화산에 대한 사실과 안전 수칙

화산 분출은 우리 행성에서 가장 인상적이고, 격렬하며, 극적인 자연 변화 요인 중 하나입니다. 분출 장면에는 균열에서 거품을 일으키며 솟아오르는 선명한 노란색과 붉은색의 용암, 주황빛 불길, 그리고 흰 연기가 포함될 수 있습니다.

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괜찮습니다

화산에서 분출되는 눈에 보이는 위험과 함께, 보이지 않지만 그에 못지않게 위험한 것이 있습니다. 바로 독성 가스인 이산화황, 이산화탄소, 황화수소, 염산, 그리고 일산화탄소입니다. 이러한 가스는 지구 내부의 압력이 더 이상 이를 가두어 둘 수 없게 될 때 마그마로부터 방출되며, 이는 샴페인 병이나 탄산음료 캔을 여는 것과 비슷합니다.

대비한다는 것은 화산과 분화의 유형, 어떤 가스와 기타 분출물이 방출될 수 있는지, 그리고 연기, 화산재 및 가스가 얼마나 멀리 이동할 수 있는지를 아는 것을 포함합니다.

화산의 유형

지질학자들은 일반적으로 화산을 네 가지 주요 유형으로 분류합니다. 즉, 분석구, 성층화산, 순상화산, 그리고 용암 돔입니다.

1. 분석구 또는 스코리아 콘은 가장 흔한 화산 유형입니다. 곧고 가파른 경사면을 가지며, 정상에 거대한 분화구가 있고, 높이는 300미터(1,000피트)를 넘는 경우가 드뭅니다.
2. 성층화산은 때때로 복합 화산이라고도 하며, 종종 3,000m(10,000ft)보다 높이 솟아 있습니다. 기저부 쪽은 완만한 경사를 이루다가 정상으로 갈수록 가팔라지며, 꼭대기에 작은 분화구가 있습니다. 이들은 가장 경관이 뛰어난 화산 유형이지만, 동시에 가장 치명적이기도 합니다.
3. 순상화산은 거대하고 넓으며, 일반적으로 높이보다 너비가 20배 더 큽니다. 세계에서 가장 높은 화산들은 순상화산이며, 9,500m(31,000ft) 이상 솟아오릅니다.
4. 화산 돔 또는 용암 돔은 멀리 흐르기에는 점성이 너무 큰 비교적 작은 구근형 용암 덩어리로 형성됩니다.¹

화산 분화의 유형

화산 분화의 유형은 마그마의 온도뿐 아니라 결정 함량과 가스 함량에 따라 결정됩니다.

• 결정은 마그마의 점성(액체의 끈적함)에 영향을 미칩니다. 결정 함량이 증가할수록 그에 따라 마그마는 더 걸쭉해지고 점성도 높아집니다.
• 가스는 점성이 더 높은 마그마 안에 갇히면 빠져나오기가 더 어렵습니다. 이로 인해 폭발이 일어날 가능성이 더 커집니다.
• 온도: 온도가 더 높은 마그마는 가스가 더 쉽게 빠져나가도록 하는 반면, 온도가 더 낮은 마그마는 점성이 더 높아 폭발 가능성을 증가시킵니다.

화산 분출은 여러 유형으로 분류됩니다. 일부는 특정 화산의 이름을 따서 명명되며, 다른 일부는 분출 잔해의 형태나 발생 장소에 따라 이름이 붙습니다.

1. 스트롬볼리식 분출은 마그마로 채워진 정상부 통로의 분화구에서 유동성 용암이 뚜렷한 폭발 형태로 분출되는 것입니다. 이러한 폭발은 보통 몇 분 간격으로 규칙적 또는 불규칙적으로 발생합니다.
2. 벌커니언식 분출은 점성이 높은 마그마에 의해 발생하는 짧고 격렬하며 비교적 작은 폭발입니다. 벌커니언식 분출은 매우 강력한 폭발을 일으켜 분출 물질이 초당 350미터(시속 800마일)보다 빠르게 이동하고 공중 수 킬로미터 상공까지 상승할 수 있습니다.
3. 용암 돔 분출은 매우 점성이 높고 자갈처럼 부서진 용암이 폭발 없이 분출구에서 짜내지듯 흘러나오면서 형성됩니다.
4. 서트세이식 분출은 마그마 또는 용암이 물과 폭발적으로 상호작용할 때 발생하며, 보통 해저 화산에서 일어납니다.
5. 하와이식: 유동성 용암이 정상부의 분출구 또는 분출구가 일렬로 늘어선 틈(균열)에서 제트 형태로 공중으로 분출됩니다. 이러한 제트 분출은 몇 시간, 심지어 며칠 동안 지속될 수 있으며, 이를 “용암 분수”라고 합니다. 마그마의 점성이 낮기 때문에 용암은 냉각되어 굳기 전까지 수마일을 이동할 수 있습니다.
6. 플리니식은 모든 유형 중 가장 규모가 크고 격렬합니다. 파괴력이 매우 커서 1980년 세인트헬렌스 산에서 발생한 것처럼 산 정상 전체를 날려버릴 수도 있습니다.

화산재란 무엇인가요?

화산재는 일반적으로 다양한 크기의 화성암 물질 입자가 화산에서 분출된 모든 “테프라(tephra)” 또는 “화성쇄설물(pyroclastics)”을 가리키는 용어로 사용됩니다. 테프라 / 화성쇄설물은 크기에 따라 분류됩니다:

• 암괴 또는 화산탄: 64밀리미터(2.5인치) 초과
• 라필리: 64mm 미만
• 화산재: 2mm(0.079인치) 미만
• 미세 화산재 또는 화산 먼지: 0.063mm(0.0025인치) 미만

모든 폭발적 분출은 테프라를 생성합니다. 이후 화산재와 미세 화산재는 지배적인 바람에 의해 확산되어 수백 킬로미터, 심지어 수천 킬로미터 떨어진 곳까지 떨어질 수 있습니다. 대기 중에 부유하는 화산재는 항공 운항에 위험 요소가 됩니다.

테프라는 지상에서도 상당한 영향을 초래할 수 있습니다. 비교적 얇게 쌓인 낙하물(10mm 미만)은 취약한 사람들에게 건강상 악영향을 미칠 수 있으며, 매우 넓은 지역에 걸쳐 핵심 인프라 서비스, 항공, 농업 및 기타 사회경제 활동을 방해할 수 있습니다.

두껍게 쌓인 화산재 낙하물(100mm 초과)은 농작물, 식생 및 인프라를 손상시키고, 건물에 구조적 손상을 유발하며, 대규모 정화 작업을 초래할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 분출구로부터 수십 킬로미터 이내에 국한되며, 대규모 분출과 함께 발생하므로 비교적 드뭅니다.

단기적인 영향으로는 일반적으로 눈과 상기도 자극, 그리고 기존 천식의 악화가 포함됩니다. 영향을 받은 지역사회는 생계의 차질과 그로 인한 불안을 포함해 기타 직접적 및 간접적 사회적 영향도 겪을 수 있습니다.²

vog란 무엇인가요?

"vog"라는 용어는 일반적인 표현이며, 실제 가스와 입자의 비율은 대기 중에서 반응할 시간이 얼마나 있었는지에 따라 달라집니다. Vog는 SO₂ 가스와 PM2.5의 뿌연 혼합물로, 주로 황산 액적과 기타 황산염(SO₄) 화합물로 구성됩니다.

에어로졸은 SO₂ 및 기타 화산 가스가 대기 중에서 결합하고, 수분, 먼지, 햇빛과 화학적으로 상호작용하면서 수분에서 수일에 걸쳐 생성됩니다.

Vog의 정확한 조성은 화산 연무가 대기 중에서 반응할 시간이 얼마나 있었는지에 따라 달라집니다. 분화구에서 멀리 떨어진 곳에서는 에어로졸이 vog의 주요 성분입니다. 화산에 더 가까운 곳에서는 vog에 에어로졸과 반응하지 않은 SO₂ 가스가 모두 포함됩니다.

가스 배출원 가까이에서는 vog에 반응하지 않은 SO₂ 가스가 상당량 포함될 수 있습니다. SO₂ 가스가 대기 중에서 반응할 시간이 길수록 SO₂ 가스가 입자로 전환되는 과정이 더 완전해집니다. 미세 입자는 햇빛을 산란시켜, 바람이 부는 하풍 지역에서 관찰되는 가시적인 연무를 유발합니다. 따라서 화산에서 더 멀리 떨어진 곳의 vog는 주로 PM2.5로 구성됩니다.

기저질환이 있는 사람들은 vog 노출로 인한 건강 영향을 경험할 위험이 가장 큰 주요 집단이지만, 건강한 사람들도 증상을 경험할 수 있습니다.

농작물과 기타 식물도 이러한 오염물질에 노출되면 피해를 입을 수 있습니다. 오염물질(SO₂ 및 산성비)의 이동 경로에 있는 농부와 정원사들은 SO₂ 가스와 산성 입자를 실은 바람으로 인해 식물에 심각한 피해가 발생했다고 보고했습니다.

laze란 무엇인가요?

용융된 용암이 바다로 흘러들어가면 해수와 격렬하게 반응하여, 바다 유입 지점의 하풍 지역에 뿌옇고 유해한 상태를 초래하는 다른 유형의 가스 연무를 생성합니다. "laze" 연무('lava'와 'haze'를 합친 말)라고 불리는 이것은, 뜨거운 용암이 해수를 완전히 끓여 없애면서 일련의 화학 반응을 통해 형성됩니다.

Laze는 흔히 염화수소산 가스(HCl), 수증기, 아주 작은 화산 유리 입자가 섞인 자극성 혼합물입니다. 이 뜨겁고 부식성이 있는 가스 혼합물은 사망을 초래한 적도 있으므로, laze는 심각하게 받아들여야 합니다. 바람은 laze를 운반할 수 있으며, 가장자리에 옅게 퍼진 부분만으로도 피부와 눈 자극 및 호흡 곤란을 유발할 수 있습니다. Laze는 또한 부식성을 가진 산성비를 초래할 수 있습니다.³

화산 가스는 무엇으로 이루어져 있나요?

마그마에는 용해된 가스가 포함되어 있으며, 이는 대부분의 화산 분출을 일으키는 원동력을 제공합니다. 가장 풍부한 화산 가스는 단연 수증기이며, 이는 무해합니다. 그러나 화산에서는 상당한 양의 이산화탄소, 이산화황, 황화수소 및 할로겐화수소도 배출될 수 있습니다.

화산성 이산화탄소

이 무색무취의 가스가 화산에서 배출되면 일반적으로 매우 빠르게 낮은 농도로 희석되어 생명을 위협하지는 않습니다. 그러나 차가운 이산화탄소 가스는 공기보다 무겁기 때문에, 특정한 매우 안정된 대기 조건에서는 저지대로 흘러들어가 훨씬 더 높은 농도에 도달할 수 있습니다. 이는 사람과 동물에게 심각한 위험을 초래할 수 있습니다.

3%가 넘는 CO₂가 포함된 공기를 호흡하면 두통, 어지럼증, 심박수 증가, 호흡 곤란이 빠르게 나타날 수 있습니다. 농도가 약 15%를 초과하면 CO₂는 빠르게 의식 상실과 사망을 유발합니다.

화산에서 배출되는 이산화탄소는 대체로 빠르게 희석되므로, 일반적으로 사람들에게 직접적인 위협이 되지는 않습니다. 그러나 이산화탄소는 공기보다 무거워 저지대에 축적될 수 있습니다. 화산 분화 후 가스가 가라앉아 있는 낮은 지대로 사람이 들어가게 되면, 이렇게 고농도로 농축된 공기를 호흡하는 것은 치명적일 수 있습니다.³

화산성 이산화황 (SO₂)

이산화황(SO₂)은 눈, 피부 및 호흡기에 자극을 줍니다. 천식과 같은 심혈관 질환 또는 호흡기 질환이 있는 사람들은 특히 더 취약합니다. 고령자, 영유아 및 임산부도 특히 민감합니다. 관계자들에 따르면, 화산성 이산화황에 장기간 노출될 경우의 건강 영향은 아직 명확히 알려져 있지 않습니다.

이산화황은 무색의 가스로, 자극적인 냄새를 가지며 피부와 눈, 코, 목의 조직 및 점막을 자극합니다. SO₂ 배출은 화산의 풍하 지역에서 산성비와 대기오염을 유발할 수 있으며, 높은 농도의 이산화황은 화산성 스모그를 생성해 풍하 지역 주민들에게 지속적인 건강 문제를 일으킵니다.

매우 큰 분화가 일어나는 동안 SO₂는 성층권의 10km가 넘는 고도까지 주입될 수 있습니다. 여기에서 SO₂는 황산염 에어로졸로 전환되며, 이 입자들은 햇빛을 반사하여 지구 기후에 냉각 효과를 줍니다. 또한 오존 파괴 반응의 상당수가 이러한 에어로졸 표면에서 일어나기 때문에, 오존층 감소에도 영향을 미칩니다.⁴

화산성 황화수소

황화수소는 무색의 가연성 기체로, 강하고 불쾌한 냄새가 나며 때때로 하수도 가스라고도 불립니다. 고농도에서는 매우 독성이 강합니다.

흥미롭게도 사람의 코는 오늘날 우리가 보유한 어떤 가스 모니터링 장비보다도 H2S에 더 민감합니다. 0.000001%의 H2S만 포함된 공기 혼합물도 썩은 달걀 냄새와 연관됩니다. 그러나 혼합비가 약 0.01%를 넘으면 H2S는 냄새가 나지 않게 되며 매우 독성이 강해져 상기도 자극을 일으키고, 장시간 노출 시 폐부종을 유발합니다.

500 ppm을 초과하는 농도에 5분 이상 노출되면 사람이 쓰러질 수 있습니다. 이 수준에 최대 1시간까지 노출되면 사망할 수 있습니다.

화산성 수소 할라이드 (HF, HCl, HBr)

마그마가 지표면 가까이 상승하면, 화산은 수소 할라이드 형태로 할로겐인 불소(HF), 염소(HCl), 브롬(HBr)을 방출할 수 있습니다. 이러한 가스는 산성이며, 용해도가 높고, 산성비를 유발할 가능성이 있습니다. 화산재 입자도 종종 수소 할라이드로 코팅됩니다. 일단 퇴적되면, 이렇게 코팅된 화산재 입자는 식수 공급원, 농작물, 방목지를 오염시킬 수 있습니다.⁵

위험 취약 집단과 화산 배출물

대부분의 건강한 성인은 노출 후 회복됩니다. 그러나 다음을 포함한 특정 개인은 심각한 건강 영향의 위험이 더 높습니다:

• 어린 소아. 아직 폐가 발달 중인 어린이는 기존 질환 유무와 관계없이 더 취약한 것으로 간주됩니다.
• 임산부. 화산 스모그(vog) 흡입은 임산부와 태아를 일반 인구보다 더 높은 위험에 노출시킵니다.
• 고령자. 이 집단은 기존의 폐 및 심장 질환 비율이 더 높기 때문에 위험군으로 간주됩니다.
• 호흡기 질환이 있는 모든 사람. 폐기종, 만성 기관지염, COPD, 천식 또는 기타 호흡기 질환이 있는 사람은 위험군에 속합니다.
• 심혈관 질환이 있는 사람. 순환기 질환에는 고혈압, 혈관 질환, 심부전 및 뇌혈관 질환이 포함됩니다. 이러한 질환이 있는 사람은 심장마비, 일시적인 흉통, 심부전, 뇌졸중 및 심장 부정맥으로 인한 돌연사의 위험이 있습니다.

화산 배출물 대비 요령

• 가능한 한 실내에 머무르세요. 이는 실외 공기가 실내로 들어오는 것을 효과적으로 차단하는 건물에서 가장 유용합니다.
• 실외에서는 마스크를 착용하세요. 연기 입자로부터 보호하는 데 도움이 되도록 N95 또는 N100 등급의 방진 마스크만 사용하세요.
• 대기질 모니터링 사이트를 확인하세요. 예: AirVisual 대기질 지수.
• 약을 가까이 두세요. 천식이나 기타 호흡기 질환이 있다면 약을 곁에 두고 처방에 따라 사용하세요. 약이 없지만 필요할 수 있다고 느껴진다면 의사에게 연락하세요.
• 대기오염 마스크를 착용하세요. 예를 들어 KN95 인증 IQAir Mask를 사용하면 vog에 포함된 공기 중 입자상 오염물질의 흡입으로부터 자신을 보호할 수 있습니다.
• 집 안에 깨끗한 공기 대피 공간을 만드세요. 입자와 가스는 집 안에 빠르게 축적될 수 있습니다. 창문을 닫고 환기구를 포함해 외부와 통하는 모든 개구부를 밀폐하세요. 에어컨을 사용할 때는 반드시 공기 재순환 모드로 설정하고 외기 유입구를 닫으세요. GC MultiGas와 같은 화산 스모그(vog)용 고성능 공기청정기로 공간을 환기할 때 공기를 여과하세요.
• 실내 공기를 더 오염시키는 활동을 피하세요. 양초를 태우거나, 벽난로를 사용하거나, 심지어 진공청소기를 사용하는 것도 피하세요(고성능 HEPA 진공청소기를 보유한 경우는 제외). 그렇지 않으면 이 모든 것이 실내 공기오염물질의 추가 발생원이 될 수 있습니다

화산 분화와 같은 자연 현상은 통제할 수 없습니다. 그러나 관련 지식과 대비를 통해 자신과 가족을 최대한 보호할 수 있습니다.