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창의적 공학설계 입문 토목안전환경공학과 옥승용 Week12: 실용 TRIZ

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창의적 공학설계 입문

토목안전환경공학과

옥승용

Week12: 실용 TRIZ

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Class Schedule

Week Topics Remarks

01 Introduction to Class: 설계구성요소 & 현실적 제한조건

02 Team Building based on Brain Model Short Contest

03 Problem-Based Learning & Design Thinking PBL Practice

04 Principles of Technology Evolution Individual Report

05 Obstacles to Impede Creative Thinking TP1: Problem Proposal(Empathize-Define)

06 Creative Thinking(1): Brain Storming Method Brain Storming Practice

07 Creative Thinking(2): SCAMPER, Attributes-Listing Technique SCAMPER Practice

08 Creative Thinking(3): Morphological Analysis, Forced Relationship, etc. Selected Techniques Practice

09 Team Presentation: Ideation TP2: Interim Report

10 Creative Thinking(4): TRIZ(1)-Introduction TRIZ Practice

11 Creative Thinking(4): TRIZ(2) -Contradictions Matrix and 40 Principles TRIZ Practice

12 Creative Thinking(4): TRIZ(3)-Practical TRIZ TRIZ Practice

13 Solution Realization: Ideation Improvement & Prototype PBL & Design Thinking

14 Solution Realization: Test & Improvement PBL & Design Thinking

15 Team Presentation: Final Product TP3: Final Presentation

N.B. 강의진행일정은 상황에 따라 변경될 수 있음

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Practical TRIZ I

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• 문제해결 방법론

실용트리즈

3단계 문제해결

4단계 문제해결

1. 경계영역의 도식화

2. 모순 도출

3. 모순 분석

1. 요소-상호관계

4. 시스템의 기능분석

3단계 문제해결(비기술용)

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2. 모순 도출

3. 모순 분석

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1단계: 경계영역의 도식화

2단계: 모순 도출

3단계: 모순 분석

4단계: 시스템의 기능분석

기술문제에의 적용: 실용트리즈

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1단계: 경계영역의 도식화

- 문제를 일으키는 경계영역을 그림으로 그린다.

- 경계영역으로부터 문제를 일으키는 본질적인 원인을 찾을 수 있다.

문제 내용

문에서 아이들이 손가락을 다치는 문제

경계영역의 도식화(1단계)

문 손 지지대

유리 문

손가락

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1. 문에 손가락이 다치는 문제

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2단계: 모순 도출

- 문제를 일으키는 경계영역을 그림으로 그린다.

- 경계영역으로부터 문제를 일으키는 본질적인 원인을 찾을 수 있다.

유리 문

손가락

문제를 일으키는 본질적인 원인은 무엇인가?

− 문이 닫히기 때문

− 문의 닫히는 힘 때문

− 교차하는 두 문의 틈이 너무 좁기 때문

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1. 문에 손가락이 다치는 문제

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2단계: 모순 도출

- 문제를 일으키는 경계영역을 그림으로 그린다.

- 경계영역으로부터 문제를 일으키는 본질적인 원인을 찾을 수 있다.

유리 문

손가락

앞서 제기된 원인을 제거할 수 있는가?

− 문이 닫히기 때문:

· 문을 닫지 않아야 함 (문의 고유기능; X)

− 문의 닫히는 힘 때문:

· 문의 닫히는 힘을 제거 (문의 닫히는 기능 수행 불가능; X)

− 교차하는 두 문의 틈이 너무 좁기 때문:

· 문의 틈을 넓힌다 (문의 차단기능에 문제가 생김; X)

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1. 문에 손가락이 다치는 문제

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2단계: 모순 도출

- 문제를 일으키는 경계영역을 그림으로 그린다.

- 경계영역으로부터 문제를 일으키는 본질적인 원인을 찾을 수 있다.

유리 문

손가락

문제를 일으키는 다른 원인은 없는가?

− 교차부분 문의 소재가 너무 딱딱하기 때문

− 문의 소재는 딱딱하여야 하고, 딱딱하지 않아야 함

· ( 물리적 모순)

− 해결책:

· 문 틈을 부드러운 소재로 바꾼다.

· 예) 고무(탄성)

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1. 문에 손가락이 다치는 문제

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• 도출된 모순을 다음의 분리원리로 분석한다.

– 시간 분리

– 공간 분리

– 조건 분리: 특정 조건 하에서 물리적 모순을 바라봄

– 전체와 부분의 분리: 전체와 부분을 완전히 독립적으로 바라봄

3단계: 모순 분석

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3단계: 모순 분석

문제 내용

모순도출(2단계)

모순종류 모순분석

1. 시간 분리 문의 틈새는 문을 닫을 때는 크고 닫혀있을 때는 작다.

2. 공간 분리 문의 틈새는 손이 닿는 위치는 크고 다른 곳은 작다

모순분석(3단계)

모순종류 모순분석

1. 시간 분리 닫을 때는 문이 단단하지 않고 닫히면 단단하다.

2. 공간 분리 손가락이 닿는 위치는 단단하지 않고 다른 곳은 단단하다.

해결책

1. 문의 틈새는 크기도하고

작기도 해야 한다.

2. 문은 단단해야 하고 단단

하지 않아야 한다. .

문에서 아이들이 손가락이 다치는 문제

Pharos 등대

경계영역의 도식화(1단계)

문 손 지지대 유리 문

손가락

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1단계: 경계영역의 도식화

2단계: 모순 도출

3단계: 모순 분석

4단계: 시스템의 기능분석

기술문제에의 적용: 실용트리즈

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1단계: 문제영역의 도식화 & 2단계: 모순 도출

1. 모순 관계 : 솔의 직경 가는 굵은

2. 모순 문장 : 가늘고 굵은 솔

?

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- 문제를 일으키는 경계영역에서 (물리적) 모순을 찾는다.

- 모순 관계를 간단한 문장으로 만든다.

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2단계: 모순 도출

http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=101&oid=038&aid=0001980254

3중 미세모 전동칫솔 14

- 문제를 일으키는 경계영역에서 모순을 찾는다.

- 모순 관계를 간단한 문장으로 만든다.

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3단계: 모순 분석

“가늘고 굵은 솔” 모순 분석(분리원리)

모순 종류 모순 분석

1. 시간 모순 가는 상태와 굵은 상태를 시간에 따라 교체

2. 공간 모순 가는 부분과 굵은 부분이 같이 있는 솔

가늘고 굵은 솔

모순 분석표

?

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1단계: 경계영역의 도식화

2단계: 모순 도출

3단계: 모순 분석

4단계: 시스템의 기능분석

기술문제에의 적용: 실용트리즈

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2단계: 모순 도출 & 3단계: 모순 분석

1. 모순 관계: 호스에서 물이 나오고 나오지 않음

2. 모순 문장: 물은 나오기도 하고 나오지 않기도 한다.

물줄기는 있기도 하고 없기도 한 상태 18

- 문제를 일으키는 경계영역에서 모순을 찾는다.

- 모순 관계를 간단한 문장으로 만든다.

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3단계: 모순 분석

문제 내용 경계영역의 도식화(1단계)

모순도출(2단계)

모순종류 모순분석

1. 시간 분리 물을 사용하고 사용 안하고

2. 공간 분리 전선 근처는 사용 않고 다른 곳은 사용

모순분석(3단계)

모순종류 모순분석

1. 시간 분리 호스에서 물이 나오기도 하고 나오지 않기도 한다.

2. 공간 분리 ???

해결책

1. 물청소를 해야 하고

물청소를 하지 않아야

한다.

2. 물은 호스에서 나와야

하고 나오지 않아야

한다.

Pharos 등대

?

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[다른 사례] 1단계: 경계영역의 도식화

- 문제를 일으키는 경계영역을 그림으로 그린다.

- 경계영역으로부터 문제를 일으키는 본질적인 원인을 찾을 수 있다.

문제 내용

냉장고 문틈 사이의 냉기

음식이 상함. 전력소모 많음.

경계영역의 도식화(1단계)

? ?

틈새

냉기

문을 밀착시키는 방법?

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2. 냉장고 문틈 냉기 유출 문제

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[다른 사례] 1단계: 경계영역의 도식화

- 문제를 일으키는 경계영역을 그림으로 그린다.

- 경계영역으로부터 문제를 일으키는 본질적인 원인을 찾을 수 있다.

문제 내용

배기 소음을 낮추어라.

경계영역의 도식화(1단계)

? ?

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3. 자동차 배기구 소음 문제

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1단계: 경계영역의 도식화

2단계: 모순 도출

3단계: 모순 분석

4단계: 시스템의 기능분석

기술문제에의 적용: 실용트리즈

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기능으로 신제품 개발

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기능(Function)이란?

주어: 안전모

기능의 대상: 머리(?)

/ 머리를 향하여 움직이는 물체

기능: 보호(?) / 차단

기능은 반드시 대상의 매개변수(parameter; 특성을 나타내는 물리량)를 직접적으로 변화시키거나 유지시킬 수 있어야 한다.

주어: 자동차

기능의 대상: 사람

기능: 이동

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칫솔의 기능?

칫솔은 치아를 닦는다.

주어: 칫솔

기능: 닦는다

기능의 대상: 치아

칫솔은 치아 사이에 있는 이물질을 제거한다.

주어: 칫솔

기능의 대상: 이물질

기능: 제거(이동)한다.

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에어컨의 기능?

에어컨은 사람을 시원하게 한다.

주어: 에어컨

기능의 대상: 사람

기능: 시원하게 한다

에어컨은 공기를 냉각시킨다.

주어: 에어컨

기능의 대상: 공기

기능: 냉각시킨다.

에어컨의 공기필터의 기능

기능의 대상: 공기

기능: 정화한다.

에어컨의 공기필터의 기능

기능의 대상: 먼지/공기

기능: 잡는다/통과시킨다

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• 기능 분석도

4단계: 시스템의 기능 분석

기술 시스템

시스템 요소

환경 요소 시스템 요소

시스템 요소

목표 대상

환경 요소

기능

기능

기능

기능

기능

기능

기능 기능

시스템 요소

목표대상

환경요소

좋은 기능(청색 실선 )

나쁜 기능(적색 점선)

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줄넘기의 기능 분석도

사람 줄넘기 점프

사람

손잡이

회전

점프

점프 중지

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문제 영역의 기능 분석도

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기능분석 적용 예 : 발에 걸리지 않는 줄넘기

점프를 하기 위하여 줄넘기의 줄은 있어야

하지만 줄이 발에 걸리면 아프다. 뿐만 아니라 연속적으로 운동을 할 수 없다. 발에 걸리지 않는 새로운 줄넘기를 개발하라.

29일자 워싱턴 포스트에 소개된 황당 발명 스토리.

미국 오하이오 맨스필드에 거주하는 레스터 클랜시가 ‘줄 없는 줄넘기’의 특허를 받아내 미국 언론들의 뜨거운 주목을 받고 있다.

1998년부터 구상해 이번 달 특허 획득한 이 줄넘기에는 줄이 없다.

하지만 손잡이 안에서 돌아가는 작은 추나 기어 덕분에, 손잡이를

돌리면서 뛰면 줄을 실제로 넘는 듯한 착각을 갖게 된다.

이 줄 없는 줄넘기의 장점은 여러 가지라는 게 발명가의 주장이다.

매번 줄에 걸려 운동 효과를 보지 못할 뿐 아니라 마음까지 상하는

몸치에게는 상당히 도움이 될 것이라고. 손잡이만 돌리면서 뛰어도 운동이 되는데, 굳이 줄을 넘을 필요는 없다는 게 발명가의 문제 의식이다. 또 교도소 등 줄을 반입할 수 없는 곳이나 천장이 낮은 곳에서도 얼마든지 줄넘기가 가능할 것이라고.

지극히 싱거운 발명품 같지만 언론과 인터뷰한 캘리포니아 대학의 교수는 줄넘기를 어려워하는 어린이에게 큰 도움을 줄 것이라며 긍정적으로 평가했다.

줄넘기에는 꼭 줄이 달려 있어야 한다는 ‘편견’을 깬 이번 발명품의 상품화 여부는 불투명하다. 그러나 발상의 전환만으로도 벌써부터 큰 화제를 일으키고 있다.

(사진 : 미 특허청 patft.uspto.gov)

줄넘기의 줄의 기능은 있고 실체는 없다.

손잡이

줄 점프

점프 중지

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칼의 기능 분석도

절단

칼 오이(몸통)

칼등

오이 조각

칼면

칼날 오이(몸통)

부착

절단

칼등

지지

칼면

지지

오이(몸통)

오이(조각)

생성

칼날

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문제 영역의 기능 분석도

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진공 청소기의 기능 분석도

제거

먼지 진공 청소기

이동

공기 진공 청소기

전원

모터 지지

회전

회전

몸체

파이프

지지

지지

진공 헤드 흡입

진공 공기

이동

안내

먼지

생성

카펫트

흡입

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침구 및 카펫 진드기 제거용 청소기

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불고기 석쇠의 기능분석도

고기 Target Object

기름 Super System

기술 시스템 Technical System

숯 System Components

석쇠 System Components

화로 System Components

연기 Super System

가열

생성

가열

열 보존 지지

부착

지지 부착

생성

생성

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• 수냉식(냉각수 순환 방식) 석쇠

타지 않는 석쇠

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비기술 문제에의 적용: 실용트리즈

비기술 문제란?

; 인문, 사회 등 비공학 분야에서의 인간 상호 작용 관계에서의 문제

; 공학적이지 않은 모든 문제

비기술 분야에도 모순이 있다.

1. 노사문제: 임금, 복지/후생

2. 국가기반시설 이용: 도로/항공, 에너지(원자력, 수력 등)

3. 교육: 게임(시간, 횟수, 요일,…), 학원(시간, 과목, …), 학교시설

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비기술 문제해결이 어려운 이유

문제의 내용을 정확하게

파악하지 못한다.

모순이 있는 비기술 문제

는 해결책을 찾을 수 없다

고 생각한다.

1. 현업의 문제는 많은 요소들로 엉켜있다.

2. 문제를 하나하나 단계적으로 분석하지 못한다.

3. 기존의 지식과 경험으로 문제를 해결한다.

1. 모순은 해결할 수 없다는 고정관념을 가진다.

2. 선임자들이 모순문제를 이해하지 못한다.

정형화된 문제 해결 방법론

이 없다.

1. 기존의 시행착오식 문제해결 방법 사용

2. 트리즈와 같은 문제해결 방법론을 사용 않음

트리즈가 비기술 문제해결에도 유용한가?

Yes ! 36

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• 미국 대선 오바마 후보의 외할머니 병문안 문제

비기술 문제에의 적용: 실용트리즈

거리(시간)

뭐가 문제인가?

오바마 후보가 하와이에 있는 할머니에게 병문안을 가는 것이 문제인가?

해결책은?

거리(시간)을 줄이면 된다.

할머니가 미국 본토로 또는 유세 장소를 하와이로 또는 온라인 유세

37

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• 문제해결 방법론

실용트리즈

3단계 문제해결

4단계 문제해결

1. 경계영역의 도식화

2. 모순 도출

3. 모순 분석

1. 요소-상호관계

4. 시스템의 기능분석

3단계 문제해결(비기술용)

38

2. 모순 도출

3. 모순 분석

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비기술용 요소-상호관계(경계영역의 도식화)

1. 요소: 문제를 분석하기 위한 두 개의 핵심 부분

(품질, 가격, 사람, 경제력, 시간, 시장 ….)

2. 상호관계: 요소1과 요소2 사이에서 발생

- 비즈니스: 시간, 디자인, 작업속도, 지식, 가격 …

- 생활일반: 시간, 경제력, 지식, 성격, 문화, …

* i: interaction, e: element

상호관계의 방향선 (영향을 주는 쪽에서 받는 방향으로 표시)

요소간 연결선

3. 연결 기호

i

e1 e2

상호관계

요소2

-

-

-

-

요소1

상호관계에 영향을 주는 요소들의 특징을 나열

-

-

-

-

39

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애완견을 살 수 없는 문제

문제 내용

i

갈등

e1 e2

어린이 엄마

- 애완견 구입

- 남편

- 청소/위생

- 환경(강아지 집)

- 교육

- 거절(반대)

- 직장 출근

- 나이

- 성격

- 성별

- 형제

- 환경

- 친구

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갈등

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어린이 엄마

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Page 41: Week12: 실용 TRIZ - elearning.kocw.netelearning.kocw.net/KOCW/document/2016/hankyong/oksungyong/11.pdf · 07 Creative Thinking(2): SCAMPER, Attributes-Listing Technique SCAMPER

애완견을 살 수 없는 문제

문제 내용

분리원리 모순분석1(구입해야 하고, 하지 않아야 하는 문제)

1. 시간 분리 아이가 필요할 때(시간) 구입 => 시간 임대, 방문임대

2. 공간 분리 집에는 강아지가 없고 다른 곳에 있다.=> 강아지 까폐

3. 조건 분리 ???

1. 구입해야 하고 구입하지 않아야 한다.

2. 거절해야 하고 거절하지 않아야 한다.

3. 집에 강아지는 있어야 하고 없어야 한다.

4. 엄마는 출근해야 하고 출근하지 않아야 한다.

경계영역의 도식화(1단계)

모순도출(2단계)

모순분석(3단계)

분리원리 모순분석2(거절해야 하고, 하지 않아야 하는 문제)

1. 시간 분리 현재 거절, 아이가 자라면 구입

2. 공간 분리 집에서 키우면 거절, 다른 곳은 거절 않음

3. 조건 분리 스스로 청소 등 강아지를 돌보지 못하면 거절

분리원리 모순분석3&4(강아지 집 거주 & 출근)

1. 시간 분리 휴일에는 애완견이 있고, 주말에는 없다.

2. 공간 분리 돌볼 수 있는 가까운 위치로 출근한다.

3. 조건 분리

- 애완견 구입

- 남편

- 청소/위생

- 환경(강아지 집)

- 교육

- 거절(반대)

- 직장 출근

- 나이

- 성격

- 성별

- 형제

- 환경

- 친구

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갈등

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