공작의 푸른 깃털은 자연계에서 가장 선명한 색상인가?

공작, 비단벌레, 몰포나비 등 화려한 색상의 생물들이 가지는 발색의 구조인 구조색에 파란색과 녹색이 많은 이유에 대하여 캠브리지대학의 물리학자 지아니 씨 연구팀이 보고했습니다.

The limitations of extending nature’s color palette in correlated, disordered systems | PNAS
https://www.pnas.org/content/early/2020/09/04/2010486117

The limitations of extending nature’s color palette in correlated, disordered systems

Why blue and green are the brightest colors in nature
https://www.zmescience.com/science/why-blue-and-green-are-the-brightest-colors-in-nature/

Why blue and green are the brightest colors in nature

구조색은 그 물질 자체에 색깔이 없음에도 불구하고, 물질 표면의 구조에 의해 빛이 간섭하여 일어나는 발색을 의미합니다. 예를 들어, 공작의 깃털에 보이는 구조색은 미세한 소우지에 의한 것이고, 몰포나비의 구조색은 인분에 의한 것입니다. 나노 스케일의 복잡한 패턴에 의해 빛이 반사되는 것으로, 생물마다 다른 구조색이 나타납니다.

지아니 씨 연구팀은 구조색에서 '광택이 없는 색깔'의 존재 범위를 평가하기 위해, PC에서 구조색상 모델을 이용한 수치 실험을 실시했습니다. 그 결과, 광택이 없는 구조색은 가시광선 내에서는 파란색에서부터 녹색까지 밖에 존재하지 않았다고 합니다.

"자연계에 존재하는 광택을 가진 구조색의 대부분은 무지개색이지만, 광택이 없는 구조색은 파란색에서 녹색 범위까지만 존재합니다. 구조색 무광 빨간색이나 주황색을 인공적으로 재현하려고 하면 채도와 색순도 모두에서 품질이 나빴습니다"라고 연구팀의 일원인 루카스 세르테르 씨는 말합니다. 이 결과에 의해, 광택이 없는 구조색에는 선명한 빨간색이나 선명한 오렌지색은 존재하지 않고, 청색 또는 녹색이 가장 선명한 색상으로 발색된다고 합니다.

구조색의 연구는 새로운 페인트의 개발에 도움이 된다고 합니다. 구조색의 원리 자체는 자동차 페인트 등으로 실용화되고 있는데, 예를 들어 2018년 도요타자동차가 전개하는 자동차 브랜드 렉서스에서는 몰포나비의 구조색을 응용한 자동차 'Structural Blue'가 등장했습니다.

구조색의 연구가 보다 진행되면 자연스러우면서도 무해하고 퇴색하기 어려운 도료의 실용화로 연결된다고 지아니 씨 연구팀은 설명합니다. 지아니 씨는 "구조색을 응용한 페인트는 높은 강도와 내퇴색성에 특화되었으며, 유해 물질을 필요로 하지 않기 때문에 환경친화적이라고 할 수 있습니다"라고 말합니다.