과속 단속의 원리

안전한 운전을 위해서는 규정 속도를 잘 지키는 것이 첫걸음입니다. 하지만 본의 아니게 과속을 할 때도 있습니다. 과속을 하게 되면 어떻게 감지하는지 알아봅니다.

고정 카메라 단속의 원리

운전을 하다 보면 횡단 보도 앞쪽에 사진과 같은 단속 카메라를 볼 수 있습니다. 과속하는 차가 지나가면 이 카메라가 사진을 찍어서 벌금을 부과합니다.

1. 페러데이 법칙

자석이 있으면 주변에 자기장이 있습니다. 바닥에 놓인 고리에 반시계 방향의 전류가 흐르면 위쪽이 N극인 자석과 같은 자기장이 생깁니다.

전자석

자기장 위에 금속 판이 지나가면 금속판에는 자기장이 없다가 자기장이 점점 증가합니다. 자기장이 증가하는 비율이 클수록 금속판 둘레에 전류가 많이 흐르게 됩니다.

금속 판에 자기장이 증가하면 증가하는 것을 방해하는 방향으로 금속 판에 유도 전류가 흐릅니다. 금속판은 아래가 N극이 되는 전자석이 되는 것입니다. 페러데이의 전자기 유도 법칙입니다.

2. 지나가는 자동차 인식

루프검지기

카메라가 바라 보고 있는 방향 아래를 보면 도로에 이런 흔적들이 있습니다. 도로에 생긴 홈을 따라 전선을 깔아서 전류를 흘려 보냅니다.

전류가 만드는 자기장 위를 철로 만들어진 자동차가 지나가면 페러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 자동차에 유도전류가 흐르고 유도전류가 자기장을 만듭니다.

바닥에 깔린 전선 고리에 자동차가 만드는 자기장을 검출해서 자동차가 지나가는 것을 감지하게 됩니다. 고리모양으로 되어 있어서 루프 검지기라고 합니다.

루프 검지기를 주차장 입구에 설치해서 자동차가 지나가면 알아내고 싸이렌이 울리도록 만들어서 사용하기도 합니다.

3. 속도 측정

사진에 화살표 한 부분을 보시면 두개의 루프 검지기가 있습니다. 한 개의 루프 검지기 위를 자동차가 지나갈 때마다 인식할 수 있습니다.

루프검지기

첫 번째 루프 검지기와 두번째 검지기를 지나가는 시간 간격을 알 수 있게 됩니다. 두 검지기 사이의 거리는 정해져 있으니 거리에 시간 간격을 나누어 주면 자동차의 속도를 측정하게 되고 과속이면 카메라가 작동하게 됩니다.

두개의 루프 검지기를 모두 지나야 속도가 측정됩니다.

1. 도플러 효과

도플러

움직이는 물체가 내는 소리 (출처 : 네이버 과학백과)

물체가 다가오면서 소리를 내면 그림에서처럼 파장이 짧아집니다. 소리의 파장은 진동수에 반비례하기 때문에 진동수는 커집니다. 진동수가 커지면 우리의 귀는 높은 음으로 인식하게 됩니다.

다가오는 속도가 커질수록 원래 진동수보다 점점 더 큰 진동수가 되어 우리는 더 고음으로 듣게 됩니다.

멀어지는 물체가 소리를 내면 원래의 파장보다 긴 파장의 소리가 되고 진동수가 더 작아져서 저음으로 인식하게 됩니다.

이것을 도플러 효과라고 합니다.

2. 속도 측정

도로를 주행하다 보면 이동식 단속 카메라가 있습니다. 이동식카메라에서 다가오는 자동차를 향해 한가지의 진동수를 가지는 레이저를 쏩니다.

레이저는 달려오는 자동차에 부딪혀서 반사되어 되돌아 옵니다. 반사되어 오는 레이저는 다가오는 자동차가 소리를 내는 것과 같은 상황입니다.

속도가 빠를수록 진동수가 더 큰 레이저로 되돌아 오기 때문에 처음 레이저의 진동수와의 차이로 속도를 알아내게 됩니다.