TRIZ(Teoriya Reshniya Izobretatelskikh Zadatch) : 창조적 문제해결 발명이론4

4. 창조적 문제해결 알고리즘

- TRIZ에 의한 창조적 문제해결

고객의 요구를 전개하여 기술특성을 도출해 보면 기술 특성들 간의 상충관계가 발생하는 경우가 적지 않다. 이러한 경우 한쪽 특성을 개선하려고 하면 다른 특성이 나빠지기 때문에, 종래에는 이들 두 가지 특성의 값을 적당한 선에서 서로 절충하였다. 그러나 TRIZ의 표준특징과 모순행렬을 이용하면 기술 특성들 간의 상충을 근원적으로 해결할 수 있는 창조적 문제해결의 가능성이 상당히 높아진다. 따라서, TRIZ는 품질기능전개에서 파악한 정보를 토대로 제품혁신을 위한 실행 안을 도출하는데 상당히 유용하게 쓰일 수 있다.

- TRIZ를 이용한 문제해결 방법 2가지 소개

1. 효과와 현상을 이용한 문제해결

문제를 해결하려고 할 때 발명가들은 물리, 화학, 기하 효과들을 이용할 필요가 있다. 보통 엔지니어들은 약 50~100개의 물리효과와 현상들을 이용한다고 한다. 하지만, 과학문헌을 조사해보면 약 6000개 이상의 효과가 있다고 한다. 각각의 효과와 현상들은 문제를 해결하는데 있어서 매우 중요한 역할을 할 수 있다. 뫼비우스의 띠를 응용한 두 가지 사례를 살펴보자

뫼비우스의 띠는 알고 보면 매우 간단하지만 오늘날 다양한 발명문제를 해결하는데 사용된다. 띠와 같이 생긴 전통적인 벨트를 생각해보자. 벨트의 바깥쪽 표면은 연마물질로 덮여있다. 어떤 물체에 광택을 내고자 할 때 그 물체를 구동벨트에 대고 누른다. 하지만 벨트는 곧 닳게 되고, 새로운 벨트로 교환해야만 한다. 이것은 상당한 생산시간의 낭비를 초래한다. 벨트의 길이를 늘이지 않고 벨트 수명을 두 배로 늘릴 수는 없을까?

이 외에도 뫼비우스 띠의 원리를 이용한 장치와 기계에 관한 특허는 전세계적으로 100개가 넘는다고 한다.

- TRIZ를 교육하고 있는 기업

: 모토롤라, 포드, GM, 3M, 모빌정유, BMW, 볼보, 코닥, 맥도널 더글라스, 프록터 앤드 갬블, 미국 공군

- 트리즈에 대한 의견

1) 트리즈는 과학자나 엔지니어들에게 있어서 경쟁의 기본을 바꿀 것이다

– 리처드 헤이(3M)

2) 트리즈는 나의 발명 비전을 확장시켰다 – 찰스 슐츠(모토롤라)

3) 이 시대의 기념비적인 과학기술 방법론이다 – 래리 스미스(포드자동차)

2. 분리의 원리를 이용한 물리적 모순(Physical Contradiction : PC)의 해결

어떤 상황에서는 증가하기를 원하고 다른 상황에서는 감소하기를 원하는 파라미터가 있는 경우, 혹은 어떤 상황에서는 있어야 하고 다른 상황에서는 없어야 하는 파라미터가 존재하는 상황을 물리적 모순이라고 한다.

물리적 모순을 해결하기 위해서 TRIZ는 다음의 4가지 분리의 원리(Separation Principle)를 이용

1) 시간적 분리 (Separation in Time)

2) 공간적 분리 (Separation in Space)

3) 부분과 전체를 분리 (Separation between the Parts and the Whole)

4) 조건에 따른 분리 (Separation upon Conditions)

① 시간에 의한 분리

하나의 속성이 어떤 때는 높고, 어떤 때는 낮게 한다. 혹은 하나의 속성이 어떤 때는 존재하고, 어떤 때는 존재하지 않게 한다. 전투기의 날개는 물리적 모순을 시간적 분리로 해결한 예이다. 전투기가 이착륙을 할 때에는 날개를 넓게 펴지만, 비행 중에는 날개를 접는다.

② 공간에 의한 분리

하나의 속성을 한쪽에서는 높고, 다른 쪽에서는 낮게한다. 혹은 하나의 속성이 한쪽에서는 존재하고, 다른 쪽에서는 존재하지 않게 한다. 초점이 두개인 안경이 대표적인 예라고 할 수 있다.

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③ 부분과 전체에 의한 분리

전체 시스템의 수준과 부품수준에서 각기 다른 속성치를 갖도록 한다. 혹은 하나의 속성이 전체 시스템의 수준에서는 존재하지만 부품수준에서는 존재하지 않게 한다. 예를 들어, 자전거의 체인은 마이크로 수준에서는 단단하지만 매크로 수준에서는 유연하다.

과학현상을 이용한 문제해결

보통 엔지니어들은 문제해결을 위해 약 50∼100개의 물리현상과 효과를 이용한다고 한다. 그러나 과학문헌을 조사해 보면 약 6,000개 이상의 현상과 효과가 있다. 각각의 현상과 효과는 문제를 해결하는데 있어서 매우 중요한 역할을 할 수 있다. 대부분의 엔지니어들은 이러한 현상과 효과를 실상황에 적용하는 것을 배우지 않았기 때문에 이를 효과적으로 이용하지 못한다. 알트슐러는 문제를 해결하는데 있어서 물리현상과 효과를 이용할 수 있는 체계를 제안하였다.

[사례 4] 백열전구의 내부압력 측정

백열전구를 생산하는 어떤 회사는 고객들로부터 많은 불만을 접수 받았다. 그 원인은 전구 내부압력의 크기가 제품마다 균일하지 않아서 생긴 품질 문제였다. 전구의 내부압력을 어떻게 측정할 수 있을까?
어느 엔지니어가 무게를 측정하자고 제안했다. 이론적으로 이 해결책은 가능하다. 가스를 채우기 전과 채운 후의 전구 무게를 비교해 보면 된다. 그러나 가스의 무게가 매우 가볍기 때문에 이러한 해결책은 일반 작업장에서 사용하기 어렵다.
두 개의 전극간에 전압을 가하면 부분적인 방전이 일어나면서 크라운 모양의 빛과 소리를 낸다. 이와 같은 현상을 코로나방전이라고 한다. 백열전구의 내부압력을 측정하는데 이 현상을 이용할 수 있다. 만일 전구에 높은 전압을 가하면 코로나방전이 발생할 것이다. 크라운의 밝기는 전구 내부의 가스압력에 따라 결정되기 때문에 크라운의 밝기를 이용하여 백열전구의 내부압력을 측정할 수 있다.

[사례 5] 권총의 발사 여부 판단

한 형사가 권총을 들고 전문가를 찾아와서, 이것이 1주일 전에 사용되었는지 물어왔다. 그는 권총을 주의 깊게 살피고 나서 고개를 가로 저었다. "총신이 세척되어 탄소 흔적이 남아있지 않기 때문에 이 문제를 해결할 수 없습니다"라고 대답했다. 권총이 1주일 전에 사용되었는지 어떻게 판단할 수 있을까?
권총이 1분전에 발사되었다고 생각해 보자. 이 경우 우리는 눈을 감고도 쉽게 권총의 발사 여부를 알 수 있다. 왜냐하면 총신에 온기가 남아 있을 것이기 때문이다. 그러나 온기가 남아 있는 기간이 매우 짧기 때문에 1주일 전에 권총이 발사되었는지는 알 수가 없다.
금속이 갖고 있는 다른 특성을 살펴보자. 권총이 발사되면서 변하는 속성이 무엇일까? 금속은 온도가 퀴리점(Curie point) 이상일 때 자성을 잃게 된다. 또한 충격을 받으면 자성을 잃게 된다. 화약가스는 총알을 때림과 동시에 총신의 내부를 때린다. 보통 총신은 지구의 자기장 때문에 어느 정도의 자성을 띠고 있다. 권총이 발사되면 총신은 자성을 잃게 된다. 그로부터 약 3주내지 4주 동안 권총은 자성을 잃은 상태로 있다가 점차 다시 자성을 되찾는다.
이제 해결책은 확실해졌다. 권총의 발사 여부를 알기 위해서는 두 개의 권총에 대해 자성의 정도를 비교해 보면 된다.

트리즈는 기존의 문제해결 방법들과 큰 차이가 있다. 기존의 방법들은 문제를 근본적으로 해결하는 것이 아니라 적절한 선에서 상호 절충 또는 타협함으로써 모순으로 인한 피해나 부작용을 줄여보자는 것이었다. 그러나 트리즈의 기본개념은 문제를 야기시키는 모순 자체를 제거하자는 것이다. 이를 위해 트리즈는 다양한 방법론과 지식베이스를 제공한다.