세상에서 가장 깊은 인공 구멍! 12km 깊이에서 과학자들이 발견한 예상치 못한 현상들

지하 깊숙이 땅을 계속 파고 내려가면 어떻게 될까? 지갑과 멘트를 뚫고 핵까지 도달할 수 있을까? 인간의 기술로 얼마나 깊이 들어갈 수 있을까? 지하 깊은 곳에서는 뭐가 나올까? 이런 호기심으로 지하 약 12km까지 파고 내려간 과학자들이 있었습니다. 이들은 과연 이렇게나 깊은 지하에서 무엇을 발견했을까? 자세히 알아봅시다. 미국과 소련의 냉전 시기. 두 국가는 우주 탐사뿐만 아니라 과학기술 전반에서 경쟁하고 있었습니다. 미국은 1969년 아폴로 11호를 통해서 인류 최초로 달에 착륙하면서 우주 탐사에서 소련을 앞서게 됩니다. 이때 소련은 지구 내부 탐사라는 새로운 영역에서 소련의 과학적 우위를 과시하려고 했죠. 그렇게 진행된 것이 바로 콜라 초심층 시추공. 일명 콜라 시추공입니다. 달 탐사는 미국에 밀렸지만 땅 속으로 들어가는 건 우리 소련이 최고다 스키! 소련은 세계에서 가장 깊은 시추공을 파기로 마음먹고 바로 후보 지역을 탐색했는데요. 그 후보 지역 중 하나가 바로 러시아 북서부, 북극해와 백해 사이에 있는 반도 콜라반도입니다. 어? 여기서 콜라가 탄생해서 콜라반도인가? 싶을 수 있는데 사실 콜라반도라는 이름은 싸미어로 풀어보자면 생선이 풍부한 땅이라는 뜻을 갖고 있다고 해요. 콜라반도는 약 31억 년 전에 형성된 걸로 추정되는 아주 오래된 땅입니다. 그래서 시추공을 깊게 파고 들어가면 그 자체로 연구가치가 상당히 높다고 할 수 있어요. 여기다가 구멍을 파서 아래로 들어가면 31억 년 동안 쌓인 지각을 연구할 수 있으니까요. 1970년 5월 24일 콜라 시추공의 굴착이 시작됩니다. 그 목표는 지하 15,000m 소련이 처음 구멍을 파고 내려갈 때는 석유를 시추할 때 쓰던 기존의 상업용 장비 우랄마시 포이시추기를 활용했어요. 그렇게 구멍을 파고 내려가기 시작한 지 약 4년 후 소련은 무려 7,000m나 되는 구멍을 파냈습니다. 자 그런데 7,000m를 파내고 나서는 기존 장비로는 더 파고 들어가는 게 한계가 왔어요. 그래서 소련은 1974년 우랄마시 15,000이라는 장비를 투입했습니다. 이 장비는 땅굴을 최대한 깊게 팔 수 있도록 완전히 전용으로 제작된 장비였어요. 이 장비는 15,000m까지 파고 내려갈 수 있다는 뜻에서 우랄마시 15,000이라는 이름이 붙었죠. 자 이제 우랄마시 15,000이 투입됩니다. 만약에 소련이 예상대로 15,000m를 파고 내려갈 수 있다면 세계에서 가장 깊은 구멍 1위를 달성하게 되는 거예요. 소련이 벌써 7,000m나 팠는데 세계 1등이 아니라고? 네, 아닙니다. 그 당시 전 세계에서 가장 깊은 시추공은 미국에 있었어요. 미국 오클라우마에 있는 9,583m 깊이의 베르타 로저스 시추공이 그 당시 세계 1등이었습니다. 그런데 미국의 이 기록은 머지않아 깨지게 됐어요. 소련의 콜라 시추공은 1979년 6월 6일 미국의 기록을 뛰어넘었거든요. 그리고 나서도 소련의 콜라 시추공은 1982년 10월까지 굴착이 계속돼서 무려 11,662m에 도달했습니다. 그 직후 콜라 시추공은 그리고 1983년 1월 굴착이 다시 시작됐는데요. 이때 구멍을 파는 방식이 조금 특이했어요. 맨 아래에 있는 구멍을 더 파서 아래로 내려가는 게 아니라 9,300m 지점에서 약간 비스듬하게 가지를 쳐서 두 번째 구멍으로 뚫고 내려갔거든요. 이 구멍은 머지않아 12,000m를 넘어섰습니다. 그리고 12,000m까지 구멍을 뚫고 나서 약 1년 정도 되는 시간 동안 굴착이 중단됐습니다. 다수의 축하 방문도 있었고 기념 방문도 있었고 또 디젤학자를 비롯한 여러 과학자들의 연구도 이어졌거든요. 1년 후 1984년 9월 27일 굴착이 재개됩니다. 그런데 12,066m 지점에서 드릴 스트링이라고 하는 5m 길이나 되는 부품이 5km 구간에서 꼬여서 빠져버리는 최악의 사태가 발생합니다. 이거를 꺼내든가 구멍을 새로 파든가 해야 되는데 아니 세상에 5km 깊이 있는 이렇게나 크고 무거운 부품을 대체 어떻게 빼내요? 그냥 노답이죠? 그래서 이 사고 이후에 약 2년이라는 시간 동안 작업이 제대로 이루어지지 못했다고 해요. 그러던 와중에 1986년 소련에서 역대급 재앙이 발생했습니다. 바로 체르노빌 원전 사태죠. 안 그래도 소련이라는 나라 전체가 조금 삐걱거리던 와중에 이런 말도 안 되는 재앙이 벌어지다니 엎친 데 덮친 격이죠? 그래서 소련은 두 번째 구멍을 폐기하기로 결정합니다. 그래도 다행스러운 건 첫 번째 구멍에서 작업을 다시 시작했다는 거예요. 소련은 첫 번째 구멍에서 7,000m 지점의 옆구리 쪽으로 세 번째 구멍을 파내려가기 시작했습니다. 1989년 세 번째 시추공은 12,262m에 도달합니다. 이때 콜라 시추공은 인공, 자연을 막론하고 전 세계에서 가장 깊은 구멍이 됐습니다. 마리아나 해구의 챌린저 해안의 깊이가 19,220m 에베레스트 산의 높이는 8,848m 그런데 콜라 시추공은 12,262m 진짜 비교가 안 되죠? 한국의 롯데월드 타워가 555m니까 이 롯데월드 타워를 22개를 세워야 콜라 시추공의 깊이랑 비슷해지는 거예요. 또 KTX 3,000이 약 연량 기준으로 200m쯤 되니까 이 KTX 3,061대를 직렬로 연결한다면 콜라 시추공의 깊이랑 비슷해져요. 소련은 콜라 시추공을 기념하기 위해서 1987년 우표를 발행했습니다. 또 소련은 더 깊이 시추할 수 있도록 계획까지 새로 짰어요. 벌써 12,262m라고? 그럼 90년까지는 13,500m 93년까지는 15,000m를 바네자스키 그런데 이상하게 자축하고 폭죽 터뜨리고 샴페인 마시고 이러면 이거는 만국 공통인가? 1990년 6월 3번째 시추공이 고장나가지고 소련은 이걸 버리고 3번째 시추공 9,653m 지점에서 가지를 쳐가지고 4번째 구멍을 뚫기 시작했어요. 그런데 이번에도 11,882m 지점에서 1992년에 원인 불명으로 중단됐죠. 그 다음 1994년 4월 3번째 구멍에 8,278m 지점에서 또 격가지를 파서 내려가기 시작했습니다. 하지만 이건 역시 4개월 만에 8,578m 지점에서 5번째 구멍도 굴착이 중지됐습니다. 콜라 시추공의 시추는 최대 깊이 12,262m에 도달한 이후 중단됐습니다. 그 이유가 뭐였을까요? 가장 큰 원인은 바로 소련의 자금 부족이었습니다. 소련은 1980년대 말부터 경제 상황이 악화됐습니다. 그리고 소련은 1991년에 붕괴되고 나서 대규모 과학 프로젝트에 대한 금전적인 지원이 대부분 중단됐습니다. 콜라 시추공 역시 이 흐름을 피할 수 없었던 거죠. 두 번째는 바로 기술적인 한계입니다. 처음에 과학자들은 땅속 깊이 들어갔을 때 100도씨 정도까지 오르겠구나 예상하고 있었는데 시추가 진행되면서 땅속 깊은 곳의 온도는 예상보다 훨씬 높은 약 180도씨였습니다. 하지만 당시 소련이 사용하던 시추 장비는 고온고압의 환경을 견딜 수가 없었어요. 결국 시추 장비의 파이프가 변형되고 장비가 손상되고 작동되지 못하는 문제가 발생했고 결국 추가적인 시추는 불가능해졌습니다. 또 아주 깊은 땅속에서는 암석이 고온과 높은 압력 때문에 더 이상 단단한 상태를 유지하지 못하고 마치 녹아내린 플라스틱처럼 변형되는 상태가 됐습니다. 이것 때문에 시추 장비는 암석의 흐름 때문에 눌리거나 막히는 문제가 발생했죠. 또 콜라시추공 깊은 곳에서는 지하수가 발견됐어요. 물과 암석, 미네랄 등이 혼합돼서 유동성 물질 같은 점액질 같은 상태가 돼있었죠. 역시 이것 때문에 시추 난이도가 훨씬 더 올라갔겠죠. 소련의 콜라시추공은 어떤 과학적인 성과를 냈을까? 사실 소련의 콜라시추공은 미국이 인간을 달로 보냈던 것만큼 세계적으로 큰 이슈를 불러오지는 못했어요. 그래서 소련의 선전이나 체제 경쟁 같은 것에는 별로 영향을 주지 못했죠. 그래도 콜라시추공은 지지라! 지구과학 연구에 큰 공헌을 했어요. 자 먼저 콜라시추공은 35km 두께나 되는 페노스칸디아 대륙의 3분의 1 지점까지 그러니까 약 12km나 되는 깊이의 구멍을 뚫어냈습니다. 이걸 연대로 따져보자면 약 25억년 전에 시생류대 시기까지 구멍을 뚫은 거예요. 25억년 전에 암석을 조사한다는 것은 25억년 전까지 과거로 시간여행을 떠날 수 있는 거나 마찬가지입니다. 암석을 조사한다면 그 당시의 환경 기후 생명체 흔적 등등을 재구성할 수 있거든요. 또 암석 구조를 통해서 대륙 이동 지구의 진화 과정도 추적할 수 있고 말이에요. 암석은 자연에 있는 타임머신인 셈이죠. 콜라시추공의 두 번째 발견 콜라시추공의 지하 3에서 6km 지점에서 대량의 물이 발견됐습니다. 기존의 과학자들은 지하 깊숙한 곳에 물이 있을 거라고는 전혀 예측하지 못했어요. 왜냐하면 지하는 압력이 워낙에 높기 때문에 밀도가 낮은 물이 강한 압력을 견디지 못하고 지상으로 솟아오를 거라고 생각했거든요. 그런데 시추 결과 단단한 화강암층이 발견됐는데 이 화강암층에 있는 균열을 통해서 물이 스며들 수 있는 공간이 만들어진 것으로 밝혀졌습니다. 또 이렇게 깊은 곳에 있는 물들은 워낙에 고압의 환경이기 때문에 물이 증발하지 않고 그대로 액체 상태로 유지됐다고 해요. 이 콜라시추공 때 지상으로 퍼올려진 물들은 아마도 수십억 년 만에 빛을 보게 됐을 거라고 하죠. 콜라시추공의 세 번째 발견 지하 깊숙한 곳에 수소가스가 대량으로 존재한다는 게 이번 시추로 밝혀졌습니다. 콜라시추공이 퍼올려낸 진흙은 부글부글 끓고 있었다고 해요. 그래서 과학자들은 처음에 어? 뜨거워서 그런가? 싶었는데 알고 보니까 진흙에 수소가스가 너무 많이 들어있어서 끓는 것처럼 보였던 거라고 해요. 그런데 참 희한하죠? 수소나 헬륨 같은 귀체는 너무 가벼워서 지구의 중력으로도 잡아주기가 힘들어요. 그래서 이 녀석들은 지구가 만들어지던 초창기에 우주로 다 날아가버리고 지구에도 거의 남아있지 않습니다. 그런데 지구 깊은 곳에 수소가스가 이렇게 있다는 게 참 희한하잖아요? 과학자들의 연구 결과에 따르면 지구가 처음 만들어질 때 수소 원자들이 뜨거운 마그마에 붙잡혀서 그대로 땅속에 묶여있었다고 해요. 콜라시추공은 아주 오래된 원시 수소를 캐냈던 거죠. 콜라시추공은 이렇게 여러가지 과학적인 성과를 냈습니다. 하지만 재정난을 겪던 콜라시추공은 결국 2005년에 폐쇄되고 말았습니다. 이곳에 있던 모든 시추장비 건물 연구장비까지 모두 버려지고 폐기됐죠. 세계에서 가장 깊은 구멍이라는 명성이 무색하게 참 안타까운 마지막 모습이죠. 아마 앞으로도 콜라시추공보다 더 깊은 구멍을 파내려간 프로젝트는 등장하지 않을 것 같습니다. 더 얻을 수 있는 과학적인 성과도 없을 것 같고 또 기술적인 한계도 있다 보니까 말이에요. 그래도 언젠가는 영화에서 나오는 것처럼 지각 멘틀도 뚫고 핵까지 도달하는 모습 한번 상상해보면서 그럼 지금까지 디그더그 리뷰였습니다. 아 그런데 이 게임을 모르는 사람들이 더 많으려나요? 이 게임을 아는 사람들은 아무래도 연식이 어 조금 있을 거예요. 자 어쨌든 디그더그 리뷰였고요. 그럼 지금까지 리뷰형이었습니다.