필리핀 따알 화산의 2020년 분화 개요

장철우(Cheolwoo Chang),윤성효(Sung-Hyo Yun) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10

환태평양 화산대에 위치한 필리핀은 자국의 24개의 화산을 활동 가능성이 있는 화산으로 분류하였다. 이들 중 따알 화산(Taal Volcano)은 1977년 이후 43년만인 2020년 1월 12일에 분화하였다. 필리핀 화산학 및 지진학 연구원(PHIVOLCS)은 2019년 3월부터 따알 화산에 대한 분화위기경보단계(Alert Level)를 1로 상향하였고, 분화가 시작된 1월 12일에는 점점 상향되어 경보단계 4까지 상승하였다. PHIVOLCS는 "몇 시간에서 며칠 내에 위험한 폭발성 분화가 발생할 수 있다."고 판단하였다. 따알 화산섬의 주 분화구(Main Crater)에서 수증기 분화와 수증기마그마성 분화로 뿜어져 나온 화산재는 인근 Calabarzon과 Metro Manila를 포함하여 루손 섬 중부 일대 등에 강하하였고, 강하화산재에 의해 학교 수업, 기업체 근무 및 항공편 운항이 중단되었다. 1월 13일 스트롬볼리식 분화가 시작되었다가 1월 17일 이후 수증기분화 및 약한 폭발의 반복으로 전환되었다. 1월 12일부터 1월 31일까지 763건의 화산성 지진이 필리핀 지진 네트워크에 기록되었다. 1월 26일 화산성 활동의 감소로 인해 경보단계가 3으로 하향되었고, 2월 14일에는 2로 하향되었다.

화산가스에 의한 피해와 대처

장철우(Cheolwoo Chang) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10

마그마에 용해되어 있던 가스들은 지표면 근처로 상승하여 압력이 감소하면 마그마로부터 빠져나오게 된다. 이렇게 빠져나오는 화산가스는 토양의 틈새, 화구, 분기공 등을 통해 대기 중으로 방출되거나, 열수에 용해되어 빠져나오기도 한다. 화산가스는 화산의 분화를 일으키는 원동력으로 작용할 수 있다. 또한 대규모의 분화가 발생하는 경우에는 단시간에 엄청난 양의 화산가스가 방출되면서 마그마의 파쇄작용을 유도하여 화성쇄설물이 만들어진다. 대부분의 화산가스는 수증기로서 인체에 무해하다. 그러나 이 외에 이산화탄소, 이산화황, 황화수소, 할로겐화수소 등의 기체들이 포함되어 있으며, 염산이나 플루오르화수소와 같은 강산도 포함되어 있다. 이러한 가스들은 때로는 따라서 인간을 포함한 생물체에 큰 피해를 발생시킨다. 본 연구에서는 화산가스들에 포함된 주요 화산가스들이 생물체에 미칠 수 있는 영향과 화산가스 발생 시 대응책에 대하여 조사하였다.

Ash3D를 이용한 아소 칼데라 화산의 2016년 10월 8일 분화 화산재 침적 예측

장철우(Cheolwoo Chang),윤성효(Sung-Hyo Yun),반용부(Yong Boo Ban) 한국암석학회 2017 한국암석학회 학술발표회 논문집 Vol.2017 No.5

시나리오에 근거한 Laharz_py 수치모의: 백두산에서 발생 가능한 라하르 범람지역의 예측

장철우(Cheolwoo Chang),윤성효(Sung-Hyo Yun) 대한지질학회 2020 대한지질학회 학술대회 Vol.2020 No.10

백두산 화산에서 LAHARZ_py 프로그램을 이용한 라하르 범람지역의 예측

장철우(Cheolwoo Chang),윤성효(Sung-Hyo Yun),반용부(Yongboo Ban) 대한지질학회 2017 대한지질학회 학술대회 Vol.2017 No.10

Laharz_py 프로그램을 이용한 울릉도 라하르 수치모의

장철우(Cheolwoo Chang),윤성효(Sung-Hyo Yun) 한국암석학회 2017 암석학회지 Vol.26 No.1

화산지역에서 발생하는 라하르는 인명과 재산피해를 일으키는 주요 재해이다. 라하르 위험 지역을 산출하기 위하여 본 연구에서는 Laharz_py 프로그램을 사용하여 울릉도에서 발생 가능한 라하르의 영향 지역에 대한 수치모의를 실시하였다. 울릉도의 근위위험지역을 도출하기 위하여 DEM에 400 m의 추가고도를 설정하였고, 이에 따라 H/L비는 0.45와 0.5로 결정하였다. 발생 가능한 라하르의 부피는 30,000, 50,000, 70,000, 100,000 ㎥로 설정하였다. 근위위험지역 경계와 인접하여 라하르의 발생 가능성이 있는 하천은 울릉도 동쪽 저동천, 남동쪽 사동천과 옥천천, 남서쪽의 남양천, 북쪽의 용출수인 추산천이며, 집중호우시 나리 분지에서의 라하르 발생 가능성도 고려하여 수치모의를 실시하였다. 본 연구는 울릉도에서 발생 가능한 라하르의 영향 범위에 대한 예측을 통해 화산재해로 인한 인명과 재산 피해를 줄일 수 있도록 재해위험지도를 작성하기 위한 기본 자료로 활용 가능할 것이다. A Lahar on the volcanic area is one of the important hazard that can cause the loss of life and property damage. In order to estimate lahar hazard area at Ulleung Island, we simulated lahar inundation area using Laharz_py. We assumed 400 m of additional elevation for DEM to draw proximal hazard zone of Ulleung Island that H/L ratio were selected 0.45 and 0.5. And lahar volumes for simulation were estimated to 30,000, 50,000, 70,000, 100,000 ㎥, respectively. In the results, 5 streams are located near a proximal hazard zone, Jeodong (east), Sadong and Okchon (southeast), Namyang (southwest), and Chusan (north), Nari basin is also considered that has a possibility of lahar during downpour. The results of this study can be used as basic data to make a hazard map for reduce the damage that can be caused by volcanic hazards occurred on Ulleung Island.

EDM을 활용한 백두산 지표변형 계측

장철우(Cheolwoo Chang),윤성효(Sung-Hyo Yun) 대한지질학회 2018 대한지질학회 학술대회 Vol.2018 No.10

TITAN2D를 이용한 제주도에서 발생 가능한 용암돔 붕괴에 의한 화쇄류 수치모의

장철우(Cheolwoo Chang),윤성효(Sung-Hyo Yun) 한국암석학회 2017 암석학회지 Vol.26 No.1

본 연구에서는 제주도에서 화산분화에 의해 발생 가능한 화쇄류의 영향 범위를 파악하기 위하여 백록담 외륜산 외측 사면 8개 지점에서 새로운 용암돔이 발생하는 것을 가정하고 이 과정에서의 붕괴로 발생 가능한 화쇄류를 수치모의 하였다. 수치모의에는 TITAN2D 수치모의 프로그램을 사용하였다. TITAN2D프로그램에서 화쇄류 흐름의 속도를 제어하는 변수로 사용되는 내부마찰각과 층저마찰각 중 내부마찰각을 30°, 층저마찰각을 20°로 설정하였다. 붕괴되는 돔의 높이와 반경, 초기 붕괴 속도, 수치모의 시간 등을 선정하여 총 96개 시나리오에 대하여 수치모의를 실시하였다. 수치모의 결과 돔 붕괴에 의한 화쇄류는 최대 13.4 km까지 도달하여 한라산 정상부 및 제주시와 서귀포시까지 도달하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 구축된 시뮬레이션 자료들을 이용하여 제주도의 화산 분화 시 발생 가능한 화쇄류의 피해범위 DB를 구축하고 이를 기반으로 재해도를 작성하여 화쇄류로 인한 피해를 최소화하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다. In order to determine the runout range of pyroclastic density currents on Jeju island, lava dome collapse on 8 locations of outer rim of Baekrokdam crater were simulated by TITAN2D numerical simulation program. We set parameters as internal friction angle as 30° and bed friction angle as 20° to control velocity of currents occurred by lava dome collapse. Then we set the height and radius of lava dome, initial speed of collapse and simulation times. And we carried out numerical simulations for a total of 96 scenarios. The result shows that the maximum runout distance was 13.4 km in case of lava dome collapse. This study can be used database for manufacturing of hazard map to minimize damages caused by pyroclastic density currents occurred on Jeju island.

백두산의 폭발성 분화 시 화쇄류로 인한 시설 및 인명피해 영향 평가

윤성효(Sung-Hyo Yun),장철우(Cheolwoo Chang) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10

지난 2,000년간 발생한 화산 분화로 인한 화산재해 사망자 중 28%에 달하는 희생자가 화쇄류로 인해 발생했다고 알려져 있다. 화쇄류(火碎流 또는 화성쇄설류; pyroclastic flow, 화산회(재)류; ash flow, 화성쇄설밀도류; pyroclastic density currents)는 화산재, 부석 암괴 및 화산가스의 뜨거운 혼합체로서 엄청난 속도로 이동하는 중력 구동 구름을 형성하며, 속도는 일반적으로 32-160 km/h이지만 최대 480km/h (Mount St. Helens)의 속도가 기록되었으며, 온도는 200ºC 미만에서 800ºC까지 매우 다양하다. 방향성을 가진 화쇄류의 영향 지역 내에서 소멸되거나 매몰되지 아니한 시신들에서 화산재에 의한 기도의 완전한 폐쇄와 고온(400℃ 이상의)이 즉사의 원인으로 발견되었다. 질식, 피부에 심각한 열(熱)적 부상, 허파의 흡입 부상, 그리고 떨어지는 나무들과 추진체에 의해 타격받은 충격 등이 먼 거리에서 치명적이었다. 본 연구에서는 화쇄류에 의한 인명 및 건축물의 피해 양상 사례(Spence et al ., 2007)를 분석하고, 백두산에서 폭발적인 분화로 근접화산재해인 화쇄류가 발생하였을 경우, 그 영향 범위를 수치모의를 통하여 추론하였다. 화쇄류 흐름이 거주지역을 공격할 때, 주요한 충격은 추진체, 열, 동력학적 및 등압의 압력 등이다. 백두산 천지 칼데라 주변 지역에서, 천지를 중심으로 반경 약 25 km 이내의 지역 내에는 주로 삼림으로 구성되며, 일부 군사시설과 장백산보호구역관리시설을 제외하면 일반 주택과 거주하는 주민들은 거의 없다. 본 연구의 시뮬레이션 결과와 중첩하여 피해예상 지역의 분포지를 판단하였는데, 길림성에서 백산시, 길림시, 연변조선족자치주가 범위에 포함되고 있다. 2020년 중국통계연감에 따르면 길림성에는 2,691만 명이 거주하고 있다. 화쇄류가 화산폭발지수(Volcanic Explosivity Index: VEI) 5로 발생하더라도 이 범위(25 km 이내)를 벗어나지 아니할 것으로 예상되므로, 인명 및 건축물에 대한 재산상의 큰 피해는 발생하지 않을 것으로 보며, 다만 삼림의 화재와 훼손으로 인한 피해가 발생할 것으로 해석된다. VEI 6인 경우, 영향 범위는 천지를 중심으로 반경 약 50 km 이내의 지역이 포함되며, 이 범위 내에는 인구 60만 명의 이도백하진(鎭)을 포함하여 만강진(漫江鎭), 동강진(東崗鎭), 송강하진(松江河鎭) 등이 피해 범위에 포함되며, VEI 7인 경우에는 천지를 중심으로 반경 약 85 km 이내의 지역이 포함되며, 이도백하진을 포함하여 인근 중국 백산시, 길림시, 송강진(松江鎭), 영경향(永慶鄕), 양강진(兩江鎭), 노수하진(露水河鎭), 북강진(北崗鎭), 천양진(泉陽鎭), 만량진(万良鎭), 무송현(撫松縣) 등과 북한의 혜산시(惠山市), 삼지연시(三池淵市) 등이 포함되며, 이 범위내에는 수 백 만 명의 인명이 거주하고 있다. 잠재적인 분화 가능성을 가진 백두산의 폭발적 분화 시 발생가능한 화쇄류로 인한 화산재해 경감 및 대비책이 강구된다.

Laharz_py 프로그램을 이용한 라하르 수치모의

윤성효(Sung-Hyo Yun),장철우(Cheolwoo Chang) 한국암석학회 2016 암석학회지 Vol.25 No.4

라하르는 거주 지역 주변의 기반시설의 파괴와 인명 손실을 일으킬 가능성이 있는 격변적인 사건이다. 그러므로 라하르 위험지역의 영역 설정은 매우 중요한 작업이다. 본 연구에서는 Laharz_py 프로그램을 적용하여 한라산 화산체에서 발생 가능한 라하르 영향 지역에 대한 개략적인 예측을 수행하였다. 화산체의 지형구배(H/L비)와 라하르 부피를 시나리오의 영향 변수로 선정하였고, H/L비는 0.20, 0.22, 0.25로, 근위 위험지역 경계로부터 발원 가능한 하천의 하류 방향으로 발생 가능한 라하르 부피는 30,000, 50,000, 70,000, 100,000, 300,000, 500,000 m<SUP>3</SUP>를 적용하여 시나리오를 작성하고, 이에 따라 모의를 진행하였다. 수치 모의 결과에 근거하면, H/L비가 증가함에 따라 근위 위험경계 지역의 면적은 점차 감소하였다. H/L비가 증가함에 따라 라하르 영향 하천의 개수가 줄어드는 경향을 보였다. H/L비 0.20인 경우 제주시 쪽의 3 하천(광령천, 도근천과 한천)과 서귀포시 쪽의 6 하천(궁산천-강정천, 호근천(완제천)), 서홍천(연외천), 동흥천, 보목천 그리고 영천-효돈천), H/L비 0.22인 경우 제주시 쪽의 2 하천(광령천과 한천)과 서귀포시 쪽의 5 하천(궁산천-강정천, 서홍천, 동흥천, 보목천 그리고 영천-효돈천), H/L비 0.25인 경우 제주시 쪽의 2 하천(광령천과 한천)과 서귀포시 쪽의 1 하천(영천-효돈천)이 라하르의 영향을 받는 하천이다. 본 연구의 결과는 한라산에서 발생하는 라하르로 인하여 야기될 수 있는 직접적인 화산재해 피해에 대한 위험등급도를 작성하는 기본 자료로 활용할 수 있을 것이다. Lahar, one of catastrophic events, has the potential to cause the loss of life and damage to infrastructure over inhabited areas. This study using Laharz_py program, was performed schematic prediction on the impact area of lahar hazards at the Mt. Halla volcano, Jeju island. In order to comprehensively address the impact of lahar for the Mt. Halla, two distinct parameters, H/L ratio and lahar volume, were selected to influence variable for Laharz_py simulation. It was carried out on the basis of numerical simulation by estimating a possible lahar volumes of 30,000, 50,000, 70,000, 100,000, 300,000, 500,000 m<SUP>3</SUP> according to H/L ratios (0.20, 0.22 and 0.25) was applied. Based on the numerical simulations, the area of the proximal hazard zone boundary is gradually decreased with increasing H/L ratio. The number of streams which affected by lahar tended to decrease with increasing H/L ratio. In the case of H/L ratio 0.20, three streams (Gwangryeong stream, Dogeun stream, Han stream) in the Jeju-si area and six streams (Gungsan stream, Hogeun stream, Seohong stream, Donghong stream, Bomok stream, Yeong stream-Hyodon stream) in the Seogwipo-si area are affected. In the case of H/L ratio 0.22, two streams (Gwangryeong stream and Han stream) in the Jeju-si area and five streams (Gungsan stream, Seohong stream, Donghong stream, Bomok stream, Yeong stream-Hyodon stream) in the Seogwipo-si area are affected. And in the case of H/L ratio 0.25, two streams (Gwangryeong stream and Han stream) in the Jeju-si area and one stream (Yeong stream-Hyodon stream) in the Seogwipo-si area are affected. The results of this study will be used as basic data to create a risk map for the direct damage that can be caused due to volcanic hazards arising from Mt. Halla.