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문제 정의
- 우리나라는 편서풍 영향권에 있으므로 중국에서 편서풍을 통해 이동하는 황사와 같이 중국 화산의 분화로 인한 영향권에 있을 것을 우려하는 목소리가 있다. Table 4는 중국의 화산을 정리한 것이다.
제안 방법
- 한반도와 주변국에 위치한 화산들은 화산 이름(volcano name), 지정학적 위치(country-region), 위도(latitude), 경도(longitude), 고도(elevation), 서울과의 거리, 지체구조적 위치(tectonic setting), 분화 형태(volcano type), 과거 분화기록(eruption history), 암종(rock type), 5 km-10 km-30 km-100 km 이내의 인구분포 등의 정보를 정리하였다(Fig. 2).
- 과거에 발생한 분화이력과 재분화시 한반도에 영향을 줄 가능성이 높은 화산체를 선정하기 위하여 4가지 조건(화산의 활동성, 분출위험을 수반하는 암종의 포함, 서울과의 이격거리, 과거 최대 화산폭발지수)을 고려하였다. 첫째, 화산의 활동성은 서력기원(CE, common era) 이후 분화한 화산을 대상으로 하였다.
- 그러나 정확한 분석을 위해서는 기상자료와 과거 분화조건을 고려하여 직접 모델링을 수행하는 것이 가장 좋은 방법으로 판단된다. 그러나 대상으로 하는 화산이 많은 경우 이를 모두 확인하는 것은 많은 시간이 필요하므로 본 연구에서는 29개 대상 화산 중 문헌자료와 화산관측자료를 이용하여 한반도에 영향을 줄 가능성이 높은 화산의 우선순위 기준을 결정하고, 10위까지의 순위를 결정하였다. 본 연구에서 선정된 화산들은 추후 화산재 확산 모델링을 통해 더욱 정확한 자료를 산출해 낼 것이며, 이를 통해 한반도에 영향을 줄 수 있는 재해를 사전에 판단하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
- 둘째, 화산 분화 시 마그마 조성이 규장질일수록 폭발적 분화 위험성이 높으므로 Fig. 9의 화산암의 화학조성에 따른 TAS분류도(total alkali-silica classification diagram; Le Bas et al., 1986)에서 규장질암-중성암(유문암-데사이트-안산암)을 포함하는 화산을 기준으로 하였다. 셋째, 화산과의 이격거리는 서울에서 1,500 km 이내의 화산을 선별하였다.
- 29개의 대상화산 중 울릉도와 백두산을 제외한 27개 화산들이 모두 일본에 위치하고 있으므로 일본 화산을 대상으로 자료를 수집하였다. 본 연구에서는 풍향에 따른 일반적인 일본의 화산재 확산에 관한 논문, 일본의 강하화산재 자료, 일본 내각부의 대규모분화 대상 화산목록, 일본의 주요 제4기 화산의 적산 마그마분출량 계단도의 검토, 일본의 최신 분화경계 레벨과 한반도에 영향을 준 과거 일본화산의 분화를 고려하여 대상 화산의 우선순위를 결정하였다. 또한 대규모 화산 분화 시 피해범위를 표기한 화산방재맵과 과거 화산재해이력 자료를 검토자료로 활용하였다.
- 본 연구에서는 한반도와 주변국(중국, 일본, 러시아 캄차카반도)의 화산에 관련된 정보를 수집하여 database를 작성하였다. 수집된 258개 화산체에 관한 정보를 이용하여 각 항목별로 자료를 정리하였다.
- 15). 이들 자료를 이용하여 국내에 영향을 줄 수 있는 화산체를 구체화하였다. 일본의 27개 화산체의 적산 마그마 분출량 계단도를 Table 2와 같이 정리하였다.
- 장기의 화산활동 가능성을 객관적으로 평가하기 위한 목적으로 2013-2014년도에 실시한 『화산활동이력정보서비스』 성과보고서(Yamamoto, 2015)를 참고로 하여 제4기 화산 적산마그마 분출량을 정리하였다. 이는 일본 주요 화산에 대한 과거 마그마 분출량의 시간 변화에 관한 누적량을 기존 문헌에서 추출하여 정리한 것으로 분화연대, 마그마 분출량 및 종류, 분화양식, 문헌의 출처, 신뢰성, 문제점에 대하여 정리되어 있다(Fig.
- 지난 1,000년 동안 분화한 화산은 국내 영향은 없고, 10,000년 또는 10만년 빈도로 산정된 경우에만 일부 한반도에 영향을 주는 것으로 나타났다. 한반도에 영향을 미칠 가능성이 높은 화산을 선정하기 위하여 일반적인 일본의 화산재의 확산, 일본의 강하화산재 데이터베이스 논문 자료검토, 일본 내각부의 대규모분화 대상 화산검토, 일본의 주요 제4기 화산의 적산 마그마분출량 계단도 검토, 일본의 최신 분화경계 레벨검토 및 한반도에 영향을 준 과거 일본화산의 분화를 고려하여 27개 대상 화산중 우선순위를 선정하였다.
대상 데이터
- 수집된 화산체의 정보를 활용하여 4개의 선정기준을 통하여 분화 시 한반도에 영향을 줄 가능성이 높은 29개 화산을 선정하였다.
- 29개의 대상화산 중 울릉도와 백두산을 제외한 27개 화산들이 모두 일본에 위치하고 있으므로 일본 화산을 대상으로 자료를 수집하였다. 본 연구에서는 풍향에 따른 일반적인 일본의 화산재 확산에 관한 논문, 일본의 강하화산재 자료, 일본 내각부의 대규모분화 대상 화산목록, 일본의 주요 제4기 화산의 적산 마그마분출량 계단도의 검토, 일본의 최신 분화경계 레벨과 한반도에 영향을 준 과거 일본화산의 분화를 고려하여 대상 화산의 우선순위를 결정하였다.
- (2007)는 일본 내 강하화산재의 분포에 관한 기존 자료를 정리하여 일본 내 화산재의 등층후도를 완성하였다. 82개의 활화산의 551개의 지층단위(unit) 정보를 이용하였으며, 백두산과 울릉도의 분화도 포함되어 있다. Fig.
- 구축자료는 스미소니언연구소의 GVP에 등록된 화산정보를 기준으로 하였다. 각 나라별로 활화산에 규정하는 기준이 상이하며 특별 관리대상 화산을 판단하기 위하여 일본기상청(2013), 중국국가지진국(2015), 러시아캄차카화산(2016), 미국지질조사소(2016)의 활화산 정보를 이용하였다. 화산의 위치는 구글어스를 이용하여 위치정보와 스미소니언연구소의 GVP의 DB에 기록된 정보와 각 국가의 기록을 비교하여 수집된 285개 화산의 상세한 정보를 정리하였다(Fig.
- 구축자료는 스미소니언연구소의 GVP에 등록된 화산정보를 기준으로 하였다. 각 나라별로 활화산에 규정하는 기준이 상이하며 특별 관리대상 화산을 판단하기 위하여 일본기상청(2013), 중국국가지진국(2015), 러시아캄차카화산(2016), 미국지질조사소(2016)의 활화산 정보를 이용하였다.
- 수집된 258개 화산체에 관한 정보를 이용하여 각 항목별로 자료를 정리하였다. 그리고 258개 화산체가 모두 국내에 영향을 주는 것이 아니므로 4가지 기준(화산의 활동성, 분출위험을 수반하는 암종의 포함, 서울과의 이격거리, 과거 최대 화산폭발지수)을 적용하여 국내에 영향을 줄 가능성이 높은 29개의 화산체를 선별하였다. 선정된 화산은 백두산을 포함한 국내 화산 2개와 일본에 위치한 화산 27개이다.
- 10). 따라서 본 연구에서 서울과의 거리를 1,500 km 기준으로 하여 검토 대상으로 설정하였다. 네 번째 VEI 4이상으로 분화한 화산을 대상으로 하였는데, VEI 4 으로 분화하는 경우 분연주의 높이가 10-25 km 이상으로 상승하여, 넓은 범위까지 화산재의 확산되기 때문이다.
- 본 연구에서는 풍향에 따른 일반적인 일본의 화산재 확산에 관한 논문, 일본의 강하화산재 자료, 일본 내각부의 대규모분화 대상 화산목록, 일본의 주요 제4기 화산의 적산 마그마분출량 계단도의 검토, 일본의 최신 분화경계 레벨과 한반도에 영향을 준 과거 일본화산의 분화를 고려하여 대상 화산의 우선순위를 결정하였다. 또한 대규모 화산 분화 시 피해범위를 표기한 화산방재맵과 과거 화산재해이력 자료를 검토자료로 활용하였다.
- 분화로 인해 국내에 피해가 예상되는 화산 자료는 우리나라와 인접한 동아시아 국가를 대상으로 하였다. 이들 국가들 중 중국, 일본, 러시아는 활화산이 발달하며, 캄차카 반도는 지리적으로 직접적인 영향은 없을 것을 것이나 항공기의 항로상에 있어 대상 지역에 포함하였다.
- 그리고 258개 화산체가 모두 국내에 영향을 주는 것이 아니므로 4가지 기준(화산의 활동성, 분출위험을 수반하는 암종의 포함, 서울과의 이격거리, 과거 최대 화산폭발지수)을 적용하여 국내에 영향을 줄 가능성이 높은 29개의 화산체를 선별하였다. 선정된 화산은 백두산을 포함한 국내 화산 2개와 일본에 위치한 화산 27개이다. 그러나 선정 기준을 통해 선별된 자료들의 국내 영향에 대한 신뢰성을 향상시키기 위하여 역사기록 자료를 정리한 문헌자료와 현재의 화산분화 상태를 고려하여 화산체의 영향가능성의 우선순위를 결정할 필요가 있다.
- , 1986)에서 규장질암-중성암(유문암-데사이트-안산암)을 포함하는 화산을 기준으로 하였다. 셋째, 화산과의 이격거리는 서울에서 1,500 km 이내의 화산을 선별하였다. 이는 일반적인 직경 2 mm 이하의 테프라는 바람에 의해 약 1,000 km까지 확산되는 것으로 알려져 있으나(USGS fact sheet-027-00, 2000) VEI 7 이상 규모의 화산에서는 그 이상으로 확산되는 사례가 알려져 있다.
- 본 연구에서는 한반도와 주변국(중국, 일본, 러시아 캄차카반도)의 화산에 관련된 정보를 수집하여 database를 작성하였다. 수집된 258개 화산체에 관한 정보를 이용하여 각 항목별로 자료를 정리하였다. 그리고 258개 화산체가 모두 국내에 영향을 주는 것이 아니므로 4가지 기준(화산의 활동성, 분출위험을 수반하는 암종의 포함, 서울과의 이격거리, 과거 최대 화산폭발지수)을 적용하여 국내에 영향을 줄 가능성이 높은 29개의 화산체를 선별하였다.
- 한반도 주변지역은 판구조론적 해석에서 4개의 지판 즉, 유라시아판, 북아메리카판, 필리핀해판, 태평양판 등이 서로 맞물린 판의 경계부 및 이에 인접한 판내부 환경에 위치한다. 연구에서 구축한 285개 화산들을 지체구조별 특징에 따라 구분하면 판내부에 위치하는 화산이 15개이며, 나머지 270개 화산은 섭입대에 위치하고 있다. 또한 지각두께가 25 km이상의 대륙지각에 위치하는 화산이 210개로 가장 많으며, 지각의 두께가 15-25 km에 해당되는 중간지각의 화산은 31개, 15 km 이하의 해양지각에 위치하는 화산이 33개이다(Fig.
- 일본기상청에서는 일본의 활화산을 화산 활동도 평가기준을 만들어 rank a, b, c로 구분하여 관리하고 있는데, 이때 화산활동 등급(level of volcanic activity)은 활동 빈도(activity frequency)와 분화 규모(eruption scale)와 활동 양식(activity type)의 합으로 표현된다(Hayashi and Uhira, 2008). 이 중 위험성이 높은 Rank A, Rank B 화산을 선별하여 대상으로 하였다.
- 일본의 27개 화산체의 적산 마그마 분출량 계단도를 Table 2와 같이 정리하였다. 이때 구치노에라부지마, 스와노세지마화산, 오시마대도는 정리된 자료가 없어 일본기상청의 화산정보 자료를 참조하였다.
- 과거에 발생한 분화이력과 재분화시 한반도에 영향을 줄 가능성이 높은 화산체를 선정하기 위하여 4가지 조건(화산의 활동성, 분출위험을 수반하는 암종의 포함, 서울과의 이격거리, 과거 최대 화산폭발지수)을 고려하였다. 첫째, 화산의 활동성은 서력기원(CE, common era) 이후 분화한 화산을 대상으로 하였다. 일본기상청에서는 일본의 활화산을 화산 활동도 평가기준을 만들어 rank a, b, c로 구분하여 관리하고 있는데, 이때 화산활동 등급(level of volcanic activity)은 활동 빈도(activity frequency)와 분화 규모(eruption scale)와 활동 양식(activity type)의 합으로 표현된다(Hayashi and Uhira, 2008).
- 한반도 및 주변국의 285개 화산을 대상으로 4가지 조건을 고려해 선별하여 백두산을 포함한 총 29개의 화산체를 선정하였다(Fig. 11). 백두산을 제외한 나머지 화산은 모두 일본에 위치하는 화산이며, 지체구조상 백두산은 판내부에 위치하는 화산이며, 대륙지각에 해당되며, 일본의 화산들은 모두 섭입대에 위치하는 화산들로, 대륙지각 또는 해양지각에 해당된다.
- 한반도와 주변국의 화산정보를 수집하여 258개 화산체에 대한 database를 작성하였다. 285개의 화산은 남한에 3개, 중국에 11개, 북한과 중국의 경계에 1개(백두산), 일본에 111개, 러시아에서 관리하는 일본화산 15개, 러시아 캄차카반도 144개가 분포하고 있다.
- 각 나라별로 활화산에 규정하는 기준이 상이하며 특별 관리대상 화산을 판단하기 위하여 일본기상청(2013), 중국국가지진국(2015), 러시아캄차카화산(2016), 미국지질조사소(2016)의 활화산 정보를 이용하였다. 화산의 위치는 구글어스를 이용하여 위치정보와 스미소니언연구소의 GVP의 DB에 기록된 정보와 각 국가의 기록을 비교하여 수집된 285개 화산의 상세한 정보를 정리하였다(Fig. 1). 한반도와 주변국에 위치한 화산들은 화산 이름(volcano name), 지정학적 위치(country-region), 위도(latitude), 경도(longitude), 고도(elevation), 서울과의 거리, 지체구조적 위치(tectonic setting), 분화 형태(volcano type), 과거 분화기록(eruption history), 암종(rock type), 5 km-10 km-30 km-100 km 이내의 인구분포 등의 정보를 정리하였다(Fig.
성능/효과
- Fig. 7은 최대 화산폭발지수(VEI)의 분포를 정리한 것으로 VEI에 대한 기록이 없는 화산이 129건으로 많고 VEI에 대한 기록이 있는 156개 화산의 경우 VEI 0의 화산이 9개, VEI 1의 화산이 10개, VEI 2의 화산이 29개, VEI 3의 화산이 32개, VEI 4의 화산이 43개, VEI 5의 화산이 21개, VEI 6의 화산이 7개, VEI 7의 화산이 5개로 나타났으며, VEI 4의 화산의 분포가 가장 많은 것으로 나타났다. VEI 7의 화산은 백두산을 포함하여 모두 5개로 이중 3개소는 일본 큐슈의 아소산(아소칼데라), 아이라(아이라칼데라), 키카이(키카이칼데라)이며, 러시아 캄차카 반도의 쿠릴호(Kurile lake)가 포함된다.
- 그 결과 가능성이 높은 화산은 아이라칼데라화산 > 아소산 > 키카이칼데라화산 > 후지산 = 다루마이산 > 키리시마산 = 우스산 > 구치노에라부섬 > 이즈오시마 > 미야케지마의 순으로 나타났다.
- 과거 분화자료를 기초로 할 때, 일본 본토의 동일본 화산대에서 발생하는 화산의 경우 국내에 미치는 영향은 거의 없을 것으로 판단되며, 서일본 화산대에 속하는 큐슈 지역화산의 경우 대규모 분화 시(VEI 4이상) 국내에 영향을 줄 가능성이 있다. 지난 1,000년 동안 분화한 화산은 국내 영향은 없고, 10,000년 또는 10만년 빈도로 산정된 경우에만 일부 한반도에 영향을 주는 것으로 나타났다. 한반도에 영향을 미칠 가능성이 높은 화산을 선정하기 위하여 일반적인 일본의 화산재의 확산, 일본의 강하화산재 데이터베이스 논문 자료검토, 일본 내각부의 대규모분화 대상 화산검토, 일본의 주요 제4기 화산의 적산 마그마분출량 계단도 검토, 일본의 최신 분화경계 레벨검토 및 한반도에 영향을 준 과거 일본화산의 분화를 고려하여 27개 대상 화산중 우선순위를 선정하였다.
- 화산 유형은 성층화산(stratovolcano)이 158건으로 가장 많이 나타나며, 화성쇄설구(pyroclastic cone), 용암돔(lava dome), 칼데라(caldera), 순상화산(shield)의 순으로 나타났다(Fig. 5). 화산과 서울까지의 거리 분포로 서울과의 거리가 300 km 이내 있는 화산은 1개소, 300-500 km 이내의 화산은 3개소, 500-1,000 km 이내의 화산은 31개소, 1,000-1,500 km 이내의 화산은 66개소, 1,500-3,000 km 이내의 화산은 106개소, 3,000-5,000 km 이내의 화산은 78개소로 1,500-3,000 km 이내에 가장 많은 화산이 분포하고 있다(Fig.
후속연구
- 본 연구에서 선정된 화산들은 추후 화산재 확산 모델링을 통해 더욱 정확한 자료를 산출해 낼 것이며, 이를 통해 한반도에 영향을 줄 수 있는 재해를 사전에 판단하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
- 최근 일본 큐슈와 캄차카의 화산은 최근에도 활발히 분화하고 있어 국내화산에 의한 근접재해가 아니라 하더라도 화산재/테프라의 확산으로 인한 피해의 사전 대응이 필요할 것이다. 이에 대한 직접적인 연구는 실제 과거 기상자료와 화산특성에 따른 분화변수를 입력하여 직접 모델링을 실시하는 것이 가장 보편적인 방법이나 자국 및 주변국의 모든 화산에 대한 검토와 모델링을 실시할 수는 없으므로 인접한 국가들의 화산정보를 수집하여 목록을 작성하고, 문헌자료, 과거 분화이력과 관측자료를 통해 국내에 피해를 줄 가능성이 높은 화산을 확정함으로써 모델링이 꼭 필요한 화산에 대한 우선순위의 선정과 이를 통한 한반도에 영향을 줄 수 있는 재해를 사전에 판단함으로써 종합적인 국가 위기관리 능력 향상에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
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