한국트리즈협회에서 제공한 자료입니다. (TRIZmedia)

1. 단원명 : 트리즈 1 - Tool for Best Design
중단원 :
차시명 : 12. 물리적 모순
학습개요
1. 물리적 모순의 개념
2. 물리적 모순의 종류
학습목표
1. 물리적 모순의 개념의 이해
2. 물리적 모순의 종류의 이해와 탐색
들어가기
날씨가 으슬으슬 추워지면 그리운 것이 뜨듯한 사우나이다. 몸이 차면 병이 든다는 것이 한의
학의 관점. 따라서 사우나는 건강을 위해 매우 좋은 방법이다. 하지만 여기에도 모순이 존재한
다. 신체의 모든 부분이 따듯해서 좋지는 않다. 두한족열이 건강의 기본이다. 동의보감에는 두
한족열에 대한 정의가 내려져 있다. "머리는 시원하게 하여 병이나는 법이 없고[두무냉통
(頭無冷痛)], 배와 발은 따뜻하게 하여 병나는 경우 없다[족무열통(足無熱痛)]"고 하였다.
그러면 사진 1과 같은 사우나는 어떤 모순을 가지고 있나? 그 사우나에 들어가면 몸은 따
듯해져 좋지만 머리도 더워지기 때문에 좋지 않다. 즉 머리를 건강하게 하기 위해서는 사우
나는 차야 한다. 그리고 다른 신체 부위를 덥게 하기 위해서는 사우나는 뜨거워야 하는 것
이다. 이런 형태의 문제, 즉 하나의 변수(온도)가 서로 상반되는 경우를 물리적 모순(PC:
Physical Contradiction)이라고 한다. 이 모순을 어떻게 해결되었는가? 그것은 공간의 분리
라는 원리를 이용해 사진 2와 같이 해결되었다. 머리는 대기로 노출시켜 차게 하고, 다른
신체의 부분은 스팀을 이용해 덥게 가열함으로써 건강하도록 해주는 것이다. 물론 사진3과
같은 반신욕도 해결 방법이지만 이 경우 어깨가 가슴 부위가 찬 공기에 노출되기 때문에 사
진 2보다 좋은 답이라고는 하기 어렵다. 이번 차시에서는 이 물리적 모순의 개념이 무엇인
가를 알아본다.
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2. 사진 1. 사우나 사진 2 터키식 사우나 사진 3. 반신욕
학습하기
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1. 물리적 모순이란 무엇인가?
여자는 강한가 약한가 하는 질문에 답하는 것은 용이하지 않다. 물론 개인차도 있지만 같은 사
람이라도 조건에 따라서 달라지기 때문이다. 아무리 온순한 여자라도 새끼가 위험에 처했거나
남편이 바람 피운 것 알았을 때 온순한 여자는 거의 없을 것이기 때문이다. 물이 부드러운가 단
단한가 하는 질문도 마찬가지이다. 물은 부드럽지만 시속 200km로 부딪히는 물은 비행기 동체
를 박살 낼 정도로 단단하다. 한 개의 대상은 이렇게 조건에 따라 정 반대의 상태를 지니는 데
물리적 모순은 이러한 상태가 되도록 하는 방법을 찾는 경우를 말한다.
트리즈에서 물리적 모순의 정의는 3차시에서 본 것과 같다. 물리적 모순이란 ‘하나의 변수가
서로 다른 값을 동시에 가져야 하는 것’이다.
비행기의 바퀴는 있어야 하면서, 동시에 없어야 한다. 시계 바늘은 움직이면서, 동시에 움직
이지 않아야 한다. 이것은 시간에 의한 물리적 모순이다.
우동 국수는 100% 중력분을 사용해야하고, 또한 0%의 중력분을 사용해야 한다. 주차장은
호수 주위에 있어야 하고, 또한 호수 주위에 없어야 한다. 이것은 공간에 의한 물리적 모순이다.
막은 물은 통과해야 하고, 또한 물을 통과하지 말아야 한다. 변기의 트랩은 있어야 하고, 또한
없어야 한다. 이것은 조건에 의한 물리적 모순이다.
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3. 이렇게 상반되는 조건을 분리라는 방법에 의해 동시에 만족 시키는 것을 물리적 모순을 해결
한다고 한다. 그리고 이것이 좋은 답을 얻는 데 가장 중요한 조건 중의 하나이다.
2. 물리적 모순의 종류
알트슐레르에 의하면 물리적 모순은 표 1에 보이는 것처럼 크게 9가지 종류가 있다.
유형 1: A 는 B 에 유용하게 작용(실선 화살표)하지만, B 는 A 에 영구적으로 또는 어떤
단계에서 유해하게 작용한다. 예를 들면 컵라면 용기를 생각할 수 있다. 컵라면 용기(A)는
라면(B)를 보관해 주고, 요리가 될 수 있도록 하는 유용작용을 제공한다. 하지만 물을 붓고
요리를 하는 순간 용기는 폐기 대상이 되어버리는 유해작용이 일어난다.
유형 2: A에서 B로의 유용한 작용은 B 에 유해한 작용을 한다. (작용단계에 따라 유용하
거나 유해할 수 있다.) 예를 들면 포도주는 심장 질환에 도움이 되고, 스트레스를 해소시켜
주지만 간에는 알코올을 분해해야 하는 해로운 작용을 한다.
유형 3: A가 B의 한 부분에 유용하게 작용하는 것이 B의 다른 부분에 유해한 작용을 한
다. 예를 들면 작은 부품들은 그라인딩 전에 테이블에 고정되어야 한다. 이러한 경우 접착
제(A)를 사용하면 그라인딩(B1)을 할 때 강하게 테이블에 고정되어 작업이 편리하다. 하지
만 그라인딩이 끝난 후 해체(B2)를 어렵다. 이것은 생산성의 관점에서는 해로운 작용이다.
(B1 – 그라인딩 작업 B2 – 해제작업)
1.연마기 2. 공작물 3. 접착제 4. 선반
유형 4: A에서 B로의 유용한 작용은 C에게 유해한 영향을 끼친다. A, B, 그리고 C 는 시
스템의 한 부분이다. 예를 들면 성층권을 비행하는 기구의 높이를 조절하기 위한 배출 밸브
를 조절 하는 데는 밧줄(A)이 쓰인다. 배출 밸브가 열려 가스의 일부가 빠져나가면 기구
(B)는 아래로 내려갈 수 있다. 성층권 풍선은 저압, 저온의 높은 고도에서 날기 때문에 승
무원이 탄 조종실(C)은 공기가 통하지 않아야 한다. 밧줄을 조종하기 위해서 밧줄은 조종
실과 연결되어 있어야 한다. 하지만 조종실에 밧줄이 연결되면 기밀이 깨져 조종실의 공기
가 새어나오게 된다.
유형 5: A에서 B로의 유용한 작용은 A 자신에게 유해한 영향을 끼친다. (예 장치의 복잡
성 증가) 예를 들면 두꺼운 절연층을 금속표면에 입히려 한다. 작업이 끝난 이 절연층을 제
거하기 위해 절연층 안에 철사를 입힌다. 얇은 철사가 입혀졌다면 잘 떨어지겠지만 깨질 수
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4. 가 있다. 두꺼운 철사가 입혀진다면 깨지지는 않겠지만 자르는 힘이 증가되어야 하고 재
료의 소모가 증가되어진다. (A – wire; B – isolation layer)
1. 두꺼운 절연층 2. 철사 3. 금속표면.
유형 6: A에서 B로의 유용한 작용은 C에서 B로의 유용한 작용과 모순 된다. (예, 취급법
이 측정법과 모순 된다) 예를 들어 우유(A)는 사람(B)에게 좋은 유용한 식품이다. 또한 항
생제(C)도 사람(B)을 질병에서 구해주는 유용한 물건이다. 하지만 우유(A)와 항생제(C)를
동시에 투여할 때 사람에게 유해한 것으로 작용한다.
유형 7: A 는 B 에 하나의 유형으로 작용한다, 그러나 하나의 작용으로 불충분하기 때문
에 동일한 두 작용이 필요하다. 예들 들어 금속의 열간 압연은 롤러의 윤활을 필요로 한다.
일반적으로 특별한 솔이나 스프레이를 사용하여 액체 윤활제를 공급한다. 이러한 기술은
롤러에서 윤활제를 균일하게 공급하지 못하며, 윤활제가 주위로 흩어지며 많은 양이 소실된
다. 액체 윤활유를 머금고 있는 종이를 사용하여 롤러와 금속사이에 공급할 것이 제안되었
다. 사용된 종이는 롤러에서 높은 온도에 의하여 타서 없어진다. [A.c.589046]
이전 설계 새로운 설계
유형 8: A, B 또는 A 와 B 사이의 상호작용에 대한 정보가 없다. 때로는 B에 관한 정보
만 존재한다. 예들 들어 동굴의 높이를 측정하려고 한다. 그러나 동굴의 수직면으로 기어오
르는 것은 불가능하다. 이 경우 수소가 채워진 풍선에 묶은 실을 이용하면 실의 길이로 동
굴의 높이를 측정할 수 있다.
유형 9: A와 B사이의 상호작용은 제어불가능 하다 (예, 영구적인 운동), 그러나 제어 가능
한 상호작용이 필요하다(예, 가변적인 운동). 예를 들어 액체 의약품을 담는 유리 앰플을 밀
봉할 때, 버너에 의해 과열된 유리는 의약품을 변질시킨다. 앰플의 끝부분을 수면위로 둔
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5. 채로 앰플을 물속에 담글 것이 제안되었다. 물이 앰플의 나머지 부분이 과열되는 것을 방
지한다. [A.c.264619]
반작용
1. * A 는 B 에 유용하게 작용(실선 화살표)하지만,
B 는 A 에 영구적으로 또는 어떤 단계에서
유해하게 작용한다.
* 유해한 작용을 제거하고 유용한 작용을
보존하는 것이 필요하다.
접합작용
* A에서 B로의 유용한 작용은 B 에 유해한
2. 작용을 한다. (작용단계에 따라 유용하거나
유해할 수 있다.).
* 유해한 작용을 제거하고 유용한 작용을
보존하는 것이 필요하다.
상호 유해하고 유익한 작용
* A가 B의 한 부분에 유용하게 작용하는 것이
3. B의 다른 부분에 유해한 작용을 한다.
* B2,에 대한 유해한 작용을 제거하고, B1 에
대한 유익한 작용을 보존한다.
접합작용
* A에서 B로의 유용한 작용은 C에게 유해한
4. 영향을 끼친다. A, B, 그리고 C 는 시스템의 한
부분이다.
* 시스템을 파괴하지 않는 범위 내에서 유해한
작용을 제거하고 유익한 작용을 보존하는 것이
필요하다.
접합작용
* A에서 B로의 유용한 작용은 A 자신에게
5. 유해한 영향을 끼친다. (예 장치의 복잡성 증가)
* 유해한 작용을 제거하고 유용한 작용을
보존하는 것이 필요하다.
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6. 모순작용
* A에서 B로의 유용한 작용은 C에서 B로의
6. 유용한 작용과 모순된다. (예, 취급법이 측정법과
모순된다.).
* A에서 B로의 작용을 변화시키지 않고, C에서
B로의 작용을제공할 필요가 있다.
불완전 작용 또는 작용안함
* A 는 B 에 하나의 유형으로 작용한다, 그러나
동일한 두 작용이 필요하다.
7. * A 는 B 에 작용하지 않는다.
* 때때로 A가 존재하지 않는다: B를 변화시킬
필요가 있으며 방법은 알려져 있지 않다.
* 가장 단순한 A로써 B에 대한 작용을 제공할
필요가 있다.
침묵 작용
8. *A, B 또는 A 와 B 사이의 상호작용에 대한
정보가 없다. 때로는 B에 관한 정보만 존재한다.
*필요한 정보를 얻는 것이 필요하다
통제 안 된 작용
9. * A와 B사이의 상호작용은 제어불가능 하다
(예, 영구적인 운동), 그러나 제어 가능한
상호작용이 필요하다(예, 가변적인 운동).
* A에서 B로의 작용을 제어가능 하도록 하는
것이 필요하다.
표 1. 문제 모형의 전형적인 모순
이 물리적 모순을 제거하는 원리는 표 2와 같이 11가지가 있다. 하지만 이것을 전부 다
익히는 것은 전문가 수준의 학습이다. 실제로 많이 사용되는 원리는 시간에 의한 분리, 공
간에 의한 분리, 조건에 의한 분리의 세 가지이다. 각각 13차시에서 15차시에 걸쳐 좀 더
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7. 상세히 공부하기로 한다.
원칙 예
소련 특허 번호 256 708: 탄광에서의 먼지 억
제. 먼지를 제거하기 위한 물방울은 작아야 한
1. 공간 내에서의 상충된 성질을 분리 다. 그러나 작은 물방울은 안개를 형성시킨다.
원추 모양의 큰 물방울에 작은 물방울을 입힌
다.
소련 특허 번호 258 490: 전극의 간격을 납땜
2. 시간 내에서 상충된 성질을 분리 간격에 따라 조정한다. 날개의 형태를 바꿀 수
있는 비행기
소련 특허 번호 722 624: 냉각을 막기 위하여
사각형 주물을 롤러 콘베이어 위에서 마주대
3. 시스템 변천 1a: 성질이 틀린/같은 시스템
어 연결시킨다. 컴퓨터는 네트워크로 통합되어
을 상위시스템으로 합친다.
서, 전체그룹이 하나의 프린터나 쌍방의 인터
넷 연결을 가능하게 한다.
4. 시스템 변천 1b: 반대 시스템
소련 특허 번호 523 695: 지혈을 위하여 다른
(anti-system)을 시스템으로 변환하거나 반대
혈액형의 피를 이용한다.
시스템(anti-system)과 시스템을 혼합
5. 시스템 변천 1c : 시스템의 부분이 반대 소련 특허 번호 510 350: 복잡한 모양의 바이
A(anti-A) 성질을 갖는 곳에 시스템이 A 성 스 클램프: 바이스 구조의 각각의 딱딱하나 전
질을 갖도록 한다. 체 클램프는 부드럽고 모양이 변한다.
6. 단계 변천 1: 시스템 부분이나 환경의 상 광산에서 쓰는 공압 시스템에 압축 가스 대신
(phase)의 상태를 바꾼다. 에 액화 가스가 제안된다.[A.c.252262]
소련 특허 번호 179 479: 기계적인 기중기 대
신 열적인 기중기를 이용. 열팽창계수가 틀린
7. 시스템 변천 2: 마이크로 레벨에서 작동되
는 시스템으로 변천 두개의 물질을 이용하여 열적인 기중기를 만
든다. 열을 가하면 두개의 물질사이에 공간이
생긴다.
소련 특허 번호 954 479: 니티놀(니켈과 티탄
8. 단계 변천 2: 시스템 부분 두개의 상 의 합금, 열 조건에 따라 본래의 모양으로 변
(phase)의 상태 ( 동작 조건에 따른 상으로부 하는 성질이 있다)을 이용한 열 교환기. 열이
터 다른 상으로의 전이) 올라가면 열 교환기의 모양이 늘어나서 냉각
면적을 늘린다.
소련 특허 번호 601 192: 얼음 조각들을 이용
9. 단계 변천 3: 단계 변천의 결과로부터 나
하여 냉동 화물(frozen load)을 이송하는 기계
온 효과를 사용
(얼음은 마찰력을 감소시킨다)
10. 단계 변천 4: 한 개의 상을 가지고 있는 소련 특허 번호 722 740: 광택 방법. 납이 녹
물질을 두개의 상을 가지고 있는 물질로 대 아 있는 액체와 강자성체의 연마 물질을 혼합
체 한 물질이 사용됨.
소련 특허 번호 342 761: 암모니아에 의한 나
11. 물리적-화학적 전이: 합성/분해, 이온화/
무의 플라스틱화. 암모니아염을 주입한 나무는
재조합 등에 의한 출현/소멸
마찰이 있으면 분해 된다.
표 2. 물리적 모순의 제거 원리
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8. 3. 물리적 모순의 의미
이 물리적 모순은 엔지니어가 설계를 하는데 있어 이상성, 시스템 사고와 함께 가장 중요
하게 이해하고 활용해야 할 개념이다. 왜냐하면 혁신을 달성하기 위해서 반드시 이 물리적
모순을 극복해야 하기 때문이다. 연구개발을 하는 경우 일반적으로 그 효과는 30% 미만이
다. 화력발전에 관한 국내 모 기관 연구개발의 경우 3년간 30억이 넘는 연구비를 사용하고
얻은 결과가 1%의 효율 향상 목표에 0.9%의 목표 달성이다. 만약에 이것이 마케팅 목표였
다면 목표 자체를 잡지 않았을 것이다. 수십억을 들여 개발한 롤러 밀 코팅 기술은 연구목
적은 달성했지만 기술모순을 만들어 낸다는 사실을 알지조차 못한다. 그 이유는 실력이 없
어서라기보다는 목표를 잘못 잡았고, 방법이 잘못 되었기 때문이다. 즉 모순을 목표를 잡아
야 하는데 선택으로 목표를 잡았기 때문이다. 분리로 방법을 해야 하는데 타협을 했기 때문
에 그런 결과를 얻은 것이다.
트리즈가 국내에 도입되어 활용한 결과를 보면 모순을 찾고 그것을 극복한 것이 혁신을 달성
했다고 할 수 있다. PDP 방전 전극 구조, Blue Laser 구조, 초절수형 양변기 등 수 많은 사례에
서 최소 3배(300%)에서 최대 480배의 개선효과를 얻었다. 이 모든 것이 모순을 찾고 그것을 극
복한 결과로 얻어진 것이다.
따라서 앞으로 기술자는 이 모순을 보다 적극적으로 이해하고 활용할 수 있을 때 진정한 의미
의 특급 기술자라고 할 수 있다.
․
평가하기
1. 각각의 물리적 모순에 대한 예를 기술하라.
모순유형 내용 예
반작용 - 컵 라면 용기와 라면
1 * A 는 B 에 유용하게 작용(실선 화살표)하지만, B 는
A 에 영구적으로 또는 어떤 단계에서 유해하게 작용한
다.
2
접합작용
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9. * A에서 B로의 유용한 작용은 B 에 유해한 작용을 한
다. (작용단계에 따라 유용하거나 유해할 수 있다.).
상호 유해하고 유익한 작용
3
* A가 B의 한 부분에 유용하게 작용하는 것이 B의 다
른 부분에 유해한 작용을 한다.
접합작용
4
* A에서 B로의 유용한 작용은 C에게 유해한 영향을
끼친다. A, B, 그리고 C 는 시스템의 한 부분이다.
접합작용
5
* A에서 B로의 유용한 작용은 A 자신에게 유해한 영
향을 끼친다. (예 장치의 복잡성 증가)
모순작용
6
* A에서 B로의 유용한 작용은 C에서 B로의 유용한
작용과 모순된다. (예, 취급법이 측정법과 모순된다.)
불완전 작용 또는 작용안함
* A 는 B 에 하나의 유형으로 작용한다, 그러나 동일
7 한 두 작용이 필요하다.
* A 는 B 에 작용하지 않는다.
* 때때로 A가 존재하지 않는다. B를 변화시킬 필요가
있으며 방법은 알려져 있지 않다.
침묵 작용
8
*A, B 또는 A 와 B 사이의 상호작용에 대한 정보가
없다. 때로는 B에 관한 정보만 존재한다.
통제 안 된 작용
9 * A와 B사이의 상호작용은 제어불가능 하다 (예, 영구
적인 운동), 그러나 제어 가능한 상호작용이 필요하다
(예, 가변적인 운동).
정리하기
1) 물리적 모순은 무엇인가?
물리적 모순이란 ‘하나의 변수가 서로 다른 값을 동시에 가져야 하는 것’이다.
2) 물리적 모순을 분리하는 방법은 무엇인가?
- 시간에 의한 분리
- 공간에 의한 분리
- 조건에 의한 분리
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