역관절

 

1. 개요
2. 현실에서 역관절인 것
3. 가상 매체의 전통적인 역관절
4. 가상 매체의 2중 역관절


1. 개요

팔꿈치나 무릎의 관절 방향이 인간과 '''반대로''' 되어 있는 관절을 뜻한다. 사실 아주 흔히 보이는 것에 팔 역관절이 적용된 게 있긴 하다. 바로 흔히 포크레인이라 부르는 굴삭기다.
생물 중에서 진짜로 역관절인 경우는 찾아보기 힘들고, 대부분의 진짜 역관절은 기계류에서나 볼 수 있다.
현실에서는 타조나 말의 다리가 역관절의 형태를 띠고 있다고 알려져 있으나, 하부/후미구조의 관절구동방식 자체가 다른 사지동물은 존재하지 않는다. 이렇게 보이는 이유는 간단하다. 발등이 길어서 '''발목 관절(아킬레스건)이 무릎으로 보이기 때문이다.''' 사실 발이라고 생각하는 부분은 실제로는 발가락이고 정강이라고 생각하는 부분이 발등이다. 실제 무릎은 그 위의 앞으로 꺾인 곳이며[1], 밑 부분은 발등이 아주 길게 자란 것이다. 이런 동물은 발가락 끝으로 바닥을 디디고 걷기 때문에 지행(趾行; digitigrade)형이라고 부른다. 인간의 다리와 비교하자면 허벅지는 짧고 정강이와 발등이 길며, 까치발을 서듯 발의 앞꿈치와 발가락으로만 땅을 디디고 있는 것이다. 까치발이라는 표현만 봐도 알겠지만 이는 조류도 마찬가지. 우리가 새들의 "무릎"이라고 생각하는 관절은 실은 우리 발목 관절에 해당한다.[2]
나아가 말(기제목)과 소(우제목)의 경우에는 한술 더 떠서 중족지절 관절조차 땅에 안 닿고 발톱에 해당되는 발굽만 땅에 닿는, 우제(偶蹄; unguligrade)형 동물이다.
사실 인간 기준으로 보니 어색할 뿐 포유류 중에 발바닥 전체로 땅을 딛고 걷는 척행(蹠行; Plantigrade)형 동물은 비율적으로 많지 않다. 그 중 대표적인 게 영장류와 설치류이고 그 외에는 곰이나 너구리 정도.[3] 다시 말해 우리가 "역관절"이라 부르는 관절이 동물계에서는 일반적인 관절 구조이고, 오히려 우리가 특이한 셈이다. 포유류의 조상인 단궁류나 최초의 포유류인 설치류의 다리 구조가 대부분 척행형인 걸 보면 포유류의 원래 다리 형태는 척행이었던 것으로 추측할 수 있다. 그 증거로 개, 사자 등 지행류 동물들도 아직도 발뒷꿈치의 두꺼운 피부가 흔적기관으로 남아있다.
조류를 포함한 공룡은 모두 지행형이지만 이들과 가까운 악어는 척행형이다.
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왼쪽부터 척행형인 청설모, 지행형인 개, 우제형인 사슴이다.
실제 무릎까지도 앞쪽으로 꺾이는 형태의 역관절은 실제 척추동물 중에서는 박쥐가 유일한 것으로 알려졌고, 그나마도 지지하는 역할이지 걸어다니지는 않는다. 다만 무릎이 뒤로 접히는게 아니라 '''다리 전체가 뒤로 휘어져 있다.''' 고로 발바닥이 앞을 보는 형태이다. 비행시의 모습, 근접사진
그런데 중국에서 교통사고로 다리에 심각한 부상을 입은 여성이 가까스로 절단은 피했지만 후유증으로 역관절이 돼버린 불행이 있다. 걸을 수도 없었던 여성은 다행히도 수술을 통해 치료 중이라고 한다.
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위 이미지의 탈것[4] 역시 잘 보면 역관절이 아니다. 대퇴에 해당하는 부위가 아주 작아서 놓치기 쉽지만, 타조를 닮은 지행형 보행을 하는 기계다. 역관절 무릎처럼 보이는 것은 사실 우리의 발목에 해당하는 관절이다. 까치발을 서있는 상태라고 생각하면 된다.
주로 메카닉이나 수인 계열 등에 적용한다. 생김새가 역동적이어서(이는 특히 타조에 영향을 받은 것으로 보인다.) 주로 스피드가 뛰어나다는 설정을 가지고 있는 경우가 많다. 그러나 실제 현실에서 역관절의 기체가 구조역학상 스피드가 좋으냐 하는 문제는 연구중이다.
그리고 이족보행병기 등에는 인간의 신체구조를 적용하는 것보다 안정적으로 보이기 때문에 역관절을 차용한다는 설도 있다.
게임 등에서는 역동적으로 보이고 드레나이의 경우에 모에 요소라고 하는 사람도 있지만, 실제로 보면 왠지 거부감을 느낀다. 표현된 대부분의 역관절이 그냥 사람 다리에서 모양을 따와서 이리저리 꺾어놨거나, 근골격 구조를 대충 구성했기 때문인 것으로 보인다. 그러니까 아예 새로운 모습도 아니고 이상하게 기형같이 보이기 때문일 듯. 사실 드레나이도 근육이 들어가 있는 모양을 보면 역관절보다는 지행형에 가까우며, 후술할 역관절 캐릭터/메카닉들도 네크로모프처럼 사람 다리를 그대로 뒤틀어둔 모양이라기보단 우제류, 파충류, 양서류, 곤충 등 동물의 다리에서 따왔거나 딱 봐도 로봇 다리처럼 생긴 모양새라 기형적인 느낌은 덜한 편.
그리스 신화의 켄타우로스(말 다리), 사티로스(염소 다리) 등도 상반신은 인간형이지만 하반신은 유제류 동물의 것을 달고 있는 모습이다.

2. 현실에서 역관절인 것

보스턴 다이내믹스의 빅 독, LS3, 와일드 캣, 치타 등의 4족 보행 로봇. 또한 공업용 로봇이나 의료용 로봇들의 "팔"은 대개 기본 운동각도가 180도 이상이라, 우리가 보기에는 정방향과 역방향 모두로 가동되는 관절이다.

3. 가상 매체의 전통적인 역관절

무릎 관절이 인간과는 반대로 꺾여 있어 보이는 형태의 역관절로서, 겉보기에는 하나의 무릎을 가진 것처럼 보이며 왼쪽에서 봤을 때 '>'라인을 그리는 종류의 역관절.
실제 동물의 다리에 비유하자면 무릎 관절과 그 위에 있어야 할 허벅지가 대충 생략된 형태의 역관절이라 할 수 있다.[5] 요약하자면 '무릎 관절과 허벅지가 생략된 역관절'이라고 할 수 있으며, 따라서 실은 실제 동물의 뒷다리의 역관절 구조와는 좀 많이 차이가 있는 구조의 역관절이라 말할 수 있다. 실제 동물 중에서 굳이 비슷한 예를 찾자면, 무릎 관절 자체가 일반적인 동물의 뒷다리의 무릎 관절과는 달리 앞쪽 방향으로 꺾여 있는 박쥐의 뒷다리 정도가 그나마 비슷한 예이다(물론 박쥐의 뒷다리는 무릎 관절과 허벅지가 생략되어 있지 않다는 점에서 역시 좀 다르기도 하고, 어디까지나 무릎 관절이 앞쪽 방향으로 꺾여 있는 모양새가 비슷해 보이는 것일 뿐이다.).
실제 동물의 뒷다리의 역관절 구조와는 좀 많이 다른 구조이며, 그렇기 때문인지 서양권 매체에서는 1990년대~2000년대에 들어와서부터 후술하는 2중 역관절 구조의 역관절에게 점차 자리를 내어주는 추세인 듯하다.
다만 그렇다고 해서 딱히 비현실적인 구조인 것은 또 아니라 할 수 있기도 한데, 왜냐하면 현실에서의 실제 로봇 개발에서도 이러한 형식의 역관절에 대해 예전부터 연구가 이루어지고 있기 때문이다. 토요타가 개발했던 탑승형 역관절 로봇인 '아이풋(i-foot)'이 대표적인 예인데, 휴보의 개발진이 이 아이풋에서 영감을 얻어 탑승형 로봇인 '휴보 FX-1'를 만들 때 얻은 연구 결과에 따르면 이러한 형태의 역관절은 힘은 강하지만 운동성능이 의외로 생각보다 떨어진다는 약점이 있었다고 한다. 그래서 휴보 FX-1와 그 후속기인 탑승형 휴머노이드 로봇 '휴보 FX-2'는 역관절 다리 대신 다른 형태의 다리를 채용하게 되었다. 아무래도 실제 동물의 뒷다리의 역관절 구조와는 차이가 큰 구조였기 때문에 결과적으로 운동성능이 낮아졌던 것으로 추정된다.

4. 가상 매체의 2중 역관절

정강이 부분에 관절이 하나 더 있어 보이는 형태의 역관절로서, 겉보기에는 두 개의 무릎을 가진 것처럼 보이며 옆에서 봤을 때 'S'라인을 그리는 종류의 역관절.
실제 동물의 다리에 비유하자면 무릎 관절과 허벅지가 생략되어 있지 않았고 그 대신 발등이 길어서 까치발로 서서 발가락으로 걸어다니는 형태[8]의 역관절이라 할 수 있으며, 좀 더 정확하게 표현하자면 단순히 '2중 역관절'이라고 표현하기보다는 '무릎 관절과 허벅지가 생략되지 않은 역관절'이라고 부르는 쪽이 정확한 표현이라 할 수 있다.[9] '무릎 관절과 허벅지가 생략되지 않은 역관절'이라고 요약된다는 점에서 알 수 있듯이, 실은 이쪽이 오히려 실제 동물의 뒷다리의 역관절 구조에 근접해 있는 구조의 역관절이기도 하다.
실제 동물의 역관절 구조에 가깝다는 점에 있어서 어떤 의미로는 좀 더 고증을 살렸다고도 볼 수 있는 구조. 그렇기 때문인지 서양권 매체에서는 1990년대부터 2000년대에 걸쳐 이러한 2중 역관절 구조의 역관절을 과거에 비해서 상당히 많이 볼 수 있으며, 특히 외계인 속성이나 수인 속성 같은 속성들이 붙은 이종족 캐릭터들의 경우 이러한 2중 역관절 구조의 역관절을 가진 사례가 많이 보인다(프로토스, 드레나이, 상헬리, 프런 등등...).
또한 Warhammer/Warhammer 40,000의 데몬 오브 카오스/카오스 데몬에 속하는 여러 악마들(이를테면 블러드써스터 등)의 경우와 같이 악마들의 다리가 이러한 2중 역관절 구조의 역관절을 가진 것으로 묘사되는 경우도 많이 볼 수 있는데, 이것은 서양 문화권에서 전통적으로 악마가 염소 등의 짐승과 비슷한 다리를 지닌다고 많이 묘사되었던 것을 참고한 설정인 듯하다.
한편으로는 현실에서의 실제 로봇 개발에서도 이러한 형식의 역관절에 대해 역시 연구가 진행되고 있는 듯.## 2중 역관절 구조의 역관절이 실제 동물의 역관절 구조에 가까운 구조임을 생각해보면, 자연스러운 일이라 볼 수 있다. 아무래도 실제 동물의 뒷다리의 역관절 구조를 그대로 본뜬 구조인 만큼 높은 운동성능을 기대할 수 있기 때문이다.
이러한 형식의 역관절은 주로 조류를 비롯한 수각류 공룡을 본뜬 형태의 로봇에게 많이 적용되지만, 한편으로는 인간을 본뜬 휴머노이드 로봇에게 적용되는 사례도 적지 않다. 픽션에서도 흔히 보이는 모습이지만 현실에서도 마찬가지인데, 미국의 자동차 제조사 포드가 로봇 제조사인 어질리티 로보틱스(Agility Robotics)와 제휴하여 개발하고 있는 택배업무용 휴머노이드 로봇 '디지트(Digit)'가 대표적인 사례이다.
  • 고지라 시리즈 - 질라, 신 고지라[10]
  • 공각기동대 STAND ALONE COMPLEX - 해자 303식 강화외골격
  • 기동전사 건담 철혈의 오펀스 - 유고
  • 도타 2 - 밤의 추격자: 이쪽은 역관절 중에서도 우제형이다.
  • 디스트릭트 9 - 프런
  • 디지몬 테이머즈 - 인다라몬
  • 라스트오리진 - S12 쉐이드, S25 스파르탄 캡틴, S25A 스파르탄 어썰트, S25B 스파르탄 부머, 로버트, 오르카호 합류 이후의 Mr. 알프레드#s-3[11], 타이런트
  • 로보캅 2 - 로보 케인
  • 리그 오브 레전드 - 소라카, 아지르, 킨드레드
  • 메탈기어 시리즈 - 메탈기어 지크, REX 형태일 시의 메탈기어 사헬란트로푸스[12], 메탈기어 렉스, 메탈기어 레이, 겟코, 레이징 레이븐
  • 배틀테크/멕워리어의 여러 지행(趾行, digitigrade)형 배틀메크. 노바 캣이나 타나토스 등이 대표적인 예.
  • 블레이드 앤 소울 - 린족[13]
  • 성전사 단바인 - 다나 오시
  • 스타바운드 - 아발리
  • 스타크래프트 시리즈 - 프로토스
  • 아머드 코어 시리즈
    • AC4/ACfA에서의 대부분의 역관절 다리 파츠들[14] - ex : 04-ALICIA, EKHAZAR 등
    • ACV/ACVD에서의 일부 역관절 다리 파츠들[15]
  • 앤썸(게임) - 재블린 엑소수트[16]
  • 오버워치 - 바스티온, D.Va
  • 워크래프트 시리즈 - 드레나이, 타우렌, 늑대인간
  • 인피니티 - 아바타, 제오드론 배트로이드, 오버드론 배트로이드, 유니드론 배트로이드, 이카드론 배트로이드
  • 철기 - VT(버티컬 탱크) 중 역관절 다리를 지닌 일부 기종들.
  • 카운터 스트라이크 온라인 - 포보스
  • 커맨드 앤 컨커 시리즈 - 타이탄 MK I·MK II, 울버린 MK I·MK II, 스트라이커 VX
  • 타이탄폴 - 아틀라스, 스트라이더[17]
  • 타이탄폴 2 - 아이온, 노스스타, 로닌, 톤, 리전, 모나크[18]
  • 트랜스포머 시네마틱 유니버스 - 스타스크림
  • 퍼시픽 림 - 크림슨 타이푼[19]
  • 하프라이프 시리즈 - 보르티곤트
  • 헤일로 시리즈 - 상헬리, 키그야르, 맨티스
  • vilous - 세르갈, 네브리안
  • Warhammer/Warhammer 40,000 - 센티널[20], 워하운드 스카웃 타이탄, 나이트 아미저 워글레이브, 나이트 아미저 헬버린, 블러드써스터, 블러드레터, 퓨리, 타이라니드 워리어, 하이브 타이런트, 스웜로드, 카니펙스, 터마건트, 호마건트, 베스피드 스팅윙, 비스트맨, 리자드맨 등
  • Warframe - 코퍼스 보행형 로봇 병기 전반, 베이 헥 의원 (테라프레임 한정): 해당 코퍼스 로봇들은 이름부터 들짐승에게서 따왔으며[21] 아예 발가락 하나하나까지 구현되어 있다. 비행 병기가 아닌 보행 병기인데 조류의 이름이 붙은 MOA 또한 모아 자체가 날개 없는 새라 사실 상 들짐승이기 때문에 이를 크게 벗어나지 않는다. 다만 자누카나 앰뷸라스처럼 딱히 동물과 상관 없는 이름이 붙기도 하는데, 전자의 경우는 엄밀하게 말해서 워프레임을 재료로 사용한 것이므로 사이보그에 가깝고, 후자는 단순하게도 보행, 이동을 뜻하는 영단어인 앰뷸레이트(Ambulate)에서 이름을 따왔다. 물론 두 기체 또한 현실의 동물과 마찬가지로 특유의 관절 구조가 잘 구현되어 있다.
베이 헥 의원의 경우 본체부터가 엄청난 마개조를 거친 형태인데, 보스전 최후반부에는 테라프레임이라는 일종의 탑승 병기와 결합하여 마치 새를 연상시키는 모습이 된다.

[1] 무릎과 정강이 부분은 < 자에 가까우며, 허벅지와 무릎까지 이어진 부분은 7자에 가깝다. 이런 구조로 인해 새의 경우는 바닥에 앉을 때 발 전체(특히 발뒤꿈치)로 앉게 된다.[2] 우리가 흔히 먹는 치킨의 '''닭다리'''가 바로 '''종아리''' 부분이다.[3] 덕분에 척행형 동물은 사람의 손발과 비슷하게 보여 인간이 움직임을 보고 ''''사람같다'''라고 느끼는 경우가 많다.[4] 스타 워즈에 등장하는 AT-ST[5] 무릎 관절처럼 보이는 부분이 실은 발목 관절이고 허벅지처럼 보이는 부분이 실은 정강이임을 생각해보면, 이 문장이 무슨 의미인 것인지 알 수 있을 것이다.[6] 이쪽은 4족 보행이다.[7] 절지동물에서 진화해서 척추동물 기준으로는 역관절[8] 개과 동물이나 고양이과 동물의 뒷다리, 또는 수각류 공룡의 뒷다리와 같은 구조라 이해하면 편하다.[9] 여기에서 '2중 역관절'이라고 표현한 것은 어디까지나 겉보기에는 두 개의 무릎을 가진 것처럼 보인다는 것에 착안해서 편의상 그렇게 표현한 것일 뿐이다.[10] 전통적인 고지라 디자인은 인간과 같은 다리를 지니고 있는 것이 보통이며, 레전더리 고지라 역시 이러한 전통을 따라서 인간과 같은 척행형 구조의 다리를 지니고 있다. 이러한 전통에서 벗어나 역관절의 지행형 구조의 다리를 갖춘 몇 안 되는 예외적 사례들이 바로 질라와 신 고지라이다. 질라의 경우에는 허리를 수평으로 눕힌 자세를 취하는 등 전체적인 체형 자체가 수각류 공룡의 모습이어서 전통을 따르지 않은 케이스였고, 반면 신 고지라는 마치 인간처럼 허리를 수직으로 세운 자세를 취하는 등 레전더리 고지라와 마찬가지로 전통적인 고지라 디자인을 답습한 디자인이면서도 다리의 구조만큼은 예외적으로 전통을 따르지 않은 독특한 케이스였다.[11] 오르카호에 합류하면서 신체를 로버트와 동형의 것으로 바꿨다.[12] REX 형태일 시 한정. 인간형 형태일 시에는 역관절형 다리가 아닌 일반적인 인간형 다리로 다리의 형태 자체가 변화한다.[13] 린족 npc들을 보면 확실하게 알 수 있다. 플레이어 캐릭터들은 어지간해선 역관절이 드러나지 않는 의상을 입고 있어서 두드러지지 않는다.[14] AC4/ACfA에서는 전통적인 역관절 구조의 다리 파츠들이 많이 줄어들었고, 대부분의 역관절 다리 파츠들이 2중 역관절 구조의 다리 파츠들로 채워져 있다. 같은 급의 일반형 다리 파츠에 비해 강력한 도약 성능과 낮은 선회성능을 지닌 것이 특징.[15] ACV/ACVD에서는 2중 역관절 구조의 다리 파츠들과 전통적인 역관절 구조의 다리 파츠들이 공존한다. 다만 디자인의 차이와는 별개로, 같은 급의 일반형 다리 파츠에 비해 강력한 도약 성능과 낮은 선회성능이 특징인 것은 어느 쪽이든 AC4/ACfA의 역관절 다리 파츠들과 비슷하게 되어 있다.[16] 신체 곳곳의 추진기를 이용한 공중 기동이 가능한 강화복인 만큼 현실적인 충격 흡수 장치를 구현하려고 한 것으로 추정된다. 메탈기어 시리즈의 레이징 레이븐의 2중 역관절 다리와 비슷한 구조.[17] 오우거는 타이탄폴의 다른 타이탄들과는 달리 역관절형 다리가 아닌 일반적인 인간형 다리를 지니고 있으므로 제외.[18] 스코치(타이탄폴에서 등장했던 오우거의 개량형)는 타이탄폴 2의 다른 타이탄들과는 달리 역관절형 다리가 아닌 일반적인 인간형 다리를 지니고 있으므로 제외.[19] 태싯 로닌도 역관절을 가진 것으로 알고 있는 팬이 가끔 있는데, 자세히 보면 정강이가 역관절을 연상시키도록 꺾여 있기는 하지만 관절 구조로 형성된 부분은 인간과 같은 무릎 부위 뿐이다.[20] 다만 전통적인 역관절 설정을 가진 케이스인 구판 센티널은 제외.[21] 자칼, 링스, 레이저백. 하이에나. 참고로 비행형 로봇은 오스프리, 랩터처럼 날짐승에서 이름을 따왔다.

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