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[2020 겨울호] 1 - 물리학과가 본 고속도로∙귀성길

  • 장준
  • 2021-03-12 09:00:15

2020 WINTER 공대생이 보는 세상 1

물리학과가 본 고속도로∙귀성길
Dept. of Physics






“전방에 과속 단속 구간입니다!”

내비게이션 안내음이 들리자마자 아빠께서 브레이크를 밟기 시작하시네. 그런데 자동차의 과속은 어떻게 단속하는 거지?

고정식 과속 단속 카메라의 원리

과속 단속 카메라는 크게 고정식 단속 카메라이동식 단속 카메라로 나눌 수 있어.

고정식 단속 카메라는 자동차 번호판의 사진을 찍는 용도로만 사용되고, 속력을 측정하는 감지선은 도로 바닥에 깔려 있어. 감지선에 흐르는 전류로 인해 발생한 자기장 위로 도체인 자동차가 지나가면 전자기 유도 법칙 Faraday’s Law of Induction에 따라 자동차에 전류가 유도돼. 이 유도 전류로 만들어진 자기장은 다시 움직이며 바닥의 감지선에 유도 전류를 흐르게 하지. 그래서 일정 거리만큼 떨어진 두 감지선에 유도 전류가 흐르는 시간 간격을 측정해서 속력을 계산할 수 있어.

이와 달리 이동식 단속 카메라는 카메라에서 방출하는 파동의 도플러 효과 Doppler Effect에 따른 변화를 감지하여 차량의 속력을 측정해. 도플러 효과는 파원과 관찰자의 상대 속도에 따라 파동의 진동수와 파장이 변하는 현상이야. 카메라에서 레이저나 초음파를 쏘면 자동차에 반사되어 카메라로 되돌아오는데, 이때 도플러 효과에 의해 파동의 진동수와 파장이 변한 정도를 측정하여 속력을 계산하는 거지.

“전방에 급커브 구간입니다!”

과속 단속 구간이 끝나니까 이번엔 급커브 구간이네. 그런데 급커브 구간에서는 도로가 약간 기울어진 것 같은데, 기분 탓인가?

자동차가 급하게 회전할 때 회전 방향의 반대로 몸이 기울어지는 경험을 다들 해 본 적이 있을 거야. 이러한 힘을 원심력이라고 하는데, 원심력이 심해지면 큰 사고가 날 수도 있어. 이를 방지하기 위해 급커브 도로에서는 차량 회전의 중심 방향으로 10도 정도의 경사를 만들어 놓지. 이렇게 의도적으로 만든 경사를 편경사라고 불러.

편경사가 있는 곡선 도로를 주행할 때 자동차가 받는 힘

편경사가 있으면 자동차는 경사면의 아래 방향으로 힘을 받게 되겠지? 이 힘이 원심력을 상쇄시켜서 자동차가 안정적인 주행을 할 수 있도록 하는 거야. 그래도 편경사를 믿고 급커브 구간에서 과속하면 절대 안 되겠지? 원심력의 크기는 차량 속력의 제곱에 비례해서 커지기 때문에 편경사가 있더라도 속력이 커지면 사고가 발생할 수도 있어.

그럼 부모님께서 안전 운전하실 수 있도록 얘기해 드려야겠다! 안녕!

ALIMI 25기 전자전기공학과 장준

편하게 질문해주세요~

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