- Copy: Replace complex and expensive objects with inexpensive replicas to improve efficiency and reduce costs.
- Cheap Short Life: Utilize disposable, short-lifespan products instead of costly, long-lasting items.
- Replacing Mechanical System: Substitute mechanical systems with optical, acoustic, or magnetic systems for better efficiency.
- Pneumatics and Hydraulics: Replace solids with gases or liquids and use hydraulic systems for improved performance.
- Thin Film: Apply flexible membranes or thin films to solve problems and reduce costs.
- Porous Material: Use porous materials to address challenges and enhance effectiveness.
26. 복잡하고 비싼 것 대신 간단한 것으로 복사한다.
복사 [Copy]
.깨지기 쉬운 원래 객체나 작동하기 불편한 객체 대신에 값싼 복제품을 사용해야 한다.
.가시광선이 사용되면 적외선이나 자외선 복제품으로 바꾼다.
.물체를 그 물체의 광학이미지로 대체해서 이미지를 확대 축소한다.
1) 몇몇 트리즈 책에서는 40가지 원리에 대하여 소개하 는 정도로 지나친다. 또한 간략히 소개하는 책이 있다 하더라도 그 내용을 요약 정리해서 소개하고 넘어간 다. 하지만 그러한 '이해'가 중요한 것이 아니다. 그 어떤 설명 보다는 좋은 예제들을 통해 하나하나 그 원 리를 느껴가다 보면 문자로 표현하기 어려운 자기 자 신만의 느낌이 만들어 질 것이다. 그런 느낌들이 있어 야 실제로 문제해결에 쓰일 수 있다.
2) 사고나 폐렴 등의 고열로 청각을 잃게 되면 피드백이 없게 되므로 저절로 말하는 법을 잊어 버린다. 그러한 사람을 위해 입 속에 센서를 여러 군데 설치하여 발음 교정을 하게 한다. 소리로는 어차피 피드백을 받지 못하므로 정상인의 입 속 떨림과 비교하여 발음을 교정하 센서 게 한다. [독일. 게팅겐 대학교. 폴 쉔레 그룹.]
3) GaAs 웨이퍼를 제작하는 반도체 공정에서 이온을 적당량 투입하는 공정이다. 오른쪽에 있는 것은 이온의 양이 얼마나 투입되었는지 측정하기 위한 것이 고 왼쪽의 두 개의 웨이퍼는 실제로 이온이 투입되어 다음 공정에서 쓰이기 위한 것 이다. 측정용으로는 비싼 GaAs 웨이퍼 대신에 실리콘 웨이퍼를 사용한다. 먼저 실리콘 웨이퍼에 이 온을 투입하고 그 양을 측정하여 원하는 양의 이온이 투입되었다고 판단 되면 왼편의 두개의 웨이퍼에 같 은 조건으로 이온을 투입한다. [미국 특허 5 185 273 특허일: 1993년 2월 9일 Motorola, Inc.,]
4) 승용차가 지나가면서 나는 멋진 소리는 고객의 차량 구매 시에 영향을 미친다. 차량을 직접 주행하면서 옆에서 녹음기로 소리를 측정하는 것은 소음 등 실험의 신뢰성을 얻기가 어렵다. 무음실에서 차량을 헛바퀴 돌리면서 고정시킨 후 마이크를 일렬로 설치한다. 그런 후 시차를 두어가 면서 마이크에서 소리를 순차적으로 뽑아내면 차가 지나 갈 때의 소리를 소음의 방해 없이 완벽히 측정할 수 있다. 영화 '매트릭스' 에서 등장했던 특수 촬영도 같은 기법을 사용했다. 분야는 다르지만, 같은 원리가 사용되고 있다. [독일. 오펠 테크니카 몰로데지. 아니요. 1992년 1-2일]
27. 한번 쓰고 버린다.
값싸고 짧은 수명 [Cheap Short Life]
비싸고 수명이 긴 물체를 값싸고 수명이 짧은 일회용을 사용한다.
1) 일년에 1~2회 사용하는 휴양지의 배라면 그림과 같 이 종이로 만들어서 즐기자는 것이다. 혹은 그림과 같이 종이로 만든 드레스는 어떨까?
2) 일회용 사진기는 필름이 안에 포함되어 있다. 휴양지 등에 가서 일회용으로 사용할 수 있다. 1800년대 말에 처음으로 사진기가 나왔을 때에도 그림과 같 은 일체형 카메라였는데 100년이 지나 동일한 형태 의 카메라가 다른 목적으로 등장하였다. [후지포토필름 주식회사]
3) 비행기가 활주로에 비상 착륙 시 활주로를 벗어나면 쌓아둔 토사에 부딪히게 하고 있다. 그럴 경우 상당한 거리를 가야 멈출 뿐더러 비행기의 파손도 심하다. 다공성 플라스틱(스티로폼등)을 활주로 끝에 비 상용으로 설치하면 보잉 727 비행기도 120m면 멈춰 서게 된다. 도로 건설에 사용하는 아스팔트도 석유 정제 과정에서 생기는 값싼 부산물이 원료이다. 27번 원 리가 사용되고 있다. [러시아. 아이디어가 있다. No.16, 1995]
4) 제품의 수명이 짧은 일회성의 전자 부품인 경우 왼쪽 그림과 같은 일반적인 형태로 패키지화하면 반도체 제품은 수명이 너무 길며 비용이 상승하게 된다. 엎어서 만들면 일회용이나 개봉 후 제품 수명이 짧은 경우에 충분히 성 능이 보장될 수 있다. [미국 특허 4 982 267 특허일: 1991년 1월 1일 Atmel Corporation, 캘리포니아주 샌호세]
28. 기계적 시스템은 광학, 음향시스템 등으로 바꾼다.
기계시스템의 대체 [Replacing Mechanical System]
.기계적 장치를 광학, 음향, 미각과 같은 시스템으로 바꾼다.
.물체와 상호작용 할 수 있는 전기적, 자기적 장(Field)을 이용한다.
.고정장은 유동장으로, 불규칙장은 규칙장등으로 바꾼다.
1) 기계적 시스템(Mechanical System)이 있다면 음향 이나 전기, 자기 시스템으로 바꾸어 볼 여지가 있다. 얼음을 얼리면 표면부터 얼기 때문에 기포가 얼음 속 에 남게 되는 등 투명 얼음을 만들 수 없다. 마쓰시다 전기에서는 투명 얼음을 만들기 위해서 얼음을 만드는 냉장고안의 상자를 막대로 규칙적으로 툭툭 쳐서 기포 를 물 밖으로 빠져 나오게 하고 있다. 하지만, 초음파 를 이용하는 장비를 얼음 상자 옆에 두면 물속의 기포는 더 자연스럽고 적은 비용으로 밖으로 나오게 된다.
2) 가을 벌판에 참새를 쫓아 내는 기구이다. 실제로 나무 막대 등을 이용해서 참새를 쫓 을 수 있고 또는 허수아비를 세우기도 한다. 햇빛에 반사되는 기구를 설 치하면 참새들은 반사되는 햇빛 때문에 쫓아낼 수 있다. 나무 막대를 이용하는 기계 적 시스템을 빛을 이용하는 광학적 시스템으로 바꾸었다. [SU A.c. N 1 161 054]
3) 기계장비의 이상 유무를 곧 바로 알 수 있는 구성을 보여주고 있다. 각각의 부품들에 센서를 달아 진동 신호를 받아들인다. 만일 기계가 고장이 나면 비 정상적인 진동이 발생할 것이고 그래서 소리로 곧 바로 알아낼 수 있다. 실제 생산현장에서는 기계를 툭 툭 쳐 보고서 기계의 고장 유무를 알 수 있는 베테랑 엔지니어가 많다.
4) 자동차의 엔진에 유입되는 공기를 정화시키는 에어필터를 적기에 교환해 주는 것은 자동차 성능 및 연비에 큰 영향을 미친다. 에어필터를 너무 오래 사용하여 막혀버리 면 공기가 유입되고 이미 준비된 향기가 운전자 실내로 유입된다. 운전자가 특정의 향기를 맡으면 에어필터를 갈아야 함을 알 수 있다. 냄새가 고약한 것이라면 교체하지 않을 수 없다. [SU A.c. N 520 113]
29. 공기나 유압을 사용한다.
공기 및 유압사용 [Pneumatics and Hydraulics System]
.물체의 고체 부분을 기체나 액체로 대체한다.
.기체나 액체 부분은 팽창을 위해 공기나 물을 사용한다.
1) 레스토랑에서 닭 요리를 운반하는 웨이터가 빨대를 이용하여 닭을 부풀어 오르게 하고 있다. 같은 방법으 로 소를 도살하기 전 물을 먹여서 일부러 몸무게가 늘 게 하는 범죄도 뉴스에 방영되었다. 뉴스를 본 도시시 민은 '수준 낮다' 라고 생각했을 것이다. 선진국이란 것은 그러한 범죄가 일어나지 않는 곳이 아니고 도살 장에 소가 물 먹었는지 안 먹었는지 즉시 알아 낼 수 있는 시스템을 갖춘 나라일 것이다. 신규 업소의 개업 행사장에서 볼 수 있는 춤추는 인형은 펌프로 공기를 계속 불어 주고 있다. 29번 원리와 16번 원리가 동시에 적용 되고 있다.
2) 전자부품등에서 열을 공기로 식혀 주는 장비의 개념이다. 특히 컴퓨터의 CPU 등은 열이 많이 발생하는 부품이다. 일정하게 흐르는 공기의 흐름보다는 간헐적으로 불어 오는 바람이 더욱 더 냉각에 효과적이지만 그러한 공기흐름을 만들어 내는 것은 복잡한 장비를 필요로 한다. 구조의 공기흐름을 만들면 간헐적인 공기흐름이 만들어진다. 위쪽 과 아래쪽의 공기 유동은 100% 같아 지게 만들 수 없 으므로 어쩔 수 없이 주기적인 공기흐름이 배출된다 는 것이다. [미국 특허 5 190 099 특허일: 1993년 3월 2일 미국 아리니 장관이 대표하는 미국의 주(워싱턴 D.C.)]
3) 로봇 팔을 만들려고 할 때 힘을 세게 하면 정확도가 떨어지고 정확도를 높이면 힘이 약해진다. 공기를 이용하여 유연하게 움직이는 로봇 팔을 만들 수 있다. 기계적인 나 사나 너트, 미션 등을 이용하는 것 보다는 유압을 이용하면 조절이 용이하고 정확도도 높아 진다. 미래에 등장할 로봇의 근육도 이와 같은 공기압 이나 유압을 이용할 것이다. 새로운 것은 아니다. 굴삭기등에서 사용하는 힘의 원인이 유압이다. 야영 시 에 사용하는 공기를 불어넣는 매트 위에 사람이 있어 도 어린아이의 발로 매트에 공기를 불어 넣을 수 있 Ps P P Pi P2 다. 매트 위 어른도 위로 올릴 수 있는 원리를 이용하 고 있는 것이다. [SU A.c. N 625 079]
4) 반도체 웨이퍼는 가공 도중에 일정한 온도를 가지고 있어야 한다. 그런데 웨이퍼의 온도 분포가 고르지 않게 되면 문제가 된다. 그림에서는 웨이퍼 밑바닥에 파이프를 통하여 고온의 유체가 지나가게 한다. 웨이퍼의 온도를 균일하게 만들 수 있다. 이와 비슷한 아이디어를 한국의 반도체 회사에 다니는 직원이 특허로 제출하였다고 한다. 그 직원은 갈비 집에서 고기 구워 먹는 판을 보고 아이디어를 내었다 고 하나, 대한민국 사람이면 모두 온돌 방에서 자 본 적이 있을 것이다. [미국 특허 5 203 401 특허 날짜: 1993년 4월 20일 디지털 Equipment Corporation, 매사추세츠주 메이너드, 미국]
30. 얇은 막, 필름을 사용한다.
얇은 막 [Flexible Membrane and Thin Film]
.통상적인 구조물을 유연한 막이나 얇은 필름으로 대체한다.
.유연한 막이나 얇은 필름을 이용하여 격리 시킨다.
1) 유해한 요소로부터 공격을 받는다면 얇은 막을 사용 하여 방지할 수 있다. 담배를 사면 담배 갑이 얇은 비 닐종이로 씌워져 있는 것을 볼 수 있다. 거의 모든 공 산품에 적용되는 값비싼 특허이다. 우리 주위에서는 얇은 막이나 필름을 사용하는 경우를 너무나 많이 보지만, 실제 문제해결에는 잘 사용하지 못하고 있다. 일반적인 문제해결의 결과들을 습관적으로 사용하고 있다. 일종의 문화 이다. 집을 페인트로 칠하는 것처럼.
2) 먼지를 쉽게 일으키는 광물을 원산지에서 운반하는 선박이 있다. 먼지는 정전기를 일으켜 탱크가 폭발 할 수 있다. 10번 원리에서도 설명한 비슷한 예인데, 인화성이 강하여 열 선이 내장된 히터로 상부를 밀봉 할 수도 없다. 그림과 같이 탱크 하단에 진공 펌프를 설치하고 상부에는 얇은 비닐 막으로 덮는다. 그런 후에 펌프를 가동하면 먼지가 날리지 않을 정도로 밀봉이 가능하다. [SU A.c. 340 576]
3) 트랜지스터의 규소 게이트에 함유된 염소 원자는 하부 층의 산화막 게이트에 침투(확산)하여 특성을 저하시킨다. 그림과 같이 질소 티타늄 막을 얇게 코팅하면 염소 원자가 뚫고 지나가지 못하므로 충분한 보호막이 될 수 있다. 또한 질소 티타늄 막은 전기를 통하는 전도성 물질이므로 트랜지스터의 특성에 영향을 주지 않는다. [미국 특허 5 364 803 특허 날짜: 1994년 11월 15일 United Microelectronic Corporation, Hsinchu]
4) 특정 물질을 코팅하는 장비가 있다. 코팅될 물질이 지나가는 통로를 나타내고 있다. 이 장비는 3개월에 한 번씩 전부 개폐하고 물로 씻어내는 청소를 한다. 문제는 물 청소 후 아무리 건조해도 구석 구석에 남아 있는 습기가 건조되지 않아 생 산하기 전에 3일씩 준비 가동을 하여야 하기에 생산 차질이 막대하다. 물을 사용하 지 않으면 안 되는 상황이다. 장비에서 문제가 되는 표면은 테프론(Teflon)으로 코 팅을 한다. 테프론은 물기를 표면에서 밀어내는 역할을 하기에 습기를 제거하는데 도움이 된다.
31. 미세한 구멍을 가진 물질을 사용한다.
다공성 물질 [Porous Material]
.물체를 다공성으로 만들거나 다공성 물질을 사용한다.
.물질에 있는 구멍을 이용한다.
.이미 물질이 다공성이라면 구멍을 미리 어떤 물질로 채운다.
1) 다공성 물질을 사용하는 것에 대하여 트리즈에서는 많 은 강조를 하고 있다. 76가지 표준 해결책에도 중요한 원리로 포함되어 있고 아리즈(ARIZ)에서도 Step 4.4 에서 다공성 물질을 이용하라고 하고 있다. 실제 현업에서도 가끔씩 다공성 물질 아이디어로 고객 을 만족시켜 주곤 한다. 다공성 물질을 이용하여 문제를 풀려고 했던 것이 아니라, 문 제의 본질을 파악하고 모순의 개념과 자원의 개념, 그리고 이상해결책의 개념으로 문 제의 올바른 해결 방향을 찾다 보니 자연히 다공성 물질을 이용하게 된 것이다. 40가 지 원리 및 여러 곳에서 강조하다 보니 언제나 트리즈 전문가 두뇌 속에는 다공성 물 질이 문제해결책의 후보로 준비하고 있는 것이다.
2) 모래를 분사하는 장비이다. 빠른 속도로 분사가 이루어지는 곳은 모래와의 마찰로 인하여 모양이 변하게 되고 모래의 분사 속도가 사용시간에 따라 달라지게 된다. 29 공기 및 유압사용. 24 중간매개물의 원리와 함께 다공성 물질 원리가 함께 사용 되고 있다. 비용이 들지 않는 풍부한 공기를 중간 매 개물로 하여 모래와 직접적인 마찰을 없애고 다공성 물질을 이용하여 균일한 공기 층을 형성하여 모래 분 사 속도의 산포를 줄일 수 있다. [SU A.c. 엔 604 667]
3) 한쪽 방향으로 균일한 바람(laminar flow)을 만들어 내는 장비이다. 일반적으로 ? 국한 방향으로 일정한 바람이 나오게 된다. 이러한 장비는 복잡하고 비싸며 공기유량을 조절하기 힘들며 먼지를 걸러 내지도 못한다. 다공성 물질로 관 내부를 채우고 양 끝을 원판으로 감싸고 있다. 들어온 공기는 다공성 물질 내부의 복잡하게 얽힌 공기흐름 경로를 따라 결국 한 방향으로 일정한 바람이 나오게 된다. [미국 특허 5 332 005 특허일: 1994년 7월 26일 Aalborg Instruments & Controls, Inc., Monsey, N.Y.]
4) 반도체 부품과 특수 오일로 구성되어 가속도를 측정하는 센서이다. 자동차의 온도가 올라가게 되면 특수 오일이 팽창하고 그림과 같이 오일이 새어 나오게 되는 문제가 발생한다. 다공성 스폰지를 포함하였다. 온도가 올라가서 오일이 팽창하게 되며 압력이 발생하는데 이때 이 압력이 센서의 외벽에 전달되지 않고 내부의 스폰지로 전달 된다. 오일이 팽창하는 만큼 스폰지가 수축하게 되어 오일이 새는 문제를 근본적으로 해결할 수 있다. [미국 특허 5 187 565 특허일: 1993년 2월 16일 미쓰비시 Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo, Japan]
[생각의 창의성 TRIZ]
저자 김효준
