안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
공명이 다리를 위험하게 만드는 건 맞지만, 실제 사고는 교과서 속 공명 그림보다 조금 더 복잡하게 일어나요. 현실의 다리는 감쇠가 있어서 진동수가 맞아도 진폭이 무한히 커지지 않고, 감쇠로 빠지는 에너지와 들어오는 에너지가 같아지는 지점에서 멈춰요. 그래서 문제는 감쇠가 작은 구조에 에너지가 계속 쌓이는 경우예요.
흔히 공명 사례로 드는 1940년 미국 타코마 내로스 다리는 엄밀히 말하면 단순 공명이 아니에요. 바람은 일정한 속도로 불었는데, 다리가 비틀리면 그 움직임이 다시 바람의 힘을 키우는 '공탄성 플러터'라는 자려 진동이 생겨 4시간 만에 무너졌어요. 2000년 런던 밀레니엄 브리지는 사람들이 다리의 좌우 흔들림에 맞춰 무의식적으로 걸음을 맞추면서 흔들림이 커졌고, 개통 이틀 만에 폐쇄돼 댐퍼를 단 뒤 다시 열었어요. 1831년 영국 브로턴 현수교가 행진하던 군인들의 발맞춤에 무너진 일 이후로는 군대가 다리를 건널 때 발을 맞추지 않는 관행도 생겼어요.
요즘 다리는 설계 단계에서 고유 진동수를 사람 걸음(약 2Hz)이나 바람에 의한 와류 진동수와 겹치지 않게 피하고, 풍동 실험으로 단면 모양을 다듬어요. 그래도 남는 진동은 동조 질량 감쇠기 같은 장치로 흡수해요 :)