To solve the problem, 76 standard solutions are applied, and Step 2 involves resource analysis by identifying the operating zone (OZ), operating time (OT), and available substances and fields. Step 3 defines ideal final results (IFR) and physical contradictions to fundamentally restructure the problem and clarify the solution path. Physical contradictions are analyzed at macro and micro levels, utilizing various resources during the resolution process. This step-by-step approach emphasizes gradual refinement and deriving optimal solutions.
1-7 표준해 적용
새롭게 재정의된 문제 모델을 해결하기 위하여 76가지 표준해를 적용해 본다. 만일 문제가 풀리더라도 단계 2를 계속 진행할 것을 권장한다.
참고 17_단계 1에서는 문제분석과정을 통하여 문제모델을 만들어 문제를 명확하게 만든다. 이러한 과정을 거쳐서 문제가 더욱 더 일반적인 문제로 추 상화 할 수 있었다. 따라서 초기의 문제상황보다 더 효과적으로 표준해를 적용할 수 있다.
단계 2 자원 분석
리소스 분석
2-1 작용영역 (OZ) 정의
2-2 작용시간(OT) 정의
2-3 사용가능한 물질과 장(Field)의 탐색
단계 2에서는 문제가 어떤 공간에서 일으나고 어떤 구체적인 시간에 발생하는 지 를 명확히 하고 문제해결에 어떤 유용한 자원이 가능한 지를 명확히 하는 것이다.
2-1 작용영역(OZ)을 정의한다.
작용영역(OZ, Operating Zone)을 분석, 기술한다.
도움 그림이나 도식그래프를 이용하는 것이 도움이 된다.
도움 안테나 보호 문제에서 도구는 전도성 막대였다. 도구는 생성물과 직접적인 접촉이 있어야 하므로 이러 한 접촉을 통해 어떠한 반응이 일으나는 공간이 작용영역이 될 것이다.
참고 18_작용영역 설정이 어렵다면 문제모델에서 언급된 모순이 발생하는 곳을 설정한다. 작용영역은 반드시 모순이 발생하는 곳이기 때문이다.
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예제
안테나 보호 문제의 경우 작용영역은 기존의 전도성 막대가 차지했던 공간이다. 현재 문제에 서는 전도성 막대가 하나도 없는 경우를 고려하므로 실제 작용영역은 빈 기둥, 혹은 공기기둥으로 정의 될 수 있다.
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2-2 작용시간(OT)을 정의한다.
작용시간(OT, Operating Time)을 분석 기술한다.
도움 도식, 그래프를 이용하는 것이 도움이 된다.
참고 19_작용시간은 문제해결에 유용하게 이용될 수 있는 자원이다. 모순 이 일으나는 시간 T1과 모순이 일어나기 전의 시간 T2로 구분할 것을 권장 한다. 특히 문제가 순간적으로 일으나는 경우 모순은 T2(모순이 일어나기 전 의 시간)에서 제거되거나 방지될 수 있다.
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예제
안테나 보호 문제의 경우 작용시간은 번개가 치는 T1과 번개가 치기 전까지의 시간 혹은 다 음 번개가 치기 전까지의 시간 T2로 나뉜다.
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2-3 사용가능한 물질과 장(Field)의 탐색
문제해결에 사용 가능한 시스템 혹은 주위 환경의 물질과 장(Field)을 탐색 한다.
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예제
안테나 보호 문제에 있어 전도성 막대가 하나도 없는 상황을 고려하고 있다. 그래서 주위 환 경의 물질과 장만을 고려하면 된다. 이 경우 공기, 습기, 바람, 구름, 태양 등이 있을 것이다.
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도움 문제의 조건, 환경에 명시된 사용가능한 물질과 장들을 아리즈에서는 특별히 물질장-자원(Substance-Field Resourse, SFR) 이라고 부른다.
참고 20_물질장-자원은 문제 내에 이미 존재하고 있다. 문제 조건에 의해 쉽 게 파악이 가능하다. 물질장-자원은 다음과 같이 세가지로 분류할 수 있다.
1. 시스템 내부 물질장-자원
1-1. 도구(tool)의 물질장-자원
1-2. 생성물(product)의 물질장-자원
2. 문제에서 제시된 주위환경의 물질장-자원
2-1. 문제조건에 의해 주어지는 주위환경의 물질장-자원
2-2. 지구의 중력장, 자기장 혹은 물과 같은 아주 보편적인 주위환경의 물질장-자원
3. 상위시스템(Super-system)의 물질장-자원
3-1. 불필요하다고 생각하는 부산물
3-2. 공기, 바람과 같이 비용이 무시될 정도의 저렴한 외부 자원
최소문제 (mini-problem)를 해결할 때는 물질장-자원을 최소한으로 사용 할 것을 권장한다. 그래서 시스템 내부의 자원을 활용하는 것을 우선적으로 검토하는 것이 좋다. 그러나 기술예측과 관련된 개념적인 해결책을 제시할 때는 최대한으로 다양한 물질장-자원을 검토하는 것이 바람직하다.
참고 21_생성물(product)은 변화될 수 없는 물질이다. 특히 최소문제 (mini-problem)를 해결할 때는 생성물을 변경하는 것은 부적절하다. 그럼 에도 생성물은 다음과 같은 방법으로 물질장-자원을 제공할 수 있다.
1. 생성물은 스스로 변경될 수 있다.
2. 충분한 양의 생성물이라면 생성물은 자기의 일부분을 소모할 수 있다.
3. 생성물이 상위시스템(Super-system)으로 이동할 수 있다.
4. 생성물 내부적으로 미시적 구조를 적용할 수 있다.
5. 아무것도 없는 빈 공간과 결합될 수도 있다.
6. 일시적으로 다른 어떤 것, 혹은 성질로 변할 수 있다.
생성물이 물질장-자원, 즉 자원이 되는 경우가 흔하지는 않지만 위와 같 이 간단히 생성물이 변경가능하다면 가능한 일이다.
참고 22_물질장-자원은 문제해결에 당장에 사용 가능한 자원이다. 이러한 자원을 문제해결에 우선적으로 이용할 것을 권장한다. 만일, 문제에서 제시 되는 물질장-자원 등의 가용자원이 충분하지 않다면 다른 물질이나 장을 수 고스럽게 가져와서 이용할 수도 있다.
단계 3 이상해결책과 물리적 모순의 정의
3-1이상해결책(IFR)-1 정의
3-2이상해결책(IFR)-1 심화
3-3매크로 수준의 물리적 모순
3-4마이크로 수준의 물리적 모순
3-5이상해결책(IFR)-2 정의
3-6표준해 적용으로 물리적 모순 해결
단계3에서는 이상해결책을 정의하고 물리적 모순을 도출한다. 물리적 모순은 이 상해결책에 도달하는 것을 어렵게 하고 있는 것이다. 이상해결책을 항상 달성할 수 있 는 것은 아니지만 이상해결책은 가장 강력한 해결책으로 가는 방향을 제시한다.
3-1 이상해결책(IFR)-1 정의
아래의 양식으로 이상해결책을 정의한다.
X-요소는, 시스템을 복잡하게 하지 않고 동시에 추가적인 유해작용없이, [작 용시간]중에 [작용영역]내에서 [도구]가 수행하는 [유용한 작용]을 계속하면 서 [유해작용]을 제거한다.
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예제
X-요소는, 시스템을 복잡하게 하지 않고 동시에 추가적인 유해작용 없이, [번개가 치는 시간 (T1) 혹은 다음 번개가 치는 시간 전에(T2),] [전도성막대가 차지하던 공간]에서, [안테나 의 전파수신을 방해하지 않으면서도] [전도성막대가 없어서 번개를 유인하지 못하는 점]을 제거한다.
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참고 23_유용한 기능을 다른 기능의 저하 없이 달성하거나, 하나의 유해한 기능 제거가 또 다른 유해한 기능의 출현 없이 달성되는 것이 이상해결책이 다. 이상해결책의 기본의미로 인해 다음과 같은 상황들을 해결한다.
1. 유해작용과 유용한 작용이 연관되는 상황
2. 새로운 유용한 작용이 시스템을 복잡하게 만드는 상황
3. 하나의 유용한 작용이 다른 작용과 상충하는 상황
3.1단계에서는 첫번째 상황이 이상해결책과 관련되어 있다.
3-2 이상해결책(IFR)-1 심화
X-요소에 대하여 새로운 물질과 장(field)을 도입하지 않고, 2.3 과정에서 제시 된 물질장-자원을 사용한다.
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예제
안테나 보호문제에서 전도성막대가 전혀 없는 상황이므로 도구가 없는 상황이다. 이상해결 책-1을 좀 더 구체적으로 표현하기 위해서 X-요소는 "공기" 혹은 "공기막대"라는 단어로 대 체할 수 있다.
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참고 24_문제해결과정에서 다음의 순서대로 물질장-자원을 검토한다.
1. 도구(tool)의 물질장-자원: 시스템의 내부자원
2. 주위환경의 물질장-자원 확보가능한 외부자원
3. 상위시스템(super-system)의 물질장-자원
4. 생성물(product)의 물질장-자원
위의 4가지 종류의 물질장-자원은 곧 4가지 종류의 문제분석방향을 의 미한다. 물론 문제 조건에 따라 4가지 종류 모두 가능하지 않을 때도 있다. 최소문제 (mini-problem)의 경우 문제 해결안을 도출할 수 있을 때까지 분 석을 진행하면 충분하다. 예를 들어 하나의 해결안이 도구의 물질장-자원을 통해 얻어졌다면, 다른 방향은 고려하지 않아도 된다. 만일 최대문제(maxi- problem)의 경우는 모든 가능한 방향을 검토해야 한다. 예를 들어 도구의 물질장-자원으로 해결안을 얻었어도 주위환경의 물질장-자원, 상위시스템의 물질장-자원, 생성물의 물질장-자원에 대한 분석도 검토해야 한다. 아리즈를 숙달하면 이러한 순차적인 분석은 점차적으로 병렬적인, 동시 다발적인 분석으로 바뀐다. 그림5.21 해결안을 한 방향에서 다른 방향으로 전 환하여 생각할 수 있는 능력을 '다차원 사고(Multi-Screen Thinking)' 라 고 한다. 현재 시스템에서의 해결안으로 인한 변화에 대해 상위시스템에 미 치는 변화와 하위시스템에 미치는 영향을 동시에 생각할 수 있는 능력이다.
주의! 문제해결과정에서는 익숙한 개념을 넘어서야 한다. 그러한 해결안의 개념은 말로 표현하기가 어려운 경우가 많다. 예를 들어 페인트 칠하는 과정없이 페인트작업을 마치는 것과 같다. 전도성 막대 없이 번개를 유인한다와 같은 경우이다. 아리즈를 적용하여 문제를 해결할 때는 최대한 기술적인 용어를 사용하지 않고 가 장 간단하고 심지어는 어린이라도 이해할 수 있는 용어를 사용해야 한다. 기술적인 용어는 심리적 관성 (Mental Inertia)를 만들어 내어 문제해결을 어렵게 하는 원인이 된다.
3-3 매크로 수준의 물리적 모순
아래의 양식으로 매크로 수준의 물리적 모순을 기술한다. [선택된 물질장-자원]은 [작용영역]에서 [작용시간]동안 [모순되는 작용 중하나]를 수행하기 위해 [매크로 수준에서 어느 하나의 물리적 상태]이어야 하고, [모순되는 작용중 하나]를 수행하기 위해 [매크로 수준에서 또 다른 물 리적 상태]이어야 한다.
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예제
[공기기둥]은 [작용시간]동안 [번개를 차단하기 위해 [전도성이 있어야하고 [전파를 흡수하지 않기] 위해 [전도성이 없어야 한다. 이러한 물리적 모순의 정의를 통하여 다음과 같은 해결안을 가질 수 있다. 공기기둥은 번개가 칠 경우에는 전도성이 있어야 한고, 그외의 시간에는 전도성이 있으면 안된다. 번개가 치는 것은 드 물게 발생하는 현상이고 매우 빠르게 일어난다. 기술진화 제 3법칙인 리듬, 조화 법칙이 적용되어 공기기둥이 전도성을 가지는 시기는 번개가 나타나는 시기와 같아져야 한다. (6장 참조) 물론 이러한 해결안은 아직은 완전하지 않다. 어떻게 번개가 치는 동안 공기기둥이 전도체로 변환 하고 번개가 친 후에 즉시 전도성이 사라질 수 있겠는가?
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참고 25_물리적 모순이란 작용영역에서 상반되는 물리적 상태를 요구하는 상황을 말한다.
참고 26_만일, 물리적 모순을 기술하기가 어렵다면 다음과 같은 양식으로 간 단히 작성해도 된다. [어느 한 물질장-자원]은 [이러한 작용]을 수행하기 위해 [이렇게]해야 하고, [또 다른 작용]을 수행하기 위해 [이렇게]되면 안된다.
주의!_아리즈를 통하여 문제를 해결할 때, 해결안은 천천히 발전되어 간다. 또한 어떠한 해결안이라 하더라도 계속적으로 발전해 나갈 가능성이 있다. 처음 해결안이 떠 오른 뒤에 문제해결과정을 중단하는 것은 바람직하지 않다. 문제해결과정에서 아리즈는 반드시 끝까지 진행해야 한다.
3-4 마이크로 수준의 물리적 모순
아래의 양식으로 마이크로 수준의 물리적 모순을 기술한다.
[3.3 과정의 매크로 수준의 물리적 모순]을 달성하기 위해서 [작용영역]에는 [어느 한 물리적인 상태나 동작]의 물질입자가 있어야 하고 [3.3 과정의 또 다 른 매크로 상태]를 위해 [반대의 물리적인 상태나 동작]의 물질입자가 있어야 한다.
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예제
[번개차단을 위해 전도성을 가지기] 위해 [번개치는 동안] [공기기둥]은 [자유전하(free charge)가 있어야 하며 동시에 [전파가 흡수되는 것을 방지하기] 위해 [공기기둥]은 [자유 전하가 없어야 한다.
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참고 27_3.4과정에서 입자를 구체적으로 정의할 필요는 없다.
참고 28_입자는 다음과 같은 것들이 가능하다.
1. 물질의 입자
2. 입자들과 장(field)간의 결합
3. "장(field)의 입자”(흔하지 않은 경우로서 장의 입자란 말은 장 그자체를 입자로 본다는 뜻이다)
참고 29_만일 문제의 해결책이 매크로 수준에서 제시되어야만 하는 경우라 도 마이크로 수준의 물리적 모순을 설정해 보는 것은 유익하다. 왜냐하면 마 이크로 수준의 물리적 모순도 결국에는 매크로 수준의 물리적 모순이 해결 됨과 동시에 해결되기 때문에, 마이크로 수준의 물리적 모순을 설정하면 매 크로 수준의 물리적 모순의 해결에 대한 많은 정보를 제공받게 되는 것이다.
주의!_아리즈의 단계 1, 2, 3은 초기의 문제를 본질적으로 다른 형태의 문제로 변화시켰다. 3.5 과정에서는 이러한 변형이 마무리되어 요약 정리된다. 이상해결책-2를 기술하면서 완전히 새로운 문제를 얻게 되며 이 시점부터는 이 새로운 문제에 집중하여야 한다.
[생각의 창의성 TRIZ]
저자 김효준
