아프리카 화산재…한반도 하늘까지 왔다

GIST 연구팀, 원격탐사장비 통해 성층권 분석

▲라이다를 이용하면 화산재의 이동경로를 관측할 수 있다.[사진제공=GIST]

[아시아경제 정종오 기자] 아프리카에서 발생한 화산재가 한반도 상공까지 이동했던 것으로 드러났다. 2011년 6월12일 아프리카 북동부 국가인 에리트레아(Eritrea)의 나브로(Nabro) 화산이 분화했다. 이 때 발생한 화산재가 대기를 따라 이동했다. 당시 한반도 상공 성층권에 6개월 동안 분포했다는 사실이 확인됐다.

국내 연구팀이 레이저 원격탐사장비인 라이다(LIDAR)를 이용해 한반도 성층권(10~50㎞ 상공)에 유입됐던 아프리카 화산재를 처음으로 관측했다. 라이다(LIDAR, LIght Detection And Range)는 '레이저 레이더'라고도 부른다. 바람·먼지·연기·에어로졸·구름 입자 등의 존재와 이동을 측정하기 위한 원격탐사 장비이다. '

이번 연구는 국내에서 라이다를 이용해 성층권 에어로졸을 최초로 관측하고 분석한 것이다. 성층권에 분포하는 화산재는 성층권 내 화학반응의 주요 매개체 역할을 하면서 지구 대기 온도를 낮추는 역할을 한다. 1991년 발생한 필리핀 피나투보(Pinatubo) 화산 폭발은 엄청난 양의 화산재를 성층권에 유입시켜 지구 전체의 평균온도를 0.5~0.8도 낮췄다.

연구팀은 기존의 다(多)파장 라만 라이다 시스템의 검출기 성능을 개선해 성층권의 입자를 실시간 관측할 수 있는 시스템을 구축했다. 2011년 2월부터 본격 관측을 시작했다. 2011년 6월19일 국내 성층권 상공에서 나브로 화산의 분화로 발생된 화산재를 최초로 관측했다.

이후 6개월에 걸친 화산재 추적 관측 결과 관측 초기 성층권 15~17㎞ 상공에 2㎞의 두께로 분포하던 화산재는 2개월 후 9㎞ 두께(11~19㎞ 상공)로 확산됐다. 전체 화산재 농도는 시간이 지남에 따라 감소했다.

첫 관측 시점의 화산재 농도가 절반으로 줄어드는 감쇄 시간(반감기)은 117일로 나타났다. 화산재 입자 형태를 분석한 결과 일부 화산재는 저온에서 빙정을 이룬 뒤 밀도 증가로 화산재 층의 아래쪽에 주로 분포하는 모습도 관측됐다.

이번 연구는 노영민 GIST 국제환경연구소 연구교수팀이 수행했다. 대기환경 분야 국제학술지인 에트머스페릭 인바이런먼트(Atmospheric Environment)에 1월17일 온라인판(논문명: Variation of the vertical distribution of Nabro volcano aerosol layers in the stratosphere observed by LIDAR)에 실렸다.

노영민 교수는 "이번 연구는 라이다 시스템을 이용해 대류권의 초미세먼지와 황사, 꽃가루뿐 아니라 지구 기상현상과 환경 변화에 영향을 주는 성층권 내 화산재까지 동시에 관측할 수 있음을 보여준 것"이라며 "백두산 화산 폭발 등 미래에 발생할 수 있는 한반도와 그 주변 화산 폭발 재난에도 라이다 시스템 활용이 가능하다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr