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최근 수정 시각 : 2024-10-10 02:00:56

역관절

1. 개요2. 현실의 역관절
2.1. 동물2.2. 역관절 로봇
3. 가상 매체의 역관절
3.1. 가상 매체의 전통적인 역관절3.2. 가상 매체의 2중 역관절

1. 개요

척추동물, 즉 내골격이 있는 동물의 팔다리 관절(즉 팔꿈치나 무릎의 관절)이 인간과 반대 방향으로 굽혀지고 펴지는 것을 흔히 역관절이라 지칭한다.

간혹 특이한 체질로 인해 팔꿈치 또는 무릎 관절이 과신전(hyperextension)하는 사람이 있는데, 이 경우 역관절이 있는 것처럼 보인다.

2. 현실의 역관절

2.1. 동물

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허나 실제로는 자연계에 역관절을 가진 척추동물은 거의 없다. 우리가 역관절이라고 생각하는 동물들은 역관절이 아니라 발 끝으로 서 있고 발바닥이 다리처럼 길어서 발목 관절( 아킬레스건)이 무릎으로 보이는 것 뿐이다.

즉 사람이 발꿈치를 들고 발끝으로 걷는데 발목을 보고 무릎이라 생각해서 역관절이라 생각하는 것과 같다. 다시 말해 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 한 술 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 곰을 비롯한 일부 식육목 동물들 정도이다.[3] 다시 말해 우리가 "역관절"이라 부르는 관절이 동물계에서는 일반적인 관절 구조이고, 오히려 우리가 특이한 관절을 가진 셈이다. 포유류의 조상인 단궁류의 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.

박쥐는 정말로 무릎이 역관절인 것으로 보이지만, 실은 무릎이 뒤로 접히는 것이 아니라 다리 전체가 인간과 반대 방향을 보도록 돌아가 있다. 고로 발바닥이 앞을 보는 형태이다. 비행시의 모습, 근접사진

간혹 손상으로 인해 역관절이 되는 경우도 있다. 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.

2.2. 역관절 로봇

로봇에게 역관절 유무는 사실 그렇게 크게 의미는 없다. 보스턴 다이내믹스의 빅 독, LS3, 와일드 캣, 치타 등의 4족 보행 로봇. 또한 공업용 로봇이나 의료용 로봇들의 "팔"은 대개 기본 운동각도가 -180~+180도 이상이라, 우리가 보기에는 정방향과 역방향 모두로 가동되는 관절이다.



로봇에게 정관절, 역관절 따지는 것이 별 의미 없다는 대표적인 예시로 '스팟형 로봇'이 있다. 2024년 기준 로봇 개의 대세 구조는 스팟형으로 위 동영상은 스팟 로봇과 동일한 구조를 가진 B1이라는 로봇이다. 보다시피 앞뒤 모두 동일한 관절 구조로 이루어져 있다. 생물학적으로는 앞은 정관절, 뒤는 역관절이라고 볼 수 있겠지만 직관적으로 봤을 때 그냥 동일한 구조의 다리를 4개 달아놓은 것에 불과하다는 것을 알 수 있다. 이런 구조가 된 것은 물리적으로 앞뒤 다리가 충돌하지 않는다는 이점과 4개의 다리의 방향이 같음으로서 4개의 다리에 동일한 기구학 계산을 적용할 수 있다는 이점 등이 있기 때문으로 추정해볼 수 있다. 즉, 만들기 나름이라는 것.

3. 가상 매체의 역관절

로봇이나 수인, 외계인을 묘사할 때 역관절로 흔하게 디자인한다.

인간과 다르면서도 역동적으로 보이는 편이지만 모션을 디자인하기 상당히 까다롭고 플레이어가 거부감을 느끼기도 쉽다. 표현된 대부분의 역관절이 그냥 사람 다리에서 모양을 따와서 이리저리 꺾어놨거나, 근골격 구조를 대충 구성했기 때문인 것으로 보인다.

와우의 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.

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스타워즈에 등장하는 AT-ST

참고로 위 이미지의 탈 것 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. 이는 사족보행 생물의 뒷다리를 모티브로 디자인 한 것이기 때문.

역동적인 움직임과 타조 같이 높은 속도를 낼 수 있는 동물의 사례로 인해 창작물에선 역관절 로봇의 스피드와 점프력이 일반 보행형보다 뛰어나다. 그러나 실제 현실에서 역관절의 기체가 구조역학상 스피드가 좋으냐 하는 문제는 연구중이다.

3.1. 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.[4] 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'을 만들 때 얻은 연구 결과에 따르면 이러한 형태의 역관절은 힘은 강하지만 운동성능이 의외로 생각보다 떨어진다는 약점이 있었다고 한다. 그래서 휴보 FX-1과 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.

3.2. 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. 가장 쉽게 말하면 개나 고양이 또는 수각류 공룡의 뒷다리와 똑같은 형태의 관절.

실제 동물의 다리에 비유하자면 무릎 관절과 그 밑의 종아리 및 발목 관절이 생략되어 있지 않았고 그 대신 발등이 길어서 까치발로 서서 발가락으로 걸어다니는 형태이다. 무릎 꿇은 상태서 허벅지만 들어서 일어난 상태에서 발등만 길게 자란 형태라 할 수 있으며 동물 뒷다리와 구조가 똑같은 역관절이라 보면 되겠다.

보통은 '2중 역관절'이라 호칭되지만, 여기에서 '2중 역관절'이라고 표현한 것은 어디까지나 겉보기에는 두 개의 무릎을 가진 것처럼 보인다는 것에 착안해서 가상 매체의 전통적인 역관절과의 구분을 위해 편의상 그렇게 표현한 것일 뿐이다. 좀 더 정확하게 표현하자면 단순히 '2중 역관절'이라고 표현하기보다는 '무릎 관절과 허벅지가 생략되지 않은 역관절'이라고 부르는 쪽이 정확한 표현이라 할 수 있다.

실제 동물의 역관절 구조에 가깝다는 점에 있어서 어떤 의미로는 좀 더 과학적인 개연성을 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...). 악마들의 다리가 이러한 2중 역관절 구조의 역관절을 가진 것으로 묘사되는 경우도 근래의 가상 매체들에서는 많이 볼 수 있는데, 이것은 서양 문화권에서 전통적으로 악마가 염소 등의 짐승과 비슷한 다리를 지닌다고 많이 묘사되었던 것을 참고한 것이다.

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.

[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 닭다리가 바로 종아리 부분이다. [3] 덕분에 척행형 동물은 사람의 손발과 비슷하게 보여 인간이 움직임을 보고 사람같다라고 느끼는 경우가 많다. [4] 무릎 관절처럼 보이는 부분이 실은 발목 관절이고 허벅지처럼 보이는 부분이 실은 정강이임을 생각해보면, 이 문장이 무슨 의미인 것인지 알 수 있을 것이다. [5] 이쪽은 4족 보행이다. [6] 절지동물에서 진화해서 척추동물 기준으로는 역관절 [7] 뉴트럴 자세에서 얼핏 다리가 꺾여 있는 것처럼 보이는데, 실은 발꿈치를 땅에 댄 상태로 발목을 안쪽으로 심하게 튼 자세다. [8] 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. [9] 오르카호에 합류하면서 신체를 로버트와 동형의 것으로 바꿨다. [10] REX 형태일 시 한정. 인간형 형태일 시에는 역관절형 다리가 아닌 일반적인 인간형 다리로 다리의 형태 자체가 변화한다. [11] 린족 npc들을 보면 확실하게 알 수 있다. 플레이어 캐릭터들은 어지간해선 역관절이 드러나지 않는 의상을 입고 있어서 두드러지지 않는다. [12] AC4/ACfA에서는 전통적인 역관절 구조의 다리 파츠들이 사라졌고, 그 대신 역관절 다리 파츠들이 2중 역관절 구조의 다리 파츠들로 채워져 있다. 같은 급의 일반형 다리 파츠에 비해 강력한 도약 성능과 낮은 선회성능을 지닌 것이 특징. [13] 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. [14] ACVI에서는 전통적인 역관절 구조의 다리 파츠들이 다시 사라졌고, 그 대신 역관절 다리 파츠들이 2중 역관절 구조의 다리 파츠들로 채워져 있다. 같은 급의 일반형 다리 파츠가 밸런스를 추구한데 비해서 도약 성능을 비롯한 기동력에 초점을 맞춘 것이 특징으로, 이전작들과는 달리 선회성능은 일반형 다리 파츠와 동등하다. 한편 일반형 다리 파츠 중에서도 역관절 다리 파츠와 비슷하게 생긴 파츠가 하나 있는데( NACHTREIHER 프레임의 다리 파츠), 이쪽은 사실 퍼시픽 림의 태싯 로닌처럼 정강이가 역관절을 연상시키도록 꺾여 있을 뿐이고 2중 역관절 구조는 아니다. [15] 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. [16] 오우거는 타이탄폴의 다른 타이탄들과는 달리 역관절형 다리가 아닌 일반적인 인간형 다리를 지니고 있으므로 제외. [17] 스코치( 타이탄폴에서 등장했던 오우거의 개량형)는 타이탄폴 2의 다른 타이탄들과는 달리 역관절형 다리가 아닌 일반적인 인간형 다리를 지니고 있으므로 제외. [18] 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. [19] 다만 전통적인 역관절 설정을 가진 케이스인 구판 센티널은 제외. [20] 크라이시스 배틀슈트, 타우 커맨더, 하자드 배틀슈트, 브로드사이드 배틀슈트, 립타이드 배틀슈트, 고스트킬 배틀슈트, 스톰서지 발리스틱 슈트, 스텔스 슈트, 타'우나르 슈프리머시 아머 등. [21] 자칼, 링스, 레이저백. 하이에나. 참고로 비행형 로봇은 오스프리, 랩터처럼 날짐승에서 이름을 따왔다. [22] 다만 5.6.0 업데이트 이후부터는 역관절형 다리가 아닌 일반적인 인간형 다리를 지닌 2족보행형 로봇들도 추가되기 시작하였다.

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