꿀벌은 어떻게 좁은 곳도 쉽게 통과할까?

 (A close-up view of a honeybee traversing a restrictive 7.5mm tall aperture. Credit: UNSW Canberra.)

꿀벌은 식물의 꽃가루를 옮겨주는 중요한 곤충으로 지구 생태계에서 없어서는 안될 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 그러나 최근 그 개체수가 감소하면서 경고등에 켜진 상태입니다. 과학자들은 그 이유를 알기 위해 많은 연구를 진행했습니다.

하지만 이런 이유를 제외하고 생각해도 꿀벌은 그 자체로 놀라운 동물입니다. 작은 뇌를 이용해 3차원적으로 지형을 파악하고 복잡한 수풀 사이를 지나 꿀을 따오고 모은 꿀과 꽃가루를 저장하고 복잡한 벌집을 짖는 놀라운 능력을 지니고 있기 때문입니다.

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뉴사우스웨일스 대학교 캔버라 캠퍼스의 스리다르 라비 박사 (Dr. Sridhar Ravi)와 동료들은 꿀벌이 좁은 공간을 빠르게 비행하면서 다른 물체와 충돌하지 않고 목적지에 도달하는 최적의 경로를 찾아내는 비결을 연구했습니다.

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꿀벌의 작은 뇌와 복잡한 주변 환경, 그리고 빠르게 비행하는 특성 등을 고려하면 큰 충돌 없이 꿀벌이 최적의 비행 경로를 찾아내서 에너지 낭비 없이 안전하게 비행한다는 것은 놀라운 일입니다. 자율 비행 드론 개발자들이 가장 궁금해할 알고리즘이기도 합니다.

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연구팀은 그 비결을 알아내기 위해 우선 가장 기본적인 질문부터 시작했습니다. 이들은 꿀벌이 비행할 틈(즉, 구멍)을 판단할 때 절대적인 크기를 기준으로 하는지, 아니면 다른 틈과의 상대적인 크기를 기준으로 하는지를 먼저 확인하고자 했습니다. 이를 위해 연구팀은 특수한 터널에서 꿀벌들을 훈련시켰습니다. 꿀벌이 터널을 통과한 후 설탕물을 보상으로 얻도록 하고 몇 주에 걸쳐 훈련시킨 것입니다.

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꿀벌이 터널에 익숙해진 후 연구팀은 새로운 장애물을 설치했습니다. 이 장애물들은 사진에서 보는 것처럼 너비는 똑같고 높이는 서로 달랐습니다. 그리고 연구팀은 꿀벌이 두 가지 다른 높이의 장애물이 주어질 때 어떤 기준으로 선택하는지 조사했습니다.

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연구팀의 가정 중 하나는 베버의 법칙(Weber's law)을 따르는지 확인하는 것입니다. 베버의 법칙은 감각 기관이 자극의 변화를 알아차리기 위해서는 처음 자극에 비례하여 일정한 비율 이상으로 자극이 변해야 한다는 심리학 및 생리학 법칙입니다. 예를 들어 10kg에서 2kg을 더하는 것은 금방 감지할 수 있지만, 50kg에서 2kg를 더하는 것은 쉽게 감지하지 못할 수 있습니다. 자극의 절대적인 크기 이상으로 변화량의 크기가 중요하다는 의미입니다.

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연구팀의 실험 결과는 충돌 위험도에 따라 꿀벌이 다르게 행동한다는 것을 보여줍니다. 두 구멍 모두 충분히 넓어서 통과하기에 안전하다고 판단되면, 꿀벌은 불필요한 에너지 소모를 줄이기 위해 상세한 분석을 생략하고, 거의 무작위에 가까운 선택을 합니다. 반면 두 구멍의 크기가 모두 작아서 충돌 가능성이 높을 때는 꿀벌이 매우 정밀한 비교 작업을 수행합니다. 그리고 좀 더 충돌 가능성이 적어 보이는 쪽으로 이동했습니다.

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꿀벌을 비롯한 많은 생물들이 베버의 법칙을 따른다는 것은 이전 연구를 통해 알려져 있습니다. 하지만 이번 연구는 꿀벌은 베버의 법칙을 이용해 상대적 크기를 비교하되, 충돌 위험이 클 때만 인지 에너지를 집중 투입하여 정밀하게 경로를 선택하고, 안전할 때는 분석을 생략함으로써 에너지 효율을 극대화하는 방식을 사용한다는 점을 보여줍니다. 꿀벌처럼 작은 뇌를 지닌 곤충에겐 분석 자체가 상당한 에너지를 소비하는 낭비가 될 수 있기 때문입니다.

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이번 연구는 꿀벌처럼 뇌가 작고 크기도 작은 곤충이 매우 에너지 효율적이고 합리적으로 움직일 수 있는 비결을 보여주고 있습니다. 생물의 뇌를 모방한 생체 모방 연구에 있어 새로운 가능성을 제시한 연구로 생각됩니다.

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참고

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https://phys.org/news/2026-05-honeybees-reveal-weber-law-flight.html

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Timothy R. Jakobi et al, Threading the needle: spatial constraints sharpen visual sensitivity in honeybees, Biology Letters (2026). DOI: 10.1098/rsbl.2025.0849.

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