ARIZ is an algorithm for creative problem-solving that focuses on analyzing and resolving technical and physical contradictions. Step 5 utilizes knowledge databases and analogous problems to find solutions, while Step 6 restructures or redefines problems as mini-problems. Step 7 validates and evaluates conceptual solutions, and Step 8 applies solutions to other problems to maximize system utility. Finally, Step 9 analyzes the problem-solving process to enhance creativity.
단계 5 지식 DB의 활용
보통 아리즈의 단계 4는 개념해결책(concept solution)을 찾도록 도와준다. 개 념해결책을 찾은 후에는 아리즈 단계 7로 가는 것이 가능하지만, 만일 4.7과정 이후 에도 해답을 찾을 수 없다면, 단계 5로 가야만 한다. 아리즈에서 단계 5의 목적은 각종 기술적 지식(지식DB)들을 이용하는 것이다. 단계 5에서 문제는 더욱 명확해지고, 지식(지식DB)을 직접 활용함으로써 문제해결 이 성공할 가능성이 더욱 높아진다. 도올 알츠슐러는 트리즈를 배우기 시작하면 곧 바로 자기 자신만의 기술 지식 DB를 쌓아 나가라고 권장했 다. 현대에 이르러서는 인터넷 검색이 단계 5의 가장 강력한 지식DB 검색에 해당할 것이다. www.google.com 과 각종 검색엔진을 이용하며, 각 검색엔진에서의 and, or 등의 검색조건등을 숙달하 는 것이 크게 도움이 된다.
5-1 표준해 활용하기
표준해를 활용하여 이상해결책-2와 단계 4에서 고려한 물질장-자원을 이용하 여 문제를 해결할 수 있는지 검토한다. 참고 40_사실상 4.6 과정과 4.7 과정에서 이미 표준해를 활용하였다. 4.6 과 4.6과정 이전에는 새로운 물질장-자원의 도입없이 기존의 물질장-자원 만을 활용하는 것이 주된 접근방법이었다. 만일 기존의 또는 유도된 물질장- 자원만으로 문제를 해결하는 것이 불가능할 경우에는 새로운 물질과 장을 도입하는 것이 필요하다. 대부분의 표준해는 새로운 첨가물과 장을 도입하 는 방법에 관한 것이다.
5-2 유사 문제 활용
아리즈를 사용하여 이미 해결되었던 비표준문제의 개념해결안(concept solu- tion)을 활용하여 문제(이상해결책-2와 단계 4에서 고려한 물질장-자원의 이용 문제)를 해결할 수 있는지 검토한다. 참고 41_발명문제는 매우 많이 있으나, 발명문제와 관련 있는 물리적 모순 의 갯수는 상대적으로 그리 많지 않다. 그러므로 유사한 물리적 모순을 가 지고 있는 문제들의 유사성을 끌어내면 많은 문제들을 해결할 수 있다. 문 제의 관점에서 보면 모두가 다른 문제들로 보일 수 있기 때문에 물리적 모순 의 관점에서의 분석을 통해서만 유사성, 공통점을 발견할 수 있다. 도움 인터넷을 이용하면 많은 시간과 노력을 줄일 수 있고 효과도 가장 크다.
5-3 물리적 모순 해결에 분리의 원리 활용
일반적인 물리적 모순 해결방법을 사용하여 물리적 모순을 해결할 수 있는지 검토한다.
규칙 11_이상해결책과 완전히 일치하거나 거의 근접하는 개념해결책을 도출해야 한다.
5-4 물리적 모순 해결에 물리적 효과(physical effect) 활용
물리적 효과와 현상을 사용하여 물리적 모순을 해결할 수 있는지 검토한다.
참고 42_물리적 효과와 현상관련 내용은 주변의 전문가, 인터넷이나 백과 사전을 참조한다.
단계 6 문제의 변경 혹은 재구성
6-1 기술적 해결안으로 전환
6-2 해결하고자 하는 문제가 여러 문제들이 결합된 문제인지 확인
6-3 문제를 변경
6-4 최소문제(mini-problem) 재서술
일반적이고 단순한 구조의 문제들은 물리적 모순을 직접 제거하여 해결할 수 있다. 예를 들어 상충하는 특성들을 공간이나 시간으로 분리한다. 하지만 복잡한 문제 들을 해결하기 위해서는 심리적 관성(Mental Inertia)을 야기하는 초기의 제한 조건 을 제거해서, 문제의 표현을 달리하는 것으로부터 실마리를 찾을 수 있다. 예를 들어 쇄빙선(icebreaker)의 속도를 증가시키는 문제에는 이름 그 자체에 얼음을 깬다(ice+breaker)라는 초기의 제한 조건이 있다. '얼음을 안 부수고 가는 배(ice No Breaker)'로 문제의 표현을 전환할 필요가 있다. 심리적 관성은 새로운 종류의 배를 만들기 보다는 실제 사용되는 얼음을 깨는 장비의 효율을 향상시키려고 만 하게끔 한다. 문제를 정확하게 이해하기 위해서는, 처음부터 문제를 풀어야 한다. (문제를 풀 면 그때서야 문제를 정확히 이해한다는 뜻) 문제해결과정은 문제표현을 수정(재서술) 해가는 과정이다.
6-1 기술적 해결안으로 전환한다.
문제가 해결되었으면 개념해결안을 기술적 해결책으로 전환하라, 작동원리를 서술하고 이 원리를 구현하는 장치의 개략적인 설계도(개념도)를 작성하라. 도움 만일 여러 사람 앞에서 결과를 설명하고 해결안에 대한 긍정적인 평가를 받고 싶다면 최대한 많은 사실 들을 끌어 들여 신뢰성을 높이는 것이 바람직하다. 또한 가능하다면 개념해결안의 축소모형, 샘플등을 직접 보여 주는 것이 아주 효과적이다. 새로운 아이디어에 대한 거부감을 줄이는데 크게 도움이 된다.
6-2 해결하고자 하는 문제가 여러 문제들이 결합된 문제인지 확인
만일 문제가 해결되지 않았다면, 1.1 과정에서의 문제가 여러 문제들이 결합 된 상태를 서술한 것인지 확인한다. 만약 그렇다면 각각 다른 별도의 문제들 로 분리하여 1.1 과정을 재서술하여 하나씩 해결하여야 한다(대개는 분리된 여러 문제중 가장 중요한 문제를 푸는 것이면 충분하다)
예제
미세한 금조각들을 납땜질하여 1m 길이의 금으로 된 사슬을 만들어야 한 다. 1m사슬의 무게가 단지 1g 일 정도로 미세한 금 조각들이다. 몇백 m 의 사슬을 하루만에 납땜하는 방법을 찾아야 한다. 이 문제는 다음의 문제 들로 분리될 수 있다.
1. 어떻게 미소량의 땜납을 연결부위 사이에 삽입하는가?
2. 어떻게 금 사슬을 망가뜨리지 않고 삽입된 미소량의 땜납을 가열하는가?
3. 만일, 땜납이 너무 많이 붙었다면 어떻게 제거하는가?
이 문제의 가장 중요한 주요 문제는 미소량의 땜납을 연결부위 사이에 어떻게 삽입하는 가이다.
6-3 문제 변경
만일 문제가 해결되지 않는다면, 1.4 과정에서 문제를 변경하여 다른 기술적 모순을 선정한다.
예제
만일 검출이나 측정의 문제가 주어진다면 다른 기술적 모순을 선정하는 것은 측정부를 개선하는 것이 아니라 전체 시스템을 변경하여 측정해야 할 필요성을 없애는 것이다(표준해 4.1.1) 예를 들어 같은 파이프라인에 다른 종류의 기름을 이송할 필요가 있 다. 만일 분리용 액체를 바로 연결하여 이송한다면 곧 바로 다른 액체를 이송할 수 있다. 문제는 분리용 액체가 있는 연결지점을 어떻게 정확히 측 정하는가이다. 왜냐하면 이송된 후 두 가지의 기름은 분리해서 저장되야 하기 때문이다. 이 측정 문제가 변형문제로 변경될 수 있다. "어떻게 분리용 액체와 기 름이 섞이는 것을 완벽히 방지할 수 있는가?" 분리용 액체는 기름과 쉽게 혼합될 수 있다. 그러나 분리용 액체는 필요 한 때에 기체로 바뀌거나 용기로부터 스스로 제거 되어야 한다. 다음과 같 은 성질이 분리용 액체로서 요구된다.
1. 기름에 녹지 않는다.
2. 이송되는 기름의 밀도와 같은 밀도를 가진다.
3. 영하 50도까지 얼지 않는다.
4. 가격이 싸고 안전하다.
참고서적을 통해 암모니아를 발견하였다.
6-4 최소문제(mini-problem) 재서술를
만일 문제가 해결되지 않는다면 1.1과정으로 되돌아가서 상위시스템(Super- system)의 관점에서 최소문제를 재서술하라. 필요에 따라 여러 연속된 상위시 스템의 관점에서 최소문제를 재서술하라.
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예제
구조복(가스와 열로부터 보호, 가스-열-반사복)에 대한 개념해결안이 전형 적인 예이다. 원래 이 문제는 냉각가능한 구조복을 개발하는 것으로 정의되었다. 그러나 냉각에 필요한 동력을 공급하기 위해서는 무게가 증가하여 결국 문제 를 해결할 수가 없었다. 이 문제는 상위시스템을 살펴 본 후 해결할 수 있었다. 상위시스템으로 의 전이를 통해 문제가 해결된 것이다. 냉각시스템과 호흡시스템의 기능을 동시에 제공하는 구조복을 만드는 것이 제시되었다. 구조복은 액체산소를 이용하여 작동된다. 액체산소가 증발하면서 냉각시스템으로 작동하며 증발 된 산소기체는 호흡시스템으로 작동한다 (S.U. 11114). 문제를 상위시스템으로 전이시켜 전체 무게를 2~3배 줄일 수 있게 되었다.
단계 7 물리적 모순 해결방법분석
7-1 개념해결안을 점검
7-2 개념해결안을 예비 평가
7-3 특허를 검색하여 특허등록가능성 점검
7-4 개념해결안의 실행시 발생할 수 있는 부가문제를 추정
아리즈 단계 7의 목적은 얻어진 해결안의 우수성을 점검하는 것이다. 물리적 모 순은 거의 이상적으로 '아무것도 없이' 해결되어야 한다. 새롭고 더욱 강력한 해결 안을 찾기 위해 3~4시간을 더 할애하는 것이 엉성하고 구현하기 어려운 아이디어에 반평생을 보내는 것보다 낫다.
7-1 개념해결안을 점검
개념해결안을 검증한다. 도입된 모든 물질과 장을 검토한다. 새로운 물질이 나 장을 도입하지 않고 기존의 혹은 유도된 물질장-자원을 활용하는 것이 가능한가? 스스로 조절하는 물질의 사용이 가능한가? 이에 따라 기술적 해 결안을 적절하게 수정한다. 참고 43_스스로 조절하는 물질이라 하면 외부환경 조건에 따라 자신의 물 리적 특성을 바꾸는 것을 말한다(예:큐리점 이상 온도가 올라가면 자성이 사 라진다). 스스로 조절하는 물질을 사용함으로써 부가적인 장치 없이 시스템 이 변경되거나 상태를 변경하게 한다.
7-2 개념해결안을 예비 평가
미리 개념해결안을 평가한다.
1. 개념해결안이 이상해결책-1의 주요 요구사항을 만족시키는가, 시스템을 복잡 하게 하는가?
2. 어떤 물리적 모순이 개념해결안에 의해 해결되었나?
3. 새로운 시스템이 최소한 하나 이상의 손쉽게 제어되는 요소를 가지고 있는가. 어느 요소가 어떻게 제어되는가?
4. 여러 사이클 사용시에도 내구성에 별 문제가 없는가?
만약 얻이진 해결안이 모든 질문에 만족하지 않으면 과정 1.1로 되돌아 간다.
7-3 특허를 검색하여 특허등록가능성 점검
얻어진 개념해결안의 신규성을 특허시스템을 통해 점검한다. 인터넷에 공 개된 각국의 특허청 특허DB를 활용하면 된다.
7-4 개념해결안 실행시 발생할 수 있는 부가문제 추정
새로운 시스템의 설계 구체화 단계에서 발생할 수 있는 부가 문제를 추정한 다. 부가문제의 목록을 만든다. 추가발명, 설계도, 계산, 조직의 변화에 대 한 저항 극복 등.
도움 일종의 실패모드 분석(Failure Mode Effect Analysis)이다.
단계 8 도출된 해결안의 적용
8-1 상위시스템이 어떻게 변경되어야 하는지 추정
8-2 도출된 해결안의 새로운 유용한 효과 검색
8-3 다른 문제에 개념해결안을 적용
진정으로 혁신적인 아이디어는 특정 문제뿐만 아니라 다른 유사 문제를 해결하 는 데에도 다양하게 사용될 수 있다. 아리즈 단계 8의 목적은 도출된 해결안에 의해 모습을 나타낸, 문제해결에 사용된 자원의 활용을 극대화하는 것이다.
8-1 상위시스템이 어떻게 변경되어야 하는지를 추정
변경된 시스템을 포함하는 상위시스템이 어떻게 변경되어야 하는지를 정의 한다.
8-2 도출된 해결안의 새로운 유용한 효과 검색
변경된 시스템 또는 상위시스템이 어떤 새로운 유용한 효과를 낼 수 있는지 검토한다.
8-3 다른 문제에 개념해결안을 적용
다른 발명문제들에 개념해결안을 적용한다.
1. 일반적인 해결 원리를 기술한다.
2. 다른 문제에 해결 원리를 바로 적용할 수 있는지 검토한다.
3. 다른 문제에 해결 원리를 반대로 적용할 수 있는지 검토한다.
4. 형태학적 테이블을 만든다(예를 들어 가로축에 부품의 위치 적용된 장등이 있고 세로 축에 생성물의 상태, 외부환경의 상태등이 배열된다). 이 테이블은 개념해결안의 가능 한 모든 변조와 재구성을 포함한다.
5. 시스템과 주요 부품의 치수를 변경하여 얻어질 수 있는 해결 원리를 검토한다. 즉, 치수를 0로 혹은 무한대로 될 때 어떻게 될지 상상한다.
참고 44_일의 목적이 단지 특정 기술적 문제를 해결하는 것이 아니라면, 8.3과정을 잘 활용하여 해결 원리에 바탕을 둔 일반이론을 개발할 수 있다.
단계 9 문제해결과정 분석
9 - 1 이론적 문제해결과정과 실제 문제해결과정을 비교한다.
9 - 2 도출된 개념해와 트리즈의 지식을 비교한다.
아리즈를 사용하여 해결한 모든 문제는 개인의 창의력을 증진시켜야 한다. 그러 나 이를 위해서는 문제해결과정을 철저하게 분석해야 한다. 이것이 아리즈의 마지막 부분인 단계9의 목적이다.
9-1 이론적 문제해결과정과 실제 문제해결과정을 비교한다.
실제 문제해결과정과 이론적인 해결과정을 비교하라. 만일 차이점이 있으 면, 모두 기록하라.
9-2 도출된 개념해와 트리즈의 지식을 비교한다.
도출된 해와 트리즈 지식(발명원리, 표준해, 물리적효과 및 현상)을 비교하라. 만일 트리즈 지식에 이러한 원리가 없으면, 그것을 자신만의 지식으로 기록 해 두라.
[생각의 창의성 TRIZ]
저자 김효준
