엠파이어 스테이트 빌딩에서 떨어뜨린 동전이 실제로 사람을 죽일 수 있을까요?

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여러분들은 고층 빌딩에서 동전 하나라도 떨어지면 그것이 콘크리트 속에 파묻히거나 심지어 지나가는 행인이 맞아 죽을 수 있다고 들어보셨을 겁니다. 뉴욕에 있는 엠파이어 스테이트 빌딩의 야외 전망대는 86층 높이입니다. 떨어진 동전이 자유 낙하하는 동안 속도를 내기 위해 충분한 시간이라고 할 수 있습니다. 그렇다면, 만약 동전 하나가 누군가에게 부딪힌다면 어떤 피해가 일어날까요?

우리는 실제로 실험을 검증하기 위해 하이퍼웍스 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하기로 결정하였습니다. 중력은 동전을 땅으로 빠르게 떨어뜨리지만, 우리는 공기 분자와 떨어지는 동전의 충돌로 인한 공기 저항 및 끌어당기는 힘도 고려해야 합니다.

동전이 빠르게 떨어질수록 항력이 더 많이 발생하여 객체의 가속이 느려집니다. 중력과 항력 사이의 푸시 앤 풀을 고려하면 충격 전에 동전이 도달하는 최대 속도를 결정할 수 있습니다. 추락 중 동전의 동작을 파악하기 위해 CFD해석 소프트웨어인 Altair AcuSolve를 사용하였습니다.

CFD를 사용하며 동전이 떨어질 때 발생하는 항력을 시뮬레이션할 수 있을 뿐만 아니라 동전이 하강하며 어떻게 회전하는지 확인할 수 있습니다. 동전을 떨어뜨리거나 던지는 힘과 방향, 바람이나 기류, 공기 중 습도와 같은 다양한 요인들이 비행 중 동전의 회전에 영향을 줄 수 있으므로 이번 시뮬레이션은 여러가지 잠재적 비행 경로 중 하나일 뿐입니다.


시뮬레이션에서 알테어는 자유 낙하 시의 동전을 모델링 하였으며, 공기 저항과 종단 속도로 항력을 추출할 수 있었으며 최대 속도는 시속 61km에 달했습니다.

시속 61km로 충돌 시험 인체모형의 머리 쪽으로 동전이 떨어집니다. 알테어는 충돌해석 시뮬레이션인 Radioss를 이용하여 동전이 충격을 가하는 힘을 기록했습니다.


페니는 1밀리초 이내에 인체모형의 머리에 부딪히고 튕겨져 나가 약 350뉴턴의 힘을 가합니다.

NASA의 보고에 따르면, 평균 남성의 펀치는 약 1,000 뉴턴의 힘을 발휘할 수 있다고 합니다. 그래서 350 뉴턴의 1페니의 충격은 아마도 고통스러울 것이지만, 지속적인 손상을 일으키지는 않는다는 결과를 도출했습니다.

더 자세한 내용은 (여기)에서 확인하실 수 있습니다.

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