것으로 추정되고 있어, 적은 양의 강우에도, 액상화현상이 발생하여 도로, 교량 등을 비롯한 구조물과 라이프라인의 파괴가 발생하며, 골짜기 등의 지표면의 낮은 부분에는 이들 물질들이 운반되어 매몰되기도 합니다. 지하침투가 불가능하기 때문에 급류를 발생하며, 산사태에 의해서 동반된 목재와 함께 심각한 홍수피해를 발생시키기도 합니다.

화산지역에서 식생은 분연과 화산재가 식생에 접촉하는 초기에는 먼저 활엽수의 나뭇잎들이 떨어지는 반면에 침엽수에서는 커다란 변화가 발견되지 않습니다. 이로부터, 시간이 경과함에 따라서 침엽수는 고사현상을 일으키며 전멸하게 되고, 토양표면의 화산재가 쉽게 제거될 수 있는 언덕 또는 구릉지의 볼록부분에 존재하는 활엽수들은 싹이 나며, 부활하는 경우가 많습니다.

침엽수와 활엽수의 차이는 활엽수는 주변환경의 급격한 변화에 대해서 신속히 반응하여 모든 잎을 제거함으로 광합성에 의한 대사량을 최소화하여 목질 부분만의 생존에만 양분을 사용하며 생존기간을 연장합니다. 이에 반해서, 침엽수는 활엽수에 비해서 주변환경에 대한 반응이 매우 둔감하여, 잎에서의 광합성을 계속하지만, 잎이 화산재에 의해서 피복됨으로 광합성이 급격히 저하되며, 뿌리를 덮고 있는 토양표면이 화산재로 피복되어 수분의 공급도 부족하게 되기 때문에, 활엽수에 비해서 동일한 조건에서 생존기간이 상대적으로 매우 짧아지기 때문에 발생하는 현상으로 추정되고 있습니다. 이러한 내용은 지난 2000년 일본의 미야께지마 (三宅島) 화산폭발에서 필자가 ‘라이프라인과 자연생태의 복구’ 라는 제목의 종합보고서에서 현지조사를 통해서 입증한 바 있습니다.

그러므로 침엽수의 고사가 시작되는 시기에도, 화산분화의 초기와 같이, 적은 양의 강우에도 액상화 현상이 발생하며 여기에 고사한 식생이 부가되어 대규모의 산사태와 홍수가 빈발하게 됩니다.

현재의 예상으로는 인근의 인구밀도가 높은 지역에까지 용암류가 흘러내거나, 화산탄을 포함한 인명과 기물에 치명적인 피해를 발생시킬 수 있는 상대적으로 큰 입자의 화산분출물들의 낙하로 커다란 피해가 발생하지는 않을 것으로 추정되고 있습니다. 그러나 화산분출에 의해서 부유상태로 먼 거리를 이동할 수 있는 상대적으로 적은 입자의 화산재와 화산재에 포함되어 있는 황화가스가 주변의 넓은 지역에 상당한 영향을 미칠 것이 예상되고 있습니다.

화산이 폭발하는 경우, 먼저 수증기, 화산탄, 화산재를 포함하는 분연이 발생하여 시야를 방해하며, 항공기의 운항이 불가능해집니다. 무리한 운항을 할 경우 시야방해와 엔진고장을 일으킬 수 있습니다.

이들 분연에는 매우 독성이 강한 황화수소 (H2S)가 포함되어 있어, 위험성이 매우 높습니다. 화산폭발시 뿐만이 아니라, 화산재가 집적되어 있는 장소에서도, 화산재의 표면과 공극사이에 들어있는 황화수소가스가 서서히 누출되기 때문에, 골짜기와 같이 공기의 순환이 원활하지 않은 장소나 실내와 같은 폐쇄된 장소는 매우 위험합니다. 실내의 경우에는 외부의 공기를 정화하여 흡입하는 특수한 장치가 필요합니다.

화산탄과 화산재가 지표면에 낙하하여 쌓일 때에는 중량에 따라 순서적으로 쌓이기 때문에, 지표면으로부터 위로 갈수록 작은 크기의 화산재가 쌓이게 되는 분급현상이 발생하며, 이로 인해서 화산재가 쌓인 지표면에서는 강우가 내릴 경우에 침투가 극히 곤란한 상황이 되어 액상화현상이 발생합니다. 액상화현상은 화산폭발시에 발생하는 지진에 의해서 지하수가 표출하며 지진의 영향을 직접적으로 발생시키지 않는 경우에도 도로와 지표면을 파괴하거나 변형시키게 됩니다.

따라서 화산분화 후 10 일정도가 경과한 현 시점에는 상당량의 화산재가 퇴적되어 있을 것으로 추정되고 있어, 적은 양의 강우에도, 액상화현상이 발생하여 도로, 교량 등을 비롯한 구조물과 라이프라인의 파괴가 발생하며, 골짜기 등의 지표면의 낮은 부분에는 이들 물질들이 운반되어 매몰되기도 합니다. 지하침투가 불가능하기 때문에 급류를 발생하며, 산사태에 의해서 동반된 목재와 함께 심각한 홍수피해를 발생시키기도 합니다.

화산지역에서 식생은 분연과 화산재가 식생에 접촉하는 초기에는 먼저 활엽수의 나뭇잎들이 떨어지는 반면에 침엽수에서는 커다란 변화가 발견되지 않습니다. 이로부터, 시간이 경과함에 따라서 침엽수는 고사현상을 일으키며 전멸하게 되고, 토양표면의 화산재가 쉽게 제거될 수 있는 언덕 또는 구릉지의 볼록부분에 존재하는 활엽수들은 싹이 나며, 부활하는 경우가 많습니다.

이런 침엽수와 활엽수의 차이는 활엽수는 주변환경의 급격한 변화에 대해서 신속히 반응하여 모든 잎을 제거함으로 광합성에 의한 대사량을 최소화하여 목질부분만의 생존에만 양분을 사용하며 생존기간을 연장합니다. 이에 반해서, 침엽수는 활엽수에 비해서 주변환경에 대한 반응이 매우 둔감하여, 잎에서의 광합성을 계속하지만, 잎이 화산재에 의해서 피복됨으로 광합성이 급격히 저하되며, 뿌리를 덮고 있는 토양표면이 화산재로 피복되어 수분의 공급도 부족하게 되기 때문에, 활엽수에 비해서 동일한 조건에서 생존기간이 상대적으로 매우 짧아지기 때문에 발생하는 현상으로 추정되고 있습니다. 이러한 내용은 지난 2000년 일본의 미야께지마 (三宅島) 화산폭발에서 필자가 ‘라이프라인과 자연생태의 복구’ 라는 제목의 종합보고서에서 현지조사를 통해서 입증한 바 있습니다.

그러므로 침엽수의 고사가 시작되는 시기에도, 화산분화의 초기와 같이, 적은 양의 강우에도 액상화 현상이 발생하며 여기에 고사한 식생이 부가되어 대규모의 산사태와 홍수가 빈발하게 됩니다.

현재의 상황으로는 신모에다케의 화산폭발은 1 개월 이상 계속될 것으로 추정하고 있습니다. 1 개월동안의 화산폭발에 대한 피해복구를 위해서는 최소한의 도로와 철도를 포함한 라이프라인의 복구를 위한 응급복구만에도 1 년이상 소요되며, 화산폭발 이전의 완전한 복구를 위해서는 5 년 이상의 기간이 소요될 것입니다.

화산폭발과 지진은 당시의 주민에게 있어서는 극도의 불안과 위험으로 공포의 대상이 되기도 하지만, 한편으로는 육지를 확장시키고, 대지를 비옥하게 해주는 역할을 합니다. 통상적으로 토양이란 암석이 물리적 분쇄와 화학적 풍화작용을 거쳐서 형성됩니다.

화학적 풍화작용이란 물에 녹아있는 수소이온을 암석 또는 토양의 미네랄이온과 교환하는 작용을 말하며, 이런 교환을 반복하는 사이에 수소를 흡수하고 미네랄을 배출하며 입자가 점점 작아지게 됩니다. 최종적으로는 카올리나이트 (Kaolinite) 와 같은 미세한 점토를 형성하게 되며, 이 카올리나이트는 미네랄성분이 매우 적어, 식물의 재배에는 부적합하지만, 높은 열에도 변형을 하지 않아 도자기제작에 최적의 원료로서 고대로부터 평가되어 왔습니다. 카올리나이트의 명칭도 중국의 유명한 도자기제작지인 카오린 (高嶺) 에서 유래한 것입니다.

반면에, 화산재는 풍화작용을 거치지 않고, 암석 본래의 풍부한 미네랄을 포함한 상태로 미세한 입자의 토양이 되기 때문에, 비옥한 토양을 제공해주기도 합니다. 일본에서 도자기의 제조기술이 발전하지 않았던 것도 주요한 원인은 미네랄이 풍부한 토양에 있었던 것으로 판명되었습니다. 한편으로, 미네랄이 풍부한 토양은 화학적 풍화작용에서 많은 양의 수소이온을 흡수하기 때문에 공해의 산물로 알려진 산성비의 중화에는 매우 유효합니다. 따라서 일본의 화산재를 기원으로 하는 토양은 산성비에 대해서 높은 내성을 발휘하는 것으로 평가할 수 있습니다.

자연현상은 좋은 면과 나쁜 면을 동시에 포함하는 것이기 때문에, 자연을 합리적으로 이용하기 위해서는 인간의 폭 넓은 지식을 바탕으로 연관성을 논리적인 이해를 해야만 할 것입니다.

참고로, 신모에다케의 위치를 나타낸 그림 3 에는 카라쿠니다케라는 지명이 표기되어 있습니다. 카라쿠니다케를 한자로 표기하면 韓国岳가 됩니다. 이 지명의 유래는 임진왜란시에 일본에 포로로 잡혀온 조선의 도자기공들이 카고시마에 정착하였던 것에 의한 것으로 알려져 있습니다. 카고시마에 정착한 조선의 도자기공들이 고향을 그리워하며 큐우슈우에서 가장 높은 봉우리인 카라쿠니다케에 올라 북쪽을 바라보며 향수를 달래었으며, 일본이 패전한 후에는 이들 조선의 도자기공들의 높은 기술이 인정되며, 그 명성을 기반으로 한자표기 ‘韓国岳’ 라는 명칭을 인정받게 된 것으로 전해지고 있습니다. 조선의 도자기공 심수관 (沈壽官) 의 후예들은 지금도 일본 최고의 도자기공으로서 대우받고 있습니다.

 

 

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