물리적 모순
모순을 물리쳐라!
기술적 모순은 물리적 모순을 만들기 위한 준비 단계이다. 물리적 모순은 무엇일까?
기술적 모순은 시스템 내부 특성 2가지가 서로 모순되는 상황이라고 하였다. 물리적 모순은 시스템 내부 특성 중 하나가 스스로 모순되는 상황을 얘기한다.
기술적 모순에서 A 특성이 좋아지면 B 특성이 나빠진다고 정의했다.
물리적 모순은 A 특성을 좋게 하기 위해서는 C 특성이 + 특성을 가져야 하고 B 특성이 좋아지려면 C 특성은 - 특성을 가져야 한다는 것이다.
예를 들어 스마트 폰의 사용성을 좋게 하기 위해서는 디스플레이 크기가 커야 하고 휴대성을 좋게 하려면 디스플레이 크기는 작아야 한다로 정의된다.
이와 같이 물리적 모순을 나타내는 특성을 예로 들면 길이는 길어야 하고 짧아야 한다. 압력은 높아야 하고 낮아야 한다. 온도는 높아야 하고 낮아야 한다. 넓어야 하고 좋아야 한다. 밀어야 하고 당겨야 한다. 빠르면서 느려야 한다. 있으면서 없어야 한다와 같이 표현할 수 있다.
돌아가신 러시아 트리즈 마스터인 이바노프 강의에 있는 물리적 모순 사례이다.
북극에 사는 북극곰은 눈과 얼음에서 눈에 띄지 않기 위해서는 하얀색 털을 가진다.
하지만 북극은 춥다. 추운 곳에서는 햇빛을 잘 흡수하기 위해서는 까만 털을 가져야 한다. 하지만 북극곰은 하얀색 털을 가지고 있다.
물리적 모순.
눈에 띄지 않으려면 북극곰의 털은 흰색이어야 하고 햇빛을 많이 받으려면 북극곰의 털은 검은색이어야 한다.
털은 희면서 검어야 한다는 것이다.
잠시 생각해보자.
북극에서 북극곰을 위협하는 것이 어떤 동물이 있는지 궁금해하는데 북극곰도 처음에는 아주 작은 새끼 시절이 있다. 눈에 띄는 새끼들은 위험하다.
많은 생각들을 하다가 털색이 아닌 다른 답을 내놓는 경우가 많다. 북극지방에 살기 때문에 지방이 많아서 추위를 안 탄다라는 대답도 있고 코가 검기 때문에 코로 햇빛을 모아서 따뜻하다는 대답도 하지만 우리는 털색을 봐야 한다.
햇빛은 가시광선, 적외선, 자외선으로 구분할 수 있다.
눈에 띄지 않다는 것은 가시광선 영역은 하얗게 보이면 되고 따뜻해지려면 적외선을 받으면 된다. 사실 북극곰 털색은 투명한 색이라고 한다. 투명한 털 내부가 비어있고 안에는 검은색이 있어서 적외선은 투명한 영역을 통과하여 검은색 영역으로 가고 투명한 털은 가시광선을 산란시켜서 희게 보이는 것이다.
북극곰에 대하여 더욱 궁금하면 인터넷에 자세히 나와있다.
물리적 모순인 흰색과 검은색을 가시광선 영역과 적외선 영역으로 분리하여 해결했다.
자연 상태에서는 모순이 발생하지 않는다. 사람들이 어떤 요구를 할 때 모순이 발생하는 것이다. 사람이 의도를 가지고 자연을 활용하려고 할 때 모순이 발생한다.
바람이 부는 것은 모순이 아니다. 하지만 사람들이 풍차를 만들어 바람을 이용하려고 할 때는 바람 방향이 남풍이면서 북풍 이어야 한다는 것과 같은 모순이 발생한다.
북극곰은 털에 별로 관심이 없을 것이다.
간단하게 행적적 모순과 기술적 모순 그리고 물리적 모순에 대하여 알아봤다.
행정적 모순은 문제를 해결할 수 없는 단계로 문제를 해결해야 하는지 검토하는 과정이고 기술적 모순은 물리적 모순을 만들기 위한 과정이라고 했다.
그렇다면 기술적 모순에서 물리적 모순으로 변환하는 것이 상당히 중요하다.
기술적 모순에서는 물리적 모순이 하나 이상 도출된다.
TC 1: 방법 1을 적용하면 A 특성은 좋아지나 B 특성은 나빠진다.
TC 2: 방법 2를 적용하면 B 특성은 좋아지나 A 특성은 나빠진다.
위와 같이 기술적 모순을 정의할 수 있다. 간단히 물리적 모순으로 변환하는 것은 다음과 같다.
A 특성을 개선하려면 시스템 내 요소 하나의 특성 C는 "+"이어야 하고,
B 특성을 개선하려면 시스템 내 요소 하나의 같은 특성 C는 "-"이어야 한다.
상당히 간단하게 변환되는 것 같은데 이 과정은 결과만 있는 것이다.
사례를 보자.
TC 1: 빠른 속도의 냉각팬을 적용하면 냉각 성능은 좋아지나 소음이 발생한다.
TC 2: 느린 속도의 냉각팬을 적용하면 소음은 감소되나 냉각 성능이 나빠진다.
여기서 물리적 모순은 다음과 같이 정의될 수 있다.
냉각 성능이 좋아지기 위해서는 냉각팬의 속도는 빨라야 하고,
소음을 낮추기 위해서는 냉각팬의 속도는 느려야 한다.
많은 기술적 문제들은 기술적 모순 단계를 생략하고 물리적 모순으로 직접 작성할 수도 있지만 기술적 모순을 작성하는 것을 권한다.
이렇게 물리적 모순을 정의하고 넘어가지 말자.
물리적 모순을 정의하기 위해서는 먼저 냉각 성능과 소음을 향상할 수 있는 특성 C를 골라야 한다.
냉각 성능을 향상하기 위한 방법은 무엇이 있는가?
팬 속도는 빨라야 한다.
팬 크기는 커야 한다.
팬에 있는 블레이드 각도는 커야 한다.
팬 재질은 단단해야 한다.
이와 같은 과정으로 여러 개의 특성을 얻을 수 있다.
다음은 소음을 감소하는 방법으로는
팬 속도는 느려야 한다.
팬 크기는 작아야 한다.
팬에 있는 블레이드 각도는 작아야 한다.
팬 주변에 소음재가 충전되어 있어야 한다.
이런 식으로 냉각 성능과 소음을 각각 독립적으로 생각하여 여러 특성을 얻을 수 있다.
다음으로는 서로 비교하여 공통된 특성이 있는지를 살펴봐야 한다.
팬 속도, 팬 크기, 블레이드 각도를 찾을 수 있다.
팬 속도는 빠르고 느려야 하므로 모순이다. 팬 크기도 마찬가지로 모순이고 블레이드 각도도 모순이다.
만약에 공통된 특성이 있는데 모순이 아니면 해결안이다. 예를 들어 두 가지 목적에 공통된 특성이 팬 블레이드 수라고 하면 블레이드 수가 적어야 한다는 공통된 조건이 있을 수 있다. 그렇다면 블레이드 수는 적게 설계해야 한다.
다시 물리적 모순으로 돌아가면 앞서 설명한 기술적 모순에서 도출되는 물리적 모순 (Physical Contradiction, PC)은 다음과 같다.
PC: 냉각 성능을 개선하기 위해서는 팬 속도는 빨라야 하고 소음을 감소시키려면 팬 속도는 느려야 한다.
PC: 냉각 성능을 개선하기 위해서는 팬 크기는 커야 하고 소음을 감소시키려면 팬 크기는 작아야 한다.
PC: 냉각 성능을 개선하기 위해서는 블레이드 각도는 커야 하고 소음을 감소시키려면 블레이드 각도는 작아야 한다.
이와 같이 기술적 모순 1개에서 3가지 물리적 모순을 도출할 수 있다.
실제 과제에서는 기술적 모순에서 상당히 많은 물리적 모순을 도출할 수 있다.
많은 사람들이 기술적 모순에서 물리적 모순을 하나만 도출하여 문제를 해결하려고 하는 실수를 한다. 물론 물리적 모순 한 개를 정의하고 해결할 수는 있다. 하지만 다양한 아이디어를 얻기 위해서는 물리적 모순을 다양하게 만들어내는 것이 중요하다.
이렇게 물리적 모순을 정의하고 나면 목표를 설정할 수 있다.
IFR (Ideal Final Result)
IFR은 이상적 최종 결과를 말한다. 기술적 모순에서 A 특성을 만족하는 게 아니라 A 특성과 B 특성 모두를 개선하는 결과이다.
기술적 모순에서 도출되는 IFR은 다음과 같다. 기술적 모순에서 도출되는 IFR은 IFR 1이라고 표현한다.
IFR 1: 시스템을 복잡하게 하기 않으면서 추가적인 유해한 효과가 나타나지 않고 유해한 작용을 제거하고 유익한 작용을 유지하는 상태에 도달한 결과
물리적 모순에서 도출되는 IFR은 다음과 같이 표현된다. 물리적 모순의 IFR은 IFR 2로 표현한다.
IFR 2: 시스템의 한 요소가 스스로 물리적 모순의 상반된 상태에 도달한 결과
이런 식으로 적어 놓으면 이해가 안 된다.
TC 1: 빠른 속도의 냉각팬을 적용하면 냉각 성능은 좋아지나 소음이 발생한다.
TC 2: 느린 속도의 냉각팬을 적용하면 소음은 감소되나 냉각 성능이 나빠진다.
여기서 도출되는 IFR 1은 다음과 같다. 단 IFR 1 도출 전에 TC 1과 TC 2 중 하나를 선택해야 한다. 냉각팬은 냉각 성능이 소음보다 중요하므로 TC 1을 선택한다.
IFR 1: 시스템을 복잡하게 하기 않으면서 추가적인 유해한 효과가 나타나지 않고 소음을 제거하고 냉각 성능을 유지하는 상태에 도달한 결과
냉각 성능은 더 개선할 필요가 없다. 유익한 작용은 유지만 하면 된다. 하지만 이런 결과를 달성하기 위해 시스템이 복잡해지거나 부피 증가와 같은 추가적인 유해한 효과가 나오면 안 된다.
만약 TC 2를 선택하면 IFR 1은 다음과 같이 정의할 수 있다.
IFR 1: 시스템을 복잡하게 하기 않으면서 추가적인 유해한 효과가 나타나지 않고 냉각 성능은 향상하고 소음 수준을 유지하는 상태에 도달한 결과
TC 2를 적용하면 소음은 이미 감소된 상태이므로 소음 수준은 유지만 하면 되고 냉각 성능을 향상해야 한다.
물리적 모순에서 도출되는 IFR 1는 3가지 물리적 모순에 대하여 각각 작성해야 한다.
PC: 냉각 성능을 개선하기 위해서는 팬 속도는 빨라야 하고 소음을 감소시키려면 팬 속도는 느려야 한다.
IFR 2: 팬 속도가 스스로 빠르면서 느린 상태에 도달한 결과
PC: 냉각 성능을 개선하기 위해서는 팬 크기는 커야 하고 소음을 감소시키려면 팬 크기는 작아야 한다.
IFR 2: 팬 크기가 스스로 크면서 작은 상태에 도달한 결과
PC: 냉각 성능을 개선하기 위해서는 블레이드 각도는 커야 하고 소음을 감소시키려면 블레이드 각도는 작아야 한다.
IFR 2: 블레이드 각도가 스스로 크면서 작은 상태에 도달한 결과
작성하는 것은 어렵지 않으나 뭐라고 쓴 건지 이해하는 것은 어렵다. 하지만 이상적 최종 결과는 그냥 저런 상태에 도달하면 된다. 방법은 아직 몰라도 된다는 소리다.
기술적 모순에서 물리적 모순으로 변환하는 방법은 상당히 중요하다. 단순하게 접근하면 문제 해결이 어려워진다. 트리즈에서는 문제를 물리적 모순까지 변환시켜서 해결하라고 한다.
기술적 모순에서 문제를 해결할 수 있지만 만족할 만한 결과를 얻기 위해서는 물리적 모순까지 반드시 도출하기 바란다.
과제 컨설팅할 때 물리적 모순을 10개도 넘게 도출한다. 물리적 모순이 많을수록 해결 방안이 많이 도출되고 적용될 확률이 상당히 높아진다.
여기까지 하면 트리즈 Level 1 수준에서 문제 분석 단계까지 어느 정도는 이해했을 것이다.
