밑밑 글에서 유툽 링크와 함께 액상화 관련 글이 올라와 있습니다.
유투브 동영상에서는 실험체 바닥에 공기 송풍구를 설치하고 모래 밑에서 바람을 불어 모래가 액상화 현상이 발생한 것처럼 거동하는 걸 보여주었는데요...
바람불어서 하는 저 형태가 지진 액상화와 동일하냐는 댓글에 대대글 달자니 길어질 것 같아서 글을 새로 팠습니다;

참고로 전 전공이 토목공학-지반공학이며 현재 모연구소의 연구원 겸 서울소재 모 대학교 토목과에서 학생들을 가르치고 있습니다.
액상화라는게 간단히 말하면 모래가 액체처럼 거동하는 걸 말합니다.
원래 액상화는 퀵샌드(Quicksand)의 일종으로 보며, 그 중에서도 지진으로 인한 액상화를 Earthquake Liquefaction 또는 그냥 액상화라고 부르기도 하지요.
퀵샌드라는 건 토사에 무언가 하중이 가해지거나 하였을 때 ‘빠른 속도로(Quick) 상태가 변화하여 액체처럼 거동’하기 때문에 퀵샌드라고 부릅니다.
(자매품(?)으로 퀵클레이(Quick clay)도 있지만, 이녀석은 캐나다나 추운 지역에서만 발생하는 점토로 전하 이온으로 인하여 발생하여 퀵샌드와는 거동이 조금 다르므로 여기서는 패스하겠습니다... 대학원 수업에서나 언급하고 지나가는 내용이어서요)

퀵샌드는 조립질 토사, 즉 ‘모래’가 ‘느슨하게’ 구성되어 있을 때(꽉꽉 눌리지 않았다는 의미입니다), 그리고 모래 사이사이 틈(공극)에는 물이 차 있을 때 발생하기 쉽습니다.
이러한 조건 하에서, 모종의 영향으로 인하여 ‘지하수가 위로 이동하거나’, ‘진동이 발생하거나’하는 외부 현상이 발생하였을 때, 모래가 마치 액체처럼 거동하는 현상입니다(찰랑찰랑 거리는 것처럼요).
이렇게 모래가 액체처럼 거동하게 되면 당연히 그 모래 위에는 무언가를 지지할 수 있는 힘이 없겠지요. 즉, 늪과 같은 상태가 됩니다.

위에서 ‘지하수가 위로 이동하거나’, ‘진동이 발생하거나’ 이런 두가지 조건을 말씀드렸는데,

1. 지하수가 위로 이동할 경우 느슨한 모래 입자들을 들어올리는 것과 같은 현상이 발생하여, 모래 입자들이 물 속에 둥둥 떠있는 것과 같은 상태가 됩니다. 원래는 모래입자는 모래입자들끼리 접촉을 하고 있지만, 이러한 현상이 발생하면 모래입자들이 서로 떨어져 있는 것과 같이 되지요. 즉 모래 입자들은 외부 힘에 저항하지 못하게 되고 매우 약한 상태가 됩니다. 밑 밑 글의 동영상에서 바람을 밑에서 위로 불어올린 이유는 아마 지하수 상승으로 인하여 발생하는 이러한 현상을 ‘모사’하기 위해서 그렇게 한 것 같습니다. 실제로 땅 속에서 바람이 불어올 리는 없잖아요...?; 하지만 지하수상승(바람상승)으로 인하여 토립자 들이 둥둥 떠서 액체처럼 거동한다는 원리는 비슷하겠지요.

2. 진동이 발생하였을 경우도 위에서 말씀드린 것과 비슷한 현상이 발생합니다. 보통 액상화라고 말하면... 지진진동으로 인한 이러한 경우를 일컫는 경우가 많구요. 이번에도 전제 조건은 비슷합니다. 조립질 토사, 즉 모래로 이루어진 토사층이 느슨하게 구성되어 있고, 모래 입자 사이에는 물이 가득차 있는 경우, 외부에서 진동이 가해지면 모래 입자의 느슨한 구성이 흩어지고, 모래입자 사이의 물로 인한 수압이 증가하면서 모래입자들이 물 속에 둥둥 떠있는 것과 같은 상태가 됩니다. (느슨한 모래 입자 구조에서는 외부 하중이 가해지거나 전단파괴가 발생할 때, 전체 부피가 감소하게 되고 이러한 부피감소로 인하여 간극수압이 증가, 그리고 토립자 간의 유효응력이 감소하게 때문에 지반이 하중에 저항할 수 없게 됩니다...가 액상화의 메커니즘입니다만, 이건 제가 시험문제 냈을 때 요구하는 답안이라;;) 간단히 말씀드리면, 느슨한 구조의 모래들이 진동으로 인해서 모래 입자 하나하나가 물 속에 둥둥 뜬 것 같이 되는 상태입니다. 본래 토사가 외력(건물 등 외부 하중)에 저항하려면 토립자들 끼리(Soil skeleton) 지지하는 힘(Effective stress)이 충분해야 하지만, 액상화가 발생하면 토립자 사이의 물로 인한 수압(pore water pressure)가 증가하여 Effective stress, 즉 토립자의 지지력이 약해지다......못해 거의 0에 가까워집니다. 그래서 그 위에 지어진 건물 같은 것들이 발라당 자빠지거나 가라앉게 되는 것이구요.

간단히 정리하면, 액상화는 느슨한 모래 구조에 지하수가 가득 차 있는 상태에서, 지하수위가 상승하거나 큰 진동이 가해졌을 때 발생합니다. 그리고 그 지하수위가 외부로 빠져나갈만한 공간이 없어야 하기도 하구요(공간이 있으면 그 쪽으로 빠져나가서 액상화가 발생하지 않겠지요). 그리고 느슨한 구조의 토사에서만 발생하기 때문에, 제대로 압밀이 되어 있는 토사의 경우에는 발생하지 않습니다. 외부 진동으로 인한 경우에도 그 외부 진동, 즉 지진의 세기가 제법 커야 하구요...(그래서 캘리포니아나 일본 등 지진이 자주 발생하는 지역에서나 자주 발견됩니다.) 또한, 건물의 기초가 깊고 튼실하게 박혀있는 경우(깊은 기초를 사용하는 고층 빌딩)에는 액상화로 인한 건물 침하가 발생하기 힘들지만, 저층 건물이나 작은 규모의 단독주책처럼 얕은 기초(Footing, Shallow foundation)을 사용하는 경우에는 영향을 받기 쉽습니다.