에너지
그린다비크 화산이 폭발했습니다 – 이렇게 강력한 지리적 구조물을 어떻게 활용할 수 있을까요?
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12월 18일, 아이슬란드의 레이캬네스 반도에서 3년 만에 네 번째인 또 다른 화산 폭발이 발생했습니다. 이 화산은 국가에서 가장 인구가 밀집된 지역에서 폭발했으며, 용암 분수가 하늘로 솟구치고 그 빛이 수도 레이캬비크 중심부에서 수 마일 떨어진 곳까지 보였습니다. 또한 최근 지진 활동 증가로 지난 달 대피했던 스바르센기 발전소와 그린다비크 마을에서도 멀지 않은 곳이었습니다.
국가의 최신 화산 폭발은 여러 차례 강렬한 지진과 진동이 전조로 나타났습니다. 그 후 단 2시간 만에 화산이 폭발하여 이전 세 번의 최고 시점보다 초당 10배 더 많은 용암을 방출했습니다. 이 사건으로 균열이 단 몇 분 만에 길이 2.5마일까지 뻗어 나갔습니다.
남서쪽의 이 땅은 수천 년 동안 휴면 상태였지만, 최근 이 지역에서 활동 급증이 기록되었습니다.
“레 이캬네스 반도에서 지난 3년을 기준으로 보면, 꽤 놀라운 일입니다.”
– 아이슬란드 대학교 화산 지진학자 톰 윈더가 인터뷰에서 언급했습니다.
이전 세 번의 폭발은 2021년, 2022년, 그리고 이번 여름에 발생했습니다. 이렇게 빠른 연속 폭발이 마지막으로 일어난 시기는 13세기 초로, 최근 사건들이 큰 관심을 받는 이유를 설명합니다. 특히 최근 네 차례 폭발 모두 균열형으로, 지각에 새로운 균열이 생겨 용암이 예측할 수 없는 위치에서 분출되는 것이 특징입니다.
이번 최신 폭발은 국제적인 주목을 받았으며, 특히 2010년 아이야피아틀라요쿨 화산 폭발을 떠올리게 하는 또 다른 화산재 구름이 항공 운항을 방해할 가능성에 대한 우려가 있었습니다. 그 사건은 비교적 규모가 작고 사망자는 없었습니다. 그러나 이번에는 마그마가 빙하 아래로 주입되지 않아 상당한 화산재 발생 가능성이 매우 낮다고 판단되었습니다.
흥미롭게도, 폭발 시작 하루 만에 강도가 감소했습니다. 처음에는 단기간에 끝날 것처럼 보였지만, 전문가들은 앞으로 몇 달 동안 꾸준히, 다소 완만한 속도로 용암이 계속 방출될 수 있다고 전망합니다.
실제로 아일랜드는 약 130개의 화산을 보유하고 있어 화산 활동에 익숙합니다. 이는 아이슬란드가 유라시아판과 북미판 사이에 위치하고 중간 해령을 따라 마그마가 분출되기 때문입니다. 아이슬란드에서 화산 폭발은 대략 4~5년마다 일어나지만, 시기는 예측하기 어렵습니다. 일부 과학자들은 1721년 이후 다섯 차례 폭발한 나라에서 가장 유명한 화산인 카틀라가 최근 지진 활동에 영향을 받지 않아 곧 폭발할 가능성이 있다고 보고 있습니다.
화산을 우리의 이점으로 활용하기
보시다시피 아이슬란드는 지구상에서 가장 화산 활동이 활발한 지역 중 하나입니다. 그렇다면 화산이란 정확히 무엇일까요? 화산은 용암, 작은 암석, 증기가 지표면으로 분출되는 구멍입니다. 물질이 재, 액체 암석, 가스 등 주변보다 훨씬 뜨거운 상태로 분출될 때, 육지든 바다든 화산이 형성됩니다.
NASA에 따르면, 액체 암석이나 마그마가 상승하는 것은 판이 서로 멀어지거나 서로 충돌할 때 발생합니다. 또 다른 방식은 핫스팟에서 마그마가 상승할 때입니다. 화산의 유형은 마그마의 점도, 조성, 가스 함량, 그리고 표면에 도달하는 방식에 따라 달라집니다.
이러한 지질학적 구조물은 지구 표면의 80% 이상을 차지합니다. 약 1,500개의 화산이 잠재적으로 활발한 것으로 간주되며, 그 중 10% 이상이 미국 영토 내에 위치합니다.
화산 폭발은 인구를 말살하고 마을을 매장하는 등 많은 위험을 동반하지만, 모든 화산 활동이 해로운 것은 아닙니다. 화산은 농업에 비옥한 토양을 만들고 금, 은, 니켈, 구리, 납과 같은 다양한 광물 자원을 제공하는 역할을 합니다. 하지만 이것이 전부는 아니므로, 화산 활동의 몇 가지 눈에 띄고 매우 유익한 활용 사례를 살펴보겠습니다.
지열 에너지 생산
화산이 널리 분포해 있기 때문에 녹색 에너지의 훌륭한 원천이 됩니다. 화산으로부터 지열 에너지를 활용하려면, 화산 열을 지하에서 포집해 파이프를 통해 지역을 난방하거나 냉방하는 시스템을 설치합니다.
또 다른 방법은 고열 지역 근처에 시추공을 뚫어 물을 순환시켜 증기를 만들고, 이 증기로 터빈을 회전시켜 전기를 생산하는 것입니다. 지각의 열을 이용해 만든 재생 가능 에너지는 높은 용량, 신뢰성, 지속 가능성이라는 장점을 제공합니다.
뉴질랜드, 필리핀, 코스타리카, 아이슬란드와 같은 국가들, 그리고 미국의 캘리포니아, 하와이, 유타 주 등은 화산 활동에서 유래한 지열 에너지를 일반 전력 생산에 활용하고 있습니다.
케냐에서는 지열 발전이 국가 전력 공급의 51%를 차지하고 있습니다. 한편 엘살바도르는 비트코인 채굴과 같은 특정 용도에 이 에너지를 활용하고 있습니다.
상업적으로는 Ormat Technologies (ORA ) 와 같은 기업이 지열 발전을 통한 청정하고 신뢰성 있는 솔루션을 제공합니다. 2021년에는 알래스카의 마쿠신 화산 인근 30MW 지열 발전소 프로젝트를 위한 EPC(설계·조달·시공) 계약을 체결했습니다. 또한 Volcano Energy와 Luxor Technology Corporation은 엘살바도르 최초의 비트코인 채굴 풀을 재생 가능 지열 에너지로 구동하는 프로젝트를 시작했습니다.
농업
화산 환경은 실제로 농업에 매우 적합한 장소가 될 수 있습니다. 화산재나 폭발 물질로 형성된 토양은 ‘안디솔’이라 불리며, 풍부한 미네랄과 마그네슘, 칼륨 등 영양소 덕분에 매우 비옥합니다.
따라서 화산이 폭발해 암석과 재가 널리 퍼지면, 이러한 요소들이 토양 구성을 변화시켜 매우 비옥한 토양을 만들게 됩니다. 이는 높은 작물 수확량과 농장의 수익성을 높이며, 다양한 농업 활동을 가능하게 합니다. 이러한 이유로 화산암을 분쇄해 ‘강화 암석 풍화(enhanced rock weathering)’라는 방법으로 토양 건강을 개선하는 데 사용합니다.
한 연구에 따르면, AGU 학술지 ‘Earth’s Future’에 발표된 바와 같이, 화산암을 필드에 혼합하면 기후 변화에 관한 정부간 패널(IPCC)이 설정한 탄소 제거 목표 달성에 중요한 역할을 할 수 있으며, 특히 따뜻하고 습한 열대 지방에서 유망합니다.
관광 및 레크리에이션
화산 지역은 종종 중요한 관광 명소가 되며, 하이킹, 온천 목욕, 경관 감상, 지질 유산 연구, 지질 형성 관찰 등 다양한 활동이 인기를 끕니다. 이는 지역 사회에 상당한 수입을 제공하고 국가 경제를 활성화시키는 원천이 됩니다. 세계에서 가장 큰 화산을 가까이서 체험하고 싶은 이들에게는 아이슬란드의 파그라달스피알, 스페인의 쿠므브레 비에하, 이탈리아의 에트나, 일본의 사쿠라지마, 멕시코의 포포카테펠 등이 최고의 목적지로 꼽힙니다.
화산 활동이 만든 독특한 풍경은 전 세계 방문객을 끌어들입니다. 예를 들어, 일본의 휴면 화산인 후지산이나 에든버러의 사라진 화산도 마찬가지입니다. 다만 관광객은 용암 흐름, 화산재, 산사태, 진흙류, 화산 가스 등 잠재적 위험에 유의해야 합니다.
최근 현지 투어 운영사인 아이슬란디아는 화산 투어 예약이 급증했습니다.한 인터뷰에서, 이 회사는 몇 년 전 리틀리-흐루투르 균열대가 처음 폭발했을 때 셔틀 서비스를 시작했고, 이후 용암 지대를 방문하는 관광 투어로 확장했다고 밝혔습니다.
“동화 속에서 나온 것 같아요. 반응이 미친 듯이 폭발했어요. 리뷰도 훌륭합니다. 화산을 보니 일부는 울고, 일부는 완전히 충격을 받았습니다.”
– 아이슬란디아 계정 매니저 스발라 마그누스도티르가 화산 체험에 대해 말했습니다.
과학 연구
화산은 과학자들에게 지질 과정, 자연 재해 예측, 지구 내부 등에 대한 독특한 통찰을 제공함으로써 귀중한 연구 기회를 제공합니다. 연구자들은 화산 물질, 지진 활동, 지구 형성 과정을 연구하며, 이는 학생과 연구자 모두에게 귀중한 교육 자료가 됩니다.
NASA의 VERITAS 과학팀은 화산 아이슬란드를 연구해 금성(지구보다 작지만 대기압이 매우 높고, 황산으로 이루어진 구름과 뜨거운 표면 온도를 가진 행성)의 대체 모델로 활용하고 있습니다. 연구원들은 또한 화산 배출을 모니터링하기 위한 저전력 SO₂(이산화황) 카메라와 같은 특수 장비를 개발하고 있습니다.
미국 지질조사국(USGS)도 미국 내 화산을 모니터링하고 연구합니다. 하와이 화산 관측소(HVO)는 USGS의 일환으로 특히 빅아일랜드의 화산 활동에 집중하고 있습니다.
그 외에도 이탈리아 국립 지구물리·화산학 연구소(INGV), 프랑스 파리 지구물리 연구소(IPGP), 일본 기상청(JMA) 등도 각국의 화산 활동을 연구하고 있습니다.
광물 채굴
화산 지역은 황, 금, 은, 구리와 같은 귀중한 광물, 광석, 금속이 풍부합니다. 예를 들어 이탈리아의 활화산 에트나는 화산 가스에서 하루에 약 20톤의 구리와 10kg의 금을 방출하는 것으로 알려져 있습니다. 금속은 화산 가스에서 직접 추출하기는 어렵지만, 휴면 화산 아래에 있는 고온 마그마 염수에서 채굴할 수 있습니다. 이러한 자원을 채굴하면 지역 경제가 활성화되고 일자리도 창출됩니다.
9월에 발표된 분석에 밝혀진 바에 따르면, 네바다‑오리건 경계의 화산 분화구에 2천만~4천만 톤에 달하는 리튬이 존재합니다. 미국이 주로 수입에 의존하는 리튬은 전기차 배터리 등에 사용되므로, 이는 국가 차원에서 매우 중요한 의미를 가집니다.
몇 달 전, 레스터 대학교 지질학자 팀은 유체 포화를 이용해 특정 화산 지역이 미래 구리 채굴에 적합한지 예측하는 기술을 개발했습니다. 구리는 녹색 에너지 전환에 필수적인 금속입니다.
Freeport‑McMoRan, Barrick Gold Corporation (ABX.TO ), Newmont Corporation (NEM ), Anglo‑American 등 글로벌 광산 기업들은 화산 활동이 있는 다양한 지질 환경에서 사업을 운영하고 있습니다.
치료적 활용
화산 폭발은 인근 주민에게 위험을 초래하지만, 동시에 의료적 이점도 제공합니다. 일부 온천과 진흙 목욕은 치료 효과가 있다고 알려져 있어 건강 치료에 활용됩니다.
화산 온천의 치유 효과는 스파와 웰니스 관광의 일부분이 되어, 휴식과 건강을 추구하는 사람들을 끌어들입니다.
대표적인 장소로는 아이슬란드의 블루 라군, 코스타리카의 스프링스 리조트 & 스파, 터키의 파묵칼레, 뉴질랜드의 로토루아, 대만의 베이토 온천, 미국 캘리포니아의 칼리스토가, 일본의 하코네 등이 있습니다.
치료 효과 외에도 화산 진흙 요법은 류마티즘 치료에 사용되며, 화산재는 천연 스킨케어 제품으로도 활용됩니다.
화산 폭발로 형성된 재는 실리카, 황, 칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘 등 다양한 미네랄과 화학 물질을 함유하고 있어 각질 제거, 해독, 과다 유분 흡수, 혈액 순환 개선, 자극받은 피부 진정 등에 효과적입니다. 이러한 미네랄과 미량 원소는 피부에 영양을 공급하고 세포 재생을 촉진해 활기차고 젊은 피부 톤을 유지하도록 돕습니다.
건축 자재
많은 화산 재료가 건설에 널리 사용되며, 특히 경량 콘크리트 블록 제작에 활용됩니다. 여기에는 내구성이 뛰어나 아스팔트와 콘크리트에 골재로 쓰이는 현무암도 포함됩니다.
한편, 경량 다공성 화산암인 경석은 연마재로 쓰이며, 화산재는 포졸란 시멘트 생산에 사용됩니다. 또한 응회암(tuff)도 건축 자재로 활용됩니다. 이러한 재료는 천연이며 친환경적인 건축 옵션을 제공합니다.
연구에 따르면, 고대 로마 콘크리트가 수천 년 동안 지속될 수 있었던 비결은 나폴리 베이의 포주올리 지역에서 채취한 화산재 덕분이라고 합니다.
또한 연구에 따르면, 화산 재료를 첨가제로 사용할 경우 시멘트 페이스트, 모르타르, 콘크리트의 동·냉동 저항성을 향상시킬 수 있습니다. 실제 사례로 인도네시아 기업 레브릭스는 화산재를 산악 암석, 플라스틱 폐기물, 시멘트와 혼합해 모래가 전혀 들어가지 않은 벽돌을 생산하고 있습니다.
탄소 포집 및 저장
탄소 포집 및 저장(CCS)은 이산화탄소 배출을 줄이는 데 초점을 맞춥니다. 이는 배출원을 직접 포집하고, 저장 장소로 운송한 뒤, 대기 중 방출을 방지하기 위해 지하에 저장하는 과정을 포함합니다. 올해 초 과학자들은 지구에서 가장 극한의 고CO₂ 환경을 조사해 화산 미생물이 탄소 포집 기술에 혁신을 가져올 잠재력을 가지고 있음을 발견했습니다.
연구는 화산 지역에 널리 분포한 현무암 암석층을 탄소 포집 및 저장에 활용하는 방안을 지속적으로 탐구하고 있습니다. 최근 연구에 따르면, 농경지에 현무암 먼지를 뿌리는 것이 대규모로 대기 중 이산화탄소를 효과적으로 포집할 수 있다고 합니다.
흥미롭게도, 올해 초 연구에 따르면 포르투갈 해안의 멸종 화산이 약 1.2~8.6기가톤의 CO₂를 저장할 수 있어, 해당 국가의 산업 배출량을 약 24~125년 동안 상쇄할 수 있다고 합니다. 이러한 잠재력을 인식한 정부들은 관심을 보이며 자원을 투자하고 있습니다. 예를 들어 영국 정부는 스코틀랜드 지구 과학자들에게 100만 파운드의 보조금을 제공해 화산암 내 CO₂ 저장량을 정량화하는 혁신적 방법을 개발하도록 지원했습니다.
우주 연구
화산은 우주에서도 관측될 뿐만 아니라, 지구의 화산 지형을 활용해 다른 행성의 환경을 시뮬레이션하고 연구하는 데 사용됩니다. 이는 우주 탐사와 연구에 필수적인 위험과 비용을 수반합니다.
아이다호 주립대학 교수진은 동부 스네이크 리버 플레인 지역의 화산을 연구하고 있습니다. 연구진에 따르면 이 화산들은 “달과 화성의 화산과 동일한 용암 유형과 폭발 양상을 가지고 있다”고 하며, 향후 우주비행사들이 달 및 그 너머에서 동일한 변화를 연구하는 데 이 기술이 활용될 것으로 기대하고 있습니다.
올해 초 과학자들은 화산이 풍부할 것으로 추정되는 행성 LP 791-18d를 발견했으며, 이 행성은 화산으로 뒤덮여 있어 시간이 지남에 따라 행성 환경을 형성하는 데 화산이 어떤 역할을 하는지에 대한 통찰을 제공할 것으로 기대됩니다.
결론적 고찰
화산은 지각의 균열이며, 사람들을 말살하고 전염병, 호흡기 질환, 화상, 추락, 사고와 같은 건강 위험을 초래하는 파괴적인 힘으로 알려져 있습니다. 그러나 앞서 살펴본 바와 같이 화산 폭발은 또 다른 면을 가지고 있습니다.
화산 활동은 비옥한 토양, 새로운 섬의 형성, 귀중한 보석·광물·건축 자재의 확보, 온천의 생성, 지열 에너지 생산, 그리고 지구의 주기적인 냉각 효과 등 다양한 이점을 제공합니다. 이는 화산을 광범위하게 연구하고 그 힘을 적절히 활용해야 한다는 의미이며, 인류에게 매우 유익할 수 있음을 보여줍니다.
