화산이 폭발하면 정말 지구가 추워질까?
먼저 아주 쉽게 말하면 이렇습니다. 큰 화산이 폭발하면 지구가 잠시 서늘해질 수 있습니다. 하지만 원인은 하늘을 뒤덮는 검은 화산재가 아닙니다. 화산에서 나온 이산화황이라는 기체가 아주 높은 대기층까지 올라가 작은 입자로 바뀌고, 이 입자들이 태양빛 일부를 우주로 되돌려 보내기 때문입니다. 쉽게 말하면 지구 위에 아주 얇은 ‘햇빛 반사막’이 생기는 것과 비슷합니다.
거대한 화산 폭발 영상을 보면 가장 먼저 보이는 것은 시커먼 화산재 구름입니다.
그래서 자연스럽게 이런 생각이 듭니다.
“화산재가 하늘을 가리니까 지구가 추워지는 것 아닐까?”
일부는 맞지만 핵심은 아닙니다.
며칠 정도 주변 하늘을 어둡게 만드는 데는 화산재가 중요하지만, 지구 전체의 기온을 수개월에서 몇 년 동안 낮추는 데 더 중요한 물질은 따로 있습니다.
바로 이산화황(SO₂)입니다.
SO₂가 대기의 아주 높은 곳까지 올라가면 눈에 보이지 않을 정도로 작은 입자들로 바뀝니다.
이 입자들을 황산염 에어로졸(sulfate aerosol)이라고 부릅니다.
어려운 이름을 외울 필요는 없습니다.
태양빛을 일부 되돌려 보내는 아주 작은 반사 입자라고 생각하면 충분합니다.
폭발한다
대기층까지 간다
바뀐다
지표가 잠시 식는다
왜 검은 화산재보다 보이지 않는 SO₂가 더 중요할까?
화산에서는 한 가지 물질만 나오는 것이 아닙니다.
화산재도 나오고, 수증기도 나오고, 이산화황과 이산화탄소도 나옵니다.
그런데 이 물질들은 대기에서 머무는 시간이 서로 다릅니다.
화산재는 눈에 매우 잘 띄지만 비교적 무겁습니다.
그래서 시간이 지나면 상당 부분이 떨어져 나갑니다.
물론 화산재 자체는 매우 위험합니다.
항공기 운항을 방해하고, 호흡기와 농작물, 건물과 기계에도 피해를 줄 수 있습니다.
하지만 몇 년 동안 전 세계 기온을 낮추는 주인공은 아니라는 뜻입니다.
반대로 SO₂가 높은 대기층에 도달하면 이야기가 달라집니다.
그곳에서는 SO₂가 아주 작은 황산염 입자로 변해 오랫동안 떠 있을 수 있습니다.
왜 ‘높은 대기층’까지 올라가는 것이 중요할까?
우리가 생활하는 지표 가까운 대기에는 구름과 비가 있습니다.
그래서 공기 중 입자들이 비교적 빨리 씻겨 내려갈 수 있습니다.
하지만 더 높은 곳에는 비가 거의 내리지 않는 건조한 대기층이 있습니다.
이를 성층권(stratosphere)이라고 합니다.
아래쪽 대기 = 비와 구름이 있는 ‘세탁기 안’과 비슷해서 입자가 비교적 빨리 제거됩니다.
성층권 = 비가 거의 없는 높은 선반에 먼지를 올려놓은 것처럼 입자가 훨씬 오래 남을 수 있습니다.
그래서 화산의 기후 영향을 판단할 때는 단순히 “폭발이 얼마나 컸는가?”보다 SO₂가 성층권까지 얼마나 많이 올라갔는가?가 훨씬 중요합니다.
| 화산에서 나온 것 | 쉽게 이해하면 | 기후 영향 |
|---|---|---|
| 화산재 | 무거운 먼지 | 비교적 빨리 떨어져 장기 전 지구 냉각은 제한적 |
| SO₂ | 높은 곳에서 반사입자로 변하는 기체 | 성층권에 도달하면 단기 냉각 가능 |
| 수증기 | 물의 기체 상태 | 성층권에 대량 유입되면 복잡한 영향 가능 |
| CO₂ | 온실가스 | 온난화 방향이지만 현대 화산 배출량은 인간보다 훨씬 작음 |
1991년 피나투보는 실제로 지구를 식혔다
이 원리를 가장 잘 보여주는 실제 사례가 있습니다.
1991년 필리핀의 피나투보 화산입니다.
피나투보는 1991년 6월 매우 강하게 폭발했습니다.
USGS에 따르면 6월 15일 절정 분화에서는 화산 구름이 약 40km 높이까지 올라갔습니다.
하지만 기후에서 정말 중요한 숫자는 높이보다 따로 있었습니다.
피나투보가 약 2,000만 톤의 SO₂를 성층권에 밀어 올렸다는 점입니다.
과학자료에서는 20 Tg라고도 쓰는데, 여기서 1 Tg는 100만 톤입니다.
그러니 20 Tg는 약 2,000만 톤이라고 생각하면 됩니다.
위 그림을 보면 피나투보에서 나온 물질이 화산 주변에만 머물지 않았다는 점을 알 수 있습니다.
높은 대기층의 바람을 타고 넓은 지역으로 퍼졌습니다.
그리고 이 작은 입자들이 태양빛의 일부를 우주로 반사했습니다.
쉽게 비유하면 지구 위에 매우 얇고 넓은 반사막이 한동안 펼쳐진 것과 비슷합니다.
USGS 자료에서는 피나투보 분화 뒤 약 1991~1993년 동안 전 지구 평균기온에 약 0.5℃ 규모의 일시적인 냉각효과가 나타났다고 설명합니다.
분석방법과 기준기간에 따라 최대 냉각값은 조금씩 다르게 제시될 수 있습니다.
그래서 0.5℃라는 숫자를 절대적인 한 숫자로 외우기보다, 대형 화산 하나가 몇 년 동안 전 세계 평균기온에서 측정 가능한 냉각을 만들었다는 사실을 이해하는 것이 더 중요합니다.
1991년 대규모 분화 → 약 2,000만 톤의 SO₂가 높은 대기층으로 이동 → 태양빛을 반사하는 작은 입자 증가 → 몇 년 동안 전 지구 기온이 일시적으로 낮아짐
그런데 왜 화산 냉각은 몇 년 뒤 사라질까?
여기서 중요한 질문이 하나 생깁니다.
“태양빛을 막는 입자가 생겼다면 왜 계속 추워지지 않을까?”
이유는 간단합니다.
황산염 에어로졸도 영원히 하늘에 떠 있는 것은 아니기 때문입니다.
시간이 지나면 작은 입자끼리 뭉쳐 더 커지기도 하고, 중력과 대기 순환의 영향을 받아 조금씩 제거됩니다.
입자가 줄어들면 우주로 되돌려 보내는 태양에너지의 양도 다시 감소합니다.
그러면 냉각효과도 약해집니다.
성층권의 작은 입자가 있는 동안 강하게 나타납니다. 보통 수개월에서 수년 규모입니다.
대기에 쌓인 온실가스의 영향은 훨씬 오래 지속됩니다. 그래서 장기 추세와 연결됩니다.
이 차이가 화산 냉각과 현재의 장기 지구온난화를 구분하는 핵심입니다.
화산이 식힌다고 지구온난화가 사라지는 것은 아니다
큰 화산이 폭발한 뒤 몇 년 동안 지구 평균기온이 낮아지면 이런 생각을 할 수 있습니다.
“그럼 화산이 지구온난화를 상쇄해 주는 것 아닐까?”
잠깐은 온난화 추세를 가려 보이게 할 수 있습니다.
하지만 장기적으로는 그렇지 않습니다.
화산이 만든 황산염 입자는 태양에서 들어오는 에너지 일부를 반사합니다.
반면 CO₂ 같은 온실가스는 지구가 우주로 내보내는 열이 빠져나가는 과정을 변화시킵니다.
둘은 지구 온도에 영향을 주지만 작동방식도 다르고 지속시간도 다릅니다.
| 구분 | 대형 화산 냉각 | 온실가스 온난화 |
|---|---|---|
| 핵심 원인 | 성층권의 황산염 입자 | CO₂ 등 온실가스 증가 |
| 쉽게 말하면 | 들어오는 햇빛 일부를 반사 | 나가는 열의 흐름을 변화 |
| 주요 기간 | 수개월~수년 | 수십 년 이상 |
| 장기 기후 | 잠깐 흔드는 영향 | 현재 장기 온난화의 주된 원인 |
따라서 대형 화산분출은 장기적인 온난화를 없애는 것이 아니라 온난화 추세 위에 잠깐 겹쳐지는 냉각효과에 가깝습니다.
실제로 지구 평균기온이 장기적으로 어떻게 변하고 있는지는 지구 평균기온 상승은 얼마나 진행됐을까?에서 확인할 수 있습니다.
큰 화산이면 모두 피나투보처럼 지구를 식힐까?
아닙니다.
이 부분이 화산과 기후를 이해할 때 가장 재미있는 지점입니다.
폭발이 얼마나 거대해 보이는가와 기후를 얼마나 식히는가는 같은 문제가 아닙니다.
사진이나 영상에서 엄청나게 큰 폭발처럼 보여도 SO₂가 적으면 냉각효과가 작을 수 있습니다.
반대로 충분한 황이 성층권까지 올라가 넓게 퍼지면 기후영향이 커질 수 있습니다.
과학자들은 대략 다음을 확인합니다.
많이 내보냈나?
올라갔나?
퍼졌나?
남았나?
화산의 위치와 대기순환, 만들어진 입자의 크기도 영향을 줍니다.
그래서 “큰 폭발 = 강한 지구 냉각”이라는 단순한 공식은 성립하지 않습니다.
2022년 훙가 통가는 왜 피나투보와 달랐을까?
이 차이를 가장 잘 보여주는 최근 사례가 2022년 남태평양의 훙가 통가-훙가 하파이 해저화산입니다.
2022년 1월 15일 이 화산은 매우 강하게 폭발했습니다.
분화기둥은 약 57km 높이까지 도달했습니다.
피나투보의 절정 분화구름이 약 40km였다는 점을 생각하면 높이만 보고는 “훨씬 더 강한 냉각이 생기겠구나”라고 예상할 수도 있습니다.
하지만 실제로는 그렇지 않았습니다.
가장 큰 차이는 무엇을 대기로 올려 보냈느냐였습니다.
NASA의 초기 위성관측에서 훙가 통가가 높은 대기로 보낸 SO₂는 약 0.4 Tg였습니다.
피나투보의 약 20 Tg와 비교하면 훨씬 적습니다.
즉 폭발 높이는 대단했지만 냉각에 중요한 ‘황’은 상대적으로 적었습니다.
대신 훙가 통가는 엄청난 물을 하늘로 올렸다
훙가 통가에서 정말 특이했던 것은 SO₂가 아니라 수증기였습니다.
NASA Aura 위성 분석에서는 약 146±5 Tg의 수증기가 성층권으로 들어간 것으로 추정됐습니다.
톤으로 바꾸면 약 1억4,600만 톤에 해당하는 엄청난 양입니다.
당시 성층권 전체에 있던 수증기량을 약 10% 늘릴 정도였습니다.
왜 이런 일이 가능했을까요?
훙가 통가는 육지의 화산이 아니라 바다 아래에 있는 화산이었습니다.
뜨거운 마그마와 엄청난 양의 바닷물이 만나면서 매우 폭발적인 반응이 일어났고, 많은 물이 높은 대기층까지 올라갔습니다.
피나투보 → 황을 많이 올려 보냈다 → 햇빛 반사입자가 많이 생겼다 → 뚜렷한 단기 냉각
훙가 통가 → 황은 상대적으로 적고 물을 매우 많이 올려 보냈다 → 전혀 다른 대기반응
그렇다면 훙가 통가는 지구를 따뜻하게 했을까?
수증기도 온실효과를 만들 수 있기 때문에 분화 직후에는 이런 질문이 나왔습니다.
“이렇게 많은 물이 성층권에 들어갔다면 지구를 따뜻하게 만든 것 아닐까?”
초기 연구에서는 작은 온난화 가능성이 제시됐습니다.
하지만 시간이 지나면서 실제 관측과 모델자료가 더 쌓였습니다.
NASA GISS의 2025년 종합평가에서는 훙가 통가의 성층권 수증기 영향이 여러 해 이어졌지만, 지표기후에 미친 전체적인 순 영향은 피나투보와 같은 강한 황 분출에 비해 작았다고 정리합니다.
따라서 훙가 통가를 “지구를 크게 데운 화산”이라고 단정하는 것도 정확하지 않습니다.
이 사례가 알려주는 핵심은 훨씬 단순합니다.
화산의 기후영향은 폭발 크기보다 어떤 물질을 얼마나 올려 보냈느냐가 중요하다.
| 구분 | 피나투보 1991 | 훙가 통가 2022 |
|---|---|---|
| 화산 위치 | 육상 | 해저 |
| SO₂ | 약 20 Tg | NASA 초기 관측 약 0.4 Tg |
| 성층권 수증기 | 특별한 대량 증가 없음 | 약 146±5 Tg |
| 가장 큰 특징 | 황산염 에어로졸 증가 | 이례적인 수증기 증가 |
| 지표 기후 | 뚜렷한 단기 냉각 | 전체 순 영향은 상대적으로 작음 |
서로 다른 관측수단과 분석시기의 자료이므로 수치를 단순한 일대일 비교로 해석해서는 안 됩니다.
훙가 통가처럼 화산과 바다가 강하게 상호작용하면 쓰나미도 발생할 수 있습니다.
지진과 화산, 산사태가 어떻게 바닷물을 움직여 쓰나미를 만드는지는 쓰나미는 어떻게 발생할까?에서 쉽게 설명하고 있습니다.
화산도 CO₂를 내뿜는데 왜 지구온난화의 원인은 아닐까?
여기서 또 하나 자주 나오는 질문이 있습니다.
“화산도 CO₂를 내뿜는데, 지금 지구가 따뜻해지는 것도 화산 때문 아닌가?”
화산이 CO₂를 배출하는 것은 맞습니다.
CO₂가 온실가스인 것도 맞습니다.
하지만 중요한 것은 양입니다.
USGS는 현재 전 세계 육상과 해저 화산이 내보내는 CO₂의 총량을 인간활동에서 배출되는 CO₂의 1% 미만으로 평가합니다.
“화산도 CO₂를 배출한다”는 말 자체는 맞습니다.
하지만 현재 지구온난화의 원인을 찾을 때는 “배출하느냐?”보다 “얼마나 많이 배출하느냐?”가 중요합니다.
그래서 현대의 장기 지구온난화를 화산 CO₂로 설명하는 것은 실제 배출량과 맞지 않습니다.
CO₂가 왜 지구를 따뜻하게 하는지는 CO₂는 어떻게 지구를 따뜻하게 할까?에서 초보자도 이해할 수 있게 설명하고 있습니다.
화산분출과 엘니뇨는 같은 ‘자연변화’일까?
둘 다 자연현상이지만 과학에서는 조금 다르게 구분합니다.
먼저 엘니뇨와 라니냐를 생각해 보겠습니다.
이 현상들은 지구의 바다와 대기 안에 이미 있는 에너지가 이쪽에서 저쪽으로 이동하면서 나타납니다.
쉽게 말하면 집 안에서 따뜻한 공기의 위치가 바뀌는 것과 비슷합니다.
이런 변화를 내부 자연변동(internal variability)이라고 합니다.
반면 큰 화산이 태양빛을 반사하는 입자를 만들어 지구로 들어오는 에너지 자체를 바꾸면 이야기가 다릅니다.
기후시스템 바깥에서 에너지 조건을 바꾸기 때문입니다.
이런 영향을 자연적 외부 강제력(natural external forcing)이라고 부릅니다.
지구 내부에서 에너지가 이동하는 자연변동입니다.
지구가 받는 에너지 조건 자체에 외부에서 영향을 주는 자연요인입니다.
태양활동이 현대 지구온난화에서 어떤 역할을 하는지는 태양이 지구를 데우는데 왜 지구온난화 원인은 태양이 아닐까?에서 확인할 수 있습니다.
화산이 지표를 식혀도 높은 대기는 따뜻해질 수 있다
조금 이상하게 들릴 수 있습니다.
“화산이 지구를 식힌다면서 왜 대기 일부는 따뜻해질까?”
화산 에어로졸의 영향은 대기의 모든 높이에서 똑같지 않기 때문입니다.
황산염 입자는 태양빛 일부를 반사해 지표와 낮은 대기로 들어오는 에너지를 줄입니다.
그래서 지표 쪽은 냉각될 수 있습니다.
하지만 높은 성층권에 떠 있는 입자들은 일부 복사에너지를 흡수할 수도 있습니다.
그 결과 성층권 일부는 오히려 따뜻해질 수 있습니다.
실제로 피나투보 분화 뒤에도 하층 성층권에서 온난화 신호가 관측됐습니다.
더 정확하게 말하면 성층권의 황산염 입자가 태양에너지의 일부를 반사해 지표와 낮은 대기를 일시적으로 식힐 수 있다고 이해하면 됩니다.
피나투보 이전의 화산도 기후에 영향을 줬을까?
물론입니다.
1815년 인도네시아 탐보라, 1883년 크라카타우 같은 거대한 분화도 기후에 영향을 준 것으로 알려져 있습니다.
하지만 당시에는 지금과 같은 기상위성과 전 세계 관측망이 없었습니다.
그렇다면 과학자들은 200년 전의 기후를 어떻게 연구할까요?
빙하 속에 갇힌 화학물질을 확인하는 빙핵, 나무의 성장 흔적인 나이테, 당시 사람들이 남긴 역사기록과 오래된 기온자료 등을 함께 사용합니다.
그리고 기후모델을 이용해 당시 화산분출이 어느 정도 영향을 줬는지 재구성합니다.
피나투보가 특별히 중요한 이유는 1991년에는 이미 위성관측과 전 지구 기온관측, 기후모델이 상당히 발전해 있었기 때문입니다.
말하자면 피나투보는 자연이 실제 지구에서 진행해 준 대규모 기후실험과 비슷한 역할을 했습니다.
그렇다면 화산을 이용해 지구온난화를 막을 수 있을까?
결론부터 말하면 아닙니다.
화산이 지구를 잠시 식힌다고 해서 화산폭발이 기후 해결책이 되는 것은 아닙니다.
화산분출은 화쇄류와 화산재, 라하르, 독성가스 등 엄청난 재난을 만들 수 있습니다.
해저나 해안 가까운 화산에서는 쓰나미 위험도 생길 수 있습니다.
무엇보다 냉각효과 자체가 오래 지속되지 않습니다.
성층권의 황산염 입자가 제거되면 냉각효과도 사라집니다.
반면 대기에 쌓인 CO₂는 그대로 남아 장기간 기후에 영향을 줍니다.
계속 켜져 있는 난방기 앞에 잠시 차광막을 친 것과 비슷합니다.
차광막이 있는 동안은 덜 따뜻해질 수 있지만, 차광막을 치운 뒤에는 난방기 자체가 계속 작동하고 있습니다.
앞으로 큰 화산 뉴스를 보면 무엇부터 확인하면 될까?
앞으로 뉴스에서 “초대형 화산 폭발”이라는 영상을 보더라도 화면 크기만 보고 “곧 지구가 추워지겠다”고 판단할 필요는 없습니다.
기후영향을 알고 싶다면 네 가지를 확인하면 됩니다.
나왔나?
올라갔나?
넓게 퍼졌나?
남아 있나?
해저화산이라면 훙가 통가 사례처럼 수증기를 얼마나 높은 곳까지 올렸는지도 살펴볼 필요가 있습니다.
그리고 분화 직후 나오는 초기 추정과 몇 년 뒤 관측을 종합한 연구 결과를 구분해서 보는 것이 중요합니다.
자주 묻는 질문
화산재가 햇빛을 가려서 지구가 추워지는 것 아닌가요?
화산재도 잠시 햇빛을 줄일 수 있습니다. 하지만 대부분 비교적 빠르게 제거됩니다. 수개월에서 수년 동안 전 지구 기온에 영향을 주는 데는 SO₂가 성층권에서 만든 황산염 에어로졸이 훨씬 중요합니다.
피나투보 때문에 지구는 얼마나 차가워졌나요?
USGS 자료에서는 피나투보 분화 뒤 1991~1993년 전 지구 평균기온에 약 0.5℃ 규모의 일시적인 냉각효과가 나타났다고 설명합니다. 분석방법과 기간에 따라 최대 냉각값은 조금 다를 수 있습니다.
큰 화산이면 항상 지구가 추워지나요?
아닙니다. 폭발 크기보다 SO₂의 양과 성층권 도달 여부가 중요합니다. 폭발이 매우 커도 황이 적다면 피나투보 같은 강한 전 지구 냉각이 나타나지 않을 수 있습니다.
훙가 통가는 지구를 따뜻하게 했나요?
분화 직후 대량의 성층권 수증기로 작은 온난화 가능성이 제시됐습니다. 그러나 NASA GISS의 2025년 종합평가에서는 지표기후에 대한 전체적인 순 영향이 피나투보 같은 강한 황 분출보다 작았다고 평가했습니다.
화산 냉각은 얼마나 오래가나요?
대규모 성층권 에어로졸 사건에서는 일반적으로 수개월에서 수년 정도입니다. 입자가 점차 제거되면서 냉각효과도 약해집니다.
화산 CO₂가 현재 지구온난화의 원인인가요?
아닙니다. 화산도 CO₂를 배출하지만 USGS는 현대 전 세계 화산의 CO₂ 배출량이 인간활동에 따른 배출량의 1% 미만이라고 설명합니다.
화산분출과 엘니뇨는 같은 자연변화인가요?
둘 다 자연현상이지만 작동방식은 다릅니다. 엘니뇨·라니냐는 지구 내부에서 에너지가 재분배되는 내부 자연변동이고, 대형 화산분출은 지구로 들어오는 에너지 조건에 외부에서 영향을 주는 자연적 외부 강제력입니다.
결론: 화산 크기보다 ‘무엇을 얼마나 높이 올려 보냈는가’가 중요하다
대형 화산분출은 실제로 지구를 잠시 식힐 수 있습니다.
하지만 우리가 영상에서 보는 검은 화산재가 장기 냉각의 핵심은 아닙니다.
진짜 중요한 과정은 화산에서 나온 SO₂가 높은 성층권까지 올라가 작은 황산염 입자로 변하는 것입니다.
이 입자들이 태양빛 일부를 우주로 반사하면 지표와 낮은 대기로 들어오는 에너지가 줄어들고, 지구 평균기온이 일시적으로 낮아질 수 있습니다.
1991년 피나투보는 이 과정을 아주 분명하게 보여줬습니다.
반면 2022년 훙가 통가는 훨씬 높은 분화기둥을 만들었지만 피나투보보다 SO₂는 훨씬 적었고 대신 엄청난 양의 수증기를 성층권으로 올렸습니다.
두 화산을 비교하면 한 가지를 쉽게 기억할 수 있습니다.
“화산이 얼마나 크게 폭발했는가?”보다 “어떤 물질을 얼마나 많이, 얼마나 높은 곳까지 올려 보냈는가?”가 기후에서는 더 중요합니다.
그리고 화산에 의한 냉각은 어디까지나 일시적인 자연현상입니다.
황산염 입자는 결국 사라지지만 인간활동으로 증가한 온실가스의 영향은 훨씬 오래 지속됩니다.
그래서 대형 화산이 몇 년 동안 지구를 식힌다고 해도 현재 진행 중인 장기 지구온난화 자체가 사라지는 것은 아닙니다.