TRIZ is a tool for creative problem-solving, utilizing 40 inventive principles to address technical challenges. Beginners may find it difficult to identify and resolve contradictions directly, so applying the 40 principles one by one is recommended for practice. Deep understanding and internalization of each principle through examples are essential. Over time, experience helps improve the ability to identify and solve contradictions effectively.
03장 40가지 원리 : 40 principles
트리즈를 처음 접하면 모순에 대한 개념과 여러가지 방법론들을 알게 된다. 또한 상당수 많은 분들이 트리즈에 대해 강한 매력을 느끼게 된다. 하 지만 그런 들뜬 기분도 잠시, 막상 현실의 문제를 풀려고 할 때는 답답한 느 낌을 가지게 되고 "트리즈가 이해는 되는데 막상 적용하려면 어려움을 느낀 다"고 아쉬움을 표현한다. 트리즈를 누가 만들었고, 무엇이 가장 중요한 개념이며, 어떤 필요와 논리를 거쳐 어떤 방법론들을 만들었는지 이해하는 것은 분명 트리즈를 이해 하는 첫걸음이다. 그러나 그러한 사실들을 알았다고 해서 트리즈를 알았다 고 말하기는 어렵다. 진정 실천하지 못하는 지식이라면 의미가 없을 것이다. 그러면 트리즈를 실제로 적용하는 가장 빠른 방법은 무엇일까? 아마도 40가지 발명원리의 적용일 것이다. 현장에서 부딪히는 기술문제들에 관해 40가지 발명원리들을 하나 하나 적용해 보면 해결책들에 대한 다양한 안들 이 쏟아져 나올 것이다. 7장에서 한번 더 언급하겠지만, 문제를 해결함에 있어서 모순을 찾아 내 고 이를 해결한다는 것은 좋은 전략이다. 모순표를 사용하는 것도 이러한 방 법중의 하나이다. 하지만 그 현실성에 문제가 있다. 실제로 당신이 트리즈의 초보자라면 모순을 찾아내고 나서 그 모순을 제거하여 문제를 해결하는 경 우는 좀 처럼 만나기 어려울 것이다. 그것은 상당한 훈련이 필요하고 시간이 필요하다. 오히려 당신은 40가지의 발명원리 혹은 76가지 표준해를 하나 하 나 떠올리며 적용해 보려 할 때, 무릎을 탁 치고 얼굴에 미소를 머금게 하는 아이디어들을 생각해낼 것이다. 더욱 더 재미있는 것은 그렇게 문제를 해결 하고 나서야 그 해결책이 모순을 해결하였다는 것을 알게 된다. 그래서 처음 에 문제가 어떤 모순을 가지고 있었는지도 파악하게 된다. 알츠슐러의 말처 럼 문제를 이해하려면 먼저 문제를 풀어야 한다는 뜻이다. 실제로 많은 트리즈 전문가들은 이러한 경험을 오래도록 한 후에 비로 소 문제를 해결할 때 모순을 찾아 내고 이를 극복하는 노련함을 갖추게 된 다. 처음부터 모순을 찾아내는 것이 성공하지는 않는다. 그것은 쉽지 않은 일이며, 만일 초보자인 경우에도 모순을 찾아내서 성공하는 경우가 있다면 그것은 이미 해당 문제에 대한 깊이 있는 이해가 충분히 되어 있었기 때문이 다. 그렇다고 모순을 찾아내어 그 모순을 해결하기 위해 40가지 발명원리를 적용하는 방법이 틀렸다는 것은 결코 아니다. 다만, 일단 시도는 해보지만, 쉽게 되지 않는다고 결코 낙담할 필요는 없다는 것이다. 그러한 능력은 상당 한 경륜을 필요로 하기 때문이다. 대신, 모순을 찾아내는 것이 어렵다면 문 제를 나름대로 열심히 파악한 후, 40가지 발명원리를 하나 하나 적용해보라 고 권한다. 40가지 발명원리는 강력한 방법이라는 것이 이미 많은 사람들과 다양한 사례들에 의해 증명 되어 왔다. 만일 40가지 발명원리의 적용을 통 하여 문제를 해결하였다면, 많은 경우 어떠한 모순을 해결하였는지를 알게 될 것이다. 또한 그러한 경험이 시간이 지나서 쌓이게 되면, 문제를 해결하 는데 도움이 되는 올바른 모순을 찾아내는 지혜로운 눈을 가지게 될 것이다. 그러면 40가지 발명원리를 적용해보기 위해 필요한 조건은 무엇인가? 너무나 당연한 이야기이지만 발명원리 하나 하나를 깊이 있게 이해하고 내 재화하는 것이다. 원리 하나 하나의 정의를 읽어 나가는 것은 도움이 되지 않는다. 원리마다 충실한 예제를 읽고 이해하여 각각의 원리가 가지는 의미 를 머릿속에 깊이 받아 들인다면 40개의 원리를 모두 외우는 경지에 다다를 것이다. 필자가 운영하는 트리즈 중급과정에서는 "25번부터 1번까지 홀수 번만 내림차순으로 말해 보세요"라는 질문에도 대답해야 한다. 단순히 각각 의 원리의 이름과 정의를 암기한다고 외울수 있는 것은 아니다. 충실한 예제 를 통해서 마음속 깊이 내재화 되어야 한다. 이 점이 진정한 트리즈 전문가 의 필수 조건이다. 다음 부터는 예제를 통하여 각 원리들을 설명하고 있다. 한정된 페이지에 많은 창의적 특허들을 설명하려는 욕심에 모든 예제들 을 기술적으로 명확하게 이해하기에는 책의 설명이 많이 부족할 것이다. 완벽하진 않더라도 개념적으로 이해되기를 독자의 몫으로 남긴다.
01. 쪼개어 사용한다.
.물체를 독립적인 하위시스템으로 나눈다.
.물체를 분해가 쉽도록 설계한다.
.물체의 분해도를 증가시킨다.
분할[Segementation]
1) 제철공장이나 화학공장에서 액체나 연 료를 운반하는 커다란 파이프이다. 90도로 파이프가 구부러지는 경우 와류(turbulence)가 발생하여 유 량의 전달 효율이 급격히 저하될 수 있다. 이때 커다 란 파이프의 구부러진 부분을 그림과 같이 여러 부분 으로 나누면 와류가 발생하지 않고 유량의 운송효율 이 증가될 수 있다. 첫번째 원리는 쪼개어서 사용하라는 것이다. 일반적으로 한 번에, 또는 한 개로 뭔 가를 구성하는 것이 당연하다. 하지만 시간이 지나면서 나누어 보면 어떨까'라는 제안을 누군가가 하게 될 것이다.
2) 굴삭기의 손에 해당한다. 손의 끝 부 분은 땅을 파내기 위해서 아주 단단한 금속으로 만들 어져야 한다. 면도날이나 칼날처럼 연속적인 하나의 단단한 칼날을 가지지 않고 그림과 같이 여러 부분으 로 나누어 놓았다. 그래서 사용도중에 날이 파손이 되더라도 전부를 교체할 필요 없이 손상된 부분만 교 체가 가능하고 땅을 파내어야 하는 굴삭 작업의 효율도 높아진다.
3) 대장간이나 공구 제작소 등에서는 복잡한 모양의 물 체를 가공하기 위해서 단단히 고정시킬 필요가 있다. 그래서 바인더를 사용한다. 바인더는 물체를 고정시키는 부분과 그 외의 부분으로 나누었다(분할). 물체를 고정시키는 부분은 충분한 압력을 견디는 물렁물렁한 물질을 고무튜브에 넣은 후 진공펌프와 연결되어 있다. 아무리 복잡한 모양의 물체라도 끼워 넣은 후 압력을 가하면서 진공펌프로 공기를 뽑아 내면 물체를 단단히 고정시킬 수 있다.
4) 반도체 공정 중에 특정 부품(웨이퍼)의 내부 중간층에 그림과 같은 SiO2 층을 만들 어야 한다. 이를 위해 산소를 투입하게 되는데(implantation) 원하지 않 는 부분에까지 산소가 투입되어야 하고 그래서 필요 이상의 산소가 포함된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 부품의 내부에 기계적 혹은 전기적 작용을 가하여 원자의 결정구조가 불규 칙해지는 부분(disordered layer)을 마련한다(분할). 그런 후에 산소를 투입하면 원자배열이 불규칙한 곳 에 생성된 높은 에너지에 의해 그 부분에만 산소가 집중적으로 모이게 된다.
02. 필요한 것만 뽑아 내다.
추출 [Extraction]
.물체로부터 필요 없는 부분이나 물성을 추출한다.
.물체로부터 필요한 부분이나 물성만 추출한다.
1) 벼룩 잡기 위해 초가삼간 태울 필요 없다. 현재의 항 암제 역시 국부적인 암세포를 죽이기 위해서 환자의 신체 모든 부분의 세포까지 힘들게 하고 있는데, 곧 암 세포만 공격하는 항암제가 등장할 것이다. 필요한 부분이 있다면 그 부분만 뽑아내어서 조치를 하면 된다. 오른쪽 그림에서는 치과에 가서 이빨을 틀니처럼 뽑아내서 필요한 부분만 의사에게 건네는 익살스러운 상황이다.
2) 병원에서는 X-레이 방사선 사진을 찍게 된다. 하지만 임산부와 같은 경우 X-레이 광선에 노출되면 안될 정도로 X-레이 광선은 인체에 유해할 수 있다. 가슴부분(폐)을 찍기 위한 X-레이가 환자의 모든 부분에 불필요하게 노출된다. 그래서 그림과 같이 필요한 부분인 가슴부분만 촬영하는 장치를 설치하였다.
3) 자동차 배기가스 성분을 감지해 낼 수 있는 센서가 자동차 공기흡입구에 장치되어 있다. 그런데 이 센서는 온도에도 민감하게 반응하여 온도에 따라 가스성분을 감지 해 내는 특성이 달라서 여름철과 겨울철 성능이 다르다. 필요한 것은 배기가스에 대 한 민감도이므로 온도에 대한 민감도는 그대로 둔 상태로 배기가스에 대한 민감도 만을 뽑아 낸다. 그림과 같이 소자 주변에 히터를 설치하여 일년 내내 일정한 온도를 유지하게 한다.
United Sates Patent 5,019,885 Richon Company, Ltd., Japan
4) 위성이 갑자기 고장나거나 급박한 상황에서 특정 상공에 위성이 필요할 수 있다. 이 때 위성의 기능 중에서 신호를 수신해서 송신하는 기능과 특정위치에 일정기간 머 물러야 하는 기능만을 뽑아낸다. 그래서 위성 송·수신기를 탑재한 비행기를 특정 상공의 위치에 배치하여 그 기능을 대신 수행하게 한다.
03. 전체를 똑같이 할 필요 없다.
국부적 품질 [Local Quality]
.물체 또는 환경을 균질상태에서 비균질 상태의 구조로 바꾼다
.다른 부품에 대해서는 다른 기능을 설정한다.
.물체의 각 부위가 최상의 동작조건이 되도록 한다.
1) 대개는 전부를 일률적으로 똑같이 하는 것이 일반적이 다. 그렇게 생각하는 것이 당연하다. 하지만 시간이 지 나면 '왜?'라는 의문이 들게 되고 전체를 똑 같이 할 필요가 없다는 것을 알게 된다. 그림의 예에서는 배가 지나 갈수 있게 하기 위하여 교량의 밑 부분을 똑같이 하지 않았다. 누구나 처음에는 똑같이 규칙적으로 만드는 것이 당연할 것이다. 그것이 우리 인간의 습관, 심리적 관 성(Mental Inertia)이다.
2) 태양광 발전은 언제나 효율을 향상시키는 것이 가장 큰 문제이다. 필요한 만큼의 전 기를 얻기 위해서 너무 많은 집광판이 필요하기 때문이다. 일반적인 태양광 발전 셀 (cell, 빛을 전기로 바꾸는 핵심부품 단위)은 백색광을 특별한 가공없이 전체를 받아 들여 사용한다. 아래 그림에서는 각 파장대가 한꺼번에 섞여 있는 백색광을 그대로 사용하지 않고 프리즘을 통하여 각 파장대별 색깔의 광선으로 분리하여 사용한다. 물론 특정 파장대의 빛에 최적화된 좀 더 효율적인 태양광 발전 셀을 사용하므로 효 율이 올라갈 것이다.
International Application PCT N 87/01 512
3) 실리콘 웨이퍼에 그림과 같은 홈을 생성하기 위해서는 먼저 마스크(mask)를 만들 고 홈이 될 부분만 마스크를 제거한 패턴(pattern)을 형성한 후 에칭용액에 담근다. 하지만 이러한 공정은 웨이퍼 전체를 에칭용액에 담 그게 하여 공정자체가 복잡하다. 새로운 공정은 다음과 같다. 먼저 실리콘 웨이퍼를 특 정 가스에 노출시킨 후 가스가 웨이퍼의 표면에 침투 하게 한다. 그런 후, 홈이 파여질 부분에 레이저를 조 사하면 웨이퍼에 흡수된 가스성분이 분해되면서 에칭 이 일어나게 된다.
4) 반도체 공정에서 웨이퍼를 일정온도로 가열하기 위해 적외선 램프를 사용한다. 웨 이퍼의 가장자리가 빨리 식어 중심부분의 온도가 가장자리보다 높아서 웨이퍼의 온 도 분포가 일정하지 않은 문제가 있다. 열선의 밀도를 전체가 똑같게 하지 않고 바깥 부분이 좀 더 조밀하게 하였다. 그래서 웨이퍼의 온도 분포가 균일하다. 누구나 처음에는 열선의 밀도 를 균일하게 하여 적외선 램프를 만들지만, 시간이 지나면서 개선된다.
[생각의 창의성 TRIZ]
저자 김효준
