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화산의 맥박을 재다

앤드류 맥고니글

지구상에는 역사적으로 500여 개의 활화산이 존재하고 있으며, 활화산 분화로 피해를 입을 수 있는 범위 안에 거주 중인 인구는 무려 8억 명에 달합니다.

스코틀랜드 출신의 화산학자 앤드류 맥고니글(Andrew McGonigle)은 화산이 폭발하기 전, 적시에 경보를 내릴 수 있는 방안을 마련하는 것이 과학뿐만 아니라 인도주의적 문제와도 연관된 일이라 믿습니다.

앤드류 맥고니글은 2008년 롤렉스 어워드(Rolex Awards for Entreprise) 수상을 계기로 활화산이 내뿜는 가스 샘플을 화학적으로 추출하고 분석할 수 있게 해주는 드론을 개발 및 활용할 수 있게 되었습니다. 이러한 작업을 통해 얻은 정보를 기반으로 화산 폭발 시기를 예측하는 것이 그의 목표입니다.

그는 “롤렉스 어워드 덕분에 기존에 연구 중이던 기술을 한층 발전시킬 수 있었습니다. 그 결과 현재 전 세계의 여러 화산학자들이 제 기술을 활용하고 있죠.”라고 말합니다.

앤드류 맥고니글은 센서를 장착한 드론 외에도 스마트폰 카메라를 기반으로 하는 초민감성 장비를 개발했습니다. 이 장비는 자외선 스펙트럼으로 화산에서 뿜어져 나오는 가스를 ‘볼 수 있게’ 해줍니다. 화산의 분출구에서 배출되는 가스량 증가를 관측함으로써, 화산 폭발을 일으키는 가스가 가득한 용암이 분화구를 향해 이동하는지 확인하고 화산 폭발의 징후를 사전에 감지하는 것이 앤드류 맥고니글의 목표입니다.

가스가 마그마 기둥을 뚫고 올라와 대기 중으로 분출되는, [화산]이 ‘숨 쉬는’ 모습을 눈으로 보고, 가스가 분출되는 패턴이 어떻게 변하는지 관찰할 수 있다는 의미죠. 지금까지는 이런 방식으로 화산을 관측한 적이 단 한 번도 없었어요.앤드류 맥고니글

그는 이렇게 설명합니다. “이는 우리가 화산의 맥을 짚을 수 있게 되었다는 뜻입니다. 가스가 마그마 기둥을 뚫고 올라와 대기 중으로 분출되는, 화산이 ‘숨 쉬는’ 모습을 눈으로 보고, 가스가 분출되는 패턴이 어떻게 변하는지 관찰할 수 있다는 의미죠. 지금까지는 이런 방식으로 화산을 관측한 적이 단 한 번도 없었어요.”

앤드류 맥고니글은 자신이 개발한 카메라를 전 세계 모든 활화산에 설치해 오지에서도 24시간 화산을 관측하고 경보를 발령할 수 있게 되는 날이 오기를 바란다고 말합니다. 그가 개발한 장비들은 가격이 부담스럽지 않으면서도 견고한 것이 특징입니다. “화산 활동이 일어나는 환경에서는 고장 날 가능성이 조금이라도 있는 장비는 무조건 고장 나기 마련이고, 전자 기기 상점에 들러 손쉽게 예비 부품을 살 수 있는 것도 아니기 때문에 견고함이 중요합니다.” 그는 이렇게 경고합니다.

앤드류 맥고니글의 연구에서 가장 어려운 부분은 화산 가스가 분출되는 패턴을 분석하는 일입니다. 화산 분화 시기를 확실히 예측할 수 있으려면 매우 정확하게 패턴을 분석할 수 있어야 하기 때문입니다. “문제는 모든 화산이 저마다 다르다는 점입니다. 화학적 특징도, 폭발 형태도 무척 다양합니다. 시칠리아에 위치한 스트롬볼리 화산처럼 지속적이고 규칙적으로 가스가 발생하는 화산이 있는가 하면, 서기 79년 플리니식 분화를 일으킨 베수비오 화산처럼 흔치 않은 대규모 폭발을 일으키는 화산도 있죠. 그렇기 때문에 크게 다섯 가지로 분류할 수 있는 화산 형태에 대해 무척 방대한 정보를 수집해야 합니다.” 그는 이렇게 설명합니다.

현재 앤드류 맥고니글의 임무는 각 화산의 위험 경보를 정확히 감지할 수 있도록 세계 곳곳의 다양한 지질학적 특징을 가진 화산들을 충분히 조사하는 것입니다. 즉, 가스가 분출되는 패턴을 기반으로 다양한 종류의 화산들의 특징을 규정해 나가는 것입니다.

이탈리아의 스트롬볼리 산과 에트나 산에서 첫 현장 실험을 마친 그는 칠레 안데스 산맥과 환태평양 지진대에 자리하고 있는 화산에서도 실험을 진행했습니다. 지질학자 펠리페 아길레라(Felipe Aguilera)는 칠레 북부에서 앤드류 맥고니글의 가스 표본 추출 기술을 테스트하고 있으며, 스마트폰 센서를 기반으로 한 앤드류 맥고니글의 기술을 자동화해 화산 활동을 지속적으로 감시할 수 있는 방안을 마련하는 것을 목표로 그와 협력하고 있습니다.

새로운 사실을 발견하고 인류에게 도움을 준다는 점에서, 앤드류 맥고니글의 연구는 퍼페츄얼 플래닛 이니셔티브의 탁월한 예입니다. 지구의 가장 경이로운 현상 중 하나인 화산을 새로운 관점에서 파악하고, 연구를 통해 얻은 지식에 생명을 살릴 수 있는 신기술이 만나면, 언젠가 인류보다 더 오래 지구상에 존재해온 화산이라는 자연 재해를 극복할 수 있게 되는 날이 올지도 모릅니다.

앤드류 맥고니글은 그의 센서를 우주에서도 활용하고 싶다는 나사(NASA)의 연락을 받기도 했습니다. 그가 개발한 센서가 무척 경량인데다 자외선에 아주 민감하게 반응하기 때문입니다. 그는 2018년부터 나사 제트 추진 연구소(Jet Propulsion Laboratory) 소속의 과학자 및 엔지니어들과 협력해 월면차에 탑재 가능한 초소형 장비를 개발하고 있습니다. 그렇게 개발된 센서는 달에 존재하는 물의 양을 조사하고 태양계의 진화 과정에 대한 이해를 넓히기 위한 임무에 활용될 예정입니다. 앤드류 맥고니글의 센서를 기반으로 개발된 장비들은 현재 비행이 가능한 형태로 만들어지고 있습니다.

발행일: 2008년

화산 폭발의 예측

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