In the summer of 1895, crowds flooded the Coney Island boardwalk to see the latest marvel of roller coaster technology: the Flip Flap Railway. This was America’s first-ever looping coaster – but its thrilling flip came at a price. The ride caused numerous cases of severe whiplash, neck injury and even ejections, all due to its signature loop. Today, coasters can pull off far more exciting tricks, without resorting to the “thrill” of a hospital visit. But what exactly are roller coasters doing to your body, and how have they managed to get scarier and safer at the same time?
1895년 여름, 코니 아일랜드에 사람들이 몰려들어 최신 롤러코스터 기술을 보러 왔습니다. 플립 플랩 레일웨이죠. 미국 최초의 롤러코스터였지만 짜릿한 곡예는 대가를 치러야 했습니다. 이 놀이기구는 심각한 편타성 손상이나 목 부상을 유발하거나 심지어 사람을 튕겨내기도 했습니다. 이 모든 게 이 기구의 특징적인 회전고리 때문이었지요. 오늘날 롤러코스터는 훨씬 더 신나는 묘기를 부리는데도 병원 신세를 지지 않아도 됩니다. 그런데 롤러코스터가 몸에 어떤 영향을 주고 어떻게 더 안전하면서도 무서워질 수 있었을까요?
At the center of every roller coaster design is gravity. Unlike cars or transit trains, most coasters are propelled around their tracks almost entirely by gravitational energy. After the coaster crests the initial lift hill, it begins an expertly engineered cycle – building potential energy on ascents and expending kinetic energy on descents. This rhythm repeats throughout the ride, acting out the coaster engineer’s choreographed dance of gravitational energy.
모든 롤러코스터 설계의 핵심은 중력입니다. 자동차나 전철과는 달리 대부분의 롤러코스터는 트랙을 따라 추진될 때 거의 중력 에너지만을 받습니다. 롤러코스터가 첫 번째 정상에 올라가면 철저하게 공학적으로 계산된 순환을 시작합니다. 상승할 때 위치 에너지를 축적하고 하강할 때 운동 에너지를 쓰는 것이지요. 이 리듬이 놀이기구를 타는 동안 반복됩니다. 롤러코스터 엔지니어의 설계대로 중력 에너지를 받은 춤을 추죠. 하지만 이 주기에서 신중하게 고려되지 않은 핵심 변수가 있는데
But there’s a key variable in this cycle that wasn’t always so carefully considered: you. In the days of the Flip-Flap, ride designers were most concerned with coasters getting stuck somewhere along the track. This led early builders to overcompensate, hurling trains down hills and pulling on the brakes when they reached the station. But as gravity affects the cars, it also affects the passengers. And under the intense conditions of a coaster, gravity’s effects are multiplied.
바로 여러분입니다. 플립 플랩이 있던 시절에는 놀이기구 설계자는 기구가 트랙 어딘가에 멈추게 될 것을 가장 신경썼습니다. 그래서 초기 설계자들은 이를 막기 위해 지나치게 신경을 썼습니다. 기구가 빠른 속도로 내려 꽂히게 하고 정거장에 도착했을 때 브레이크를 잡아당기는 것이죠. 하지만 중력이 기구에 작용하면서 탑승자에게도 작용합니다. 롤러코스터의 강력한 상황에서 중력의 영향은 몇 배로 증가합니다. 제트기 조종사,
There’s a common unit used by jet pilots, astronauts, and coaster designers called “g force”. One G force is the familiar tug of gravity you feel when standing on Earth – this is the force of Earth’s gravitational pull on our bodies. But as riders accelerate and decelerate, they experience more or less gravitational force. Modern ride designers know that the body can handle up to roughly 5 Gs, but the Flip-Flap and its contemporaries routinely reached up to 12 Gs. At those levels of gravitational pressure, blood is sent flying from your brain to your feet, leading to light-headedness or blackouts as the brain struggles to stay conscious. And oxygen deprivation in the retinal cells impairs their ability to process light, causing greyed out vision or temporary blindness. If the riders are upside down, blood can flood the skull, causing a bout of crimson vision called a “redout”.
우주 비행사와 기구 설계자가 쓰는 "중력가속도"라는 일반적 단위가 있습니다. 1G 는 지구에 서 있을 때 느끼는 익숙한 중력입니다. 이게 우리 몸에 작용하는 지구 중력이죠. 하지만 탑승자가 가속하고 감속하면서 중력을 더 또는 덜 경험합니다. 현대 기구 설계자는 신체가 5G까지만 견딜 수 있음을 알지만 플립 플랩과 그 당시 놀이기구들은 보통 12G까지 올라갔습니다. 그 정도 수준의 중력에서는 뇌에서 발로 피가 막 움직여서 현기증이 나거나 정신을 잃습니다. 뇌가 정신을 차리려고 애쓰면서요. 망막세포의 산소 부족은 빛을 처리하는 능력을 약화시켜서 시야가 흐려지거나 잠시 안보이게 됩니다. 탑승자가 거꾸로 있으면 피가 두개골로 흐르면서 "붉은 현기증"이라는 붉은 시야 현상을 일으킵니다. 반대로, 마이너스 G 값은 무중력을 만들어내죠.
Conversely, negative G’s create weightlessness. Within the body, short-term weightlessness is mostly harmless. It can contribute to a rider’s motion sickness by suspending the fluid in their inner ears which coordinates balance. But the bigger potential danger – and thrill – comes from what ride designers call airtime. This is when riders typically experience seat separation, and, without the proper precautions, ejection. The numerous belts and harnesses of modern coasters have largely solved this issue, but the passenger’s ever-changing position can make it difficult to determine what needs to be strapped down.
신체 내에서 단기 무중력은 대개 무해합니다. 탑승자가 멀미를 느낄 수 는 있습니다. 균형을 맞춰주는 귀 내부의 액체가 떠 있기 때문이지요. 하지만 더 큰 잠재적 위험성과 스릴은 놀이기구 설계자가 공중시간이라고 부르는 데서 생깁니다. 이는 탑승자가 좌석에서 분리될 때 생기는데 적절한 예방조치가 없으면 밖으로 툉겨나갑니다. 현대의 수많은 띠와 안전벨트가 이런 문제를 대개 해결했지만 탑승자의 위치가 자꾸 바뀌기 때문에 어디를 묶어줘야 할지 결정하는 게 어려울 수 있습니다.
Fortunately, modern ride designers are well aware of what your body, and the coaster, can handle. Coaster engineers play these competing forces against each other, to relieve periods of intense pressure with periods of no pressure at all. And since a quick transition from positive to negative G-force can result in whiplash, headaches, and back and neck pain, they avoid the extreme changes in speed and direction so common in thrill rides of old. Modern rides are also much sturdier, closely considering the amount of gravity they need to withstand. At 5 G’s, your body feels 5 times heavier; so if you weigh 100lbs, you’d exert the weight of 500 lbs on the coaster. Engineers have to account for the multiplied weight of every passenger when designing a coaster’s supports.
다행히 현대 놀이기구 설계자들은 신체와 놀이기구가 어디까지 버틸 수 있는지 잘 알고 있습니다. 롤러코스터 공학자들은 이 서로 반대되는 힘들을 조절하고 강한 압력의 시간과 무압력의 시간의 균형을 맞춥니다. 플러스 G에서 마이너스 G힘으로 빠르게 바뀌면 편타성 상해, 두통, 요통과 목 통증이 생길 수 있어서 속도와 방향의 극단적인 변화를 피합니다. 옛날의 스릴있는 놀이기구에서는 흔한 일이었죠. 오늘날 놀이기구는 훨씬 튼튼하고 견뎌야할 중력을 면밀히 검토합니다. 5G에서 신체는 5배 더 무겁게 느껴집니다. 체중이 100파운드(45kg)라면 500파운드(225kg)의 무게로 롤러코스터에 압력을 가하는 거죠. 엔지니어들은 롤러코스터 지지대를 설계할 때 탑승자의 증대된 체중을 고려해야 합니다. 그래도 놀이기구를 모두가 탈 수 있는 건 아닙니다.
Still, these rides aren’t for everyone. The floods of adrenaline, light-headedness, and motion sickness aren’t going anywhere soon. But today’s redundant restraints, 3D modeling and simulation software have made roller coasters safer and more thrilling than ever. Our precise knowledge about the limits of the human body have helped us build coasters that are faster, taller, and loopier – and all without going off the rails.
아드레날린이 솟구치고, 현기증과 멀미가 나는 건 금방 없어지지 않을 겁니다. 하지만 오늘날 과다한 제한과 3D 모델, 시뮬레이션 소프트웨어가 롤러코스트를 어느 때보다 더욱 안전하고 스릴있게 해줬습니다. 신체의 한계에 대한 사전 지식이 롤러코스터를 더 빠르고, 길고, 회전하도록 도와줬으며 트랙에서 탈선하지 않고도 할 수 있죠.