트리즈 40가지 발명원리
발명원리 설명을 시작한다.
이미 국내에는 발명원리에 대한 서적이 많이 있다.
사례도 만들었고 변형도 시키고 어쨌든 발명원리를 가지고 설명해 놓은 것이 많이 있으니깐 찾아서 읽어보기 바란다.
심지어 발명원리 앱도 많이 나와있다.
트리즈는 여러분들 대신 생각하는 방법론이 아니고 해결안을 찾아가는 방향을 제시하는 이론이다.
발명원리를 알면 문제를 해결하는 것이 아니라 제대로 문제를 만들어놓아야 해결할 수 있는 가능성이 커지는 것이다.
발명원리는 알트슐러가 제시한 내용으로 정리하려 한다.
사례는 사진을 붙여야 하는데 출처 찾기도 힘들고 분량만 늘어난다.
디자인이 이쁜 것은 기대하지 말자.
발명원리 1. 분할
쉽게 설명하면 독립적인 시스템으로 나누라는 것이다.
트럭과 트레일러를 생각하면 된다.
또는 분해가 쉽도록 만들던가 분해도를 증가시키라는 것이다.
발명원리 2. 추출
물체로부터 필요한 부분 또는 필요 없는 부분을 추출해내는 것이다.
에어컨에서 실외기는 집 안에 두지 않는다. 그래서 실외기이다.
에어컨이 작동하려면 열교환기가 필요한데 실내에 있으면 실내 온도는 유지된다. 그러니깐 밖에 두는 것이다.
발명원리 3. 국부적 품질
물체 또는 환경을 균일한 상태에서 비균일 한 상태로 바꾸던가 각각 부품에 다른 기능을 하도록 하는 것이다.
전체를 똑같이 할 필요가 없고 필요한 부분에 필요한 기능으로 설계하라는 것이다.
발명원리 4. 비대칭 또는 대칭 변환
물체를 대칭에서 비대칭으로 변화시켜보고 이미 비대칭이면 정도를 증가시킨다.
길이를 비 대칭하게 만들던가 형태를 비 대칭하게 만들어야 한다.
발명원리 5. 통합
동일하거나 유사한 것은 결합시킨다. 물체 또는 기능도 결합시킨다.
이런 식으로 발명원리 써도 되겠지?
아무도 질문하는 사람이 없으니깐 그냥 진행해야겠다.
실제 강의할 때는 이런 식으로 하지 않는다.
많은 사람들이 질문하는 것은 발명원리에 대한 사례를 보여주면 그 제품이 발명원리를 통하여 개발된 것인지를 물어본다. 솔직히 나도 잘 모르겠다.
혹시라도 제품 개발자가 트리즈를 알고 있고 발명원리를 적용해서 개발된 것일 수도 있겠다는 생각이 들지만 대부분 사례로 보여주는 제품 개발자는 트리즈를 적용하지 않았을 것이다.
발명원리는 알트슐러도 얘기했듯이 이미 해결된 특허로 원리를 설명하고 있다.
따라서 발명원리를 이해하는데 도움이 되는 제품을 사례로 선택하는 것이다.
https://global.rakuten.com/ko/store/plottokyo/item/10000810/
위에 있는 제품은 "Jump out mirror"라는 일본 제품이다.
사진 밑에 쇼핑몰 주소가 있으니 관심 있으면 방문해보기 바란다.
제품 설명으로는 평상시에는 벽거울로 사용하다가 필요시 손거울을 분리하여 사용하고 다시 붙여 놓으면 된다.
손거울은 벽거울과 자석으로 연결된다고 한다.
제품에 대한 평가는 나중에 하자. 지금은 발명원리 사례를 알아보는 시간이다.
여태까지 알아본 발명원리는 무려 5개나 된다. 위 제품이 5개 중에 어느 원리를 설명한다고 생각할 수 있을까?
알맞은 발명원리를 다음 중 고르시오.
1. 분할 2. 추출 3. 국부적 품질 4. 비대칭 5. 통합
답은 몇 번일까요?
많이 당황스러웠을 것이다.
발명원리를 설명하고 사례를 넣어야 하는데 사례를 보여주고 갑자기 발명원리를 고르라고 한다.
이렇게 작성하면 그림을 다 넣지 않아도 되고 발명원리를 설명하기도 편하기 때문이다.
어떤 발명원리가 답일까?
의외로 간단한 답이지만 많은 사람들은 선뜩 고르지 못한다.
제일 많이 고른 답은 아마 분할일 것이다.
벽거울에서 손거울을 분할해서 제품을 만들었다고 생각하기 때문이다.
하지만 분할만큼 많이 나온 답은 추출일 것이다. 벽거울에서 손거울을 추출했다고 생각할 수도 있기 때문이다.
그렇다면 국부적 품질은 해당이 안될까?
끼워 맞추면 국부적 품질도 대답이 될 수 있다.
전체가 아니라 국부적으로 손거울 뒤에만 자석을 설치했기 때문이다.
비대칭은 당연히 대답이 될 것이라 생각한다. 손거울 모양이 비대칭이지 않은가?
통합을 적용하면 손거울과 벽거울을 통합해서 만든 제품이라고 말하면 된다.
이와 같이 제품 하나를 다르게 생각하면 여러 가지 발명원리를 설명할 수 있다.
발명원리는 어려운 것이 아니다.
내가 비대칭을 보고 Jump out mirror를 생각했으면 비대칭 발명원리를 적용한 것이다.
발명원리 몇 번을 적용했는지가 중요한 것이 아니라 아이디어를 만드는 것이 중요하다.
발명원리는 개념만 알고 아이디어 도출 단계에서 여러 가지로 생각하자.
이렇게 발명원리를 끝내고 싶지만 아직도 35개가 남아있다.
발명원리 6. 다용도
한 물체가 다른 기능까지 수행한다. 흔히 다용도실을 생각하면 된다.
예를 들어 책이면서 냄비 받침까지 한다는 식이다.
발명원리 7. 중첩/포개기
안에 계속 집어넣는 것이다.
러시아 인형인 마뜨료쉬까를 생각하면 된다.
사례로는 캠핑용 코펠 정도가 적절하다.
발명원리 8. 균형추/무게 보상
물체의 무게를 다른 물체의 부력이나 상승력과 결합하여 무게를 상쇄시킨다.
바다에 떠 있는 부표나 광고판을 풍선에 달아서 하늘에 띄워 놓는 것을 생각하면 된다.
엘리베이터나 크레인에 무게추를 생각하면 무게를 보상하는 개념이다.
발명원리 9. 예비 반대 조치
유익한 효과와 해로운 효과가 동시에 발생할 때 미리 해로운 효과를 제거할 수 있는 조치를 취해 놓는 것이다.
편지 봉투가 쉽게 잘리도록 칼질을 해 놓는 것이다.
발명원리 10. 예비조치
예상되는 변화를 미리 준비하는 것이다.
풀칠이 되어 있는 우표를 생각해보자.
발명원리 11. 사전 보상
신뢰성이 낮은 물체에 대하여 일어날 수 있는 상황을 대비하여 안전조치나 신뢰성 확보 조치를 해 놓는 것이다.
예를 들어 낙하산이 안 펴질 경우를 대비한 보조 낙하산이 있다.
급회전 구간에는 타이어가 벽 또는 분리대에 붙어있다.
타이어가 붙어있으니깐 가서 부딪히라는 것이 아니라 혹시라도 미끄러지면 충격을 줄여주는 용도로 있는 것이다.
발명원리 9번부터 11번까지는 사람들이 많이 혼란스러워한다.
9번과 10번은 일어날 일을 미리 해 놓는 것이고 11번은 혹시라도 일어날 수 있는 일에 대한 대비를 해 놓는 것이다.
발명원리 12. 높이 맞추기
물체 높이를 변화시키지 않도록 작업 조건을 변화시킨다.
가장 흔한 사례는 창고에서 물건을 트럭에 실을 때 트럭 짐칸 부분과 같은 높이에서 물건을 이동하는 것이다.
물건을 내렸다 다시 올렸다 할 필요가 없다.
발명원리 13. 반대로 하기
반대로 하면 된다. 반대로 생각해보는 것이다.
러닝머신 (트레드밀)과 같이 사람은 제자리에 있고 길이 움직이는 개념이다.
요즘에는 수영할 수 있는 기계도 나와서 사람은 제자리에서 수영하고 물이 계속 흐른다.
발명원리 14. 구형화/곡률 증가
물체 형태를 직선에서 곡선으로 판형에서 구형으로 변화시킨다.
작용도 직선운동에서 곡선 운동이나 회전운동으로 변환시킨다.
발명원리 15. 역동성
물체가 정지해있으면 움직일 수 있게 한다. 접는 의자와 같이 접었다 폈다 할 수 있게 한다.
발명원리 16. 부족 또는 초과 조치
목표 도달이 어려우면 차라리 부족하게 하던가 초과하게 만들어라.
종이에 모양을 구멍 내어 스프레이를 뿌리면 벽에는 원하는 모양만 남게 된다.
발명원리 17. 차원 변경
1차원은 2차원으로 2차원은 3차원으로 변경하고 3차원은 4차원으로 변경하는 것은 아직 아니다.
주차타워같이 평면에 주차장을 만드는 것이 아니라 수직으로 주차를 하는 것을 생각하면 된다.
발명원리 18. 기계적 진동
물체에 진동을 주자.
초음파 세척기 같은 사례를 알 수 있다.
발명원리 19. 주기적 작용
지속적으로 작용하는 시스템을 주기적으로 작용하게 한다.
경찰차나 소방차 사이렌을 보면 빛이 계속 켜있지 않고 켜졌다 꺼졌다 한다.
발명원리 20. 유익한 작용의 지속
유익한 작용은 지속적으로 하게 한다.
유리를 만들 때 모래를 녹이고 녹인 모래를 부어서 만들기도 하지만 연속적으로 만들 때는 모래를 계속 녹이고 녹은 모래가 다음 공정으로 넘어가서 유리를 연속적으로 만들게 된다.
발명 원리 40개 중에 절반을 했다. 이제 남은 것은 다음에 계속 작성하자.
발명원리 21. 서두르기/고속 처리
해롭고 위험한 작업은 빨리 처리해 버린다.
급속 냉각 기술을 사용하면 음식을 오래 보관할 수 있다.
발명원리 22. 전화위복
유해한 효과를 이용하여 좋은 효과를 낸다.
부분적으로 유해한 요소를 다른 유해한 것과 결합하여 제거한다.
사람에게 유해한 뱀 독을 이용하여 유익한 효과를 낼 수 있다.
발명원리 23. 피드백
피드백을 도입하자.
발명원리 24. 매개체
직접 전달이 어려운 기능은 중간 단계에 매개체를 도입하여 해결한다.
발명원리 25. 셀프서비스
물만 셀프서비스가 아니다.
물체가 필요한 기능을 스스로 하게 하자.
발명원리 26. 복제
직접 사용하기 어렵고 비싸고 위험한 물체는 복제품을 활용한다.
잘 못 사용하면 법에 저촉될 수 있다. (유사품 주의)
발명원리 27. 값싼 일회용품
비싸고 수명이 긴 물체를 값싼 일회용품으로 교체한다.
요즘에는 환경 문제로 일회용품 사용을 줄이고 있다. 하지만 반드시 일회용품을 사용해야 하는 것은 주사 바늘과 같이 안전을 고려한 제품이다.
발명원리 28. 기계적 상호작용 대체
기계적 장치를 다른 시스템으로 대체한다. 기계장 (Mechanical Field)를 다음과 같은 장으로 변화시킨다.
기계장 (Mechanical Field)
음파장 (Aucostic Field)
열 장 (Thermal Field)
화학장 (Chemical Field)
전기장 (Electric Field)
자기장 (Magnetic Field)
전자기장 (Electro-Magnetic Field)
나무에 구멍을 뚫는 것을 사례로 각 Field를 적용해 볼 수 있다.
발명원리 29. 공기압과 유압 활용
물체에서 고체 부분을 액체나 기체를 활용하여 대체한다.
신발 밑창을 고체에서 액체 또는 공기를 활용할 수 있다.
발명원리 30. 유연한 막과 얇은 필름
구조를 유연하거나 얇은 막으로 대체한다.
유리병에서 얇은 플라스틱 병으로 대체된다.
음식 배달할 때 얇은 비닐로 덮여서 배달된다.
발명원리 31. 다공성 물질
물체를 다공성 재질로 만들거나 다공성 요소를 추가한다.
스펀지를 생각하면 된다.
무게를 가볍게 하기 위해 필요 없는 부분에 구멍을 뚫는 것도 사례라고 할 수 있다.
발명원리 32. 색변화/ 광학 특성 변화
물체색을 변화시킨다. 색 변화는 투명해지는 것도 포함한다.
발명원리 33. 동질성
물체와 같은 재료 또는 동일한 특성을 가지는 재료를 활용한다.
다이아몬드 가공은 다이아몬드로 한다.
발명원리 34. 폐기 및 재생
물체가 기능을 수행하면 물체를 폐기하거나 변형시킨다.
우주선에 연료탱크는 연료를 다 소모하면 폐기한다.
발명원리 35. 속성 변화
물체의 물리적 상태를 고체에서 액체 그리고 기체로 변화시킨다.
물체 특성인 농도 밀도 등을 변화시킨다.
고체 비누를 액체 비누로 변화시킬 수 있다.
발명원리 36. 상전이
상이 전이될 때 발생하는 현상을 활용한다.
물이 얼 때 부피가 팽창하는 현상을 활용하여 바위를 깰 수 있다.
발명원리 37. 열팽창
재료의 열팽창 및 열수축 현상을 활용한다.
열팽창 계수가 다른 두 가지 재료를 적용하여 온도를 측정한다.
발명원리 38. 강력 산화제
일반 공기 분위기를 산소가 풍부하게 바꾸던가 순수 산소로 만들던가 오존까지 변화시킬 수 있다.
발명원리 39. 불활성 환경
강력 산화제와 반대로 주변 환경을 불활성 환경으로 변화시킨다.
발명원리 40. 복합재료
단일 재료에서 복합 재료로 변화시킨다.
발명원리 40개를 다 소개했다.
풍부한 사례를 통하여 이해를 돕고 싶었지만 사례로 볼 때와 아이디어를 생각할 때는 다르고 잘 못된 사례를 제시하면 발명원리 본 뜻에 혼란을 줄 수 있어 사례는 많이 설명하지 않았다.
발명원리가 31개까지 만들어지고 이후에 40번까지 추가되었다고 한다.
발명원리를 보면 처음에 제시하는 분할, 추출 등과 같이 넓은 개념이나 이후로 갈수록 기술적이거나 아니면 상당히 좁은 개념으로 설명된다.
물론 40번 발명원리인 복합재료는 어디에나 적용할 수 있는 발명원리이다.
발명원리로 아이디어를 내는 것은 쉽지 않다. 하지만 아이디어가 나온 상태에서 유사한 발명원리를 찾는 것은 쉽다.
문제 하나에 발명원리가 하나만 적용되는 것은 아니다.
발명원리 여러 가지를 조합하여 아이디어를 도출할 수 있다.
또한 시스템에 부분적으로 다른 발명원리를 적용하는 것도 방법이다.
LED 샤워기
사진에 보는 제품은 LED 샤워기다.
온도에 따라서 색이 변화하고 내부에서 자체 전기를 발생시켜서 배터리가 필요 없다.
위 제품에 적용된 트리즈 발명원리는 어떤 것이 있을까?
물 온도를 색으로 보여주니깐 발명원리 32번 색변화가 있다.
또한 온도를 색으로 피드백(발명원리 23번)을 해준다.
발명원리 28번 기계적 상호작용 대체를 적용하면 손으로 수온을 측정해야 하는 Field를 눈으로 확인할 수 있는 Field로 대체하였다.
전기를 스스로 생산하는 발명원리 25번 셀프서비스도 적용되었다고 볼 수 있다.
사실 40가지 발명원리 대부분이 적용되었다고 생각해도 된다.
샤워기와 LED를 통합한 것일 수도 있고 샤워 기능과 조명 기능을 동시에 수행하는 다용도로 볼 수 있고 여러 가지 재료가 적용되었으므로 복합재료라고 생각할 수도 있다.
문제만 있고 해결안이 없는 여러분들의 문제에 발명원리를 적용하려면 먼저 필요한 것은 기술적 모순이다.
기술적 모순에서 특성 A와 특성 B를 선정하고 IFR 1을 생각하면서 특성 A와 특성 B에서 요구하는 수준을 발명원리를 대입하여 생각해야 한다.
LED 샤워기 사례에서 보듯이 샤워기 전체를 바꾸려고 발명원리를 적용하지는 않는다.
발명원리가 적용된 샤워기를 사례로 들기 전에 어떤 기술적 모순에서 시작하여 IFR을 달성하고자 했는지를 알아야 한다. 샤워기를 틀었을 때 찬 물이 나와서 춥기 때문에 샤워기에서 나오는 수온을 쉽게 알 수 있게 만들어라는 행정적 모순에서 시작했을 것이다.
행정적 모순에서 필요한 것은 문제를 해결할 필요가 있는 것이다.
사실 조금 참으면 따뜻한 물이 나오는 상황이면 해결할 필요가 없을 수도 있다.
하지만 수온이 계속 바뀌는 상황이라고 하자.
기술적 모순은 무엇일까?
TC 1: 수온을 측정하는 센서를 설치하여 LED 빛으로 나타내는 샤워기를 설치하면 수온을 알 수 있지만 전기를 공급해야 한다. (물에 전기 공급은 감전 위험이 있다.)
TC 2: 전기를 사용하지 않는 샤워기를 설치하면 전기 공급은 필요 없지만 (감전 위험은 없지만) 수온을 알 수 없다.
사례를 위해서 억지로 만드는 기술적 모순이다.
실제 과제로 들어가면 많은 기술적 모순이 나올 수 있다.
LED 종류 또는 개수라던가, 위치나 크기도 기술적 모순으로 도출될 수 있다.
(왜 LED 샤워기를 사례로 들었을까 후회하는 중이지만 써 놓은 분량이 있으므로 그냥 가야지.)
기술적 모순이 나왔으니깐 TC 1과 TC 2 중에 하나를 선택하자.
수온을 알아야 하니깐 TC 1을 선택한다.
TC 1에서 나오는 IFR 1을 정의해보자.
IFR 1: 시스템을 복잡하게 하지 않으면 추가적인 유해한 효과 없이 수온을 알 수 있으며 전기 공급이 필요 없어 감전 위험이 없는 상태에 도달하는 것이 목표다.
IFR 1을 생각하면서 발명원리를 적용해야 한다.
문제는 외부에서 전기 공급이 안되면 되는 것이고 내부에서 스스로 전기를 발생하면 된다.
내부에 있는 자원으로는 흐르는 물이 있다.
흐르는 물은 전기를 생산해 낼 수 있으므로 내부에서 스스로 전기를 생산하게 하면 된다.
여러분들이 있는 문제를 바로 발명원리를 적용하여 아이디어를 내는 것은 브레인스토밍과 같이 많은 아이디어를 낼 수 있지만 실제 적용할 수 있는 수준의 아이디어를 내는 것은 힘들 것이다.
문제가 있으면 먼저 분석한 후에 기술적 모순을 도출하고 IFR을 정의한 후에 발명원리를 적용해보자.
발명원리 각각에 대한 설명은 발명원리 이름만 봐도 알 수 있을 것이라 생각하고 이만 발명원리는 여기서 끝낸다.
