화산 폭발은 지구상에서 가장 인상적이고 격렬하며 극적인 자연 변화의 요인 중 하나입니다. 화산 폭발의 이미지에는 균열에서 노랗고 붉은 용암이 뿜어져 나오는 생생한 모습, 주황색 불길, 하얀 연기가 포함될 수 있습니다.

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화산에서 분출되는 눈에 보이는 위험과 함께 눈에 보이지 않지만 그보다 더 위험한 유독가스가 있습니다. 이산화황, 이산화탄소, 황화수소, 염산 및 일산화탄소. 이러한 가스는 샴페인이나 탄산음료 캔을 따는 것과 비슷하게 지구의 압력이 더 이상 가스를 담을 수 없을 때 마그마에서 방출됩니다.

화산과 분화 유형, 방출되는 가스 및 기타 파편, 연기, 화산재 및 가스가 얼마나 멀리 이동할 수 있는지 파악하는 것이 대비책입니다.

화산 유형

지질학자들은 일반적으로 화산을 콘크리트 원뿔, 복합 화산, 방패 화산, 용암 돔의 네 가지 주요 유형으로 분류합니다.

1. 콘더 또는 스코리아 콘 은 가장 일반적인 화산 유형입니다. 직선형의 가파른 경사가 특징이며, 정상에 거대한 분화구가 있고 높이가 300미터(1,000피트)를 넘지 않는 경우가 드뭅니다.
2. 복합 화산성층화산이라고도 불리는 복합 화산은 높이가 3,000m(10,000피트) 이상인 경우가 많습니다. 기슭으로 갈수록 완만한 경사를 이루다가 정상으로 갈수록 가파르게 되며, 정상에는 작은 분화구가 있습니다. 가장 그림 같은 화산 유형이자 가장 치명적인 화산입니다.
3. 방패 화산 은 거대하고 넓으며, 일반적으로 높이보다 20배 더 넓습니다. 세계에서 가장 높은 화산은 방패 화산으로 9,500m(31,000피트) 이상 솟아 있습니다.
4. 화산 또는 용암 돔 은 점성이 너무 높아 먼 거리까지 흐르기 어려운 비교적 작은 구근 모양의 용암 덩어리로 형성됩니다.¹

화산 폭발의 유형

화산 폭발의 유형은 결정과 가스 함량, 마그마의 온도에 따라 결정됩니다:

• 결정 은 마그마의 점도(액체의 두께)에 영향을 줍니다. 결정 함량이 증가하면 그에 따라 점도가 높은 두꺼운 마그마가 생성됩니다.
• 가스 는 점성이 높은 마그마에 갇히면 빠져나오기가 더 어려워집니다. 따라서 폭발 가능성이 높아집니다.
• 온도: 온도가 높은 마그마는 가스가 더 쉽게 빠져나갈 수 있는 반면, 온도가 낮은 마그마는 점성이 높아 폭발할 가능성이 높습니다.

화산 폭발은 여러 유형으로 분류됩니다. 특정 화산의 이름을 딴 것도 있고, 분화 잔해의 모양이나 분화 발생 장소의 이름을 딴 것도 있습니다.

1. 스트롬볼리안 분화 은 마그마로 가득 찬 정상 도관의 입구에서 나오는 유동성 용암의 뚜렷한 분출입니다. 폭발은 보통 규칙적이거나 불규칙한 간격으로 몇 분마다 발생합니다.
2. 불카니안 분화 은 점성이 있는 마그마의 짧고 격렬하며 비교적 작은 폭발입니다. 화산 폭발은 강력한 폭발을 일으켜 물질이 초속 350미터(800마일)보다 빠르게 이동하여 수 킬로미터 상공으로 올라갈 수 있습니다.
3. 용암 돔 분출 용암 돔 분출은 점성이 매우 높고 울퉁불퉁한 용암이 폭발하지 않고 분출구에서 압착될 때 발생합니다.
4. 서트세얀 분화 은 일반적으로 해저 화산에서 마그마나 용암이 물과 폭발적으로 상호작용할 때 발생합니다.
5. 하와이안: 유동성 용암은 정상부의 통풍구 또는 통풍구 라인(균열)에서 제트기를 타고 공중으로 분출됩니다. 분출은 몇 시간 또는 며칠 동안 지속될 수 있는데, 이를 "화산 분출"이라고 합니다. 마그마의 점도가 낮기 때문에 용암은 냉각되어 굳기 전까지 수 마일을 이동할 수 있습니다.
6. 플리니안 용암은 모든 용암 유형 중 가장 크고 폭력적입니다. 1980년 세인트 헬렌스 산에서 발생한 것처럼 매우 파괴적이며 심지어 산 정상 전체를 없애버릴 수도 있습니다.

화산재란 무엇인가요?

화산재는 화산에서 분출된 다양한 크기의 화성암 입자인 '테프라' 또는 '화쇄쇄설물'을 모두 지칭하는 데 일반적으로 사용되는 용어입니다. 테프라/화쇄암 용어는 크기에 따라 분류됩니다:

• 블록 또는 폭탄: 64밀리미터(2.5인치) 이상
• 라필리: 64mm 미만
• 화산재: 2mm(0.079인치) 미만
• 미세한 화산재 또는 화산 먼지: 0.063mm(0.0025인치) 미만

모든 폭발성 분출은 테프라를 생성합니다. 화산재와 미세 화산재는 바람의 영향으로 흩어져 수백 또는 수천 킬로미터 떨어진 곳까지 떨어질 수 있습니다. 대기 중에 떠다니는 화산재는 항공기에 위험 요소입니다.

테프라는 또한 지상에 상당한 충격을 줄 수 있습니다. 비교적 얇게 떨어지는 화산재(10mm 미만)는 취약한 사람들에게 건강에 악영향을 미칠 수 있으며, 잠재적으로 광범위한 지역에 걸쳐 중요한 인프라 서비스, 항공, 농업 및 기타 사회경제 활동을 방해할 수 있습니다.

두꺼운 화산재(100mm 이상)가 떨어지면 농작물, 초목, 기반시설에 피해를 입히고 건물에 구조적 손상을 입히며 대규모 청소가 필요할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 분출구에서 수십 킬로미터 이내에 국한되며, 대규모 분출과 함께 발생하기 때문에 비교적 드물게 발생합니다.

단기적인 영향으로는 일반적으로 눈과 상기도 자극, 기존 천식 악화 등이 있습니다. 영향을 받는 지역 사회는 생계 중단과 이로 인한 불안감 등 다른 직간접적인 사회적 영향도 경험할 수 있습니다.²

보그란 무엇인가요?

"보그"라는 용어는 일반적인 용어이며, 가스와 입자의 실제 비율은 대기 중에서 반응하는 데 걸린 시간에 따라 달라집니다. 보그는 흐릿한 혼합물인 SO₂ 가스와 PM2.5는 주로 황산 방울과 기타 황산염(SO₄) 화합물로 구성됩니다.

에어로졸은 SO₂ 및 기타 화산 가스가 대기 중에서 결합하여 수 분에서 수 일 동안 산소, 습기, 먼지 및 햇빛과 화학적으로 상호작용할 때 생성됩니다.

보그의 정확한 구성은 화산 연기가 대기에서 반응하는 데 걸린 시간에 따라 달라집니다. 화산 분출구에서 멀리 떨어진 곳에서는 에어로졸이 보그의 주성분입니다. 화산에 가까울수록 안개에는 에어로졸과 반응하지 않은 이산화황이 모두 포함됩니다.₂ 가스로 구성됩니다.

가스 배출원에 가까울수록 안개에는 반응하지 않은 SO가 상당량 포함될 수 있습니다.₂ 가스가 상당량 포함될 수 있습니다. SO₂ 가스가 대기 중에서 반응하는 시간이 길수록 SO₂ 가스에서 입자로의 전환이 완료됩니다. 미세한 입자는 햇빛을 산란시켜 바람을 타고 내려오는 연무의 원인이 됩니다. 따라서 화산에서 멀리 떨어져 있을수록 안개는 주로 PM2.5로 구성됩니다.

기존 질환이 있는 사람은 보그에 노출되어 건강에 영향을 받을 위험이 있는 주요 그룹이지만, 건강한 사람도 증상을 경험할 수 있습니다.

농작물 및 기타 식물은 오염 물질에 노출되어 피해를 입을 수 있습니다. 오염물질이 지나가는 경로에 있는 농부와 정원사(SO₂ 및 산성비)의 경로에 있는 농부와 정원사는 바람이 부는 바람에 의해 식물에 심각한 피해를 입었다고 보고했습니다.₂ 가스 및 산성 입자로 인한 식물 피해를 보고했습니다.

레이즈란 무엇인가요?

용융 용암이 바다로 흘러들어가면 바닷물과 격렬하게 반응하여 다른 종류의 가스 기둥을 만들어 바다로 유입되는 바람을 따라 흐릿하고 유해한 상태를 만들어냅니다. '용암'과 '연무'의 합성어인 '레이즈' 연무는 뜨거운 용암이 바닷물을 끓여 건조시킬 때 일련의 화학 반응을 통해 형성됩니다.

수증기는 염산 가스(HCl), 증기, 작은 화산 유리 입자가 섞인 자극적인 혼합물인 경우가 많습니다. 이 뜨겁고 부식성이 강한 가스 혼합물로 인해 사망자가 발생하기도 했으므로 수증기는 심각하게 받아들여야 합니다. 바람에 의해 용암이 날아갈 수 있으며, 용암의 가장자리까지 날아가 피부와 눈에 자극을 주고 호흡 곤란을 일으킬 수 있습니다. 또한 연무는 부식성이 있는 산성비를 초래할 수도 있습니다.³

화산 가스의 구성 성분은 무엇인가요?

마그마에는 대부분의 화산 폭발을 일으키는 원동력을 제공하는 용존 가스가 포함되어 있습니다. 가장 풍부한 화산 가스는 무해한 수증기입니다. 하지만 화산에서는 상당한 양의 이산화탄소, 이산화황, 황화수소 및 할로겐화수소도 배출될 수 있습니다.

화산 이산화탄소

이 무색, 무취의 가스가 화산에서 방출되면 일반적으로 매우 빠르게 낮은 농도로 희석되어 생명을 위협하지 않습니다. 하지만 차가운 이산화탄소 가스는 공기보다 무겁기 때문에 저지대 지역으로 유입되어 매우 안정적인 특정 대기 조건에서 훨씬 더 높은 농도에 도달할 수 있습니다. 이는 사람과 동물에게 심각한 위험을 초래할 수 있습니다.

3% 이상의 이산화탄소가 포함된 공기 호흡₂ 가 3% 이상 포함된 공기를 마시면 두통, 현기증, 심박수 증가, 호흡 곤란을 빠르게 유발할 수 있습니다. 약 15%를 초과하는 농도에서는 CO₂ 는 빠르게 의식을 잃고 사망에 이르게 합니다.

화산에서 배출되는 이산화탄소는 빠르게 희석되는 경향이 있으므로 일반적으로 사람들에게 직접적인 위협이 되지는 않습니다. 하지만 이산화탄소는 공기보다 무겁기 때문에 저지대에 축적될 수 있습니다. 화산 폭발 후 가스가 가라앉은 낮은 지역에 사람이 들어가면 농축된 공기를 마시면 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다.³

화산 이산화황(SO₂)

이산화황(SO₂)는 눈, 피부, 호흡기를 자극합니다. 심혈관 질환이나 천식과 같은 호흡기 질환이 있는 사람은 특히 취약합니다. 노인, 유아, 임산부도 특히 민감합니다. 화산 이산화황 노출이 장기적으로 건강에 미치는 영향은 아무도 모른다고 관계자들은 말합니다.

이산화황은 매운 냄새가 나는 무색 가스로 피부와 눈, 코, 목의 조직과 점막을 자극합니다. SO₂ 화산에서 배출되는 고농도의 이산화황은 화산 스모그를 생성하여 산성비와 대기 오염을 일으켜 하류 지역 주민들에게 지속적인 건강 문제를 일으킬 수 있습니다.

대규모 화산 폭발 시, SO₂ 는 10km 이상의 고도까지 성층권으로 주입될 수 있습니다. 여기서 SO₂ 는 햇빛을 반사하는 황산염 에어로졸로 전환되어 지구의 기후를 냉각시키는 효과가 있습니다. 또한 오존을 파괴하는 많은 반응이 이러한 에어로졸의 표면에서 일어나기 때문에 오존층 파괴에도 영향을 미칩니다.⁴

화산 황화수소

황화수소는 강하고 불쾌한 냄새가 나는 무색의 가연성 가스로, 하수구 가스라고도 불립니다. 고농도에서는 매우 유독합니다.

흥미롭게도 사람의 코는 오늘날 우리가 사용하는 어떤 가스 모니터링 기기보다 황화수소에 더 민감합니다. 0.000001% 정도의 황화수소가 포함된 공기 혼합물은 썩은 달걀 냄새와 관련이 있습니다. 그러나 혼합 비율이 약 0.01% 이상이면 H2S는 무취가 되고 독성이 강해져 상기도에 자극을 주고 장시간 노출되면 폐부종을 일으킵니다.

500ppm 이상에 5분 이상 노출되면 사람이 쓰러질 수 있습니다. 이 농도에 최대 1시간 동안 노출되면 사망에 이를 수 있습니다.

화산 할로겐화 수소(HF, HCl, HBr)

마그마가 지표면 가까이로 상승할 때 화산은 할로겐인 불소(HF), 염소(HCl), 브롬을 할로겐화수소(HBr) 형태로 방출할 수 있습니다. 이러한 가스는 산성이고 용해도가 높으며 잠재적으로 산성비를 일으킬 수 있습니다. 재 입자는 종종 할로겐화 수소로 코팅되기도 합니다. 이렇게 코팅된 재 입자는 일단 퇴적되면 식수 공급원, 농작물, 방목지를 오염시킬 수 있습니다.⁵

위험에 처한 인구와 화산 배출물

대부분의 건강한 성인은 화산재에 노출되어도 회복됩니다. 그러나 특정 개인은 다음과 같은 심각한 건강상의 결과를 초래할 위험이 더 높습니다:

• 어린이. 폐가 아직 발달 중인 어린이는 기존 질환 유무와 관계없이 더 취약한 것으로 간주됩니다.
• 임산부. 보그 흡입은 임산부와 태아를 일반인보다 더 높은 위험에 노출시킵니다.
• 고령자. 이 인구는 기존 폐 및 심장 질환의 발병률이 높아 위험에 처한 것으로 간주됩니다.
• 호흡기 질환이 있는 사람. 폐기종, 만성 기관지염, 만성 폐쇄성 폐질환, 천식 또는 기타 호흡기 질환이 있는 사람은 고위험군에 속합니다.
• 심혈관 질환이 있는 사람. 순환계 질환에는 고혈압, 혈관 질환, 심부전 및 뇌혈관 질환이 포함됩니다. 이러한 질환이 있는 경우 심장마비, 일시적 흉통, 심부전, 뇌졸중, 심장 부정맥으로 인한 급사에 취약합니다.

화산 폭발 대비 팁

• 가능한 한 실내에 머무르기. 이는 실외 공기가 실내로 유입되는 것을 효과적으로 차단하는 건물에서 가장 유용합니다.
• 실외에서 마스크 착용하기. 연기 입자로부터 보호하려면 N95 또는 N100 등급의 호흡기 마스크만 사용하세요.
• 대기질 모니터링 사이트 확인와 같은 AirVisual 대기 질 지수.
• 약을 가까이 두세요. 천식이나 기타 호흡기 질환이 있는 경우, 약을 준비해두고 처방대로 사용하세요. 약이 없지만 필요할 것 같으면 의사에게 연락하세요.
• 대기 오염 마스크 착용하기를 착용하세요(예: KN95 인증 IQAir 마스크를 착용하여 안개 속 공기 중 입자상 오염 물질을 흡입하지 않도록 보호하세요.
• 집 안에 깨끗한 공기 보호 구역을 만드세요. 입자와 가스는 집 안에 빠르게 쌓일 수 있습니다. 창문을 닫고 환기구를 포함해 외부로 통하는 모든 구멍을 막으세요. 에어컨을 사용할 때는 공기를 재순환하도록 설정하고 신선한 공기 흡입구를 닫아두세요. 공간을 환기할 때는 공기를 걸러주는 화산 스모그(VOG)용 고성능 공기청정기와 같은 GC MultiGas.
• 실내 공기를 더 오염시키는 활동을 피하세요. 양초를 태우거나 벽난로를 사용하거나 진공청소기를 사용하지 마세요(고성능 HEPA 진공청소기를 사용하지 않는 한). 이러한 모든 행위는 실내 공기 오염 물질의 추가 배출원이 될 수 있습니다.

화산 폭발과 같은 자연 현상은 통제할 수 없습니다. 하지만 지식과 준비가 있다면 자신과 가족을 최대한 보호할 수 있습니다.