오각형·칠각형 등 포함…그래핀 등 결정계와 유사

꿀벌은 육각형의 방을 격자 구조로 정교하게 짓는 것으로 정평이 나 있다. 벌집의 재료가 되는 밀랍 1 파운드(454ｇ)를 생산하는데 꿀 8.4 파운드(3.8㎏)가 필요하다는 점에서 단위면적당 경계를 최소화할 수 있는 정육각형 방은 꿀벌에게는 생존이 걸린 문제다.

하지만 나무 구멍과 같은 불규칙한 표면 등 구조적으로 정육각형 격자 구조의 집을 만들 수 없는 상황에서는 어떻게 대처할까?

미국 볼더 콜로라도대학 '바이오프런티어 연구소'의 오릿 펠렉 조교수 등이 참여한 연구진은 서양 꿀벌(Apis mellifera)을 대상으로 이를 실험하고 컴퓨터모델로 분석한 결과를 미국 국립과학원 회보(PNAS)를 통해 발표했다.

연구진은 정육각형 방을 만들 수 없는 다양한 기하학적 구조를 가진 틀을 3D 프린터로 제작해 꿀벌들에게 제시한 뒤 이를 바탕으로 지어진 벌집을 그래핀과 같은 무기물 결정체를 연구하기 위해 개발된 컴퓨터 모델로 역공학적으로 분석해 꿀벌의 집짓기에 내재된 규칙을 규명했다.

그 결과, 정육각형 방을 지을 수 없는 기하학적 제한에 대처하기 위해 오각형이나 칠각형 등이 포함된 변칙적인 특정 패턴의 방이 반복되는 것을 확인했다.

꿀벌을 활용한 실험과 컴퓨터 시뮬레이션 결과 간의 일치는 벌집을 그래핀과 다른 결정계(crystal system)의 형성과 유사한 것으로 간주할 수 있다는 점을 시사한다고 연구팀은 밝혔다.

연구팀은 수천마리의 벌이 달라붙어 각자 밀랍을 분비하며 주변과의 상호작용을 토대로 방을 만드는 국부적 규칙이 벌집의 전체적인 질서나 불규칙성을 설명해 준다면서 이번 연구 결과는 벌집 짓기의 효율성을 극대화하는 꿀벌의 전략에 대한 통찰력을 제공해주는 것이라고 설명했다.

연구팀은 벌집을 통해 드러난 꿀벌의 지혜가 새로운 경량급 구조물을 고안하는데 영감을 줄 수 있기를 희망하고 있다.

정육각형 방을 만들 수 없게 제시된 틀에 형성된 불규칙한 꿀벌 방 

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