군중의 집단 움직임은 액체가 흐르는 것과 유사

[요약] 프랑스 국립과학연구원(CNRS) 연구진이 마라톤 출발점에서의 군중 움직임을 분석해 군중의 움직임이 유체역학적인 패턴을 따른다는 사실을 검증하는 물리 모델을 처음으로 개발했다. 군중이 많이 모이는 곳에 설치할 대규모 구조물을 제작하는 데 도움이 될 것으로 기대된다. (2019. 1.)

프랑스 국립과학연구원(CNRS) 연구진이 마라톤 대회의 출발점에서 선수들이 출발하는 움직임을 분석해 군중의 집단적 움직임이 액체의 흐름으로 묘사될 수 있음을 밝혔다. 국제 학술지 사이언스 4일자(현지시각)에 발표된 이번 연구결과는 속도와 밀도의 변동이 어떻게 집단 군중에게 전달되는지를 예측할 수 있게 해준다. 2016년 열린 시카고 마라톤 대회에서 관찰된 군중의 흐름에 대한 분석은 2017년 파리 마라톤의 시작점에서 수천명에 달하는 주자들의 움직임을 예측하는 데 도움을 줬다. 

군중의 움직임과 행동에 대한 정확한 시뮬레이션은 ‘디지털 시퀀스’를 만들거나 군중 관리를 위한 대규모 구조물을 제작할 때 매우 중요하다. 디지털 시퀀스란 컴퓨터 상에서 논리 제어를 통해 원하는 데이터들을 원하는 순서와 논리로 동작하게 만드는 작업을 말한다. 그러나 외부 자극에 반응하는 집단이 공동으로 움직이는 역동적인 형태를 양적으로 예측하는 역량은 경험적 행동 규칙에 따라 각 개인의 행동을 시뮬레이션한 모델에 맞춰진 주요 문제로 대부분 남아있다. 지금까지 이같은 행동 규칙을 따르지 않고 집단 군중의 전체적인 움직임을 실험적으로 검증할 수 있는 물리적인 모델은 없었다. 

CNRS 연구진을 포함한 프랑스 주요 대학 연구진은 집단 군중 움직임의 특정을 검증하는 모델을 만들기 위해 먼저 수만명으로 이뤄진 군중을 대상으로 이뤄진 측정 캠페인에서 추론한 첫 번째 방정식을 제시했다. 물리학자들은 마라톤을 시작할 때 주자들 중 특정 집단(코호트)에 주목했다. 그들은 걷고 멈추는 일련의 연속적인 행동 시퀀스를 만들어내는 이들에 의해 스타팅 라인으로 몰려들게 된다. 이 프로토콜은 일반적으로 유체의 기계적인 반응을 탐색할 때 사용되는 자극과 유사한 주기적이고 제어된 방해를 만들어낸다. 

연구진이 제시한 첫 번째 방정식을 이용한 결과 놀랍게도 마라톤에 임하는 이들을 여러 개의 그룹으로 나눴을 때 이 그룹들의 집단 행도은 그룹별로 거의 변화가 없는 것으로 나타났다. 속도 정보도 초속 1m를 약간 넘는 수준으로 지속됐다. 연구진은 2016년 시카고 마라톤 대회에서 관찰된 집단의 흐름을 방정식을 통해 분석한 결과를 토대로 2017년 열렸던 파리 마라톤 대회의 시작점에서 주자 수천명의 움직임을 예측하는 데 성공했다. 군중의 집단 움직임과 흐름을 정확하게 예측할 수 있는 일반적인 설명을 가능케 만들었다는 의미다. 

연구진은 또 5차례의 마라톤 레이스 출발점에서의 이미지를 분석하기 위해 유체 역학의 기술적 표준을 활용해 매 순간마다 군중 속도를 성공적으로 측정해 이를 액체의 흐름으로 설명하는 데도 성공했다. 연구진은 한 그룹의 속도가 달라지지 않고 수백미터에 걸쳐 파도 형태를 만들어 그룹 뒤쪽으로 확산된다는 사실을 입증했다.

반대로 군중의 이동 궤적에 대한 변동 사항은 신속하게 분산돼 군중 속에서 단 몇 미터 내에서만 퍼진다. 간단히 말해 속도에 대한 정보는 그룹 내에서 쉽게 확산되고 방향에 대한 정보는 그룹 내에서 쉽게 확산되지 않는 것이다. 연구진은 향후 군중의 유체역학적인 움직임의 한계를 테스트하기 위해 극한의 교란에 대한 집단 움직임의 반응을 연구할 계획이다.