얼마 전 해상에서 선박 침몰 사고가 또 발생했다. 세월호 참사가 생생한 터에 선박 침몰 사고 소식을 다시 듣게 돼 너무나도 안타까운 심정이다. 많은 사람이 이제는 선박 사고 소식만 접해도 가슴이 철렁하게 된다고 말한다.

선박 침몰 사고는 다양한 원인으로 발생하지만 직간접적으로 높은 파도와 관련돼 있다. 전 세계적으로 1985년부터 2005년 사이 200여척의 탱커와 컨테이너선이 악천후에서 침몰한 것으로 보고되고 있다. 이 중 상당수는 거대파도가 원인이었을 것으로 추정되고 있다.

파도는 다양한 구분이 가능하지만 일차적으로 해수 표면에 발생하느냐, 해수 내부의 밀도 변화층에서 발생하느냐에 따라 표면파와 내부파로 나뉜다. 표면파라 할지라도 대기와 해양의 경계층에서 발생하므로 넓은 의미에서 표면파도 내부파의 범주에 포함할 수도 있다. 그러나 대기의 밀도가 해수에 비해 무시할 정도로 작아 통상 내부파와 구분된다.

정경태 한국해양과학기술원 책임연구원·해양학

그러면 바다에서 얼마나 큰 파도가 발생할 수 있을까. 먼저 표면파를 살펴보면 표면파를 생성하는 기본적인 외력은 바람이며, 대기압의 변화도 원인이 된다. 수심이 깊은 대양에서 거대 표면파가 발생하는 물리적 과정에는 먼저, 파랑이 해류 방향과 반대 방향으로 진행하는 경우다. 일례로 남아프리카 외측을 남향하는 아룰라스 해류와 남극해 폭풍 해역에서 발달해 전파돼 온 큰 너울이 만나면서 너울의 증폭이 발생하게 된다.

다음으로, 파도 간의 비선형적 상호 작용에 의해 작은 크기의 파랑 에너지가 큰 파고로 흡수되면서 순간적으로 거대 파도가 발생하는 경우다. 대양에서 발생하는 이 거대파도는 대륙붕이 끝나는 부분에서 주로 발생하는 것으로 보고되고 있다.

2000년 2월에는 영국 해양조사선이 스코틀랜드 서측에서 29.1m의 거대파도 출현을 보고했다. 또한 유럽우주국(ESA)은 레이더를 장착한 위성을 이용해 2001년 3주간 관측한 결과, 25m가 넘는 거대파도가 전 세계 곳곳에서 10번 이상 감지됐다고 보고했다.

표면파와는 달리 내부파는 위성이나 특별한 관측을 통하지 않고서는 감지할 수 없다. 내부파는 여러 가지 원인으로 발생할 수 있다. 하지만 조석에 의한 발생이 대표적인 경우로 이를 내부 조석파라 부른다. 중력이 복원력으로 작용하는 표면파와는 달리 경계층 상하의 밀도 차가 복원력에 관여하므로 내부파의 진행속도는 매우 느리다. 가장 큰 내부파가 관측된 곳은 대만과 필리핀 사이의 루손 해협으로 약 200m 파고를 갖는 것으로 나타났다. 루손 해협은 해협을 따라 2개의 해저 봉우리를 갖는 지형적 특성을 갖고 있다.

거대 내부파가 갖는 파력은 거대 표면파만큼 강력하지는 않지만 갑작스럽게 야기되는 압력 변화는 잠수함의 안정도를 위협할 수 있는 수준이다. 여러 가설이 있지만 1963년 미국 잠수함 트레셔와 1968 잠수함 스콜피언의 침몰이 내부파와 관련됐다는 가설이 유력시되고 있다. 1997년 인도양 북동부 안다만해 시추선의 파손을 포함한 동남아시아와 아프리카 서측 외해에서의 시추선 파손도 모두 거대 내부파에 의한 것으로 보고되고 있다.

기후변화와 관련한 예측 연구에 따르면, 지역적으로 차이가 있으나 21세기에 걸쳐 남반구의 서풍이 남극 방향으로 가며 점차 강해지면서 연평균 표면파의 파고는 북반구에서는 감소하고, 남반구의 많은 해역에서는 증가하는 것으로 나타나고 있다.

북반구의 항행안전 및 수산 활동에는 다소간의 위안이 되는 소식이다. 반면 태풍과 수반되는 북반구 거대 표면파고는 증가할 것으로 예측된 점은 결코 좋은 소식이 아니다.

거대 내부파고에 대한 전망은 불분명하나 한 가지 분명한 것은 내부파를 얼마나 정확히 기후변화 예측에 반영하느냐에 따라 표면파는 물론 기후변화 예측 결과의 신뢰도가 결정된다는 사실이다. 눈에 보이지는 않지만 현재 과학계가 해양 내부파에 주목하는 이유이다.

정경태 한국해양과학기술원 책임연구원·해양학