해저화산의 대규모 폭발로 지구촌 식구들이 깜짝 놀란 가운데 뉴질랜드의 이웃 국가이자 남태평양의 작은 섬나라인 통가가 국가적인 큰 시련에 봉착했다.  

폭발 후 6일이 경과한 1월 21일(금)까지도 피해 규모가 제대로 파악되지 않고 있지만 20일(목)부터 국제공항이 일부 기능을 되찾으면서 안타까운 재해 현장의 모습이 조금씩 확인되고 있다. 

지금까지 금세기 가장 강력한 화산 폭발이자 1000년 만의 대폭발이라는 말도 함께 나오는데, 기사를 작성한 21일 현재까지 현지 사정이 잘 알려지지 않아 이번 호에서는 ‘통가’라는 나라와 함께 이번 폭발 상황과 더불어 해저화산의 위험성에 대해서만 그동안 전해진 언론 보도와 학술자료들을 중심으로 정리해 독자들에게 전한다.

▲ 통가와 이번에 폭발한 화산의 위치

169개 섬으로 이뤄진 통가

이번 해저화산 폭발 소식에 앞서 우선 ‘통가(Tonga)’라는 나라에 대한 개략적인 정보부터 독자들에게 소개한다.

통가는 면적이 747 ㎢ 인 작은 나라이다. 한국에서 가장 큰 섬인 제주도 본섬이 1833 ㎢ 이고 두 번째 큰 섬인 거제도가 380 ㎢ , 그리고 서울이 605 ㎢ 임을 감안하면 그 크기가 어느 정도인지 대략 짐작할 수 있다. 

이 나라는 169개나 되는 섬들이 남북으로 800여 km에 이르는 70만 ㎢ 나 되는 넓은 해역에 점점이 흩어져 있는데, 통가라는 말의 어원은 폴리네시아어로 남쪽을 의미하며 이는 통가가 센트럴 폴리네시아 섬들 중 남쪽에 위치했기 때문이다. 

그중 36개 섬에만 사람이 거주하며 2020년 기준으로 인구는 약 10만 5,000여 명인데, 98%에 달하는 인구가 폴리네시안으로 사실상의 단일 민족 국가이며 또한 2018년 센서스 기준으로 뉴질랜드에는 8만 2,000명의 통가계 인구가 산다. 

섬들은 북쪽의 바바우(Vava’u) 그룹과 중간의 하아파이(Ha’apai) 그룹, 그리고 남쪽의 통가타푸(Tongatapu) 그룹 등 모두 3개 그룹으로 크게 나뉘며, 이 중 수도인 누쿠알로파(Nuku’alofa)가 있는 본섬인 통가타푸의 면적은 257 ㎢ 인데 한국의 고양시가 267 ㎢ 로 비슷한 크기이다. 

전체 인구의 70% 정도인 7만 5,000명이 주도인 통가타푸에 거주하고 그중 2만명 이상이 수도인 누쿠알로파에 사는데, 아래의 하늘에서 내려다본 통가타푸섬 모습 중 한가운데 인구가 밀집한 도시 지역이 누쿠알로파이다.

한편 같은 항공사진에서는 이곳에 있는 푸아모투(Fua’amotu) 국제공항 활주로도 섬의 동남쪽 하단에서 확인할 수 있는데, 뉴질랜드 최북단에서 통가타푸섬까지는 직선거리로 약 1,800km 떨어져 있다.

위도가 남위 15~23도에 걸쳐 있는 통가는 경도가 동경 173~177도 사이로 날짜변경선에 근접해 ‘UTC(협정 세계시)’ +13으로 일광절약제가 시행되는 여름이면 UTC +13인 뉴질랜드와 시간대가 같다.

태평양 도서국들은 통가를 포함해 UTC +14인 키리바시(Kiribati)와 사모아(Samoa) 등이 ‘세계에서 가장 해가 빨리 뜨는 나라’라고 선전하면서 관광객을 끌어들이는 하나의 유인책으로 활용하고 있다. 

▲ 하늘에서 내려다본 통가타푸섬 모습

기원 전 1000~1500년에 인간이 처음 도착했을 것으로 여겨지는 통가에는 1616년 네덜란드의 벨렘 스하우턴(Willem Schouten)이 유럽인으로는 처음 도착했다.

이후 1643년 같은 네덜란드인인 아벨 타스만(Abel Tasman)이 통가타푸를 방문했고, 이어 영국의 제임스 쿡(James Cook) 선장이 1773년부터 1774년과 1777년 등 모두 세 차례에 걸쳐 이곳을 찾았다. 

이후 주로 포경선들과 유럽 선교사들의 발걸음이 잦아진 가운데 19세기 전반에는 주도권을 놓고 내전이 벌어졌다가 1845년 타후파아하우 1세(Taufa’ahau I)가 섬들을 통일하고 조지 투포우 1세(George Tupou I, 1797~1893)로 즉위하면서 지금의 통가 왕국을 개국했다.

이어 1900년 5월에는 영국과 우호협정을 맺고 70년간 보호령으로 있다가 1970년 독립했으며, 현재 영연방 국가이지만 오세아니아 국가 중 유일하게 자국 국왕이 따로 있는 입헌군주국으로 현재 국왕은 2012년 3월에 즉위한 ‘투포우 6세(Tupou 6, 62세)’이다. 

19세기 중반부터 본격 기독교 전래가 시작된 통가는 국기에 십자가가 들어가 있는 실질적인 기독교 국가로 왕실이 믿는 감리회 교단 중 하나인 ‘프리 웨슬리안 처치(Free Wesleyan Church of Tonga)’ 신도가 전체 주민의 36%에 달한다. 

한편 한국과는 1970년 9월 수교했으며 뉴질랜드 대사가 겸임하고 있고 대사관 자료에 따르면 2019년 현재 한국 교민은 19명 정도로 알려져 있고 2020년 기준으로 양국간 교역은 156만 달러이다. 

▲  태평양 ‘불의 고리’에 위치한 통가

태평양 불의 고리에 자리잡은 통가 왕국

통가는 지질학적으로 태평양을 둘러싸고 있는 이른바 ‘불의 고리(Ring of Fire)’에 위치해 이전부터 화산 활동이 활발했다. 

위의 지도에서 볼 수 있듯이 ‘환태평양조산대(circum-Pacific belt)’라고도 불리는 ‘불의 고리’에는 전 세계 활화산의 75%인 450개 이상이 있어 활발한 화산 활동은 물론 전 세계 지진의 약 90%, 그중에서도 규모 7.0 이상 대형 지진의 80%가 이곳에서 발생한다. 

길이는 4만km 이상이며 뉴질랜드에서 시작돼 북섬 북쪽으로 800~1,000km 떨어진 뉴질랜드 영토이자 해저화산이 있는 케르마덱(Kermadec) 제도를 거쳐 통가로 이어진다. 

이어 시계 방향으로 둥글게 인도네시아와 필리핀, 일본을 거쳐 캄챠카 반도와 쿠릴 열도를 지나 알류샨 열도, 그리고 다시 북아메리카의 서해안을 따라 남쪽의 칠레까지 길게 뻗어있으며 남극까지 영향을 미친다. 

이곳에서는 태평양판, 필리핀판, 후안 드 푸카(Juan de Fuca)판, 코코스(Cocos)판과 나즈카(Nazca)판 및 북미판을 포함한 많은 지각판(plates)들이 몰려있으며 특히 태평양 동쪽보다는 서쪽의 지각판들이 복잡하게 얽혀 있다. 

이 지각판들이 서로를 향해 이동며 이른바 ‘섭입대(Subduction Zone)’를 만들어 지각이 움직이면서 화산 분화는 물론 매년 많은 지진과 쓰나미가 발생한다. 

섭입(攝入)은 한쪽 판이 다른 지각판 밑으로 들어가는 과정을 말하며 매우 느리게 일어나는 이 과정 중 암석이 녹아 마그마가 형성되고 이것이 지표면으로 이동하면서 화산 활동을 일으킨다.

통가에서는 태평양판이 인도-호주판과 통가판 아래로 밀려내려와 녹은 암석이 위로 올라가 화산 벨트가 형성됐으며, 자료에 따르면 통가에는 13개의 해저화산을 포함해 20여 개의 활화산이 있다. 

▲ 우주에서도 잡힌 통가 화산 폭발 광경

히로시마 원폭의 600배가 넘는 폭발 위력 

이번에 폭발한 ‘훙가-통가-훙가-하아파이(Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai) 해저화산’은 누쿠알로파에서 북쪽으로 약 65km 떨어져 있으며 사람은 살지 않는데, 원래는 인접한 훙가-통가와 훙가-하파이 등 2개 섬들 사이에서 지난 2014년에 화산이 분출하면서 이번 폭발 직전까지는 이로 인해 두 섬이 이어진 상태였다. 

이 화산은 지난 몇 년 동안 정기적으로 분출했으며 작년 12월부터 분화 활동이 감지됐다가 휴면에 들어간 것으로 알려졌지만 이후 다시 연기를 내뿜다가 14일(금)에 한 차례 폭발했으며 이튿날인 15일(토) 오후 5시 26분(현지 시간)에는 지구를 세 바퀴나 돌면서 한국은 물론 아이슬란드 기상 당국도 기압 변화를 감지할 수 있을 정도로 강력한 충격파를 던진 대폭발을 일으켰다. 

당시 위성에서 잡힌 영상을 보면 마치 핵폭탄이라도 터진 듯 거대한 버섯구름이 형성됐는데, 실제로 미국 항공우주국(NASA) 추정 결과 폭발 충격이 TNZ 폭약 기준 약 1만kt으로 히로시마 원폭(15~16kt)의 600배 이상에 달할 정도였다.

또한 미국 해양대기국(NOAA)과 지질조사국(USGS)은 화산재 분출 반경이 260km에 달했고 화산재와 가스가 19.2km 상공까지 치솟았으며 지진 규모 5.8에 상당하는 지각 움직임도 발생했다고 발표했다. 

이로 인해 일본과 뉴질랜드를 포함한 태평양 전역에 쓰나미 경보가 발령됐고 실제로 오클랜드 북쪽 동해안인 투투카카(Tutukaka) 마리나에서는 큰 피해가 발생했으며 페루에서도 높은 파도로 사망자가 2명 나오는 등 시차를 두고 불규칙적인 쓰나미가 발상했다. 

또한 폭발음은 2,000여 km 떨어진 뉴질랜드는 물론 북반구인 알래스카에서도 들릴 정도로 커 화산 폭발음 도달 거리로는 세계 신기록인 것으로 알려졌는데 또한 2014년에 폭발 지점에 형성됐던 2.9 ㎢ 넓이의 섬은 아예 바닷속으로 사라졌다.

또한 폭발로 해저케이블이 손상돼 통가 각 섬 간은 물론 다른 나라들과의 통신이 모두 끊기는 바람에 피해 상황조차 제대로 파악되지 않다가 호주와 뉴질랜드 정찰기들이 도착하면서 처음으로 외부에 상황이 알려지기 시작했다. 

또한 일부 지역만 위성전화로 통신이 연결됐는데, 사태 발생 후 사흘 만인 18일(화)에 통가 정부는 첫 공식 성명을 통해, 최대 15m 높이의 거대 쓰나미와 화산재로 전례가 없는 재앙에 직면했다고 발표했다.

1월 21일(금)까지 영국 여성 등 사망자 3명이 확인됐지만 연락이 끊긴 작은 섬들의 피해 상황은 짐작조차 안 돼 사상자를 비롯한 피해는 계속 늘어날 전망이다. 

통가 정부 발표에 따르면 36명이 사는 망고(Mango)섬은 주택이 모두 없어지는등 작은 섬들의 피해가 극심하며 본섬인 통가타푸(Tongatapu) 역시 화산재로 뒤덮여 숲과 농경지 그리고 누쿠알로파를 비롯한 마을들이 온통 잿빛으로 변했다. 

정찰기부터 보냈던 뉴질랜드와 호주는 18일(화) 구호품을 실은 수송기를 보내려 했지만 푸아모투(Fua’amotu) 공항 활주로에 화산재가 쌓이고 일부가 침수돼 보낼 수 없었는데, 통가 정부가 공항 기능 정상화를 가장 시급한 과제로 여기고 화산재 제거에 총력을 기울여 20일 오후부터 이착륙이 가능해졌다. 

한편 이와는 별도로 뉴질랜드는 18일에 구축함인 웰링턴(HMNZS Wellington)함과 함께 군수지원함인 아오테아로아(HMNZS Aotearoa)함을 출발시켜 사흘 만인 21일 현지에 도착했는데, 아오테아로아함에는 25만 리터 식수가 실렸으며 또한 이 배에는 하루 7만 리터의 바닷물을 담수화하는 장치가 있다.

호주 역시 상륙함인 애들레이드(HMAS Adelaide)함을 보냈는데, 현재 통가에서는 주로 빗물에 의존하는 원주민들의 식수가 화산재로 오염된 것이 가장 큰 문제로 알려졌다. 

▲ 바다에서 수집된 아브르 해저화산의 부석들

여전히 미지의 세계인 해저화산들

지난 2012년 7월 31일에 뉴질랜드 북섬과 통가 사이에 위치한 케르마덱 제도 인근 해상의 400 ㎢ 넓이 해상에 구멍이 많아 물에 뜨는 이른바 ‘부석(pumice)’이 대량으로 떠있는 광경이 공중에서 확인됐다. 

이후 과학자들의 연구 결과 이는 ‘아브르(Havre) 해저화산’의 폭발로 발생한 현상이었으며 당시 분출된 용암의 75%가 부석으로 떠오른 것으로 밝혀졌다. 

‘케르마덱 제도 해양보호구역’은 7,500 ㎢ 에 달하는 뉴질랜드 최대 규모의 해양보호구역으로 아브르 해저화산은 그 중앙부에 위치하며 정상부는 해저 720m 그리고 기단부는 해저 1,750m인데, 이 화산이 분화하던 비슷한 시기에 북섬의 통가리로(Tongariro)와 화이트(White)섬에서도 분화가 일어났다. 

나중에 현장에 파견된 해군 함정에 의해 수집된 부석들은 크기가 골프공에서 축구공에 이르기까지 다양했다. 

인공위성과 무인잠수정을 동원한 해저 탐색 등으로 집중적인 연구가 이뤄진 결과 2018년에 ‘지난 100년 동안에 가장 큰 심해화산 폭발’이라는 내용의 아브르 화산 연구 논문이 학술지에 게재됐다. 

당시 14개 분출공에서 마그마가 쏟아졌던 아부르 화산 분출은 발생 후 3주 후에나 부석으로 인해 확인됐고 세계의 과학자들을 크게 놀라게 하면서 얼마나 많은 해저화산 분출이 제대로 알려지지도 않고 일어나는지를 단적으로 보여주는 사례가 됐다.

당시 해저에는 240m 높이의 새로운 원뿔형 화산이 형성됐으며 이때 나온 부석들은 한 달 뒤 27만km2 넓이 수역까지 퍼졌고 결국은 해류를 따라 남미를 포함한 태평양 전역으로 흩어졌다. 

아브르 화산 분출에 앞서 앞서 2006년에 통가의 ‘홈 리프(Home Reef)’ 해저화산에서도 부석들이 쏟아져 나왔는데, 특히 이 화산은 깊이가 수십m에 지나지 않아 당시 화산재 기둥이 최대 15km 상공에 도달할 정도로 폭발력이 강력했다. 

이처럼 우리 눈에는 보이지 않지만 관련 자료들에 따르면 전 세계 바다에 널린 ‘해저화산(underwater volcano or submarine volcano)’은 3만여개나 돼 생각보다 훨씬 더 많지만 이에 대한 연구는 거의 이뤄지지 못하고 있다. 

특히 해저화산은 관찰 자체가 어려워 분출하는 시기도 가늠하기 어렵지만 마그마가 물과 만나면서 발생하는 이른바 ‘연료-냉각제 상호작용(fuel-coolant interaction)’으로 폭발력도 육지 화산보다 훨씬 강력한데 이번 통가 화산은 이런 특성을 확실하게 보여줬다.

화산가스가 가득한 마그마가 바닷물을 빠른 속도로 통과하면 이를 식혀줄 증기층이 없어 연료-냉각제 상호작용으로 거대한 화학적 폭발을 일으키는데 심해라면 물이 이를 억누를 수도 있지만 이번 통가 화산은 깊이가 150~200m에 불과했다. 

▲ ‘훙가-통가-훙가-하아파이’ 화산의 변화한 모습

해저화산 경계 게을리하지 말아야

이번 통가 해저화산의 폭발 이후 과학자들은, 그동안 육지의 화산에 비해 주의를 덜 기울여온 해저화산에 대해서도 더욱 더 철저한 연구 조사와 함께 분화 및 폭발에 대비해야 한다고 강조하고 나섰다. 

특히 화산 활동이 활발한 국가에서는 더욱 주의해야 하는데, 뉴질랜드에는 북섬 중앙부에서 화이트섬을 가로지르는 ‘타우포 화산지대(Taupo Volcanic Zone)’와 함께 더 북쪽의 케르마덱 제도까지 이어지는 선을 따라 육지와 해저화산들이 줄지어 늘어서 있다. 

화이트섬 역시 화산 상층부는 해발 320m에 불과하지만 바다 밑까지 따지면 높이가 1600m에 달하는 해저화산으로 지난 2019년 12월에 발생해 22명이나 되는 인명을 앗아간 급작스러운 폭발은 아직도 국민들의 기억에 생생하게 남아 있다.

EQC의 한 전문가는 이번 통가 화산 폭발 직후 언론 인터뷰를 통해, 뉴질랜드인들이 화산 분화의 위험성에 대해 얼마나 잘 알고 있는지는 알 수 없지만 미리 대비하는 게 이 나라에서는 현명한 일이라는 점을 강조했다.

그는 현재 전문가들도 이번 통가 화산 폭발이 던지는 교훈에 주의를 기울이고 있다면서, 특히 광범위한 지역까지 퍼진 쓰나미의 영향과 함께 전 세계에서 관측된 압력파에 크게 놀랐다고 말했다. 

통상 화산 분화로 발생하는 쓰나미는 흔치 않은데 이번에 통가 화산이 일으킨 쓰나미는 기존 방법으로는 도달 시기와 규모 예측이 불가능할 정도로 불규칙적이고 또한 빠르게 해안에 도달하면서 피해는 물론 과학자들과 경보 당국을 크게 당황하게 만들었다. 

이는 해저에서 계속적인 화산 분화 및 해저 사면이 붕괴하고 있거니와 더불어 기존에 발생했던 쓰나미와는 달리 이번 쓰나미가 화산 폭발 시 대기 중에서 태풍처럼 급격한 기압 변화를 일으키면서 발생한 기상 해일이었기 때문이라는 의견도 제시됐다. 

전문가는 국민들이 집에 간단한 장비들을 준비해놓고 피난 계획들을 세우는 것도 필요하다면서, 준비에 대한 구체적인 내용들은 국립 지질핵과학연구소(GNS)의 웹사이트 등을 통해 확인할 수 있다고 설명했다.