바다거북 스프 실화 문제｜런던 밀레니엄 브리지는 왜 걷는 사람 때문에 흔들렸을까?

다리 위 누구도 군인처럼 발을 맞춰 걷지 않았다.

그런데 사람이 늘자 새로 연 다리가 좌우로 흔들렸고, 잠시 멈춰 서면 흔들림도 잦아들었다.

사람들이 무거워서였을까, 아니면 걷는 방식이 다리를 움직였을까?

문제

새 보행교가 개통한 날, 다리를 건너던 사람들은 옆으로 흔들리는 느낌을 받았다.

걷는 사람이 많아질수록 흔들림은 커졌지만, 걸음을 멈추거나 사람들이 빠져나가면 가라앉았다.

다리 자체가 움직이자 사람들은 넘어지지 않으려고 걷는 자세를 고쳤다.

왜 그 자연스러운 반응이 흔들림을 더 키울 수 있었을까?

힌트 1

다리는 위아래가 아니라 주로 좌우로 움직였다.

사람들은 아무것도 하지 않아도 움직이는 바닥 위에서 균형을 잡아야 했다.

힌트 2

흔들리는 지하철 안에서 발을 옮길 때 몸이 옆으로 쏠리지 않도록 자세를 바꾸는 장면을 떠올려 보자.

바닥에 가하는 작은 힘도 한꺼번에 모이면 구조물의 움직임을 바꿀 수 있다.

정답

사람이 걷는 동안 좌우로 흔들리는 다리에서 균형을 잡으려고 발의 위치와 몸의 움직임을 조절했다.

그 과정에서 다리에 전달된 옆 방향 힘이 다리의 흔들림을 줄이기보다 키우는 방향으로 작용할 수 있었다.

움직임이 커지면 사람들의 보행도 다시 영향을 받아, 사람과 다리가 서로 흔들림을 되먹이는 상황이 생겼다.

실제 사건을 바탕으로 게임 진행에 맞게 주변 설정을 단순화했다.

진행자용 핵심 질문

“다리의 좌우 움직임이 중요합니까?” — 예.

“사람들이 일부러 동시에 발을 맞췄습니까?” — 확인된 사실로 단정할 수 없습니다.

“걷는 사람이 가만히 서 있어도 같은 현상이 생깁니까?” — 문제의 핵심은 보행과 다리의 상호작용입니다.

“사람들이 균형을 잡으려는 반응이 영향을 줍니까?” — 예.

참가자가 ‘사람이 흔들었다’에서 멈추면 ‘움직이는 바닥에 대한 반응’을 다시 물어 보자.

실제 런던 밀레니엄 브리지에서는

런던 밀레니엄 브리지는 2000년 6월 10일 문을 열었고, 개통 첫날 보행자가 몰리며 눈에 띄는 좌우 흔들림이 나타났다.

설계에 참여한 아럽의 기록에는 사람들이 멈춰 서거나 수가 줄면 흔들림이 잦아들었다고 적혀 있다.

다리는 점검과 보강을 위해 닫혔고, 이후 흔들림을 흡수하는 장치를 설치했다.

초기 설명에는 사람들이 서로 발걸음을 맞췄다는 해석이 널리 알려졌다.

하지만 후속 연구는 발걸음의 동시화가 반드시 먼저 일어나야 흔들리는 것은 아니며, 걷는 사람이 다리의 움직임에 반응하는 것만으로도 불안정성이 시작될 수 있다고 분석했다.

그래서 이 사건을 ‘모두가 똑같이 행진해서 흔들렸다’고 한 문장으로 결론 내리기보다, 보행자와 구조물이 서로 영향을 주는 현상으로 보는 편이 정확하다.

뜻밖의 물리적 원인이 숨어 있는 다른 문제로는 연료 계산이 바뀐 김리 글라이더 문제와 해변에 같은 장난감이 쌓인 문제가 있다.

다음 문제를 고르고 싶다면 바다거북 스프 문제 총정리에서 찾아보자.

확인한 자료

Arup 엔지니어의 밀레니엄 브리지 안정화 설명

Nature Communications, 보행 동시화 없이도 나타나는 교량 불안정성 연구