우주선에 벌집 구조가 있는 까닭

[무지렁이]

우주선에 벌집 구조가 있는 까닭

김윤정 기자

입력 2026.10.15. 15:49

초등 저학년 이상‘헥사곤’, 꿀벌이 튼튼하고 얼지 않는 벌집 만드는 비결
충격 가해도 다른 육각형으로 골고루 분산
인공위성·우주 망원경에도 헥사곤 구조 사용

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‘윙윙~’

따스한 햇살이 내리쬐는 어느 날, 꿀벌들이 꽃밭과 벌집 사이를 쉴 새 없이 오가고 있어요. 꿀을 모아 온 꿀벌은 벌집에 꿀을 차곡차곡 저장하고, 다른 꿀벌들은 밀랍으로 새로운 방을 만들고 있죠. 그런데 벌집을 자세히 들여다보면 신기한 점이 있어요. 수천 개의 작은 방이 자로 잰 듯 가지런한 육각형 모양이라는 거예요. 더 흥미로운 점은 우주에서도 벌집 구조를 찾아볼 수 있다는 겁니다. 이를 ‘헥사곤 구조(Hexagon Structure)’라고도 해요. 최근 ‘누리호’가 싣고 간 인공위성에도 이 구조가 사용됐고, 스페이스X의 우주 비행체와 미국항공우주국(NASA)의 제임스 웹 우주 망원경에서도 육각형 구조를 찾아볼 수 있어요. 벌집과 우주 비행체가 모두 육각형을 활용하는 까닭은 무엇일까요?

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벌집

먼저, 육각형은 빈틈없이 공간을 채울 수 있는 구조이기 때문이에요. 벽을 동그라미로 만들어 이어 붙인다고 생각해 보세요. 그 사이에 낭비되는 틈새가 생기겠죠. 틈새 없이 평면을 채울 수 있는 정다각형은 정삼각형, 정사각형, 정육각형 세 가지뿐이에요.

그중에서도 정육각형은 최소한의 재료로 최대한의 공간을 확보할 수 있어요. 같은 길이의 끈으로 정삼각형과 정사각형, 정육각형을 만들어보세요. 정육각형의 면적이 가장 넓을 거예요. 벌집을 짓는 ‘밀랍’은 벌들의 몸에서 나오는 귀한 재료예요. 따라서 적은 밀랍으로 넓은 방을 만들기에는 정육각형이 가장 효율적이죠.

한편, 우주 비행체는 발사할 때 엄청난 진동과 힘을 견뎌야 해요. 로켓이 발사될 때는 평소 몸무게의 최대 11배에 해당하는 힘이 가해질 수 있고, 천둥보다 큰 약 138데시벨(dB)의 소음 때문에 강하게 흔들리기도 하거든요. 그렇다고 몸체를 모두 두꺼운 금속으로 만들면 너무 무거워지겠죠. 그래서 적은 재료로 가볍고 튼튼한 구조를 만들기 위해 벌집 구조를 활용하는 거예요.

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게다가 헥사곤 구조는 무척 튼튼해요. 육각형 벌집의 한쪽 벽을 꾹 누르면 어떻게 될까요? 누르는 힘은 연결된 이웃 벽으로도 전달돼요. 외부에서 충격이 가해지면 여러 벽이 힘을 나누어 견디는 거죠. 우주 비행체에는 카메라와 통신 장비, 컴퓨터 같은 정밀한 장치가 들어 있어요. 우주에서는 작은 파편이 빠른 속도로 부딪힐 위험도 있고요. 따라서 진동과 충격에도 견딜 수 있는 튼튼한 구조가 필요하답니다.

마지막으로 헥사곤 구조는 육각형 공간에 공기를 가둬 단열 효과도 낼 수 있어요. 벌이 꿀과 애벌레를 보호하려면 벌집의 온도를 적절하게 유지해야 하는데요. 벌집 내부의 공기는 열이 빠르게 이동하는 것을 줄여줘요. 우주선에도 단열이 중요해요. 우주에서는 햇빛을 받는 곳과 그늘진 곳의 온도 차이가 300℃ 이상 벌어질 수 있거든요. 단열재를 결합한 벌집 구조는 급격한 온도 변화로부터 부품을 보호하는 데 도움을 준답니다.

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3학년 1학기 과학 4단원
생물의 한살이

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자도 없는데... 꿀벌은 어떻게 육각형 모양 집을 지을까?

자나 각도기도 없는 꿀벌은 어떻게 똑같은 육각형 방을 만들까요? 놀랍게도 벌집은 처음부터 육각형이 아니에요. 꿀벌들이 밀랍으로 둥근 방을 만들면, 그 방이 점차 육각형으로 바뀌는 거예요. 그 비밀은 꿀벌의 체온과 밀랍의 성질에 있어요. 일벌들이 빽빽하게 모여 일하면서 열을 내면 밀랍이 말랑말랑해져요. 이때 둥근 방들이 서로 맞닿은 부분에서 ‘표면장력’이라는 힘이 작용해요. 표면장력은 액체의 표면이 최대한 좁아지려는 성질이에요. 마치 비눗방울 여러 개가 서로 맞닿으면 경계면이 평평해지는 것과 비슷하죠. 이렇게 맞닿은 벽이 펴지면서 육각형 모양을 갖추게 돼요. 여기에 꿀벌들이 더듬이와 턱, 다리로 밀랍을 다듬는 작업까지 더해져 정교한 벌집이 완성되는 거랍니다.

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헥사곤 구조(Hexagon Structure): 벌집처럼 정육각형 셀을 빈틈없이 나열하여 만든 공간 구조를 뜻한다. 적은 양의 재료로도 가볍고 튼튼하게 만들 수 있으며, 외부에서 가해지는 힘을 골고루 분산시키는 특징이 있다. 인공위성, 항공기, 건축물 등에 활용된다.

밀랍(蜜蠟): 꿀벌이 배에 있는 밀랍샘에서 만들어 내는 천연 물질. 처음에는 부드럽지만 시간이 지나면 단단해지며, 꿀벌은 이를 이용해 육각형 모양의 벌집을 만든다. 꿀과 꽃가루를 저장하고 알과 애벌레를 보호하는 방을 만드는 데 쓰인다.

단열(斷熱): 물체와 물체 사이에서 열[熱]이 이동하는 것을 막거나 차단[斷]하는 것.

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• 벌집과 인공위성에 헥사곤 구조가 사용되는 까닭으로 알맞은 것을 모두 고르세요.

① 빈틈없이 이어 붙일 수 있다.

② 적은 재료로 넓은 공간을 만들 수 있다.

③ 힘을 여러 벽으로 나누어 받을 수 있다.

④ 육각형은 다른 모양보다 만들기 쉽기만 하다.

• 벌집 구조를 인공위성에 활용한 것처럼, 자연의 모양이나 특징에서 아이디어를 얻어 만든 건축물이나 물건을 한 가지 조사해 보고, 자연의 어떤 점을 본떠 만들었는지와 함께 설명해 보세요.