1. 개요
Powered Exo-Skeleton강화복의 일종이다. 착용자에게 기계적으로 힘을 더해주는 일종의 로봇 시스템이다. 현실의 현대에서 강화복은 곧 강화외골격이라 보아도 좋을 정도로 강화복 개발 분야의 절대다수를 이 강화외골격이 차지하고 있다. 일반적으로 외골격이란 절지류 등이 형태를 유지하기 위해 몸 겉에 단단한 부분을 갖춘 것을 이른다. 나아가 특수한 환경에서 착용자를 보호하고 더욱 강력한 힘을 발휘할 수 있도록 제작된, 몸에 걸치는 형태의 장비 또한 절지류의 외골격과 비슷한 성격을 가진 점을 반영하여 '외골격'이라는 이름이 붙었다. 이 개념은 1890년 외골격의 첫 특허가 나오면서 시작되었다.[1] 여태껏 새삼 새롭다는 듯이 주목받는 게 이상하지만, 당시는 메카니즘은 만들어져 있어도 전원을 저장해둘 수단이나 매체가 지금처럼 발전하지 않았던 시대였기 때문에 이제 다시 조명받는 중이다. 강화외골격 말고도 우리 주위엔 이런 게 참 많다. 레일건이라든지.
현재로서는 거의 유일하게 개발된 강화복의 종류이기도 하다. 외골격만 있는 강화복이 개발 및 제작이 쉽고, 인공근육의 역할을 해줄만한 인공섬유도 개발되지 않았기 때문이다. 엑츄에이터의 강한 힘을 견디기 위해서는 강한 외골격을 붙이는 쪽이 더 쉬울 것이고, 간츠 슈트 같은 바디 슈트 타입의 강화복은 지금 기술로 만들 수가 없다. 바디 슈트(신체 방어)위에 외골격(신체 강화)을 입으면 그만이기도 하고. 아직은 비용이 많이 드는 방법을 택할 가치가 없다. 강화외골격에 사람을 감싸는 방탄판들을 붙이면 창작물에서 보여지는 강화복들과 같은 모습이 된다.
실전용으론 희망도 가망도 전혀 없다시피 해 순전히 로망으로 남은 로봇보행병기와 비교하면 아직 부족한 점은 많지만 실용성이 훨씬 높아 미래가 밝다. 인간의 신체와 탑승형 로봇을 연동할 경우 억지로 콕핏을 쑤셔넣는 것보단 신체 동작과 연계해 작동하는 것이 몇백 배는 효율적이고, 쉽고, 편하기 때문이다. 그래서 일반적인 창작물의 로봇보행병기와 달리 그 작동 방식 탓에 강화복의 확장판으로 취급되는 로봇보행병기인 영화 아바타의 AMP 슈트나 애플시드의 랜드메이트 등의 경우는 시가전이나 산업용 등 특정 상황에서 굉장히 실용적일 수 있어서 진지하게 연구하는 사람들도 있다.
무동력 외골격도 있는데, 그냥 순수하게 등에서 다리, 발까지 이어지는 외장 프레임만 있는 것. 그런데 이 정도만으로도 군장 등의 무게를 지탱하여 전신으로 분산해주는 효과가 있어서 착용자에게 큰 도움이 된다고 한다. 러시아군에서 기관총병 등 무거운 장비를 사용하는 병사들에게 시험적으로 보급 중이며 미군 또한 차기 보병장구 개량 프로젝트인 SPS에서 적용 시키고 있다.#
2. 현황
2010년 중반부터 갑자기 상당히 빠르게 연구가 진행되고 있다. 아래는 그 결과물 중 일부이다. 여러 국가 및 연구소, 대학 등에서 연구가 진행되고 있다. 의외로 상당한 완성도를 지녀서 민간용이나 제한적 환경-항모 내 작업 환경 등에서라면 실제 투입 가능할 정도다. 군용 이외에도 화재현장에서의 보호 및 잔해 철거용, 장애인/노인의 운동 보조용, 산업체 노동자의 작업 보조용, 소방용 등 다양한 용도의 외골격이 상대적으로 가까운 시간 내에 실용화를 목적으로 개발이 진행중이다.[2]현대의 기술력은 SF를 따라잡고 있거나 몇몇 부분에선 과거의SF는 이미 초월하기도 하지만 SF에 나오는 강화외골격을 따라잡기엔 출력 기관과 동력이 문제, 하지만 현재 대부분의 군용 외골격은 지금 보유한 과학기술과 타협을 했기 때문에 어디까지나 매우 무거운 군장의 무게 부담 완화등의 전투 보조적인 개념으로 개발되고 있다. 각 나라의 대학이나 대기업에서 만드는데, 개발하다 보니 무척 많다.
의외로 엄청나게 단순한 발상만으로도 가능하다. 단적인 예로 홈쇼핑에서 파는 파워렉 비슷한 수준의 무릎탄성받침을 발까지 연결한 지지대와 결합하는 것만으로도, 섰다 앉았다 하면서 일하는 조립노동자를 위한 간단한 무동력 외골격이 만들어진다. 이러한 종류의 편의장구류는 이미 산업현장에서 사용되고 있다.
실제로 배터리 문제 등 아직 해결해야 할 문제가 많기에, 무동력 외골격을 먼저 개발해 배치하려 하는 모습이 보인다. 러시아의 k2 외골격 같은 경우엔 이미 실전 배치에 들어간 것으로 보이며, 금속 재질의 외골격 말고도 스포츠 선수들의 테이핑처럼 인공근육을 모사하여 근력을 향상시키는 형태 또한 나오고 있다. 자세한 것은 #
미국과 러시아 같은 강대국을 필두로 이토록 강화 외골격에 지속적으로 연구 개발비를 투입하고 투자를 하는 이유는, 갈수록 증대되는 장구류와 군장의 무게가 더 이상 묵과하지 못할 수준에 이르렀기 때문이다. 미군만 따져봐도 현재 관절이나 척추에 무리를 호소하는 병력들이 많으며 다년간 이를 해결하기 위해 연구했는데, 외골격은 이러한 개발 방향에 따라 나온 결과물 중 하나이다.
이 문서에서는 현재 상용화된/개발 중인 강화외골격의 극히 일부만을 소개하고 있으니 이 점을 유의해야 된다. 링크에서 보다 많은 강화복을 볼 수 있다.
일본에서는 고령인구가 많아지고 경제활동 인구가 줄어들면서 고령자들이 무동력 외골격을 입고 노동현장에 복귀하고 있다.링크 이러한 무동력 외골격들은 외골격이 무게부담을 덜어주는 형식이다. 물건을 들때 몸에 가해지는 충격을 덜어줘서 부상 위험을 줄여주고 무게를 분산시켜줘서 20kg을 10kg처럼 들 수 있는 보조도구인 셈이다.
2.1. 러시아
과거 Ivan The Terminator란 제목으로[3] 동영상이 공개가 되었는데, 9A-91을 한 손 사격으로도 잘 제어하는 것처럼 보인다.
2.2. 미국
2.2.1. 퓨쳐 포스 워리어(미군)
미군이 퓨쳐 솔저라는 이름으로 내놓은 디자인(초안 내지 개념안 모델이라 실효성은 굉장히 부족해 보인다.)
미국에서 연구하고 있는 미래 미군 장비 체계 중에 드디어 군용 강화외골격이 포함될 예정이다. 대표적인 것이 아래에 탈로스 슈트도 있다.
현재 미군은 전자 장비와 전투원을 통합시켜 병사 개개인의 전투력을 극대화시키는 랜드 워리어 프로그램이 진행중인데 그 랜드 워리어는 장차 완성시킬 고급 전투 기술 프로그램인 퓨쳐 포스 워리어로 이어진다. 이 퓨쳐 포스 워리어는 퓨쳐 컴뱃 시스템의 일부이기도 하다. 바로 그 퓨쳐 포스 워리어가, UC 버클리가 개발중인 BLEEX 강화 외골격, MIT가 개발중인 나노테크놀러지 기술 등을 채용할 예정이다. 2010년부터 개발 계획을 시동해서 2032년에는 결과물을 보여주겠다는 모양이다.
원래라면 10년 단위로 단계적으로 개발해나갈테지만 근래 미군 병력이 너무 많은 하중을 짊어지고 있어서 척추 손상과 전투유지력 손상 등의 피해를 입는다는 의학적 보고가 빗발치고 있다. 때문에 군에서는 최우선적으로 개인 하중 부담을 줄이는 방안을 연구 중이며 일차적으로 방탄복 무게 감소 등을 적용하려 하지만 머지않은 시일 내에 강화 외골격에 대한 연구가 슬슬 모습을 드러낼 것이다. 고로 군용으로 실용화된 강화 외골격은 방탄복이라기보단 로드 베어링 장구로 먼저 등장하게 될 가망이 높다.
2.2.2. Raytheon Sarcos Exoskeleton
줄여서 XOS 외골격이라고 한다. 팔다리가 제대로 달려있는 전신 외골격으로 200파운드(약 90Kg) 프레스를 가볍게 들 수 있다. 가장 큰 문제는 동력원인 듯하다. 아직까지는 외부에서 공급해야되고 내부 동력만으로 가동할 시 한계 시간은 30분 정도이다.2010년 9월 두번째 버전이 등장했다. 외관이 상당히 정돈된 모습에 놀라운 퍼포먼스를 시연했는데, 놀랍게도 곳곳의 토크센서가 초당 2만번정도 뇌 신호를 읽어내어 착용자의 움직임을 완벽히 구현해낸다. 최초 버전이 나왔을 때 미 육군은 지대한 관심을 가지고 임대해 전투 상황에서의 유용성을 평가해보려고도 했다.
레이시온-사르코 사는 항공모함이나 군 기지 같은 곳에서 미사일이나 탄약 같이 무거운 물건을 운용하는데 쓸 계획이라고 밝혔다. 군사 기지에서 미사일이나 폭탄을 장착하는 작업은 모두 수작업으로 미사일 한 발도 정비요원들 여럿이 달라붙어서 장착한다. 너무 무겁고 위험하기 때문인데, 전용 크레인을 사용해 장착대까지 올려도 최종적으로는 인력으로 보조해줘야 하는 것은 매한가지. 그런데 이런 장비를 써서 혼자 및 소수의 인원으로 이런 작업을 하면 효율도 크게 올라갈 뿐더러 더욱 안전하다.
2.2.3. HULC(Human Universal Load Carrier)
버클리 대학 로봇공학 연구소에서 록히드 마틴과 함께 개발 중인 강화외골격. 하반신만 존재하며, 미군의 전투 활동을 보조하기 위해 만들어졌다.
200파운드(약 90Kg)의 무게를 지탱할 수 있으며, 별다른 외부 전력 없이 8시간까지 운용이 가능하다. 최대 72시간까지 운용 시간을 늘리는 게 목표라고 한다. 현재 미군에서 테스트 중이며 결과가 만족스러우면 실전에 투입될 계획도 있다고 한다.
2.2.4. ONYX Exoskeleton
록히드마틴이 개발한 외골격으로, 기술적으로 상단의 HULC의 후신이다.
2018년 가을부터 미 육군 제 10 산악사단에서 테스트를 시작할 예정으로, 단계별로 요구사항에 맞춰 시험 후 성과가 좋으면 2021년부터 본격적으로 실용 배치될 가능성이 있다고 한다.
2.2.5. 탈로스(Tactical Assault Light Operator Suit)
2018년까지 미합중국 특수작전사령부(SOCOM)에서 해당 외골격 슈트의 프로토타입을 채용해 야전 테스트를 거칠 예정이다. 미군내 공식 명칭은 전술 공격 경량 작전대원 슈트(Tactical Assault Light Operator Suit)이며 액체 방탄 패널과 다기능 전자 장비 등을 채용할 예정이다. 최근에 공개되는 외형을 보면 프로토타입 채용이 얼마 남지 않았기 때문인지 타사의 모델들에 비해 굉장히 현실적이고 실용성 넘치는 세련된 디자인을 하고 있는데, 몸체 곳곳에 방탄 플레이트가 있으며 머리를 얼굴까지 완전히 덮는 헬멧에는 외부 렌즈가 넷으로 시야가 넓은 GPNGV-18 야간투시경이 기본 장착되어 있다. 목, 허리와 하체에 걸리는 하중을 줄이는 것이 주된 목적으로, 팔에는 강화외골격이 없는 것처럼 보이고 다리와 허리, 척추 부분, 또 헬멧 부분에 강화외골격이 있어 착용자는 방탄 장비, 배낭과 헬멧의 무게를 거의 느끼지 않을 수 있다. 영문 위키나 관련 자료에 의하면 모든 대원에게 지급될 예정은 아니고, 일단은 야전 테스트에서 팀장이나 도어 브리칭을 맡는 대원에게 주로 배치되어 사망률을 줄이도록 할 것이라고 했으나... 최근 정보에 의하면 예산 크리로 최소 프로젝트 무기한 연기에서 최대 완전 중단까지 보류되었다.
2.2.6. 포지(Forge)
공식 사이트
로암 로보틱스(Roam Robotics)에서 제작한 유압식으로 작동하는 강화외골격이다. 우선적으로 소방관들에게 제공할 목적으로 개발되었으며 맨몸으로 들 수 있는 중량의 2배정도를 더 들 수 있게 해준다.
2.3. 일본
제원
- 사이즈 : 인체 장착형 높이 1,600mm
- 중량 : 전신 일체형 약 23kg, 하반신형 약 15kg
- 동력(전기) : 충전용 100V 배터리 구동
- 가동 가능 시간 : 약 2시간 40분(배터리 교환으로 연속 사용가능)
- 동작 : 첫 시작·앉아, 보행, 계단 승강, 파워 스쿼트, 중량물 보관 유지·운반 등.
- 조작 : 장착자가 조작, 오퍼레이터가 조작.
- 사용 환경 : 옥내외 일상생활 환경
Hybrid Assistive Limb, 줄여서 HAL은 생체 전위 신호를 읽어는 파워드 슈츠이며, 츠쿠바대학의 산카이 요시유키 등에 의해서 개발되고 있다. 여기 관련 사업을 위해 설립한 회사 이름은 사이버다인 주식회사, 제품이나 회사나 비범한 이름이다. 2타입이 존재하며 HAL 3은 각부만이 가동하지만, HAL 5는 완, 다리, 동체의 모두가 가동한다. HAL 5는 현재, 장착자가 본래 가질 수 있는 중량의 5배의 중량을 가질 수 있는 성능이 있다.
작동원리는 장착자의 피부에 장착된 센서를 통해 미약한 생체 전위 신호를 감지해, 내장 컴퓨터에 의해서 그 신호가 해석되어 서보 기구에 의해서 장착자의 움직임을 보조하듯이 슈트가 동작한다. 슈트 전체는 허리에 장착된 전지에 의해서 전력 공급된다.
신체장애자나 고령자의 운동 보조를 위해서 개발되고 있어 더 나아가서 노동용의 HAL도 개발할 예정이라고 한다.
2006년도에는 굿 디자인상도 수상했다고 한다.
2020년 시점에선 노동용 무동력 외골격, 외골격이 개발돼 일부 판매가 되고 있다. 가격은 우리돈으로 무동력은 160만원 가량이고 동력 외골격은 670만원 가량이다. 상체에 장착하는 형식으로 일부 소수의 고령자의 노동현장 복귀와 산업, 물류현장에서 쓰이고 있다. 그 외에도 노동현장에서 쓰이기 위한 개발이 활발하게 되고 있다.
이외에도 일본 방위성에서 자위대에서 사용할 군사용 외골격도 개발하고 있다.
2.4. 대한민국
한국생산기술연구원이 개발한 외골격 로봇 하이퍼의 초기모델(오른쪽), 연구원 한 사람이 모델이 되어 사진을 찍었다. 입고 있는 옷은 생기원에서 개발에 참여한 한국군 차세대 복장인 디지털 군복과 방탄조끼, 2009년에 처음 개발 되었다. 초기 모델은 무려 120kg까지 짊어질 수 있었고 최대 300kg을 거뜬하게 움직일 수 있다. 하지만 유압 공급 장치가 크고 무거워 실험실 안에서만 움직이는 걸로 만족해야만 했다. 후기형은 하이퍼 2(왼쪽)로 구동장치를 EHA라고 불리는 작은 유압식 엑추에이터로 바꾸고 배터리와 연결해 3시간 동안 움직일 수 있는 로봇을 2010년에 개발했다. 경량화 버젼으로 80kg정도의 무게를 짊어질 수 있다.
생기원 민군실용로봇사업단은 군사용, 민간용으로 두루 쓸 수 있는 로봇을 목표로 개발하고 있으며 따라서 하이퍼도 미국의 로봇처럼 군용 성격이 강하다. 일본의 로봇처럼 전기모터를 쓰지 않고 유압식 액추에이터를 썼다.(액추에이터란 동물의 근육에 해당하며, 전기모터, 유압식 실린더 등이 흔히 쓰인다. 인공근육은 현재 가격의 문제로 그 돈 많은 미국에서도 잘 쓰이지 못하고 있다.) 지금까지 한국에서 로봇을 개발할 때는 주로 전기모터를 사용했다. 한국에서 유압식으로 강화 외골격을 만든 것은 생기원이 최초이다. 박상덕 생기원 단장은 "유압식 로봇은 정밀한 제어가 어렵고 힘이 세서 동작 알고리즘을 만드는 데 몇 배의 노력이 필요하다"며 "그러나 큰 힘을 낼 수 있어서 군사용이나 산업용으로 쓰기에 적합하다"고 말했다. 2012년 이후 버전에는 하반신외에 상반신도 완성되기 시작했는지 영상으로 가끔씩 나온다.
한손으로 거대한 역기를 들고 문제없이 들어올리고 내릴 정도이다. 한국에서 이런 분야의 홍보가 거의 없어서 인터넷으로는 강화 외골격 하이퍼에 대한 자료를 찾기란 힘들고 과학잡지[5] 등에서 오히려 자세하게 나오니 가능한 참고해야 한다. 하이퍼2와 성능은 동일하되 경량화된 하이퍼3을 공개했다. 개발 측은 군이 요구한다면 충분히 작동시간을 늘릴 수 있다고 말했다.
한양대에서 제조한 헥사(HEXAR), 성인 남성 근력의 10배 이상을 증폭시켜주는 효과가 있다고 한다. 상용화를 준비하고 있다고 한다.
동아사이언스 웹사이트[6]
현재 국방과학연구소를 비롯한 한국 연구 조직에서도 군용을 목적으로 개발중인 동력 외골격 수준을 연구중이다. 계획대로 완성된다면 소형 인공근육을 사용해 장거리 행군에도 문제가 없게되며 무거운 짐도 옮길 수 있고 개인 화생방 방호능력도 생겨 핵전쟁이나 화학전시에도 빠른 대처가 가능하다. 계획상으로만 되면 2020년에 배치가 시작되어 2026년에 완료된다. 한국군의 교리가 화력 중심인데 즉, 항공 엄호를 철저하게 받으면서 포병으로 방어 및 공격, 기갑으로 공격을 하여 북한 육군의 공격을 궤멸시킨 다음 보병은 그 뒤에 투입되는 사실상 보조적 역할[7]을 하기 때문에 특수전부대나 강화복이 반드시 필요한 일부 병과에 한해서만 배치가 될 것으로 보인다.
대우조선해양 중앙연구소에서 2013년 4월 1일에 작업용 강화 외골격을 발표하기도 했다. 한양대, 한국생산기술연구원, 카이스트와 함께 2010년부터 개발하기 시작했고 유압, 전기모터로 30kg 이상의 물체를 들 수 있다. 이후 작업중량을 40kg으로 높이고 조선소에 투입할 수 있도록 개발한다.
현대자동차도 개발중이다. 산업용 강화 외골격이 현대자동차그룹 블로그에 공개되었다.[8]
2016년 방위사업전에 등장하였다. 작동시간은 약 4시간이다. 초소형 스마트 무기도 같이 개발하는 것으로 보인다.
2.5. 기타
강화 외골격의 연구는 1890년대 쯤에도 진행되고 있었다. 강화 외골격이 인간 신체의 한계를 뛰어넘게 해준다는 점은 많은 연구원들을 끌어들이는 매력이었으며 외골격의 첫 특허는 무려 지난 1890년에 나왔다. 하지만 현실세계 및 가상세계에서 그것이 구체화된 것은 비교적 최근 일이다.[9]- 1890년 - 외골격의 첫 특허 등재. 외골격의 역사의 시작점이다.
- 1966년 - (전신 외골격) 제너럴 일렉트릭이 '하디 맨'(GE Hardiman)이라는 외골격을 설계했지만, 완성된 외골격으로 작동 시범을 보인 적은 없다. 마치 1986년에 나온 에일리언에서 나오는 외골격과 비슷하다.[10]
- 1987년 - (하반신 외골격) 척추를 다친 전 육군 레인져 대원 '몬티 리드'가 라이프슈트라는 외골격을 입고 재활 물리 치료를받았다. 그는 2003년 외골격을 입고 5km 달리기에도 참가했다.
- 1990년 - (전신 외골격) 일본의 카나와 기술 연구소가 노인과 환자들을 돕는 간호용으로 파원 어시스트 슈트를 개발하기 시작했다.
- 1998년 - (거미형 전신 외골격) 오스트레일리아의 행위예술가인 스텔락이 독일 함부르크에서 사람이 조종하는 워킹머신을 발표했다. 거미처럼 생겼는 데 이를 이용해 현대사회를 발표했다.[11]
- 2002년 - (전신 외골격) 일본 기업 사이버다인사가 HAL-3를 발표했다. 후속 모델인 전신형 HAL-5는 간호사가 환자를 들어올리는데 사용하고 있다. 만화에서 나올 법한 디자인이 매력요소이다.
- 2004년 - (하반신 외골격) 버클리의 하체 외골격 '블릭스'는 착용자의 움직임에 맞추어 움직이는 두개의 다리와 짐을 싣는 백팩 형태의 프레임으로 구성되어 있다.
그 밖에도 한국에서 개발 중인 하이퍼(하반신 외골격)는 100kg의 무게도 거뜬히 이동할 수 있고 가장 수준 높은 외골격은 미국의 XOS 2이다. 알려진 것은 일본이 가장 많지만 기술은 미국이 앞서 있다. 최근에는 미국제의 종류도 훨씬 많아졌다.[12] 한국도 자체 개발한 강화 외골격을 실전 배치하기 위해 준비중이다. 전투 외골격은 약 2020년 이후에 표준 보급품이 될 전망이라고는 하나, 2020년 10월이 지금 2021년이 다가오는 마당에 외골격 관련 소식이 없는것을 보아선 역시나 희망고문일 가능성이 높다.
- 5톤의 무게를 들어올리는 팔은 2018년 안에, 상황인식 디스플레이는 2013년, 만능 인공손 2015년 동력 절약 인공관절 2013년, 가벼운 방탄소재와 자체 치료기능이 2018년 안에 개발 완료될 예정이라고는 하나 2020년이 다 지나가는데도 아무런 소식이 없다.
- 기능전환, 스스로 얻는 전력기능, 부상자를 업는 플랫폼 등은 이미 개발 완료 상태이다.
- 전투 외골격의 개발 단계는 현재 미국이 1위이다.
- 전투 외골격과 외골격의 차이는 전투용으로 만들어졌는냐의 차이이다.
3. 오해
사람이 탑승하여 어마어마한 힘을 가진 기계팔로 땅을 파내는 '포크레인'이나, 크레인 등이 강화외골격의 일종이냐 아니냐 하는 논의가 있었으나, 전혀 아니다. 간단히 말하자면 일단 강화복은 명칭에서도 보이듯 동력이 공급되는 기계식 의복 정도의 개념이며, 사람이 입고 사용하는 것이 전제가 되고, 범주를 좀 넓히면 탑승자의 동작을 모방하는 수준까지도 포함할 수는 있다. 하지만 포크레인 등의 중장비는 사람의 행동을 모방하는 것도 아니고 버튼이나 레버 같은 조작기를 이용해 조작하는 것이다. 그렇게 따지면 자동차나 비행기같은 것도 강화복이 된다.우선 문단을 읽기 전 알아둘 것이 있다. 강화외골격은 강화복 그 자체를 정의하는 게 아닌 수많은 강화복의 한 종류에 지나지 않는다. 유압식 기계 장치를 사용하는 외골격 타입도 있고, 전기적 신호를 주고받는 인공 근육을 사용한 의복 타입도 있고 별의별 것이 다 있다. 외골격의 유무가 강화복의 유일한 판단 요소가 될 수는 없다. 다만 현재까지 개발되고 공식적인 단어가 존재하는 것은 강화외골격(Powered Exo-Skeleton) 뿐인데, 이유는 단순히 그런 종류의 강화복만이 개발되었기 때문이다. 그 외의 강화복은 학술적인 정의는 물론이고 기술 개념조차 확립되지 않았다. 인간의 근력이나 능력의 확장 자체를 중시하는 강화복은 아쉽게도 아직은 창작물 내에서의 이야기이다.[13]
따라서 학계에서 강화복을 말한다면 강화복=강화외골격인 셈이다.
- 강화 외골격이라는게 아직 완전히 세상에 나온 물건이 아니다.
- 강화 외골격은 이미 세상에 나와 있고, 그것도 나온 지 십수년이 지난 지 오래다. SOX나 HAL-3가 강화 외골격이 아니면 무엇이란 말인가? 그리고 HAL-3은 이미 잘만 팔리고 있으며, 간호사들이 환자를 들어올리는 데 잘만 쓰이고 있다. 군용으로도 위에 나열된 것들 이외에도 즐비하며, 언급된 탈로스 슈트는 실전 배치를 전제로 프로토타입 테스트까지 들어간 물건이고, 그놈의 예산 문제만 아니었으면 전력화를 코앞에 뒀을 상황이다.
- 매트릭스의 APU나 아바타의 AMP 슈트는 강화복이 아니다.
- 결론을 말하자면 강화복은 맞지만, 강화외골격은 아니다. 엄밀히 말하자면 탑승형 외골격이라고 생각하는 편이 좋겠지만, 탑승형 외골격은 외골격 강화복과 달리 학술적인 정의가 내려져있지 않아 더 나아가보면 어디까지를 외골격의 범주에 넣어야 하는가 논제가 발생한다. 예를 들어 아바타의 AMP 슈트와 퍼시픽림의 예거를 들 수 있다. (세세한 설정 다 젖히고)둘 다 신체를 움직여서 조작하는 것은 동일하지만 사이즈가 너무 차이가 크다. 일단 AMP야 영화상에서 슈트라고 불리니 슈트라고 불리지만, 예거는 슈트라고 불리지 않으니 이 부분은 어떤 목적으로 개발 되었는가 차이로 생각하는 것이 좋을 것이다.
AMP 슈트의 경우 가동 부위와 동작 인식 부위가 우리가 일반적으로 생각하는 것처럼 일치하지 않기에 오해의 소지가 있지만, 제임스 카메론의 설정에 의하면 인식 부위와 가동 부위가 떨어져 있지만, 피드백이 되어 있다고 한다. 즉, 슈트의 팔(가동부위)이 장애물에 부딪히면, 착용자의 팔(인식부위)도 함께 움직인다. AMP슈트는 바람에 의해 슈트의 팔이 흔들리면 착용자 역시 바람을 느낄 수 있을 정도로 민감하다고 한다. 또한, AMP 슈트의 다리 부위는 풋 페달[14][15]이라는 것으로 조작하는데, 착용자의 다리를 크게 움직일 수 없기에 다리를 약간만 움직여도 다리가 크게 움직이도록 설정되어 있다고. 설정상 APU와 AMP슈트 둘 다 작동 방법이 거의 일치하므로 APU의 설명은 생략, 이 둘의 차이점이 있다면, APU는 가동 부위와 인식 부위가 1:1로 피드백 되어 있지만, AMP는 1:1인 손을 제외하면 2:1로 설정되어 있다는 것이다. 참고로 이 가동 방식은 영화 에이리언 2의 주인공 엘렌 리플리(배우 시고니 위버)가 입은 파워 로더에서 이미 보여준 적이 있다. 다만, 이쪽은 APU나 AMP와는 달리 강화 외골격이라 부를 수 있는 모든 요소를 가지고 있다.
암 슬레이브의 경우에도 '바이래터럴 각'이라는 설정이 있는데, 이것이 피드백 비율이다. 예를 들어 바이래터럴 각 3.5면 파일럿이 찔끔찔끔 움직이며 어깨춤(...)을 출 때, 기체는 그 동작의 3.5배로 크게 움직인다. AMP 슈트나 APU 이외에 동작 방식이 좀 특이해서 오해의 소지가 있는 강화복은 대표적으로 애플시드의 랜드메이트가 있는데 이쪽은 상당히 혁신적인 디자인으로, 앞의 둘 처럼 내부 공간이 더럽게 넓어서 탑승자가 팔이나 다리를 자유롭게 움직일 순 없지만 다리는 강화복 다리에 넣고, 기체에 팔이 탑승자의 팔이 들어가는 팔 둘, 탑승자의 팔의 움직임을 모방하는 거대한 기계팔 둘 해서 넷 달려 강화복 범주에 훌륭하게 들어간다. 그래서
- 포크레인 등의 기계팔을 가진 중장비 역시 강화 외골격이다.
- 우선 이것들은 제일 앞에서 부정했듯이 컨트롤러로 작동하는 물건이므로 강화 외골격이고 뭣도 아니다. 이것들이 강화 외골격이면 자쿠나 건담 등의 거대 로봇들도 강화 외골격이 되어버린다.[16] 전투공병전차도 훌륭한 강화 외골격이 되어버리고, 일상생활에서 자동차도 A에서 B까지 쉽고 빠르게 이동하는데 착용하는 외골격이 된다.
[1] 도트사이트, 태양열 발전기 등도 이 시기에 이미 원형이 나왔다.[2] 흔히 강화외골격하면 군사용 강화외골격을 떠올리지만 일본같은 경우에는 재해 및 장애인의 운동 보조용 강화외골격이 주류를 이루는 등 국가마다 연구가 집중되는 분야에 차이가 존재한다. 현재 미국은 군사용 강화외골격 연구가 주류지만, 최근들어서는 산업체 노동자용 강화외골격 연구도 상당하고, 국내의 경우에도 이런 분야에 대한 연구가 상당한 비중을 차지한다.[3] 그런데 구글 등에서 검색해보면 저 이름으로는 나오는 게 없고 오히려 라트니크 3나 라트니크 3 강화외골격(Ratnik 3 Exoskeleton) 등으로 검색하는 것이 훨씬 많은 관련 정보가 나온다.[4] 2008년 부활한 이후 퓨처 포스 워리어의 페이즈 1으로 계속되고 있는 랜드 워리어, 현실에서 당장 적용될 수 있는 구성으로 보병 개인단위 무전기와 HMD 등을 지급하는 Nett 워리어, 헤드기어 서브시스템. 생존성 중심의 3층단계 전투복, 전투원 신체상태 측정기, 온도 조절장비, 전투복 내장 동력원 시스템이 적용되었다. 그래도 2001년 당시 랜드워리어 초창기와 취소 직전 모습에 비하면 비약적으로 들어간 장비와 개념이 많아졌다.[5] 과학동아에서 특집 기사가 나온 적이 있다.[6] 이 사진 내의 강화복은 게임 좀 해봤으면 들어봤을 법한 나노슈트와 묠니르 전투복을 섞어놓은 것이다. 상체는 나노슈트, 하체는 묠니르 전투복. 거기에 부착물 몇 가지와 얼굴만 적당히 합성해서 만든 이미지인데, 왜 굳이 이런 식으로 만들었는지 의문이다. 두 전투복 모두 SF 장르의 강화복의 대표격인 물건이긴 하지만 게임상에서 해당 전투복들의 성능을 보면 먼 미래에나 실현이 가능할 듯.. 오래된 기사라 이 이상의 논쟁은 무의미하긴 하다.[7] 병력 수가 많은 건 단지 북한군의 남침 상황에서 어느 정도의 방어력을 유지하기 위함일 뿐이다.[8] 외형으로 보아서는 파워 로더와 비슷해보인다.[9] 참고 : POPULAR SCIENCE 2008년 5월호[10] 1965-71 – G.E. HARDIMAN I EXOSKELETON – RALPH MOSHER (AMERICAN)https://cyberneticzoo.com/man-amplifiers/1966-69-g-e-hardiman-i-ralph-mosher-american/[11] 꼭 인간형이어야만 강화 외골격은 아니다. 다만, 이 경우는 전신외골격이지만, 하체부분은 워킹머신에 가깝다.[12] 다만 연구의 방향성 차이가 꽤 있는 편이다. 미국이나 한국은 주로 군사 또는 공업용 강화외골격 개발이 주류를 이루지만, 일본에서 강화외골격은 주로 장애인 보조용 강화외골격 개발이 주류를 이루고, 군사용 강화외골격 개발은 상당히 비주류에 속한다. 이런 차이때문에 일본의 강화외골격 연구는 미국이나 한국과 달리 중량물을 드는 근력보조 보다는 움직임을 보다 자연스럽게 보조하는데에 더 집중하는 특징을 보이고있어 이 분야에 관해서 일부분은 앞서있는 연구도 존재한다.[13] 단, 특정 기계와 로봇의 기술 개념은 축적해온 기술들과 개념들이 조합되어 만들어진 새롭게 만들어지기에 평생 안 나온다는 보장은 없다. 전기적 자극을 주면 수축하는 소재는 이미 기술 개념적으로도 실험적으로 존재한다. 인간이 우주시대로 나가게 되어서 특정 행성을 탐사해야하는 데 인간을 도와줄 강한 로봇이 들어가기도 힘들고 그렇다고 직접 들어가봐야 함에도 힘 쓸 일은 있는 데 부피가 크면 곤란한 아주아주 특이한 환경이 존재한다면 어쩌면 필요하게 될지도 모르는 일. 현실적으로도 외골격 없이 외피만으로 근력을 향상시키는 것이 가능하면 대단히 좋은 일임은 분명하다. 가벼운 중량+작은 부피+상시 착용하고 있어도 불편함이 없는 장비이기 때문이다. “완벽한 기계는 부피가 없고 무게도 없고 그럼에도 기능을 완벽히 수행한다”는 TRIZ의 개념에 거의 근접해있다. 골격없는 소프트 강화복이 이런 종류. 다만 이쪽은 골격이 없어서 강화외골격은 아니고 그냥 강화복이며, 세부적으로는 근력강화/보조용 강화의복에 가깝다. 실제로도 의복에 인공 근육을 장착한 형태로 개발 중이다.[14] 페달이라고 해서 자동차 페달 따위를 떠올리면 곤란하다.[15] AMP의 경우 주행시에는 자동차처럼 페달을 밟지만, 강화 외골격으로서의 가동을 할 경우, 페달만으로 다리의 움직임을 제어한다. 이때 페달은 전후좌후위아래로 전부 이동할 수 있다.[16] 뭐 사실 건담 류는 극초창기 기획 단계에선 강화복이었고, 따라서 우주복에서 진화했다는 배경도 설득력이 있을 법 했으나 프라모델을 팔아먹어야 한다는 높으신 분들의 압박에 의해 현실성은 외부 은하로 승천하고 거대로봇이 되어버렸다.