이미지 출처: 로이터
저는 세계에서 가장 유명한 화산 지역 중 하나인 아이슬란드 북동쪽에 있는 크라플라(Krafla) 화산 근처에 있습니다.
멀리서 화구호 가장자리가 보입니다. 남쪽에는 증기가 솟아오르고 용암이 끓어오르는 것이 보입니다.
크라플라(Krafla) 화산은 지난 천년 동안 적어도 30번이나 폭발했습니다. 마지막은 80년대 중반이었습니다.
나는 녹은 용암, 즉 마그마를 뚫으려고 하는 국제 과학자 팀과 동행합니다.
크라플라 화산의 용암에 대한 실험은 지하 마그마에서 일어나는 현상을 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.
이 정보는 과학자들이 화산 폭발을 예측하고, 전례 없는 성과를 달성하고, 화산에 포함된 무제한 에너지를 활용하는 데 도움이 될 수 있습니다.
연구팀은 과학자들이 지하 2.1km 깊이의 마그마를 관찰할 수 있는 독특한 구멍을 만드는 작업을 2026년부터 시작할 예정이다.
뮌헨 루드비히 막시밀리안 대학의 화산학 교수이자 과학위원회 위원장인 얀 라발(Yann Laval)은 “이것은 달로의 여행과 같습니다. 많은 것을 변화시킬 것입니다.”라고 말했습니다.
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라발 교수는 화산 활동이 일반적으로 지진계와 같은 장치로 모니터링된다고 믿습니다. 지표면의 용암에 대한 정보도 있지만 "지하에서 발견되는 마그마에 대해서는 알려진 바가 많지 않다"고 한다.
그는 덧붙였습니다. "우리는 지구의 맥박을 측정할 수 있는 장치를 마그마에 설치하고 싶습니다."
이를 위해 녹은 암석 위에 압력 및 온도 센서가 배치됩니다. "이것이 우리가 찾고 있는 두 가지 지표입니다. 우리는 마그마에서 무슨 일이 일어나고 있는지 미리 알 수 있기를 원합니다."
전 세계적으로 약 8억 명의 사람들이 위험한 활화산 반경 100km 이내에 살고 있습니다. 연구자들은 그들의 연구가 생명을 구하고 돈을 절약하는 데 도움이 되기를 희망합니다.
아이슬란드에는 33개의 활화산이 있습니다. 그것은 유라시아와 북미 사이의 구조적 분할에 위치하고 있습니다. 최근 폭발로 인해 용암은 많은 시설을 파괴했으며 그린다비크 지역 주민들의 삶을 송두리째 뒤바꿔 놓았습니다.
과학자들은 또한 2010년에 화산재로 인해 100,000편 이상의 항공편이 취소되고 30억 달러에 달하는 손실이 발생하면서 전 세계적인 불안을 야기한 에이야프얄라요쿨(Eyjafjallajökull) 화산을 지적합니다.
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과학자 팀은 두 번째 구멍을 사용하여 마그마의 과열로부터 에너지를 생성하는 새로운 기술을 실험할 예정입니다.
라발 교수는 "마그마는 우수한 에너지를 함유하고 있습니다. 마그마는 열수 시스템을 구동하고 지구 열을 발생시키는 열원입니다. 그러면 그 근원지로 가는 것이 어떨까요?"라고 말합니다.
아이슬란드 전기의 65%와 가정 난방의 85%가 지열에서 나옵니다. 전기 생산은 엔진을 작동하기 위해 지하의 뜨거운 유체에 의존합니다.
계곡 바닥에는 3만 가구에 온수와 전기를 공급하는 카라플라(Karafla) 발전소가 있습니다.
연구 참가자 중 한 명인 비얀 팔손(Bjarne Palsson)은 웃으며 이렇게 말했습니다. “우리는 마그마 수준까지 파고들어 조금이라도 만져보고 싶습니다.”
"지구의 열원은 마그마 바로 위에 있습니다. 우리는 그곳의 온도가 섭씨 500도에서 600도 사이라고 믿습니다."
지하에서 마그마에 도달하는 것은 어렵습니다. 그러나 아이슬란드 엔지니어들은 2009년에 예상치 못한 발견을 했습니다.
그들은 과열된 유체를 추출하기 위해 4.5km 깊이의 구멍을 뚫으려고 했습니다. 그러나 마그마를 만나면서 갑자기 시추가 중단됐다.
Palson은 "우리는 2.1km 깊이에서 마그마에 도달할 것이라고는 전혀 예상하지 못했습니다. 마그마에 대한 접근은 드물고 이곳 케냐와 하와이에서만 발생했습니다."라고 말합니다.
최고 온도계는 섭씨 452도를 가리키고, 방의 온도는 섭씨 900도를 가리켰습니다.
비디오 이미지에는 연기와 증기가 솟아오르는 모습이 담겨 있습니다. 극심한 열과 녹이 결국 우물을 파괴했습니다.
Balson은 이 우물이 다른 지역의 평균 우물 생산량보다 10배 더 많은 에너지를 생산했다고 말합니다.
그는 이 우물 중 2개가 발전소의 22개 우물에서 생산되는 에너지를 공급한다고 덧붙였습니다. "이것은 개념을 바꾸는 아이디어입니다."
현재 전 세계에는 600개의 지열 관측소가 있습니다. 저탄소 에너지에 대한 수요 증가로 인해 수백 개를 건설하는 프로젝트가 있습니다. 이 우물의 깊이는 2.5km이며 섭씨 350도 미만의 온도를 견딜 수 있습니다.
많은 국가의 민간 기업과 연구자들은 과열 암석 기술이라고 불리는 지구 깊은 곳의 열에 접근하기 위해 노력하고 있습니다. 수심 5~15km에서는 온도가 섭씨 400도를 넘습니다.
뉴질랜드 그리피스 대학교 학장인 로절린드 아처(Rosalind Archer)는 더 깊은 수심과 더 많은 열 보유량에 접근하는 것이 "큰 보물"이라고 말합니다.
그녀는 이 문제의 가장 유망한 측면은 "높은 에너지 밀도"라고 덧붙였습니다. 이들 구멍 각각은 표준 지상 에너지 우물보다 5~10배 더 많은 에너지를 생산할 수 있습니다.
그녀는 "뉴질랜드, 일본, 멕시코 모두 이 프로젝트를 고려하고 있는데 이 팀이 시추 작업에 가장 가깝다. 쉽지 않고, 창업 비용도 적지 않다"고 말했다.
극도로 혹독한 환경에서 드릴링을 하는 것은 기술적으로 어렵고 특수 장비가 필요합니다. 하지만 라발 교수는 그것이 가능하다고 믿습니다. 항공기 엔진, 광산, 원자력 산업에도 극한의 온도가 존재합니다.
아이슬란드 대학의 기계공학과 교수인 Sigrun Nana Karl Sutter는 "녹에 더 잘 견디는 새로운 재료를 찾아야 한다"고 믿습니다.
그녀의 팀은 실험실에서 극심한 열, 압력 및 부식을 유발하는 가스에 대한 재료의 저항성을 테스트합니다. 그녀는 지열정이 보통 탄소강으로 만들어지지만 온도가 섭씨 200도에 도달하면 견고성을 잃는다고 말합니다.
“우리는 니켈과 티타늄 합금에 중점을 두고 있습니다.”
Archer 교수는 “땅을 파낼 때 독성 가스 방출이나 지진 발생 등 고려해야 할 다른 위험도 있습니다.”라고 말합니다. "그러나 아이슬란드의 지질학적 특성으로 인해 그럴 가능성은 거의 없습니다."
이 작업은 수년이 걸리겠지만 이를 통해 화산 활동을 예측하고 화산 에너지를 절약할 수 있습니다.
그녀는 "전 세계 지열 전문가들이 이 프로젝트를 주목하고 있다. 이는 에너지 산업을 변화시킬 수 있는 프로젝트"라고 덧붙였다.
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