[TRIZ] 물리적 모순(Physical Contradiction)

물리적 모순이란 무엇인가?

  여자는 강한가 약한가 하는 질문에 답하는 것은 용이하지 않다. 개인차도 있거니와 상황에 따라 달라지기 때문이다. 아무리 온순한 성격의 여성이라도 자식이 위험이 처했을 때는 돌변하기도 한다. 물이 부드러운가 단단한가 하는 질문도 마찬가지다. 물은 부드럽지만 시속 200km로 부딪치면 비행기 동체를 박살 낼 수도 있다. 하나의 대상은 이렇게 조건에 따라 정 반대의 상태를 지니는데, 물리적 모순은 이러한 상태가 되도록 하는 방법을 찾는 경우를 말한다.

 

  TRIZ에서 물리적 모순이란 '하나의 변수가 서로 다른 값을 동시에 가져야 하는 것'이다. 

 

  비행기는 바퀴가 있어야 하면서 동시에 없어야 한다. 시계 바늘은 움직이면서 동시에 움직이지 않아야 한다. 이것은 '시간에 의한 물리적 모순'이다. 주차장은 호수 주위에 있어야 하고 또한 호수 주위에 없어야 한다. 이것은 '공간에 의한 물리적 모순'이다. 막(membrane)은 물을 통과시켜야 하고 또한 물을 통과시키지 않아야 한다. 변기의 트랩은 있어야 하고, 또한 없어야 한다. 이것은 '조건에 의한 물리적 모순'이다.

 

  이렇게 상반되는 조건을 분리라는 방법에 의해 동시에 만족시키는 것을 물리적 모순을 해결한다라고 한다. 그리고 이것이 좋은 답을 얻는데 가장 중요한 조건 중 하나이다.

물리적 모순의 종류

  물리적 모순은 크게 9가지 종류가 있다.

	반작용 A는 B에 유용하게 작용(실선 화살표)하지만, B는 A에 영구적으로 또는 어떤 단계에서 유해하게 작용한다. 예를 들면 컵파면 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.
	접합작용 A에서 B로의 유용한 작용은 B 에 유해한 작용을 한다. (작용단계에 따라 유용하거나 유해할 수 있다.) 예를 들면 포도주는 심장 질환에 도움이 되고, 스트레스를 해소시켜 주지만 간에는 알코올을 분해해야 하는 해로운 작용을 한다.
	상호 유해하고 유익한 작용 A가 B의 한 부분에 유용하게 작용하는 것이 B의 다른 부분에 유해한 작용을 한다. 예를 들면 작은 부품들은 그라인딩 전에 테이블에 고정되어야 한다. 이러한 경우 접착제(A)를 사용하면 그라인딩(B1)을 할 때 강하게 테이블에 고정되어 작업이 편리하다. 하지만 그라인딩이 끝난 후 해체(B2)를 어렵다. 이것은 생산성의 관점에서는 해로운 작용이다. (B1 – 그라인딩 작업 B2 – 해제작업)
	접합작용 A에서 B로의 유용한 작용은 C에게 유해한 영향을 끼친다. A, B, 그리고 C 는 시스템의 한 부분이다. 예를 들면 성층권을 비행하는 기구의 높이를 조절하기 위한 배출 밸브를 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 승무원이 탄 조종실(C)은 공기가 통하지 않아야 한다. 밧줄을 조종하기 위해서 밧줄은 조종실과 연결되어 있어야 한다. 하지만 조종실에 밧줄이 연결되면 기밀이 깨져 조종실의 공기가 새어나오게 된다.
	접합작용 A에서 B로의 유용한 작용은 A 자신에게 유해한 영향을 끼친다. (예, 장치의 복잡성 증가) 유해한 작용을 제거하고 유용한 작용을 보존하는 것이 필요하다. 예를 들면 두꺼운 절연층을 금속표면에 입히려 한다.작업이 끝난 이 절연층을 제거하기 위해 절연층 안에 철사를 입힌다. 얇은 철사가 입혀졌다면 잘 떨어지겠지만 깨질 수 가 있다 . 두꺼운 철사가 입혀진다면 깨지지는 않겠지만 자르는 힘이 증가되어야 하고 재료의 소모가 증가되어진다. (A – wire; B – isolation layer)
	접합작용 A에서 B로의 유용한 작용은 C에서 B로의 유용한 작용과 모순 된다. (예, 취급법이 측정법과 모순 된다) 예를 들어 우유(A)는 사람(B)에게 좋은 유용한 식품이다. 또한 항생제(C)도 사람(B)을 질병에서 구해주는 유용한 물건이다. 하지만 우유(A)와 항생제(C)를 동시에 투여할 때 사람에게 유해한 것으로 작용한다.
	불완전 작용 또는 작용안함 A 는 B 에 하나의 유형으로 작용한다, 그러나 하나의 작용으로 불충분하기 때문에 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 소실된다. 액체 윤활유를 머금고 있는 종이를 사용하여 롤러와 금속사이에 공급할 것이 제안되었다. 사용된 종이는 롤러에서 높은 온도에 의하여 타서 없어진다. [A.c.589046]
	침묵 작용 A, B 또는 A 와 B 사이의 상호작용에 대한 정보가 없다. 때로는 B에 관한 정보만 존재한다. 예들 들어 동굴의 높이를 측정하려고 한다.그러나 동굴의 수직면으로 기어오르는 것은 불가능하다. 이 경우 수소가 채워진 풍선에 묶은 실을 이용하면 실의 길이로 동굴의 높이를 측정할 수 있다.
	통제 안 된 작용 A와 B사이의 상호작용은 제어불가능 하다 (예, 영구적인 운동), 그러나 제어 가능한 상호작용이 필요하다(예, 가변적인 운동). 예를 들어 액체 의약품을 담는 유리 앰플을 밀봉할 때,버너에 의해 과열된 유리는 의약품을 변질시킨다.앰플의 끝부분을 수면위로 둔채로 앰플을 물속에 담글 것이 제안되었다. 물이 앰플의 나머지 부분이 과열되는 것을 방지한다. [A.c.264619]

물리적 모순의 의미

  물리적 모순은 엔지니어가 설계를 하는 데 있어 이상성, 시스템 사고와 함께 가장 중요하게 이해하고 활용해야 할 개념이다. 왜냐면 혁신을 달성하기 위해서 반드시 이 물리적 모순을 극복해야 하기 때문이다. 연구개발을 하는 경우 일반적으로 그 효과는 30% 미만이다.

 

  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 목표였다면 목표 자체를 잡지 않았을 것이다. 수십억을 들여 개발한 롤러 밀 코팅 기술은 연구 목적은 달성했지만 기술 모순을 만들어 낸다는 사실을 알지 못했다. 이유는 실력이 없어서라기보다는 목표를 잘못 잡았고, 방법이 잘못되었기 때문이다. 즉 모순을 목표로 잡아야 하는데 선택으로 목표를 잡았기 때문이다.

 

  TRIZ가 국내에 도입되어 활용한 결과를 보면 모순을 찾고 그것을 극복한 것이 혁신을 달성했다고 할 수 있다. PDP 방전 전극 구조, Blue Laser 구조, 초절수형 양변기 등 수많은 사례에서 최소 3배(300%)에서 최대 480배의 개선 효과를 얻었다. 이 모든 것이 모순을 찾고 그것을 극복한 결과로 얻어진 것이다. 앞으로 기술자는 이 모순을 보다 적극적으로 이해하고 활용할 수 있을 때 진정한 의미의 특급 기술자라고 할 수 있다.

인용 : 한국 트리즈 협회 온라인 학습 자료