한국트리즈협회에서 제공한 자료입니다. (TRIZmedia)

1. 단원명 : 트리즈 - Tool for Best Design
중단원 :
차시명 : 5. 발명원리 40 - 4,8 & 18,38,39
학습개요
1. 균형/비균형에 관한 발명원리 학습
2. 안정/불안정에 관한 발명원리 학습
학습목표
1. 발명원리 4,8의 이해 및 활용
2. 발명원리 18,38, 39의 이해 및 활용
들어가기
사진 1. 세면대 사진 2. 비대칭 세면대
세면대를 사용하고 나서 오수를 내리면 물이 회전하면서 파이프의 벽을 타고 내려가면서 파이
프 가운데는 비게 되는 재미있는 현상을 볼 수 있다. 이래서는 물이 내려가는 속도가 늦어지기
때문에 불평이 나올 수 있다. 이 문제를 해결하려면 어떻게 해야 할까? 물론 파이프의 직경을
더 키울 수 있다. 하지만 이 경우에도 가운데가 비는 현상은 마찬가지이다. 파이프에 펌프를 달
아 suction을 할 수도 있다. 하지만 이 경우 장비가 복잡해지고 비용이 많이 든다. 여기에서 발
생하는 기술모순은 무엇일까? 속도를 올리려는 것이 원하는 좋은 기능이고, 비용이 더 들거나
장치가 복잡해지는 것이 유해 기능이다. 발명원리 4번을 이용해 이 기술모순을 해결한 것이 사
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2. 진 2의 비대칭형 세면대이다.
학습하기
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1. 균형/비균형에 관한 발명원리
기술모순이 생기는 원인 중에 균형이 잡혀있거나 혹은 그렇지 않기 때문에 생기는 것이 있다.
집에서 많이 사용하는 쓰레기통 중에 뚜껑이 있는 것이 있다. 대부분의 쓰레기통(사진 3)은 뚜
껑의 축이 중앙에 있어 뚜껑이 상하로 회전한다. 이 경우 발생하는 기술모순은 무엇일까? 때때
로 뚜껑이 완전히 닫히지 않는 등의 불편함이 발생하거나, 뚜껑의 반 크기를 넘는 쓰레기는 버
리기 어렵다. 이 문제를 해결하려면 발명원리 4번 비대칭(Asymmetry)을 이용하면 된다. 즉
사진 4의 쓰레기통처럼 뚜껑의 축을 중앙이 아니라 2/3정도로 편향되게 설치하는 것이다.
이렇게 하면 무게 중심이 다르기 때문에 쓰레기통의 뚜껑이 저절로 닫히게 되며 뚜껑 크기
의 2/3가 되는 큰 쓰레기도 버릴 수 있다.
사진 3. 대칭형 뚜껑 쓰레기통 사진 4. 비대칭형 뚜껑 쓰레기통
이렇게 균형이 잡히거나 반대의 경우에 사용하는 것이 발명원리 4 비대칭(Asymmetry)이거
나 발명원리 8 균형추(Counterweight)이다.
발명원리 4는 물체의 형태 또는 부품을 대칭에서 비대칭 형태로 바꾸거나, 비대칭 정도를
증가 시키는 것을 말한다. 남자 화장실에 있는 소변기의 경우 많은 기술모순을 가지고 있
다. 사진 5와 같은 소변기는 키가 작은 유아나 키가 큰 어른 공용으로 사용이 가능해 범용
성이 있다. 하지만 어른의 경우 소변이 떨어지는 높이가 높아서 오줌이 튀어 구두나 바지
자락에 묻는다는 불편함이 있다. 소변이 튀는 문제를 해결하기 위해서는 사진 6과 같은 벽
에 부착된 소변기가 좋다. 하지만 이 경우는 높이 때문에 아이들은 사용하기가 불편하다.
이 기술모순을 해결하기 위해 발명원리 4가 사용되었다. 사진 6의 변기는 벽걸이형 소변기
를 높이가 다르게 설치해 아이들도 편하게 사용할 수 있도록 함으로써 기술모순을 해결하고
있다.
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3. 사진 5. 입식 소변기 사진 6. 벽걸이형 소변기
사진 7. 비대칭 벽걸이형 소변기
발명원리 8은 물체를 부력이나 상승력을 갖는 다른 물체에 조인시켜 지지하거나, 물체를
상승력을 갖는 환경(공기역학, 부력)과 상호 작용시켜 지지 하는 것이다. 발명원리 4와 반
대로 균형이 맞춰지지 않았기 때문에 기술모순이 발생하는 경우가 있다. 예를 들면 헬리콥
터(사진 8)의 경우 꼬리에 날개가 하나 더 붙어있다. 이것은 헬리콥터의 주동력인 로터가
한 방향으로만 회전하기 때문에 토크가 발생하고, 이로 인해 동체도 로터가 돌아가는 방향
으로 회전을 하기 때문에 이것을 막기 위해 반대 방향으로 바람을 불어 동체의 회전을 막기
위한 것이다. 이 꼬리날개는 통제를 할 수 있다는 유익 기능을 준다. 하지만 시스템을 복잡
하게 하고, 이로 인해 안전사고 등의 유해요인이 발생한다. 즉 기술모순을 가진 것이다. 이
문제를 해결하기 위해 맥도날 더글러스는 그림 1과 같은 No tail rotor 시스템을 개발했다.
하지만 러시아의 카모프(Kamov Ka 50)같은 헬리콥터(사진 9)는 발명원리 8번을 이용해 기
술모순을 해결하고 있다. 이중반전 로터라는 두개의 로터가 서로 반대 방향으로 회전함으로
써 토크를 상쇄하여 헬리콥터의 동체가 회전하는 것을 막아주고 있다.
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4. 사진 8 헬리콥터 그림 1.
Notar 헬리콥터
사진 9. 이중반전축 헬리콥터
2. 안정/불안정에 관한 발명원리
기술모순이 생기는 원인 중에 안정되어 있거나 불안정하기 때문에 생기는 것이 있다. 안경을
사용하면 오물이 안경에 묻게 된다. 수건으로 닦기는 하지만 완전하게 씻기지는 않는다. 오물이
렌즈 표면에 안정되게 붙어 있기 때문이다. 이 경우 세척제를 사용하거나 사진 10과 같은 초음
파 세척기를 사용하면 좀 더 깨끗하게 세척할 수 있다. 초음파의 진동이 오물과 접착면의 상태
를 불안정하게 만들어 오물이 떨어지기 때문이다.
사진 10 초음파 세척기
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5. 이렇게 안정되어 있거나 혹은 불안정해서 기술모순이 생겼을 때 사용하는 발명원리는 발명원
리 18 진동(Oscillation), 발명원리 38 산화제(Oxidant), 발명원리 39 불활성 환경(Inert
Environment)의 세 가지가 있다.
발명원리 18은 물체가 진동 운동하게 하거나, 진동주파수를 초음파대역까지 증가 시키거
나, 물체의 고유 진동수 및 공진을 이용하거나, 압전진동기를 이용하거나, 초음파 진동 및
전자기장을 이용하는 것이다. 두개의 금속을 접합할 때 용접, 접착제 사용 등 여러 가지 방
법이 있다. 용접의 경우 두개를 붙여 원하는 강도를 얻을 수 있지만 금속이 열로 인해 품
질의 변화가 일어난다는 기술모순이 발생한다. 이것을 해결하기 위해 발명원리 18을 사용한
초음파 용접이라는 기술이 개발되었다. 초음파 금속 용접은 용접하고자 하는 두개의 부품이
일정 압력 하에서 한 개의 부품이 다른 고정된 부품에 횡진동 함으로서 용접 부위의 산화막
(Oxides)이 제거 되고 용접 부품 재질의 분자가 서로 용접(diffusion)이 일어남으로서 금속
결합이 형성되어 용접 되어 지는 것이다.
그림 2. 초음파 금속 용접의 원리
발명원리 38은 일반 공기를 산소가 풍부한 공기로 바꾸거나, 일반 공기를 순수 산소로 바
꾸거나, 공기를 산소공기 또는 산소로 이온화하거나, 또는 이온화된 산소를 이용하거나, 오
존으로 바꾸는 것이다. 이 원리는 단순히 산소를 쓴다는 의미만이 아니라 산소를 사용하는
것처럼 활성화를 하라는 것이기도 하다. 상처를 치료하기 위해서는 어느 정도 기다려야 하
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6. 지만 그림 2와 같이 오존을 사용하면 상처의 치유 속도가 더 빨라진다.
그림 3. 오존 상처 치료기
발명원리 39는 현재의 환경을 불활성 환경으로 바꾸는 것이다. 이 원리는 38과 정 반대
의 발명원리이다. 예를 들면 전구의 필라멘트 보호를 위해 아르곤 가스를 주입하는 것이 이
원리에 해당된다. 간식으로 많이 이용되는 감자 칩의 경우 누르면 부서져 상품 가치가 떨어
지기 때문에 이를 막으려고 밀봉된 공기 포장(사진 11)을 했다. 이렇게 함으로써 상품의 신
뢰성이 보장된다. 하지만 여기에도 기술모순이 발생한다. 감자 칩은 기름에 튀겨 요리를 한
제품이다. 공기 포장을 하면 공기 중의 산소와 기름이 만나 산패가 발생한다. 즉 식품의 품
질이 떨어진다는 유해요인이 발생한다. 이것은 발명원리 39를 이용해 해결되었다. 공기 대
신에 질소를 주입해 포장한 것이다. 이렇게 질소 충전을 하는 것은 감자 칩만이 아니라 개
사료(사진 12), 와인, 백열전구 등 여러 분야에서 사용되고 있다. 또한 식품의 경우 수명을
더 늘리기 위해 더 활성이 낮은 알곤(argon) 포장도 이뤄진다.
사진 11. 질소 포장 감자칩 사진 12. 질소 포장 개 사료 사진 13. 알곤 포장
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7. ․
평가하기
1. 아래에 있는 후지필름의 CCD는 어떤 발명원리를 이용한 것인가?
① 발명원리 1 분할
② 발명원리 40 복합재료
③ 발명원리 4 비대칭
④ 발명원리 5 결합
정답) ③
해설) ③ 필름에서 아이디어를 빌려 후지는 크기가 다른 셀을 조합한 비대칭 CCD를 개발했다.
더 적은 픽셀로 선명한 화상의 입력이 가능하다.
2. 아래에 있는 크레인의 균형추는 어떤 발명원리를 이용한 것인가?
① 발명원리 1 분할
② 발명원리 40 복합재료
③ 발명원리 8 균형추
④ 발명원리 5 결합
정답) ③
해설) ③ 크레인 뒤쪽의 무게 추는 무게에 의한 응력을 보상하는 방법으로 발명원리 8번을
사용하고 있다.
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8. 정리하기
1) 발명원리 4,8은 어떻게 문제를 해결하는가?
- 발명원리 4는 물체의 형태 또는 부품을 대칭에서 비대칭 형태로 바꾸거나, 비대칭 정도
를 증가 시키는 것을 말한다.
- 발명원리 8은 물체를 부력이나 상승력을 갖는 다른 물체에 조인시켜 지지하거나, 물체
를 상승력을 갖는 환경(공기역학, 부력)과 상호 작용시켜 지지 하는 것이다.
2) 발명원리 18, 38, 39는 어떻게 문제를 해결하는가?
- 발명원리 18은 물체가 진동 운동하게 하거나, 진동주파수를 초음파대역까지 증가 시키
거나, 물체의 고유 진동수 및 공진을 이용하거나, 압전 진동기를 이용하거나, 초음파 진동
및 전자기장을 이용하는 것이다.
- 발명원리 38은 일반 공기를 산소가 풍부한 공기로 바꾸거나, 일반 공기를 순수 산소로
바꾸거나, 공기를 산소공기 또는 산소로 이온화하거나, 또는 이온화된 산소를 이용하거나,
오존으로 바꾸는 것이다.
- 발명원리 39는 현재의 환경을 불활성 환경으로 바꾸는 것이다.
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