Development of a Software Do-TRIZ for TRIZ Learning

트리즈 학습용 소프트웨어 Do-TRIZ 개발

Abstract

TRIZ is a theory of inventive problem solving. Recently the importance of creative capabilities is being emphasized and many successful cases using TRIZ are being introduced, therefore interest in TRIZ has been increasing. But TRIZ is not easy to learn alone compared to other creative thinking tools. Although it is effective to learn TRIZ through various cases, it is not easy for beginners to experience those many cases. Therefore, we developed a software called Do-TRIZ for TRIZ learning. Do-TRIZ provides descriptions and various examples of key concepts to make it easier for beginners to learn TRIZ. Also, the learners can add new cases continuously on Do-TRIZ. Especially, process-based problem solving modules have been implemented on Do-TRIZ, in order to make it possible to solve problems based on technical contradiction, physical contradiction, and IFR(Ideal Final Result). The learners can use the modules to solve their problems and to share the results. Also, we implemented Do-TRIZ Memo app that works with Do-TRIZ.

트리즈는 문제를 창의적으로 해결하기 위한 이론으로서, 최근 창의 역량의 중요성이 강조되고 있고 트리즈를 활용한 많은 성공 사례가 소개됨에 따라, 트리즈에 대한 관심이 고조되고 있다. 하지만 트리즈는 다른 창의적 발상도구에 비해 배우기 어렵고, 다양한 사례를 통해서 트리즈를 학습하는 것이 효과적이지만 초보자가 많은 사례를 접하는 것은 쉽지 않다. 따라서 본 연구에서는 초보자들이 트리즈를 쉽게 배울 수 있도록 주요 개념에 대한 설명과 다양한 사례를 제공할 뿐만 아니라, 학습자에 의해 새로운 사례가 지속적으로 추가될 수 있는 트리즈 학습용 소프트웨어인 Do-TRIZ를 개발하였다. 특히, Do-TRIZ에는 기술적 모순과 물리적 모순 및 IFR(이상적 최종 결과)을 기반으로 문제를 해결할 수 있는 프로세스 기반의 문제해결 모듈이 구현되어 있으며, 이를 활용해서 학습자가 자신의 문제를 해결하고 그 결과를 공유할 수 있다. 또한, Do-TRIZ와 연동하는 Do-TRIZ Memo 앱도 개발하였다.

Ⅰ. 서 론

21세기 지식융합사회의 핵심 역량인 창의성을 갖추기 위해서는 단순히 발산적 사고력뿐만 아니라, 다양한 창의적 발상 도구를 적재적소에 활용할 수 있는 능력이 요구된다. 특히 창의적 문제해결 이론인 트리즈(TRIZ) [1-4]는 마인드맵이나 스캠퍼 등과 같은 다른 창의적 발상 도구에 비해, 심리적 타성을 극복하고 문제를 창의적으로 해결할 수 있도록 지원하는 많은 방법과 도구를 포함하고 있다. 최근 트리즈에 대한 기업의 관심이 고조됨에 따라, 이를 반영하여 트리즈를 비정규 프로그램 또는 정규 교과목으로 개설하는 대학이 증가하고 있는 추세이다.

하지만 트리즈는 일주일 정도의 단기 집중 과정이나 한 학기 강의를 수강한다고 해서 문제해결에 바로 활용할 수 있는 쉬운 도구가 아다. 따라서 트리즈를 제대로 활용하기 위해서는 모순이나 자원, 기능, 이상성, 기술시스템 진화 트렌드 등 주요 개념에 대한 이해를 바탕으로, 사례를 통한 꾸준한 학습과 적용 실습이 요구된다[5]. 하지만 초보자가 교재만을 이용해서 혼자 학습하는 데는 한계가 있으며, 학습을 보조할 수 있는 소프트웨어가 있다면 보다 효과적인 학습이 가능할 것이다. 특히, 트리즈의 발명원리나 분리원리, 기술시스템 진화 트렌드 등을 제대로 이해하고 활용하기 위해서는 많은 사례를 접해보는 것이 효과적인데, 이를 지원하기 위해서도 다양한 사례를 제공할 뿐만 아니라, 많은 학습자들이 함께 사례를 축적하고 공유할 수 있는 소프트웨어가 요구된다. 또한, 트리즈를 문제 해결에 효과적으로 적용하기 위해서는 프로세스 기반의 접근이 요구되는데, 이 또한 소프트웨어의 지원 없이는 적용이 쉽지 않다.

따라서 본 논문에서는 초보자가 트리즈를 쉽게 학습할 수 있도록 기본 개념에 대한 설명과 다양한 사례를 제공할 뿐만 아니라, 학습자 스스로 새로운 사례를 추가하고 공유할 수 있는 트리즈 학습용 소프트웨어인 Do-TRIZ를 개발했다. 특히, 기술적 모순과 물리적 모순, 그리고 IFR 개념을 기반으로 문제를 해결할 수 있는 프로세스 기반의 문제해결 모듈을 구현하고, 다양한 문제 해결 사례를 제공한다. 또한, 학습자가 자신의 문제를 등록해서 해결하고 그 결과를 공유할 수 있을 뿐만 아니라, 직접 해결하기 어려운 문제에 대해서는 다른 학습자의 도움을 요청할 수 있는 기능도 구현하였다. 즉, 위키피디아처럼 사용자에 의해서 사례가 지속적으로 추가되고, 다른 학습자의 피드백과 지원도 받을 수 있는 트리즈 학습용 소프트웨어이다. 본 논문에서는 Do-TRIZ의 핵심 부분인 사례 추가 및 공유 기능과 프로세스에 기반한 문제해결 모듈에 초점을 맞추어 소개한다.

 

Ⅱ. Do-TRIZ의 설계 및 구현

2.1. 시스템 구성

Do-TRIZ는 그림 1과 같이 크게 학습 모듈과 확장형 사례베이스 모듈, 문제해결 모듈, 게시판 모듈 그리고 안드로이드용 앱인 Do-TRIZ Memo 앱으로 구성된다.

그림 1.Do-TRIZ의 시스템 구성도 Fig. 1 System Configuration of Do-TRIZ

학습 모듈에서는 트리즈 입문자가 다양한 트리즈 개념을 학습할 수 있도록 모순 개념과 발명원리, 분리원리, 기술시스템 진화 트렌드, IFR(Ideal Final Result: 이상적 최종 결과) 등 주요 개념에 대한 상세한 설명을 제공한다.

확장형 사례베이스 모듈에서는 발명원리와 분리원리, 기술시스템 진화트렌드 등에 대한 다양한 사례를 제공하고, 학습자 스스로 새로운 사례를 추가할 수 있도록 설계했다. 추가된 사례는 다른 모든 학습자들이 공유하게 되며, 잘못된 사례에 대해서 서로 피드백 할 수 있도록 설계했다. 자신이 추가한 사례들을 별도로 확인할 수 있어 학습자만의 사례베이스를 구축할 수 있으며, 다른 학습자의 사례를 검색 및 스크랩 할 수 있다.

문제해결 모듈은 크게 기술적 모순과 물리적 모순, IFR을 활용한 문제해결 모듈로 구성되며, 각 모듈은 시스템이 제공하는 연습 문제를 포함하는 ‘예제 문제’ 모듈과 학습자 자신의 문제를 등록해서 해결하는 ‘내 문제’ 모듈로 구성된다. 문제해결 모듈은 게시판 모듈과 연동되어 학습자가 해결한 문제는 ‘내가 해결한 문제’ 게시판에 자동으로 등록되며, 문제의 공개여부는 ‘아이디어 공유’ 게시판에서 관리할 수 있다.

게시판 모듈의 ‘도와주세요!’에서는 자신의 문제를 직접 해결하기 어려울 때 다른 학습자의 도움을 요청할 수 있도록 설계하였다. 학습자 A가 ‘도와주세요!’ 게시판에 문제를 등록하면, 다른 학습자들이 ‘문제 제안’ 게시판에서 확인하여 해결을 도와줄 수 있다.

Do-TRIZ Memo 앱은 새로 인식한 문제나 사례들을 스마트폰을 이용해서 사진이나 손 그림, 텍스트로 기록할 수 있도록 지원한다. 이 앱은 웹 서버와 연동되기 때문에 학습자의 스마트폰에서 작성된 메모를 웹 페이지에서 관리할 수 있으며, 컴퓨터를 활용할 수 없는 환경에서도 언제 어디서나 새로운 아이디어를 기록할 수 있도록 지원한다.

2.2. 개발 환경

Do-TRIZ는 학습자가 시스템 환경에 구애받지 않고 활용할 수 있도록 웹 기반으로 개발되었다. 본 소프트웨어의 개발 환경을 요약하면 표 1과 같다.

표 1.Do-TRIZ의 개발 환경 Table. 1 Development Environments of Do-TRIZ

2.3. 확장형 사례베이스 모듈

트리즈 이론 가운데 40가지 발명원리와 4가지 분리원리, 그리고 9가지의 기술시스템 진화 트렌드에는 상당히 추상적인 개념이 많기 때문에, 많은 사례를 접할수록 개념을 정확히 그리고 폭넓게 이해하는데 도움이 된다. 하지만 다양한 사례를 시스템 관리자가 계속 제공하기는 어려우며, 트리즈 관점에서 가장 이상적인 시스템은 관리자의 개입 없이 사례가 저절로 증가하는 것이다. 본 연구에서는 이러한 IFR을 달성하기 위해서 활용할 수 있는 자원(Resource) 가운데 학습자를 선택하여, 학습자에 의해서 새로운 사례가 추가되고 공유되도록 소프트웨어를 설계하였다. 그림 2는 40가지 발명원리 중 1번 분리 원리에 대해 4명의 서로 다른 학습자가 등록한 사례를 표시하고 있으며, 사례에 대한 댓글 기능과 스크랩 기능도 제공한다.

그림 2.학습자에 의한 사례 추가 Fig. 2 Added Cases by Learners

2.4. 기술적 모순 기반 문제 해결 모듈

창의적 공학 설계 프로세스는 일반적으로 문제인식 단계부터 문제정의, 아이디어 도출(개념설계), 아이디어 실행, 그리고 평가 단계라는 다섯 단계로 구성되는데, Do-TRIZ 역시 이 프로세스를 기본으로 하였다. 기술적 모순(Technical Contradiction: TC) 분석을 통해서 문제를 정의하고, 발명원리를 활용해서 아이디어를 도출하는 문제해결 프로세스는 그림 3과 같다.

그림 3.기술적 모순 기반 문제 해결 프로세스 Fig. 3 TC-based Problem Solving Process

2.4.1. 문제인식 단계

이 단계에서는 학습자가 인식한 새로운 문제를 그림 또는 사진과 함께 상세하게 기록한다. 그림 4는 문제인식 단계에서 클리커 앱[6]의 문제 상황을 작성한 것으로, 불러오기 버튼을 클릭하면 문제 목록에서 기존 문제 가운데 하나를 선택할 수 있다.

그림 4.문제 인식 Fig. 4 Problem Awareness

2.4.2. 문제 정의 단계

이 단계에서는 기술적 모순을 분석한 다음, 그 가운데 하나를 선택함으로써 진짜 문제를 정의한다.

① 기술적 모순 도출

인식된 문제의 핵심 영역에 포함된 기술적 모순을 분석한 다음, 그림 5와 같이 두 가지 유형(TC1과 TC2)의 기술적 모순을 핵심만 정의한다.

그림 5.기술적 모순 정의 Fig. 5 Definition of Technical Contradictions

② 기술적 모순 선택

그림 6과 같이 정의된 두 가지 기술적 모순(TC1과 TC2) 가운데 주요 기능을 수행하는데 더 중요한 것을 선택한 다음, 선택한 이유를 작성한다.

그림 6.기술적 모순 선택 Fig. 6 Selection of a Technical Contradiction

2.4.3. 아이디어 도출 단계

이 단계에서는 발명원리를 활용해서 선택한 기술적 모순을 극복할 수 있는 아이디어를 도출한다.

① 공학변수 선택

선택한 기술적 모순(TC1 또는 TC2)에 포함된 개선되는 특성과 악화되는 특성에 해당하는 공학변수를 선택한다. Do-TRIZ에서는 그림 6에서 학습자가 선택한 기술적 모순의 장점과 단점이 그림 7의 개선되는 특성과 악화되는 특성에 자동으로 입력된다.

그림 7.공학변수 선택 Fig. 7 Selection of Engineering Parameters

② 발명원리 탐색

그림 7에서 공학변수를 선택한 후 ‘다음’ 버튼을 클릭하면, Do-TRIZ가 자동으로 모순행렬의 개선되는 특성과 악화되는 특성이 교차하는 지점에서 2~4개의 발명원리를 탐색하여, 그림 8과 같이 표시한다.

그림 8.발명원리 탐색 Fig. 8 Search of Inventive Principles

③ 일반 해결안 도출

탐색된 2~4개의 발명원리를 사용해서 문제해결 방향을 도출한다. 이 단계에서는 그림 9와 같이 문제해결 방향을 질문 형태로 작성하거나, 핵심 아이디어만 간단히 기록한다.

그림 9.일반 해결안 도출 Fig. 9 Generation of General Solutions

④ 특정 해결안 도출

일반 해결안 가운데 가장 우수한 아이디어 하나를 선정한 다음, 기술적 모순의 단점을 극복하여 모순을 해결할 수 있는 구체적인 특정 해결안을 도출한다. 이 단계에서는 자세한 아이디어 스케치 또는 사진과 함께 상세한 설명을 기록한다.

그림 10.특정 해결안 도출 Fig. 10 Generation of Specific Solution

2.5. 물리적 모순 기반 문제 해결 모듈

이 모듈은 물리적 모순(Physical Contradiction: PC) 분석을 통해서 진짜 문제를 정의하고, 분리원리를 활용해서 아이디어를 도출하는 것을 제외하면 2.4에서 설명한 기술적 모순 기반 문제 해결 모듈과 동일하다. 이 모듈이 기초로 하는 문제해결 프로세스는 그림 11과 같다.

그림 11.물리적 모순 기반 문제 해결 프로세스 Fig. 11 PC-based Problem Solving Process

2.5.1. 문제 정의 단계

이 단계에서는 물리적 모순을 분석한 다음, 모순 상황을 도식화하여 최종 목표를 결정함으로써 진짜 문제를 정의한다.

① 물리적 모순 정의

인식된 문제의 핵심 영역에 포함된 물리적 모순을 분석하여 정의한다. 그림 12는 키보드에 대해 인식한 문제를 기초로 물리적 모순을 정의한 것이다.

그림 12.물리적 모순 정의 Fig. 12 Definition of Physical Contradiction

② 모순 상황 도식화

모순 극복을 통해 달성해야 하는 최종 목표를 보다 명확하게 표현하기 위해서, 그림 13과 같이 모순 상황을 도식화한다.

그림 13.모순 상황 도식화 Fig. 13 Contradictory Situation Diagram

2.5.2. 아이디어 도출 단계

이 단계에서는 분리원리를 활용해서 물리적 모순을 극복해서 최종 목표를 달성할 수 있는 아이디어를 도출한다.

① 문제해결 방향 결정

최종 목표를 달성하기 위해서는 그림 14와 같이 두가지 해결방향이 가능한데, 해결방향 (1)은 특성 값 a를 유지하면서 필수조건2를 만족하는 방향이고, 해결방향 (2)는 특성 값 -a를 유지하면서 필수조건1을 만족하는 방향이다. 물리적 모순을 해결하기 위해 그림 15와 같이 해결방향 (1)과 (2) 가운데 하나를 선택한 다음, 그 이유를 작성한다.

그림 14.문제해결 방향 결정 Fig. 14 Determination of Problem Solving Directions

그림 15.문제해결 방향 선택 Fig. 15 Selection of a Problem Solving Direction

② 분리 질문하기

선택한 문제해결 방향을 기초로 그림 16과 같이 4가지 분리원리를 적용하기 위한 분리 질문을 작성한다. 작성한 분리 질문을 통해 4가지 분리 원리를 통해서 효과적인 아이디어를 도출할 수 있는지 확인한다.

그림 16.분리 질문하기 Fig. 16 Questions for Separation

③ 일반 해결안 도출

4가지 분리질문을 기반으로 그림 17과 같이 일반 해결안을 도출한다.

그림 17.일반 해결안 도출 Fig. 17 Generation of General Solutions

④ 특정 해결안 도출

일반 해결안 가운데 가장 우수한 아이디어 하나를 선정하여, 앞의 그림 10처럼 특정 해결안을 도출하여 작성한다.

2.6. IFR을 활용한 문제 해결 모듈

IFR이란 기술시스템이 기본 기능을 수행하면서, 비용을 거의 들이지 않고, 기술시스템 스스로 문제가 되는 유해한 효과를 제거하는 가장 이상적인 상태를 의미한다. IFR을 활용해서 문제를 해결하는 프로세스는 그림 18과 같다.

그림 18.IFR 기반 문제 해결 프로세스 Fig. 18 IFR-based Problem Solving Process

2.6.1. 문제 정의 단계

이 단계에서는 어떤 기술시스템이 내포하고 있는 문제들 가운데 하나를 선정하고, 선정된 문제가 발생한 근본 원인을 분석함으로써 진짜 문제를 정의한다.

① 문제 탐색 및 선정

특정 기술시스템이 내포하고 있는 문제들을 찾은 다음, 그림 19와 같이 그 가운데 하나를 선정한다. 유용한 기능이 부족하거나, 큰 비용이 요구되거나, 유해한 효과가 있는 것 등이 모두 문제가 될 수 있다. 문제 유형은 유해한 효과, 유용한 기능 부족, 큰 비용 등으로 구분하여 작성한다. 그림 19는 Do-TRIZ 설계 시에 발생한 여러 문제 가운데 하나는 선정한 것을 나타내고 있다.

그림 19.문제 탐색 및 선정 Fig. 19 Problem Exploration and Selection

② 근본 원인 분석

선정된 문제가 발생한 근본 원인을 분석한 다음, 가장 중요한 원인을 하나 선택한다.

그림 20.근본 원인 분석 Fig. 20 Root Cause Analysis

2.6.2. 아이디어 도출 단계

① 내외부 자원 탐색

선정된 근본 원인을 해결하는데 쉽게 사용할 수 있는 기술시스템의 내외부 자원을 탐색한다. 자원에는 물질 뿐만 아니라 시간, 공간, 각종 정보, 에너지의 흐름 등도 포함된다.

그림 21.내외부 자원 탐색 Fig. 21 Search of Internal and External Resources

② IFR 정의

기술시스템의 기본 기능을 수행하면서, 비용을 거의 들이지 않고, 탐색한 자원을 활용해서 기술시스템이 자체적으로 문제의 근본 원인을 해결한 상태인 IFR을 정의한다.

그림 22.IFR 정의 Fig. 22 Definition of IFR

③ 일반 해결안 도출

IFR을 달성할 수 있는 일반적 해결 방향을 도출한 다음, 최선의 해결 방향인 최적해를 하나 선정한다.

그림 23.일반 해결안 도출 Fig. 23 Generation of General Solutions

④ 특정 해결안 도출

일반 해결안 가운데 가장 우수한 아이디어 하나를 선정하여, 특정 해결안을 도출한다. 본 연구에서는 2.1에서 언급한 바와 같이 학습자들이 직접 새로운 사례를 추가하는 해결안을 도출하여 구현하였다.

2.7. Do-TRIZ Memo 앱

Do-TRIZ는 웹 환경에서 동작하기 때문에 인터넷이 연결된 컴퓨터에서만 활용할 수 있다. 하지만 언제 어디서나 새로운 문제를 인식하거나 사례를 발견할 수 있으므로, 이를 쉽게 기록할 수 있도록 안드로이드용 앱인 Do-TRIZ Memo를 구현하였다. 이 앱을 이용하면 사진촬영이나 그림판 기능을 이용해서 문제나 사례를 기록할 수 있고, 기록한 메모와 사진 등은 그림 24와 같이 Do-TRIZ 게시판 모듈의 앱 연동에서 확인할 수 있다.

그림 24.Do-TRIZ와 Do-TRIZ Memo 앱 연동 Fig. 24 Linkage of Do-TRIZ and Memo App

 

Ⅲ. 기존 트리즈 SW와의 비교

기존 트리즈 소프트웨어들은 대개 트리즈에 대한 이해 수준이 높은 사용자를 위한 것으로, Goldfire 같은 소프트웨어는 다른 소프트웨어들과는 비교할 수 없을 정도로 상당한 수준의 지식베이스를 제공하고 있으나 수천만 원에 달하는 비용 때문에 일반인이 접근하기는 쉽지 않다. 기존 트리즈 소프트웨어들[7-10]과 본 논문에서 구현한 Do-TRIZ의 주요 특징을 비교하면 표 2와 같다.

표 2.트리즈 SW의 특징 비교 Table. 2 Comparison of the Features of TRIZ SWs

표 2에서 알 수 있듯이 대부분의 트리즈 소프트웨어들이 트리즈의 주요 개념에 대한 사례를 제공하고 있으나, 본 논문에서 개발한 Do-TRIZ처럼 사례를 추가할 수 있는 기능은 제공하지 않고 있다. 또한, 소프트웨어가 제공하는 지식베이스를 활용해서 문제해결에 필요한 정보를 검색할 수는 있으나, Do-TRIZ처럼 트리즈 입문자들이 쉽게 활용할 수 있는 프로세스 기반의 문제해결 기능을 제공하고 있지 않다.

특히 Do-TRIZ는 웹기반으로 개발되어 다른 사용자가 추가한 사례를 쉽게 공유할 수 있고, 이를 통해서 소프트웨어가 제공하는 한정된 사례만 학습하는 것이 아니라 지속적으로 새로운 사례를 학습할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 자신의 문제를 공개함으로써 다른 사용자들로부터 피드백을 받거나, 자신이 해결하기 어려운 문제에 대해 도움을 요청할 수 있는 기능을 제공한 것은 다른 어떤 트리즈 소프트웨어도 제공하고 있지 않는 유용한 기능이다. 또한 Do-TRIZ Memo 앱을 활용해서 언제 어디서나 새로 인식한 문제나 사례를 메모한 다음 Do-TRIZ에서 확인할 수 있는 기능도 다른 트리즈 소프트웨어에서는 제공하지 않는 매우 유용한 기능이다.

 

Ⅳ. 결 론

본 논문에서는 트리즈 입문자들이 트리즈의 주요 개념을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 풍부한 사례를 제공하고, 기술적 모순과 물리적 모순, 그리고 IFR을 활용해서 문제를 보다 체계적으로 해결할 수 있도록 프로세스 기반의 문제해결 모듈을 제공하는 트리즈 학습용 소프트웨어인 Do-TRIZ를 개발했다. Do-TRIZ는 웹 기반으로 개발되어 언제 어디서나 활용이 가능하며, 학습자가 직접 사례를 추가하고 서로 공유할 수 있기 때문에 사례베이스가 지속적으로 확장되므로, 개발자가 제공하는 제한된 수의 사례만을 참조하는 것보다 훨씬 큰 학습 효과를 기대할 수 있다. 또한 Do-TRIZ 소프트웨어와 연동하는 Do-TRIZ Memo 앱을 개발하여, 언제 어디서나 새로 인식한 문제나 사례를 스마트폰에 기록한 다음 Do-TRIZ에서 확인할 수 있다. 본 논문에서 개발한 Do-TRIZ가 널리 보급되어 트리즈가 어렵다는 선입견을 타파하고, 트리즈의 주요 개념을 활용함으로써 보다 창의적인 문제해결 역량을 개발하는데 기여할 수 있기를 기대한다. 향후 기능 분석과 기술시스템 진화트렌드 등을 활용해서 문제를 해결하는 프로세스도 추가하여, Do-TRIZ가 트리즈 학습용 소프트웨어로서 널리 확산될 수 있도록 확장할 계획이다.