놀이기구 속에 숨겨진 과학의 원리 : 1편 자이로드롭

  이 글은 현재 운영 중인 네이버 블로그에서도 한 번 게시했던 주제인데요. 그 때는 간략하게 소개해드리는 느낌으로 작성을 했다면, 이 곳에서는 어트랙션 별 풀 버전을 공개해 드리려고 합니다. 해당 내용은 롯데월드 어드벤처에서 제공된 책자를 토대로 작성되었으니 이 점 참고해주시면 감사하겠습니다.

 

놀이기구 속에 숨겨진 과학의 원리

<1편 : 자이로드롭>

• 자유낙하를 통해 무중력을 경험한다!

  자이로드롭은 78m 높이의 타워에 탑승의자를 기계의 힘으로 60m까지 끌어올렸다가, 떨어질 때는 어떠한 힘이나 기계장치의 도움없이 곧장 아래로 떨어뜨립니다. 이렇게 외부의 힘 없이 스스로 떨어지는 원리를 '자유낙하 운동의 원리'라고 합니다.

 

  자유낙하는 중력의 영향만 받으면 떨어지는 운동으로, 자이로드롭이 순식간에 떨어지게 되면 탑승해있던 사람들은 중력의 영향을 받지 않기 때문에 공중에 붕 떠 있는듯한 무중력 상태를 경험하게 됩니다.

 

• 중력가속도로 느끼는 아찔한 속도감!

  자이로드롭은 약 35m 자유낙하를 하는데, 속도는 2.7초 밖에 걸리지 않습니다. 이를 초당 거리로 계산해 보면 1초에 13m씩 내려오는 것으로 계산이 됩니다. 그러나 실제로는 떨어지는 물체에 중력이 작용하여 속도가 점점 빨라져 최고 1초에 24.5m를 내려오게 되고, 초당 시속 85km라는 빠른 속도가 됩니다. (중력가속도에 의해 1초에 9.8m/s씩 빨라집니다)

 

• 중력가속도 안에서의 신체변화

  우리의 신체는 평소에는 중력을 잘 느끼지 않아 신체에 변화가 일어나지 않지만, 중력이 아주 높아지거나 낮아지면 피가 발이나 머리 쪽으로 쏠리게 되는 신체의 변화를 느끼게 됩니다. 

 

  [그레이 아웃(Grey out) 현상]  중력이 높아지면 피부의 실핏줄이 터져 바늘로 찌른 것 같은 반점이 나타나게 되며, 시야가 좁아지면서 호흡도 거칠어지고 주변이 보이지 않게 되는데 이것이 심해지면 사물이 모두 흑백이 되는 '그레이 아웃(Grey out)' 현상을 경험하게 됩니다.

 

  [블랙아웃(Black out) & 지락(G-Lock) 현상]  중력이 더 높아지면 뇌의 중심부까지 혈액이 없어지고 하늘이 까맣게 보이는 '블랙아웃(Black out)' 상태가 됩니다. 이 때는 의식은 있지만 시력이 완전히 없어지게 되고, 중력이 더욱 높아지면 '지락(G-Lock)' 상태에 이르게 되어 산소부족으로 기절하는 상태에 이를 수도 있답니다. 비행기 조종사들은 이러한 상황에 적응하기 위해 지포스(G-Force)라는 훈련을 받아 이런 상황에 쉽게 적응 할 수 있도록 하고 있답니다.

 

• 고기압의 형성에 의해 붕 뜨는 느낌이!

  자이로드롭이 떨어져 순간 멈출 때 다리가 붕 들리는 느낌이 들게 됩니다. 이러한 현상은 탑승의자가 아래쪽으로 떨어지면서 공기를 아래로 밀어내게 되고, 이 때 지상에서는 순간적으로 고기압이 만들어지기 때문입니다. 공기는 고기압에서 저기압으로 흐르는 성질이 있기 때문에 이러한 공기의 흐름에 다리가 붕~ 뜨는 느낌을 받게 되는 것입니다.

 

• 자기장의 원리

  자이로드롭이 자유낙하 상태에서 멈출 때 단순히 공기의 저항만으로 멈춘다면 엄청난 충격을 받게 될 것입니다. 만약, 기계장치를 이용하여 멈춘다고 하더라도 엄청난 소음 발생은 물론 고장의 위험이 발생할 수도 있기 때문에 자이로드롭은 충격이 느껴지지 않고 스스로 멈출 수 있도록 자석의 자기장의 원리를 이용하여 멈추게 합니다.

 

  자이로드롭의 탑승의자에는 12개의 긴 말굽자석이 달려있으며 기둥에는 12개의 금속판이 있는데, 이 자석과 금속판이 1mm 간격으로 떨어져 있어 하강 시 금속판이 일시적으로 자기장을 형성하여 밀어내게 됩니다. 때문에 혹시나 전기가 끊어지는 상황이 되더라도 자이로드롭에서 안전하게 내릴 수 있는 것입니다.

 

 

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