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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

생물에서 보여지는 타일 아트의 기능적 미학 : 생물의 테셀레이션 패턴은 설계를 가리킨다.

미디어위원회
2026-01-29

생물에서 보여지는 타일 아트의 기능적 미학

: 생물의 테셀레이션 패턴은 설계를 가리킨다.

(Tiled Beauty : Functional Aesthetics in Biology)

David F. Coppedge


    단순한 자연적 결과 이상의 어떤 일이 일어났던 것일까?


  인류는 오랫동안 테셀레이션(tessellation) 패턴에 매료되어 왔다. 테셀레이션 패턴이란 "결합 재료로 연결된 개별적 요소들이 기하학적으로 반복되는 패턴"을 의미한다.(여기를 클릭). 시멘트로 접착된 벽돌담(brick wall)이 간단한 예이며, 타일과 모자이크는 더욱 정교한 형태이다. 예술가들은 작품에 타일(tiles)을 활용해 왔다. MC 에셔(M. C. Escher)의 그림은(여기를 클릭) 종종 새와 같은 생물학적 형상을 포함하여 숭고한 경지에 이르고 있다. 하지만 생존과 번식을 목적으로 하는 생물들이 왜 테셀레이션 패턴을 갖고 있는 것일까? 단순히 자연법칙 이상의 무언가가 작용하고 있는 것일까? 단순히 생존을 위한 부수적인 요소일까?

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기능적 필요와 반복되는 패턴

이 질문은 PNAS Nexus(2025. 11. 11) 지에 논문을 발표한 9명의 국제 과학자들의 관심을 끌었다. 이들은 생물학자, 컴퓨터 과학자, 엔지니어, 디자이너 등 다양한 분야를 대표하여 "다양한 관점에서 생물학적 타일링을 살펴볼 수 있게 해주었다"는 것이다. 자나(Jana Ciecierska-Holmes) 외의 연구자들은 "타일형 재료 시스템: 보편적 구조적 특색의 생물 다양성과 다기능성 탐구"라는 제목의 논문에서, 생물들의 기능적 필요가 왜 인간이 아름답다고 느끼는 반복적인 패턴으로 이어지는지를 묻고 있었다.

인간은 자연에서 패턴과 계층구조(hierarchies)에 매료되어 왔으며, 특히 장식과 건축에서 이를 모방하고 있다. 그러나 자연의 패턴은 결코 순전히 미적인 것만은 아니며, 진화는 다양한 요인들이 동시에 작용하기 때문에, 자연의 구조 시스템은 본질적으로 다기능적이다. 생물학에서 구조적 패턴이 수행하는 역할(따라서 디자인, 건축 및 공학 분야에서의 잠재적 가능성과 활용)을 이해하기 위해서는, 다양한 사례들과 관련된 재료(materials)들을 분류하고 체계화해야 한다. 본 연구에서는 진화계통나무 전반에 걸쳐 100개의 사례들을 조사한 결과, 이러한 자연의 구조적 모티프(motif, 반복적 패턴, 구성 요소)가 예상외로 널리 퍼져 있음을 발견했다. 우리는 개별적 요소들이 공통된 재료로 결합되어 기하학적이고 반복적 패턴을 나타내는 자연의 구조물인 생물학적 타일링(biological tilings)에 대한 최초의 분류 체계를 제시한다. 우리는 겹눈(compound eyes)에서 갑옷(armor)에 이르기까지, 거대한 분류학적 다양성을 가진, 8자릿수 크기 차이에 걸친 수많은 형태와 기능들을 조사하였으며, 이를 통해 생물학적 타일링의 형태, 기능 및 재료를 분류하는 8개의 변수들로 구성된 계층구조 시스템을 구축할 수 있었다.

그들은 이 100가지 사례에 대한 조사를 통해 "생물학자, 디자이너, 엔지니어, 건축가 등 다양한 분야의 전문가들이 모일 수 있는" 데이터베이스를 구축했으며, 이를 통해 "선택 압력과 상충관계를 탐구하고, 미래 연구 및 협력적인 학제 간 생체모방 프로젝트를 위한 발판을 마련"할 수 있다고 밝혔다. 이 프로젝트는 진화론 대 지적설계론 논란에 대해 어떤 영향을 미칠까? 타일 패턴에 작용하는 "선택 압력(selective pressure)"이 실제로 존재할까? 그리고 트레이드오프(trade-offs, 상충관계)를 고려한다는 것은 최적의 옵션을 선택할 수 있는 통찰력을 전제로 하는 것이 아닌가?

그들의 데이터베이스인 "테셀레이션 재료(Tessellated Materials)"에 있는 몇 가지 예시를 통해 이러한 질문에 대한 답을 찾을 수 있다. 

▶ 곤충의 겹눈 (Compound eyes in insects)

▶ 육각형의 벌집 (Beehive hexagonal honeycombs)

▶ 나비 날개의 겹쳐진 인편 (Overlapping scales on butterfly wings)

▶ 솔방울 껍질 (Pinecone scales)

▶ 거북이 등껍질 (Tortoise shells)

▶ 해바라기 꽃잎 (Sunflower florets)


스케일 차이가 엄청나다 

데이터베이스는 타일 모양(단순, 복잡, 다각형, 또는 비다각형), 타일 간 상호작용, 세분성(granularity), 패턴 및 배치, 타일 재질, 접합 재질별로 많은 사례들을 정리하였다. 사용자는 이러한 기준을 선택하면 해당 특징을 보이는 동물과 식물의 사진을 볼 수 있다.[1] 테셀레이션은 바이러스 캡시드(capsids, 바이러스 게놈을 둘러싸고 있는 단백질 껍질)로부터 파충류 피부에 이르기까지, 심지어 멸종된 용각류에 이르기까지 모든 곳에서 발견된다.

위에 나열된 잘 알려진 사례들을 통해, 우리는 (어떤 이유에서든) 인간이 매력적으로 느끼는 테셀레이션의 잠재적 기능적 이점을 평가할 수 있다. 육각형(hexagons)의 벌집(벌이 몸 바깥쪽에 만드는 것)은 최소한의 밀랍으로 최대한의 면적을 얻도록 쌓을 수 있다.[2] 일부 나비의 인설은 모방이나 짝짓기를 위한 광학적 효과를 낸다. 아르마딜로(armadillos)와 일부 파충류 및 절지동물의 겹쳐진 비늘은 동물의 움직임을 유지하면서 내부를 보호한다.[3] 생물학적 타일의 가능한 기능은 데이터베이스에 나열되어 있다.[4]

▶ 구조적 지지

▶ 차폐

▶ 표면 상호작용(접착력, 그립력)

▶ 감지 

▶ 분리(내부/외부 유출 조절)

▶ 기동성 (예: 구르는 갑옷 입은 동물)

▶ 광학적 특성 (예: 구조색)


분류 체계 

저자들은 린네 분류학처럼 계통 관계를 찾는 것이 아니라, 분류 체계의 패턴을 찾고자 했다. 연구자들은 과학 문헌, 과학 전문가와의 논의, 그리고 인터넷에서 구할 수 있는 사진들을 포함한 다양한 자료들을 바탕으로 데이터베이스를 구축했다. 이를 통해 8개 자릿수 스케일의 차이가 나는 120개의 생물학적 테셀레이션 구조 사례를 수집하고, 앞서 설명한 기준에 따라 정리했다. 관심 있는 분들은 데이터베이스를 검색하고, 기준을 선택하여 생물학적 사례들을 살펴볼 수 있다.


강력한 생체모방적 요소 

테셀레이션 자료 보관소(Archive)는 "활동하는 물질. 이미지 공간 자료"라는 테셀레이션 물질 시스템 그룹 내의 우수한 클러스터(Cluster)와의 대담과 상호작용에서 탄생했다. 독일 연구 재단의 지원을 받는 이 프로젝트 클러스터는 "디지털 시대에 이미지, 공간, 물질의 활동에서 아날로그적인 요소를 재발견"하는 것을 목표로 하고 있다. 이 클러스트에는 생체모방이라는 강력한 흐름이 담겨 있다.

생물학과 과학기술, 정신과 물질, 자연과 문화가 새로운 방식으로 융합되고 있다. 이러한 맥락에서 건축, 소프트 로봇공학, 섬유공학, 재료공학, 디지털 필터, 외과적 절개 기술 등 다양한 분야에서 지속 가능한 관행과 구조에 대한 학제 간 연구 개발이 핵심적인 관심사로 떠오르고 있다.

기능성과 아름다움은 상호 배타적인 것이 아니라는 점에 주목해야 한다. 콘서트홀, 다리, 미술관을 비롯한 인간의 건축물은 종종 이 두 가지를 모두 보여준다. 웅장한 고딕 성당들은 정교한 조각과 장식이 온전히 보존된 채 수 세기 동안 자리를 지켜왔다. 저자들은 인간이 기능적인 아름다움에 끌리는 이유를 이해하고 있다.

생물학적 구조는 종종 계층적(hierarchical)이며, 더 작은 구성 요소들이 반복되는 패턴으로 이루어져 있다. 인간은 고대부터 자연의 패턴에 매료되어 왔으며, 우리의 개념화는 특히 특정한 형태에 의해 지배되는 경향이 있다. 예를 들어, 디자이너와 건축가들은 나선형 구조(고사리 순, 앵무조개 껍질, 파충류 꼬리 등)와 구획화된 폐쇄형, 또는 개방형 빈공간 구조(벌집, 나무, 해면골 등)인 "셀룰라 폼(cellular foams)"에 매료되어왔다. 셀룰라 폼은 미적 아름다움, 높은 강도, 그리고 가벼운 무게를 모두 갖추고 있어, 건축 및 기계공학 분야에서 높이 평가받는다.

그들의 프로젝트는 인간이 단순한 기능보다 아름다움을 더 중시한다는 점을 과소평가하면서도 인정하고 있었다.

인간의 생체모방 노력은 종종 단일 성능 특성(예: 강한 접착력, 높은 견고성, 구조색, 초소수성 등)의 자연적 "최적화"만을 추구하는 근시안적인 결과로 이어지곤 한다. 이러한 방식으로 우리는 생물학에서 영감을 얻는 근본적인 요소, 즉 생물체와 그 자연적 맥락, 복잡하고 다양한 생리적 상호작용, 진화 역사, 그리고 환경의 조화를 간과할 수 있다.

그러므로 인간의 건축은 생물학에서 영감을 받아, 생물들이 해결한 해결책을 모방할 수 있다. 하지만 이러한 영감을 주는데에 생물의 "진화 역사"가 얼마나 중요한지는 독자 여러분의 판단에 맡기겠다. 그렇다. 그들은 진화를 열두 번, 계통발생을 열두 번 이상 언급하고 있었다. 하지만 그들의 말은 진화론 패러다임 내에서 사용되는 일상적인 용어로 생각하고 제거해버리라. 데이터베이스에 있는 생물학적 사례들을 살펴보라. 효율적일 뿐만 아니라, 아름답기까지 하다.


Notes

1. 저자들은 순수 수학적 테셀레이션(축구공의 오각형처럼 곡선을 덮는 기하학적 도형)은 틈 없이 모서리를 공유하는 반면, 생물학적 테셀레이션은 종종 틈이나 겹침이 있다고 지적한다. 이러한 이유로 그들은 '타일링(tilings)'이라는 용어를 선호한다. 

2. 저자들은 벌집 구조와 같은 "밀폐된 또는 열린 셀로 이루어진 빈 공간들의 배열"을 "셀룰라 폼(cellular foams)"이라고 부르고 있으며, "구획으로 나뉜 빈 공간들의 배열"인 테셀레이션과는 구별하고 있다. 테셀레이션은 "구획의 배열이 아니라, 고체 하위 단위들의 타일링"이기 때문이다. 저자들은 "테셀레이션은 사실상 셀룰라 폼의 구조적 역전"이지만, 기하학적 패턴이라는 공통점을 갖고 있다고 설명한다. 목재(wood)와 해면골(cancellous bone)도 셀룰라 폼의 한 종류이다. 

3. 물고기나 파충류의 비늘(scales)처럼 겹쳐진 타일은 유연성과 보호 기능을 결합하여 이동성을 높이는 이점을 제공한다. 인간은 이러한 유리한 겹침 구조를 사슬 갑옷과 지붕 타일(기와)에 모방해 왔다. 

4. 기능적 이점이 있다고 해서, 생물이 그 이점을 제공하는 혁신적 해결책을 제시하거나 능력을 갖게 되는 것은 아니다. 진화론적 혁신은 예측이 아닌, 무작위적인 우연한 돌연변이에 기반한다는 점을 기억해야 한다. 닐 토마스(Neil Thomas)는 그의 신간 『거짓 메시아(False Messiah)』 에서 다윈의 우연에 기반한 이론이 어떻게 "자연"을 마치 유리한 돌연변이를 만들어낼 수 있는 인과적 능력을 가진 행운의 여신처럼 신격화했는지 자세히 논하고 있다. Science and Culture Today 지에서 발췌한 글을(여기를 클릭) 읽어보라. 


참조 : ▶ 생명체의 초고도 복잡성

https://creation.kr/Topic101/?idx=6405658&bmode=view

▶ 피보나치 수열

https://creation.kr/Topic103/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6555161&t=board

▶ 생체모방공학

https://creation.kr/Topic102/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6487906&t=board

▶ 동물의 눈

https://creation.kr/Topic102/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6488243&t=board

▶ 원소들과 주기율표

https://creation.kr/Topic302/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6724113&t=board


출처 : CEH, 2026. 1. 17.

          Science & Culture Today, 2025. 12. 5.  

주소 : https://crev.info/2026/01/sct-biological-tiles-beauty/

          https://scienceandculture.com/2025/12/tiled-beauty-functional-aesthetics-in-biology/

 번역 : 미디어위원회



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