트리즈마인드맵

트리즈마인드맵

오경철, 안세훈 지음

성안당 / 2012년 2월 / 280쪽 / 14,800원





PART 01. 트리즈로 생각해보는 창의력



창의적 문제 해결

아인슈타인은 '문제를 다르게 이해하는 것이 바로 창의적인 것이다.'라고 정의했다. 이 말에서 아인슈타인이 전하고 싶었던 의미는 '백지 상태에서 다시 생각해보자'는 것이 아닐까? 어떠한 사전 지식이나 편견에 사로잡히지 않고 문제를 보면, 문제를 새롭게 이해할 수 있고, 이를 통해서 문제를 해결할 수 있는 단서를 찾을 수 있는데, 이는 흔히 어떤 문제에 대한 해결의 실마리가 풀리지 않을 때 '원점에서부터 다시 시작해보자'라고 말하는 것과 같은 의미라 할 수 있다. 하지만 문제를 다르게 이해하는 것이 말처럼 쉬운 것이 아니다.

이번에는 아인슈타인과는 좀 다르지만 역시 천재로 불리는 에디슨의 경우를 살펴보자. 그는 "천재는 99%의 땀과 1%의 영감으로 이루어진다." 라는 말을 남겼다. 에디슨의 위대한 발명품 중에는 전구가 있다. 전구의 개념은 이미 1808년 험프리 데이비에 의해 발명되었으나, 상용화 단계에는 이르지 못하였다. 특히 필라멘트의 수명이 극히 짧은 것이 문제였다. 그래서 에디슨은 필라멘트에 적합한 물질을 찾기 위해 다양한 재료들을 실험했는데, 무려 1,000여 번이 넘는 실패를 거듭하면서도 실험을 멈추지 않았다. 그러던 어느 날 실험실에 굴러다니던 일본산 부채의 부챗살을 가늘게 잘라 필라멘트로 만들었는데, 1,500시간을 넘게 버텨주어 마침내 실용화할 수 있는 전구를 발명할 수 있었다.

그렇다면 에디슨은 창의성이란 것에 대해 아인슈타인과는 전혀 다른 생각을 하고 있었을까? 그렇지 않다. 에디슨 역시 창의성에 대하여 아인슈타인과 똑같은 생각을 가지고 있었다. 아인슈타인이 문제를 다르게 보았기 때문에 많은 것을 창조해낼 수 있었던 것처럼, 에디슨 역시 문제를 다르게 보았기 때문에 많은 것을 창조해낼 수 있었던 것이다. 그렇다면 창의력은 왜 필요한 것일까? 아인슈타인이 문제를 다르게 보려고 한 이유는 무엇인가? 에디슨이 불굴의 의지로 이루고자 했던 것은 무엇인가? 물론 획기적인 아이디어를 얻거나 새로운 것을 상상하기 위한 목적도 있을 것이다. 하지만 인간이 동물과 구별되는 능력이기도 한 창의력의 필요성을 설명하기에는 뭔가 부족하게 느껴진다.

태고로부터 현재에 이르기까지 인간은 창의력을 통해 수많은 문제들을 해결해 왔다. 위험하기 그지없는 불을 다루어서 밤을 밝히고, 불을 이용해 맹수로부터 몸을 보호하였다. 지천에 깔린 돌멩이를 이용해 맹수들의 날카로운 이빨을 대신하였고, 구전으로 전해지던 지혜를 글과 그림을 이용하여 더 많은 사람에게 전파했다. 이것은 인간이 뜨겁고 위험한 불을 단지 위험하다고만 생각하지 않았고, 길가에 흔해 빠진 돌멩이를 유심히 지켜볼 줄 알았으며, 기억에만 의존하던 것을 저장할 수 있는 방법을 찾아낼 줄 알았기 때문에 가능한 것이었다. 즉 창의력이 필요한 이유는 바로 '문제 해결' 때문이다.

트리즈와 알트슐러

여기에서 필자는 한 명의 천재 과학자를 소개하려고 한다. 그의 이름은 겐리히 알트슐러이다. 그는 러시아 출신의 과학자이며, 창의적 문제 해결 이론인 트리즈를 개발한 사람이다. 그는 트리즈 이론을 통해 문제를 어떻게 새로운 각도로 바라볼 수 있는지, 그리고 어떻게 하면 신속하게 문제를 해결할 수 있는지를 소개하였다. 알트슐러는 1926년 구 소련의 타슈켄트에서 태어났으며, 1946년에는 잠수함 탈출장치를 개발하여 소련 해군특허국에 배치되었다. 그는 특허국에서 수많은 발명특허기술들을 접하게 되면서, '발명은 우연하게 이루어지는 아이디어'라는 생각에 의문을 갖게 되었고, 이때부터 창조적으로 문제를 해결할 수 있는 기술시스템에 대한 연구를 시작하였다.

그는 연구를 거듭하면서 기술적ㆍ공학적 모순을 발견하여 문제를 해결할 수 있는 이론적 가설을 세웠는데, 이것이 훗날 트리즈 이론으로 발전하게 되었다. 그는 1961년에 최초의 트리즈 도서인 『How to learn to invent』를 출간하였고, 1964년에는 최초의 '기술모순표'를 만들었다. 1968년에는 35개의 발명원리를 공표하였고, 1969년에는 『Algorithm of Inventing』이라는 책을 출간하였다. 1971년까지 5개의 발명원리를 추가하여, 현재의 모순 매트릭스(기술모순표)와 40가지 발명원리를 완성하였다.

모순 해결 이론, 트리즈

트리즈 이론에서 문제 해결의 가장 중요한 열쇠는 '모순'이란 개념이다. 모순(矛盾)이란 '대립되는 두 개의 성질로 인하여 어느 쪽도 선택할 수 없는 경우'를 말한다. 흔히 어떤 문제에 대한 많은 고민과 모색에도 불구하고 해결책이 쉽게 나오지 않는 것은 문제에 모순이 존재하기 때문인데, 트리즈 이론에서는 '모순'이 오히려 문제를 해결하는 핵심 포인트가 된다. 즉 이 모순을 '새로운 각도에서 바라보는 방법'을 통해 해결한다.

트리즈 이론을 통해 모순을 해결하는 방법은 여러 가지가 있다. 그중에서 가장 많이 알려져 있으며 가장 쉬운 방법론은 모순 매트릭스와 40가지 발명원리이다. 이를 이해하기 위해서는 우선 기술모순에 대해 이해해야 한다. 트리즈 이론에서는 모순을 기술모순과 물리모순으로 나누어 설명한다. 기술모순이란 'A라는 요소를 개선하려 할 때, B라는 요소가 악화되는 현상'을 말한다. 우리가 흔히 모순이라고 얘기하는 가장 일반적인 경우라고 생각하면 된다. 물리모순은 'X라고 하는 특정 요소가 A와 B라는 특성을 모두 가져야 하는 경우'를 말하는 것으로, 기술모순보다 문제의 실체를 더 정확하게 표현해준다.

40가지 발명원리는 기술적 모순을 극복한 특허 200만 건을 분석하여 공통적인 해결 방법을 추출한 원리이다. 알트슐러는 이 40가지 발명원리를 좀 더 쉽게 사용할 수 있도록 하기 위해 연구하는 과정에서 기술적 모순의 특성을 39가지 파라미터로 체계화하였고, 분석을 위해 39가지 파라미터를 매트릭스 위에 가로축(개선되는 축)과 세로축(악화되는 축)으로 배열하였다. 이것이 바로 모순 매트릭스이다. 알트슐러는 기술모순을 극복한 특허를 뽑아 그 특허 기술이 지니고 있는 두 가지 특성(개선되는 특성과 악화되는 특성)을 추출하여 충돌하는 셀에 올려놓았다.

이러한 방법으로 수만 건의 특허를 매트릭스 위에 배치한 후, 각 셀에 해당하는 특허 기술에 적용된 40가지 원리를 빈도수에 따라 기재하여 거기에 해당하는 발명원리를 쉽게 찾아낼 수 있도록 하였다. 모순 매트릭스를 사용하는 방법도 이와 유사하다. 해결해야 할 문제에서 기술모순을 도출한 다음, 모순 매트릭스의 39가지 파라미터에 해당하는 개선 특성과 악화 특성을 찾아 그 두 가지 특성이 만나는 셀을 찾으면, 그 안에서 문제를 해결할 수 있는 발명원리를 찾아낼 수 있다.

모순을 찾아가는 과정이 어떠한 것인지 한번 살펴보도록 하자. 오이를 칼로 얇게 썰 때, 칼 표면에 오이가 달라붙는 경우가 있다. 오이가 칼에 달라붙는 이유는 무엇일까? 과학적으로 설명하자면 오이를 얇게 썰면 오이 표면의 수분에 의해 표면장력과 부착력이 생기는데, 이 힘이 오이의 무게보다 크기 때문에 칼의 표면에 오이조각이 달라붙게 된다. 이 문제를 과학적으로 해결하는 방법이 있을까? 오이를 바짝 말려 수분을 없애든가, 아니면 칼의 표면을 따뜻하게 데워 표면장력을 약화시키는 방법, 혹은 칼의 표면을 울퉁불퉁하게 만드는 방법 등이 있다.

그렇다면 트리즈 이론에서는 이 문제를 어떻게 해결할 수 있을까? 오이는 칼의 옆면에 달라붙기 때문에, 칼의 옆면이 없으면 오이는 칼에 달라붙지 않을 것이다. 하지만 칼의 옆면은 칼날과 칼등을 연결시키는 부분이기 때문에 반드시 있어야 한다. 우리는 여기에서 모순을 찾아낼 수 있다. 즉, '칼의 옆면은 있어야 하지만, 또 없어야 한다'라는 모순이 바로 그것이다. 이러한 상황은 도대체 어떠한 경우일까? 이미 답을 알고 있는 사람도 많을 것이다. 이 모순을 해결한 칼이 개발되어 현재에도 팔리고 있기 때문이다. 바로 칼의 옆면에 구멍이 뚫린 칼이다. 구멍이 뚫린 부분은 칼의 옆면이 없는 것이고 그 외의 부분은 옆면이 있는 것이니까.

트리즈를 활용한 소련의 과학기술

소련제 AK-47 소총: 1947년 처음 만들어져 60여 년이 지난 지금까지도 사용되고 있으며, 현재까지 1억 정이 넘게 팔려 기네스북에까지 올라 있는 총이 바로 소련제 AK-47 소총이다. AK-47과 비슷한 시기에 미국에서 개발된 M-16이란 총이 있다. M-16은 AK-47보다 품질이 월등하다. M-16은 유효사거리 500m, 무게 2.9kg, 분당 600연발인데, AK-47은 유효사거리 300m, 무게 4.3kg이다. 명중률 역시 M-16이 월등히 높다. 하지만 전 세계적으로 퍼져나간 소총은 M-16이 아닌 AK-47이었다. 이유가 무엇일까? 실제의 교전 상황에서 적에게 정조준하여 총을 쏘는 군인은 거의 없다고 한다. 따라서 고장 없이 잘 나가기만 하면 충분하다. AK-47은 구조가 단순하여 고장이 없고, 흙 속에 파묻혔어도 먼지만 털어내면 바로 발사가 가능할 정도로 내구성도 뛰어나다. 즉, AK-47 소총은 내구성을 극대화하는 대신, 나머지 기능은 최소화하여 베스트셀러가 되었다.

유리 없는 전구: 1970년대 소련에서는 달 착륙선을 개발하고 있었다. 그러던 중 달의 표면을 비추기 위한 전구를 제작하는 데 문제가 발생하였다. 전구의 유리를 아무리 강하게 만들어도 착륙 시의 충격을 견디지 못하고 자꾸만 깨졌던 것이다. 당시 연구원은 프로그램 책임자이자 트리즈 마스터인 바바킨 박사에게 이런 상황을 보고하였다. 연구원의 말을 듣고 있던 바바킨 박사는 연구원에게 유리가 왜 필요한지를 물었다. 연구원은 당연하다는 듯 전구 내부를 진공 상태로 유지하기 위해서 유리가 필요하다고 대답했다. 연구원의 대답을 들은 바바킨 박사는 곧바로 달에는 공기가 있느냐고 되물어보았고, 이 말을 들은 연구원은 무릎을 치며 유리 없는 전구를 만들게 되었다고 한다.

트리즈의 이상해결책 IFR(Ideal Final Result)

트리즈를 통한 문제 해결 방법은 무에서 유를 창조하는 방법이라기보다는, 주어진 환경과 조건에서 최선의 결과를 도출하는 방법이라고 말할 수 있다. 이것은 트리즈의 중요한 기본 개념 중 하나인 이상해결책(IFR = 유용한 기능의 합 / 유해한 기능의 합 = 효과 / 비용)과 연결된다. 즉 유용한 기능이 많을수록 그리고 유해한 기능이 적을수록 이상성은 증가하게 되는데, 소련의 과학자들은 문제에 대한 해결책을 도출하고 난 후, 각 해결책의 IFR값을 계산하여 비교한 후 가장 높은 IFR값이 도출된 해결책을 선택하였다. 이상해결책은 주어진 환경과 조건에서 최대의 효과를 찾아내는 것이다. 그리고 그보다 더 중요한 것은 최소의 비용으로 무한대의 IFR을 찾는 것이다.



PART 02. 고전 트리즈와 한국형 실용 트리즈



러시아의 전통 트리즈 이론은 한 가지의 방법론으로 구성된 것이 아니라, 40가지 발명원리, 물질-장 분석, 76가지 표준해, 작은사람 모델, 아리즈 등의 여러 가지 방법론으로 구성되어 있으며, 그중에는 매우 어렵고 활용도도 낮은 방법론도 존재한다. 이러한 사정은 트리즈의 습득과 활용에 좋지 않은 영향을 미쳤는데, 우리나라의 김호종 박사는 이러한 트리즈의 문제점을 해결하기 위하여 '한국형 실용 트리즈 모델'을 개발하였다. 2007년 출판된 『실용 트리즈의 창의성 과학』에서 김호종 박사는 짧은 시간에 단계적으로 문제를 해결할 수 있는 6단계 창의성(6SC)을 주창하였고, 2011년에는 이를 다시 3단계 방법론과 4단계 방법론으로 압축한 '창의 설계 실용 트리즈'를 발표하여 한국형 트리즈 이론을 정립하였다. 본장에서는 한 가지의 문제에 대하여 러시아의 '고전 트리즈 방법론'과 '한국형 실용 트리즈 방법론'을 적용하여 각각 어떠한 해결책이 도출되는지를 살펴보고, 이를 비교ㆍ분석하여 두 가지 방법론에 어떤 차이점이 있는지를 살펴보고자 한다.

문제의 제기 - 옷을 태우지 않는 다리미: 어머니께서는 아들을 위해 흰색 와이셔츠를 다려 주시곤 하셨다. 그런데 연세 드신 어머니는 건망증이 있으셨는지, 옷을 다리시다가 전화가 오거나 손님이 찾아오면 다리미를 옷에 올려놓은 것을 깜빡하시는 바람에 옷을 태우는 경우가 있었고, 본인도 속상해하셨다. 어머니가 안쓰러웠던 아들은 어머니를 위해 옷을 태우지 않는 다리미를 개발하기로 결심했다.

고전 트리즈의 모순 매트릭스를 이용한 문제 해결

문제의 해결을 위해 러시아 고전 트리즈의 가장 쉽고 간단한 방법론인 모순 매트릭스를 이용하여 전개해보도록 하자.

1단계 - 문제의 발견: 다리미로 옷을 다리다가 태우는 문제



2단계 - 모순의 정의: 옷이 잘 다려지기 위해서 다리미는 뜨거워야 한다. 하지만 뜨거운 온도 때문에 옷을 태울 수도 있다. 옷을 태우지 않기 위해서 다리미는 뜨거워서는 안 된다. 하지만 뜨겁지 않으면 옷은 잘 다려지지 않는다. 이렇게 어느 한 요소를 개선시킬 때, 다른 요소가 유해한 영향을 받게 되는 기술적 모순이 발생하게 되는데, 이를 정의하면 다음과 같다. '개선되는 요소 - 온도(다리미의 온도), 악화되는 요소 - 물체에 작용하는 유해한 요인'

3단계 - 패턴의 적용: 정의된 모순을 모순 매트릭스를 이용하여 40가지 발명원리 중 어떠한 문제 해결 패턴이 적용되는지 찾으면 된다. 가로축에 있는 개선 요소 중 '온도'란 항목은 17번이고, 악화 요소 중 '물체에 작용하는 유해한 요인'이란 항목은 30번이다. 그리고 이 두 가지 요소가 만나는 점을 찾아가 보면 '22(전화위복 - 유해한 것을 좋은 것으로 바꾼다), 33(동질성 - 같은 재료를 사용한다), 35(속성 변화 - 물질의 속성을 변화시킨다), 02(추출 - 필요한 것을 뽑아낸다)'라는 4개의 숫자를 찾을 수 있고, 이 숫자에 해당하는 발명원리를 찾아서 해결책을 도출해내면 해결책을 찾을 수 있다.

4단계 - 해결책 도출: 옷을 태우지 않는 다리미를 만들기 위한 해결책을 도출해보도록 하자. (1) 22 전화위복 - 옷이 타게 되더라도 이것을 좀 더 유익한 방향으로 사용할 수 있는 방법은 없을까? 만약 다리미 밑판에 꽃무늬처럼 예쁜 문양이 새겨져 있다면, 옷이 타더라도 예쁜 문양이 새겨져 새로운 패션으로 활용할 수 있지 않을까? 하지만 현실성이 없는 해결책으로 판단되기 때문에, 22번 항목으로는 해결책을 도출할 수 없다. (2) 33 동질성 - 같은 재료를 써야 한다면, 다리미의 철판을 와이셔츠와 같은 소재로 사용하든가, 와이셔츠의 재질을 다리미와 같은 재질로 구성해야 한다는 것인데, 모두 현실성이 없으므로 이 원리에서도 역시 해결책을 도출할 수 없다.

(3) 35 속성 변화 - 다리미의 밑판은 철판으로 되어 있으니 이것을 기체나 액체로 전환하는 방법을 찾아보자. 다리미의 밑판을 액체로 전환하기는 어려울 것으로 생각되지만, 수증기가 뿜어져 나오는 다리미를 떠올려볼 수 있다. (4) 02 추출 - 우리에게 필요한 것은 옷을 다릴 정도의 열만 필요할 뿐, 옷이 탈 정도의 열이 필요한 것은 아니다. 따라서 다리미의 열은 옷이 잘 다려지면서, 타지 않을 정도의 열을 뽑아내는 방법을 생각해볼 수 있다.

결론적으로 러시아의 '고전 트리즈'를 이용하여 도출된 해결책은 옷이 타지 않을 정도의 열을 내면서 수증기를 이용해 다림질을 할 수 있는 다리미, 즉 '스팀다리미'라는 해결책을 도출할 수 있다.

한국형 실용 트리즈를 이용한 문제 해결

1단계 경계영역의 도식화 → 문제를 시각화하라: 1단계는 문제의 상황을 그림으로 나타내는 것이다. 다리미가 옷을 태우는 문제를 그림으로 표시하면, 다리미가 옷 위에 올려져 있고, 전기가 공급되는 상태로 옷이 타서 눌어붙어 있는 것까지 표시되어 있다. 그림을 통해, 단순히 다리미가 뜨거운 것이 문제라는 생각에서 벗어날 수 있게 된다. 즉, 다리미가 뜨거운 것이 문제가 아니라, 뜨거운 다리미가 옷에 오랫동안 접촉되어 있는 것이 문제이다.