우리가 일상에서 흔히 접하는 교통 체증을 물리학적으로 접근할 수 있다는 것을 아십니까?
이 '물리학적 교통 이론'은 1960년대 미국의 두 남녀 물리학자가 처음 제시한 이론인데,
사용되는 물리학 이론 자체도 그렇게 어렵지 않고, 상황도 딱딱 들어맞아 이해가 정말 빠릅니다.
이 이론을 간략하게 소개하자면 물질의 기체 상태는 '소통 원활' 상태에,
액체 상태는 '지체' 상태에, 고체 상태는 '정체' 상태에 비유될 수 있다는 것인데,
자세한 것은 아래 도표를 참조하세요.
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물질의 상태 |
특징 (분자) |
교통 상태 |
특징 (차량) |
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기체 |
-분자운동 활발 -분자간 영향 적음 |
소통 원활 |
-평균 속도 높음 -차량 간 상호 영향 적음 |
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↓ 가열 (분자운동 둔해짐) ↓ |
↓ 교통량 증가 ↓ | ||
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액체 |
-분자운동 느려짐 -분자간 영향 증가 |
지체* |
-평균 속도 감소 -상호 영향 증가 |
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↓ 가열 (분자운동 매우 둔해짐) ↓ |
↓ 한 운전자의 무의식적인 감속 (그 정도는 미미함) ↓ | ||
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고체 |
-분자운동 거의 없음 -분자간 영향 매우 큼 (서로 운동 제한) |
정체** |
-차량 진행 거의 없음 -상호 영향 매우 큼 (주변의 차로 인해 속도를 낼 수 없음) |
→ 교통량이 증가하여 차간 거리 유지를 위해서는 모든 차량이 속도를 줄여 일정한 속도로 움직여야 함
**정체: 이론에 의하면 '우발적 정체(spontaneous congestion)' - 무의식적인 작은 행동이 정체의 원인
→ '상호의존적 흐름'에서 한 운전자가 무의식적으로 미미한 정도로 브레이크를 밟을 경우
그 차량의 브레이크등이 켜지고, 그것을 본 바로 뒤의 운전자는 조금 더 길게,
그 뒤의 운전자는 더 길게, 그 뒤의 운전자는 또 더 길게... 브레이크를 밟게 되고
결국 최초로 브레이크를 밟은 운전자보다 한참 뒤에 있는 차량이 멈춰서게 되어 정체를 초래함
--- 이 현상을 간단한 그림으로 설명해 보겠습니다. (■ : 차량, --- : 제동거리, 공백: 차량 앞 공간)
최초 정체 차량 / 흐름이 진행되면서 차량 앞 공간 감소, 제동거리 증가 / 마지막 정체 차량
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무의식 중에 미미한 감속 앞 공간 없어 결국 멈춰섬 (뒷차부터 정체)