지난 4월 14일 아이슬란드 남쪽 에이야프얄라요쿨 빙하 지대 화산이 폭발, 엄청난 양의 수증기와 화산재를 분출했다. 분출된 화산재는 아이슬란드 상공의 제트기류를 타고 유럽 상공을 뒤덮었다.
 
이로 인해 유럽 각국 공항의 항공기 수천 편이 결항되는 등 ‘항공 대란’이 발생했다. 화산재에 섞여 있는 유리, 모래 등 미세 입자가 항공기 엔진에 침투하면 엔진 성능에 치명적이기 때문이다.
화산 폭발은 산업에 즉각 영향을 미쳤다. 영국 브리티시에어웨이즈와 독일 루프트한자, 프랑스 에어프랑스 등 유럽 각국 항공사의 주가가 하락하는 등 운송업계가 큰 타격을 받았다.
지난 5월 27일 과테말라에서는 수도 과테말라시티 인근의 파카야 화산이 폭발, 화산 분출 지역 주변에 비상사태가 선포됐다. 다음 날인 28일 오전에는 에콰도르 툰구라와 화산이 폭발해 주민 수천 명이 대피했다. 이 두 나라는 분출된 화산재 때문에 항공기 운항 전면 금지와 공항 폐쇄 조치를 내렸다.
국제 항공 운송 협회(IATA)는 화산 폭발에 따른 항공사의 수입 감소가 하루 2억 달러 이상에 달하는 것으로 분석했다. 화산 하나가 폭발해도 파급력이 이처럼 큰데, 만약 전 세계 화산이 동시에 폭발한다면 지구에 엄청난 변화를 초래 할 것이다.


일상 속에 늘 존재하는 에어로졸

화산재의 크기는 화산탄이라고 일컫는 자갈처럼 큰 입자부터 눈에 보이지 않는 미세 입자까지 다양하다. 이 중 화산먼지나 화산재는 에어로졸로 분류할 수 있다.
에어로졸은 일상 생활에서도 늘 있는 존재다. 다만 우리가 육안으로 선명하게 볼 기회가 자주 없기 때문에 느끼지 못하는 것일 뿐이다. 오랫동안 손이 닿지 않은 곳에 뽀얗게 쌓인 먼지를 발견하거나 공기 중에 떠다니는 먼지를 볼 때 ‘먼지가 이렇게 많구나’라고 놀란 적이 누구나 있을 것이다.
에어로졸이란 대기 중에 부유하는 고체 또는 액체상의 작은 입자로 황산염·질산염·황사 입자·검댕·해염 입자 등이 있다. 크기는 0.001∼100㎛ 정도로 매우 작아 눈으로는 보기 힘든 미세 먼지다.


에어로졸, 넌 어디에서 왔니?

크기가 다양한 만큼 에어로졸의 발생 기원도 여러 가지다. 바람이 심하게 부는 날, 운동장에는 흙모래가 섞여 누런색 흙먼지 바람이 분다. 바람에 의해 지표에서 올라간 토양입자는 바람 속 흙먼지로 바껴 에어로졸의 일부가 된다.
에어로졸은 해안에서도 생성된다. 해면의 물보라에서 형성된 포말이 건조돼 해염 입자가 생기는 것이다. 해염 입자는 주로 해안 지역에서 큰 영향을 미치는 에어로졸이다. 여기까지는 자연적인 원인에 의해 생성되는 에어로졸이다.
에어로졸은 자동차가 움직일 때 배출되는 배기 가스나 공장이 가동될 때 굴뚝에서 나오는 연기 등에도 포함된다. 물질을 태울 때 생기는 까만 검댕도 에어로졸이다.
이 과정에서 생긴 에어로졸은 인간 활동에 의해 방출된 오염 입자로 인위적으로 발생한 에어로졸이다. 이외에도 대기 중에 존재하는 미량의 가스가 광화학 반응을 거쳐 에어로졸을 생성하기도 한다.


에어로졸과 기후변화

에어로졸은 시정(視程)을 흐리게 하고 이상기상을 일으키기도 한다. 비가 많이 온 뒤 화창한 날은 다른 날보다 시정이 훨씬 좋다. 새벽까지 비가 내린 지난 5월 26일 오전, 서울의 시정은 35km를 나타냈는데, 최근 13년만의 최장 가시거리였다. 이는 대기 중 에어로졸이 강수에 제거돼 시정을 흐리게 하는 요소가 보통 때보다 감소했기 때문이다.
화산 폭발 등의 이유로 다량의 에어로졸이 대기 중에 부유할 경우 태양 에너지의 반사율을 높여 기후 변화에도 큰 영향을 줄 수 있다. 미세한 화산재는 지상으로부터 10km인 대류권을 벗어나 성층권까지 상승하기도 하며 2~3년간 잔류가 가능하다.
화산재가 성층권을 부유하는 기간에는 지구에 얇은 차단막을 씌운 셈이 돼 대류권의 기온은 낮아지게 된다. 램(Lamb, H. H)의 에 따르면 1815년 인도네시아의 탐보라 화산 폭발로 유럽과 북아메리카는 1816년이 ‘여름이 없던 해’로 기록됐다. 정부 간 기후 변화 협의체(IPCC)가 2001년에 발간한 보고서에도 1991년 필리핀의 피나투보 화산이 폭발한 이후 온난화 추세가 약화된 사례를 찾을 수 있다.


에어로졸의 직접 효과와 간접 효과




에어로졸은 그 자체로 햇빛을 산란시키거나 흡수해 기온을 내릴 뿐만 아니라 에어로졸은 구름을 만드는 응결핵으로도 작용한다. 수증기가 많은 대기 중에 수증기와 친화력이 높은 에어로졸이 존재하면 에어로졸을 중심으로 수증기가 모인다.
모인 수증기는 응결돼 구름이 된다. 대기 중에 구름이 많아지면 구름에 의한 산란이나 반사가 일어나는 양이 많아지고 일부 에너지는 구름에 흡수된다. 결국 구름이 적을 때에 비해 결과적으로 지표로 도달하는 태양 에너지의 양이 줄어든다.
에어로졸이 직접 태양 에너지의 유입을 차단시키는 효과를 ‘직접 효과’라고 한다. 인도네시아 탐보라 화산 폭발로 인해 유럽과 북아메리카에서 나타났던 저온 여름이 에어로졸의 직접 효과라고 볼 수 있다.
이에 반해 에어로졸이 구름의 응결핵으로 작용해 구름을 만들어 태양 에너지의 산란 또는 반사를 일으키거나 태양 에너지를 차단하는 효과를 ‘간접 효과’라고 한다. 에어로졸이 구름이라는 개체를 이용해 태양 에너지의 유입을 차단하기 때문이다. 
전문가들은 아직 에어로졸에 대해 모르는 것이 많이 남아있다고 전한다. 작지만 기상에 많은 영향을 끼치는 에어로졸에 대한 연구가 활발하게 진행돼 지구온난화 해소 및 기상과학에 많은 기여를 하기를 기대해본다.