어린이과학동아&수학동아 기사

안녕하세요? 김상우 기자입니다. 혹시 여러분, 신호등도 없는데 고속도로는 왜 막히는 건지 한 번쯤 궁금해해 보신 적이 있으신가요? 저는 항상 고속도로가 막힐 때 그런 궁금점이 생기는데요. 아무튼 제가 그 분들의 궁금점을 풀어드리기 위해 돌아왔습니다! 그럼 함께 고속도로는 왜 막히는 건지 알아볼까요?

출처: 픽사베이

고속도로에서 교통사고가 났거나 공사 등의 이유로 차선이 감소되면 차들이 다른 차선으로 이동하면서, 한꺼번에 줄어든 차선들로 몰리는 현상이 발생해 길이 막혀요. 이런 현상을 '병목현상'이라고 하죠. 그런데 이런 상황이 아님에도 길이 막히는 건 무슨 이유 때문일까요?

특별한 이유 없이 차가 정체되는 현상을 '유령 정체'라고 하는데요. 유령 정체의 가장 큰 원인은 '반응시간 지체'예요. 지난 2009년, MIT의 한 연구팀은 22대의 차량 을 230m의 원형 트랙에서 일정한 속도로 움직이게 하는 실험을 했는데요. 연구진은 이 실험에서 참가자 중 1명이라도 브레이크를 밟는 순간 도로 정체가 시작된다는 사실을 발견했어요. 한 차가 잠깐이라도 브레이크를 밟으면 뒤따르던 차가 앞차를 눈으로 확인하고 브레이크를 밟고 또 뒤에 차가 브레이크를 밟으면서 그 몇 초에 아주 짧은 '반응시간 지체'현상이 생기고, 이런 반응시간 지체 현상이 반복되면 결국 도로가 정체되는 거죠. 

제가 미리캔버스로 직접 만들었습니다.(위 사각형은 차로 봐주세요.)

특히 이런 현상은 차들이 수시로 차선을 변경할 때 유발됩니다. 아래 그림의 빨간차가 차선을 변경하면 빨간차 뒤에서 뒤따라오던 파란차는 브레이크를 밟아야 하고 또 그 뒤에 차가 브레이크를 밟고 또 그 뒤에 차가 브레이크를 밟고 이런 현상이 연속적으로 일어나면 도로 전체 흐름에 영향을 미친다는 거죠. 연구팀은 1km 길이의 도로 안에 70대~80대의 차량이 있을 경우 유령 정체가 생길 수 밖에 없고, 한번 발생한 유령 정체는 잘 사라지지 않는다는 연구 결과를 발표했답니다.

이것도 제가 미리캔버스로 직접 그렸습니다.

그런데 왜 꼭 내가 있는 차선만 유독 정체가 심한 걸까요? 저는 제 차선이 막혔을 때 아빠한테 "왜 옆에 있는 차선으로 안 가?"라고 물은 적이 있습니다. 옆에 있는 차선은 차들이 슝~슝~ 지나가는데 말이죠. 실제로 운전자들을 대상으로 설문 조사를 해 보면, "유독 내 차선만 막히는 것 같다."라고 응답한 비율이 매우 높다고 해요. 그럼 내 차선만 막히는 게 사실일까요?

여기에는 2가지 가설이 있는데요. 첫 번째는 '인지적 착각'이에요. 스탠포드대학교의 팁시라니 교수는, 내가 상대방 차를 추월했을 때는 상대방 차가 더 이상 시야에 보이지 않기 때문에 추월한 상황을 금방 잊버리는 반면, 내가 추월당했을 때는 나를 추월한 차량이 계속 시야에 들어오기 때문에 내 차선이 더 막히는 것처럼 느낀다고 주장했죠.

두 번째는 '끼어들기 설'이에요. 미국 예일대의 보스트롬 교수는 만약 내가 있는 차선의 통행이 막히지 않고 원활하다면 당연히 일부 차들이 내 차선으로 끼어들 테니, 결과적으로 내 차선에서 정체가 생길 수밖에 없다고 했죠.

출처: 픽사베이(말풍선은 제가 미리캔버스로 그렸습니다.)

네, 지금까지 고속도로는 왜 막히는 건지 알아봤는데요. 어때요? 이제 고속도로의 궁금증이 해소되셨나요?

저도 이 기사를 쓰면서 제가 궁금해했던 게 다 풀어진 것 같네요.

그럼 다음에 또 유익한 가사를 품에 안고(?) 돌아오겠습니다.

이상, 김상우 기자였습니다!