1. 기술혁신과발명 III 2. 창의공학설계 기술혁신과설계 인류는역사의시작과함께환경에적응하면서의식주에필요한도구와물건을만들어사용해왔다. 이러한과정에서수많은발명품이탄생하고, 이는기술혁신으로이어져끊임없이인류의문명을발달시켜왔다. 이단원에서는기술혁신과발명이인류사회에미치는영향을이해하고, 기술의관점에서문제를해결할수있도록하며, 기술연구개발과정에서의특허와표준화를이해할수있도록한다. 또한, 공학설계를위한기초 130 제도방법을 Ⅰ. 미래의습득하여가족생활이를바탕으로창의적인제품을구상하고설계할수있는능력을기를수있도록한다. 130
3. 가족돌보기 131 131
01 학습목표 기술혁신의개념과중요성및영향을설명할수있다. 기술적문제해결과발명의관계를알고설명할수있다. 기술적문제해결과정을활용하여생활속문제를해결할수있다. 기술연구개발과정에서의특허와표준화를구체적으로설명할수있다. 오늘날우리가사용하는수많은제품들은기술혁신을통하여더값싸고효율적이며유용한제품으로거듭난다. 특히우리생활에많은변화를준스마트폰은정보통신기술의혁신적인제품으로볼수있다. 현재의스마트폰은전화통화이외에도게임, 사진및동영상촬영, 내비게이션, 인터넷등다양한기능을갖추고있다. 2030 년에는스마트폰이어떠한모습으로변하게될지상상해보자. 132 Ⅲ. 기술혁신과설계
1 기술혁신 인간은보다나은생활을위해기술을발전시켜왔으며, 기술혁신을통해새로운제품과시스템을창조하여더욱편리하고윤택한삶을실현해왔다. 기술혁신은개인의일상생활과사회발전의원동력으로서오늘날그중요성이더욱커지고있다. 1 기술과기술혁신 기술이란, 인간의욕구를충족시키기위해자원의형태를유용하게변화시키는수단이나방법을말한다. 이러한기술활동은인간의잠재능력을확대하며, 생산성을향상시키고, 유용한시스템을창조하며, 자연환경의조절과개선을목적으로한다. 주요용어 기술 기술혁신 유연생산시스템 지식기반경제 기술혁신이란, 이미만들어진기술적제품이나시스템을더좋게개선하는과정 이다. 즉, 실생활에필요한문제가무엇인지를알고, 그문제를해결하기위해관련자료를수집 분석하며, 문제해결과정을거쳐최적의해결책을찾아실현하는과정으로서, 기술발전의원동력이된다. 오늘날수많은기술적제품들은혁신의과정을통하여더좋은제품으로거듭나 혁신 기존의과학적 기술적지식을현실에응용하여새로운가치를이루어내는것으로, 현재의물건, 시스템, 방법등을더좋게개선하는것 고있다. 기술혁신은재료의변화, 부품의변화, 시스템의변화등을통해이전의제품들보다더효율적이고향상된제품을만들수있게해준다. 1790 년 1817 년 1861 년 1871 년 자전거발명 ( 셀레리페리 ) 조향기능추가 ( 드라이지네 ) 앞바퀴에페달장착 ( 벨로시패드 ) 체인과브레이크장착 ( 오디너리 ) 우리가일상생활에서편리하게이용하는자전거는인간의요구와필요로인한기술혁신과정을통하여보다편리한기능을갖추며점점변화하고있다. 현대 체인이없는전기자전거 1874 년 앞 뒤바퀴가크기가같고, 체인구동방식채택 ( 셰이프티 ) 그림 Ⅲ-1 기술혁신의예 ( 자전거 ) 1. 기술혁신과발명 133
유연생산시스템 (FMS: Flexible Manufacturing System) 시장의변화에유연하게대처하기위해다양한제품을소량으로생산할수있는자동생산방식 생산라인 재료, 부품등을각생산공정에서가공, 조립하여제품이완료되기까지일련의흐름 2 기술혁신의중요성기술혁신은개인의생활뿐아니라, 사회및경제의다양한분야에도중요한영향을끼친다. 우리가일상생활에서접하고있는많은제품들은기술혁신을통하여사용이더욱편리해지고성능이향상되어우리의생활을윤택하게해준다. 기술혁신은새로운제품의디자인과제작을보다쉽고빠르게하여작업능률과효율성을높이고, 작업환경을편안하게해줌으로써기업성장을돕는다. 예를들어, 유연생산시스템 은기술혁신을통하여한생산라인에서여러종류의제품을다양하게생산할수있게함으로써생산설비의절감과효율성을극대화시켜기업의경쟁력을높여준다. 공장에서다양한병뚜껑모양의병을생산할경우, 유연생산시스템을통하여자유롭게조정하여생산한다. 그림 Ⅲ-2 유연생산시스템 기술의 S 곡선 기술혁신은신기술이발생, 발전, 채택되고, 다른기술에의해사라질때까지의일정한패턴이있다. 기술의발달은처음에는서서히시작되다가성과를낼수있는힘이축적되면급속한진전을보인다. 그리고기술의한계가오면성과는점차줄어들게되고, 한계가온기술은다시성과를내는단계로상승할수없으며, 여기에혁신적인새로운기술이출현한다. 혁신적인새로운기술은기존의기술이한계에도달하기전에출현하는경우가많으며, 기존에존재하는시장의요구를만족시키면서전혀새로운지식을기반으로하는기술이다. 이러한기술의예로필름카메라에서디지털카메라로, 콤팩트디스크 (CD: compact disk) 에서엠피스리플레이어 (MP3 player) 로의전환등을들수있다. 성과 기존의기술 혁신기술 노력 134 Ⅲ. 기술혁신과설계
기술혁신은사회및경제의다양한분야에서도중요한역할을한다. 공공의안전과삶의질향상사회가발달함에따라공공의안전과건강증진및삶의질에대한관심이높아지고있다. 기술자와발명가는기술혁신을통해인류와사회에서발생하는다양한문제를해결하며, 이러한과정에서공공의안전과삶의질향상에기여한다. 생산자와소비자의욕구충족기술변화의속도가가속화됨에따라소비자는기존에있는제품보다기능성, 심미성, 경제성등이좀더나은제품을원한다. 이에생산자는기술의동향을파악하고, 소비자의욕구만족과시장경쟁에서의생존을위해기존의제품이나시스템을개선한다. 기업의상업적가치향상기술혁신은기업들이우수한제품을개발하고생산할수있게함으로써다른기업들과의차별화를가능하게해준다. 또한, 기술혁신을통한신제품의개발은기업의성장과가치향상에기여한다. 기업의성장과가치향상 소비자의욕구충족을위한제품개선 다양한새로운제품의출시 공공의안전과삶의질향상 그림 Ⅲ-3 기술혁신의중요성 우리생활주변에서기술혁신을통하여기능, 실용성, 디자인등이향상된제품을조사하여발표해보자. 1. 기술혁신과발명 135
기술혁신의유형 기술혁신은제품혁신과공정혁신으로구분할수있다. 제품혁신은제품또는서비스의기술혁신을말한다. 기존의가솔린엔진에전기배터리엔진을함께장착한새로운하이브리드자동차개발및최근빠르게변화하고있는휴대전화개발등은제품혁신에속한다. 공정혁신은제품을만드는방법이나전달하는방법에있어서의기술변화를의미한다. 수공업시대에는사람이손으로직접제품을만들어생산하였지만, 현대에는자동조립생산등의공정을통해자동화와대량생산이가능해졌다. 이러한공정혁신은소비자의눈에는보이지않지만, 생산의효율성이나품질의향상을위해매우중요하다. 생산된제품의불량률을낮추는일이나동일한기간에생산량을늘리는일은공정혁신에속한다. 제품혁신 공정혁신 하이브리드자동차는두가지동력원을함께사용하여연비가좋고유해가스가적게배출된다. 제품의품질향상을위해공정과정을거친다. 또한, 기술혁신은혁신의속도에따라점진적혁신과급진적혁신으로나눌수있다. 점진적혁신이란, 기술발달속도가서서히이루어지는것으로기존기술을보완하거나약간의변화를주는혁신을말한다. 이와는다르게급진적혁신은제품에대한생각과사용하는방법까지새로움의정도가빠르고급격히변화하는혁신이다. 이러한점진적혁신과급진적혁신은시간의흐름과산업상황에따라달라진다. 예를들어, 정보통신기술의혁명을가져온스마트폰의등장은급진적혁신에속하지만, 정보통신산업의빠른변화에비추어볼때에는스마트폰의기술혁신은매우작은변화나보완을하는점진적혁신으로도볼수있다. 정보통신의기술혁명을가져온스마트폰 136 Ⅲ. 기술혁신과설계
3 기술혁신의영향 오늘날우리는수많은발명품속에살고있으며, 이러한발명품들은기술혁신을통해다른기술적제품으로변하거나, 또다른발명품을탄생시킨다. 현대의물질문명사회에서기술혁신은사회발전의중요한원동력이되고있다. 특히기술혁신은과거기술의문제점을해결함으로써삶의질을향상시킬뿐만아니라, 기업과국가에도경제적으로많은이익을가져다준다. 즉, 기술혁신은생활속의식품이나필수품들을보다효율적으로만들어주고, 보다다양한상품생산과서비스제공을가능하게해준다. 또한, 건강상태를증진시키는의학적인치료법을만들어인간의수명을연장시키고, 질병의고통으로부터벗어날수있도록도와 준다. 기술혁신은현대의지식기반경제에서중요한부의원천으로, 최근많은나라들이세계경제에서자국산업의경쟁력을강화하기위해서기술혁신을더욱가속화시키고있다. 이와같이기술혁신은새로운문화를창조하기도하고, 경제의활성화및정책에도영향을미친다. 한편, 기술혁신은부정적인영향을초래하기도한다. 생산기술이환경오염을발생시키고, 농 수산기술이천연서식지를잠식시키거나없애기도하며해양자원을고갈시키기도한다. 또한, 의료기술은항생물질에저항력을가진박테리아의변종이나유전자변형으로인한윤리적문제같은예기치못한결과를초래하기도한다. 따라서기술혁신은개인과사회에악영향을끼치는일이없도록결과나대안에대해충분히고려한후이루어져야할것이다. 지식기반경제 지식이경쟁력과성장의원천이되는경제를말하며, 지식의창출, 확산, 활용에근거한다. 유전자변형물질유전자를인위적으로조작하여만들어낸새로운품종이나물질로, 농수산물의경우대량수확을목적으로이루어진다. 긍정적영향 부정적영향 유전자변형으로인한윤리적문제발생 다양한상품생산과서비스제공 산업활동으로인한환경오염발생 의학적치료법개발로인간수명연장 그림 Ⅲ-4 기술혁신의영향 1. 기술혁신과발명 137
역사속의기술혁신 바퀴의발명과기술혁신 바퀴의발명은수레와마차에이용되어사람과물건을효율적으로이동할수있도록하였으며, 이후증기기관의발명과함께자동차및여러가지기계에응용되어수송기술및제조기술의혁신을가져왔다. 바퀴수레마차 증기기관 자동차 기술혁신에따른수송수단의발전과정 유리의발명과기술혁신유리는기원전 3000년경에발명되었던것으로추측된다. 19 세기이전까지판유리 (plate glass) 는원료배합, 용융, 성형, 서랭, 연마, 광택의여섯단계를거쳐만들어져완성되기까지공정이복잡하고많은노동력이필요하였다. 19 세기이후이러한문제점을해결하기위해복잡한단계들이동시에이루어질수있도록공정혁신이이루어졌다. 오늘날유리제조기술은놀랄만한혁신을가져올중심기술가운데하나이다. 유리는신기술과결합하여스마트폰, 스마트시계, 태블릿 PC 및가전분야에이르기까지제품전반에 영향을끼쳤으며, 이러한기술혁신은앞으로도지속될것이다. 둘둘말수있는 플렉시블디스플레이 전기조명의기술혁신 에디슨의백열전구개발 전기조명의혁신은전기저항이큰물질에전기를통과시키면빛과열이발생한다는과학적발견으로부터시작된다. 이러한발견으로부터영국의발명가스완 (Swan) 은전자기이론을바탕으로아크등을발명하였다. 그러나아크등은불꽃이너무강해가정용으로부적합하였다. 이러한문제점을해결하고자발명가에디슨은 LED( 발광다이오드 ) 전구, 발전기, 전선, 소켓등의주변기술및재료를이용하여백열전구를개발하였다. 현대에는 LED(Light Emitting Diode) 조명등전기조명산업의기술혁신이이루어지고있다. 138 Ⅲ. 기술혁신과설계
1. 우리생활주변에서인간의삶에큰영향을준기술혁신의예를조사하여정리해보자. < 사례 > 오늘날의문서작업은수동식타자기에서전동식타자기로발전하였고, 개인용컴퓨터를이용한워드프로세서까지급진적기술혁신과정을거쳐이루어진것이다. 이러한혁신은문서편집뿐아니라, 소프트웨어를통한다양한작업도가능하게해주었다. 수동식타자기의이용 전동식타자기의이용 워드프로세서의이용 2. 새로운발명과기술혁신은매일이루어지지만, 그동안의많은발명품이현재에도모두사용되는것은아니다. 실생활에서사용하지않는발명품은기술혁신을통해새롭게개선되어우리생활속에존재하거나, 역사적발명품으로서전시관에보관되거나또는기록으로전해지기도한다. 우리조상들의지혜가담겨있는발명품들을조사하여, 현재까지사용되고있는이유에대하여토론해보자. < 예 > 지게, 옹기, 온돌 지게 옹기 온돌 3. 다음발명품중하나를선택하여기술의발전과정을알아보고, 우리삶에어떤영향을미쳤는지알아보자. 텔레비전, 자동차, 항공기, 컴퓨터, 스마트폰, 디지털카메라 1. 기술혁신과발명 139
2 기술적문제해결과발명 인류는일상생활속의불편함을해결하기위해다양한자원을이용하여여러가지물건과도구를만드는기술적문제해결활동을통하여발명을계속해왔다. 이러한발명은기술의눈부신발전을촉진하고, 인간의생활과세상을끊임없이변화시켜왔다. 주요용어 발명 기술적문제해결 지식재산 기술적문제해결과정 인터넷사이트 세계지식재산권기구 http://www.wipo.int 세계지식재산권기구 (WIPO: World Intellectual Property Organization) 지식재산의국제적보호촉진과국제협력을위해설립한국제기구 기술적문제 생활속의불편함을해결하기위한물건이나방법에관한문제, 이러한물건이나방법을고안하기위한설계나절차에대한문제, 생활속의제품이고장났을때해결하는문제등을말한다. 1 기술적문제해결과발명세계지식재산권기구 (WIPO) 에서는발명이란 새로운물건을만들거나그과정에서특정분야의기술적문제를해결하는일 이라고정의하고있다. 즉, 발명은일상생활에서겪는문제점을해결하기위해서새로운것을만들어내는높은수준의기술적문제해결활동으로, 인간의창조적상상력과문제해결력의산물이며, 인류문명의발전을이끈원동력이라고할수있다. 우리는일상생활속에서끊임없이다양한기술적문제들을접하면서살아가고있다. 여기서기술적문제란, 생활속에서겪는불편함이나사용하고있는제품의개선이필요한상황을말한다. 발명은이러한기술적문제를해결함으로써새로운기술혁신과연구개발을이끌어내고기술발달을촉진하는기능을한다. 오늘날세계각나라는국민들에게발명과특허활동을장려하고있다. 발명은지식재산을소유한발명자와지식재산을활용하여경제활동을하는생산자및발명의결과인제품을사용하는소비자모두에게도움을줌으로써개인은물론국가의경제발전에큰도움을준다. 발명은그림 Ⅲ-5에서보듯이발명자, 생산자, 소비자모두에게가치있는일이라고할수있다. 개인이나생산자에게기술사용권한을주고그대가로기술사용료를받는다. 기술사용료 특허권 발명자 고객제안 요구분석 다양한기술적문제를제기하고, 이를해결할수있는발명품을이용함으로써편리한생활을할수있다. 발명자에게기술사용료를지불하고기술을사용하여제품을생산하고판매하여이윤을낸다. 제품공급 제품소비 생산자 소비자 그림 Ⅲ-5 발명의가치 140 Ⅲ. 기술혁신과설계
2 기술적문제해결과정 기술적문제해결과정은일반적인문제해결에설계와제작등의기술적요소가반영된것으로, 새로운아이디어로기술적개선이나발명을하는과정이다. 이러한기술적문제해결과정을통해발명품의제작과기술혁신을이루어낼수있다. 기술적문제해결과정은그림 Ⅲ-6과같이문제를확인하고, 문제를해결하기위한정보수집및아이디어창출과구체화를위한아이디어구상, 실행, 평가등의단계를거친다. 이때평가결과에따라이전단계로피드백 (feedback) 을하기도한다. 발명문제해결과정의경우, 아이디어창출과선정단계에서특허정보의검색을통하여다른사람의아이디어를침해하지않도록확인하는것이필요하다. 또한, 실행단계에서는특허출원을위한도면이필요하다. 인터넷사이트 키프리스 http://www.kipris.or.kr 키프리스특허기술정보를찾아볼수있는곳으로, 한국특허정보원에서무료로운영한다. 다양한특허분석도구를통해특허기술정보를조사및분석할수있다. 1. 문제확인 문제의이해 문제의구체화 2. 아이디어구상 정보수집 아이디어창출 아이디어의평가및선정 4. 평가 3. 실행 결과및과정평가 문제점개선 피드백과수정및보완 그림 Ⅲ-6 기술적문제해결과정 계획하기 ( 구상도, 제작도그리기 ) 시제품만들기 1. 기술혁신과발명 141
생활속에서개선해야할점이나불편한점을찾아보고, 기술적문제해결과정을통해해결해보자. < 예시 > 휴대하기편한독서대만들기 문제해결과정 내용 문제확인 독서대의특성을파악한다. 가방에넣어서휴대하기불편하다. 금속재료라서촉감이나쁘다. 디자인이마음에들지않는다. 휴대하기좋은독서대를가지고싶다. 아이디어구상 기존의독서대관련정보를수집한다. 확산적사고기법을이용하여아이디어를창출한다. 여러가지아이디어중가장적합한것을선정한다. 선정된아이디어를스케치하여수정, 보완한다. 선정된독서대에적합한재료를정한다. 실행 스케치한것을바탕으로구상도를그린다. 제작도를그린다. 작업에필요한공구와재료준비를위한재료표를작성한다. 작업계획을세우기위한공정표를작성한다. 준비된재료를이용하여마름질한다. 여러가지공구를이용하여재료를가공한다. 모양에맞게재료를조립하여완성한다. 평가 작업과정이바르게되었는지평가한다. 완성품의가공과조립이잘되었는지평가한다. 창의적으로문제를해결하였는지평가한다. 작업안전사항을준수하였는지평가한다. 142 Ⅲ. 기술혁신과설계
3 발명과인간생활 인류는삶을지탱하고개선하기위하여필요한도구와물건을만들어사용해왔으며, 그과정에서수많은발명품이탄생하였다. 이러한발명품들은기술혁신을통해새로운제품으로변화하거나, 또다른발명품을탄생시키기도하며끊임없이인류의문명을발달시켜왔다. 따라서인류문명은수많은발명품의기초위에이룩된것으로서, 인류문명의역사는곧발명의역사라고할수있다. 이러한발명은과학기술의발달을통한기술개발로이어져현대사회는새로운발명품들이끊임없이개발되고있으며, 이는생명기술, 제조기술, 정보통신기술, 수송기술, 건설기술등기술의모든분야에적용되어새로운인류문명사회를열어가고있다. 인터넷사이트 한국발명진흥회 http://www.kipa.org 특허청발명교육센터 http://iec.kipo.go.kr 종이중국채륜의종이발명으로지식저장이가능해지고, 출판기술이발달하였다. 문자문자의발명은의사소통을가능하게하고, 지식을기록할수있게함으로써정보의보존성을높였다. 나침반나침반의발명은신대륙발견과항해기술에영향을미쳤다. 금속활자금속활자의발명은인쇄술의발달과서적보급의길을열어주었다. 전구미국에디슨의필라멘트발명으로전깃불을밝히는데성공함으로써전기조명산업의발달을이루었다. 도르래와나사도르래와나사의발명으로기계문명이싹트기시작하였다. 페니실린영국의플레밍이페니실린을발견함으로써인류의질병극복과수명연장을돕게되었다. 달력달력은과학, 천문학의발달사에매우중요한발명품으로, 인류에게순환의개념을정착시키는역할을해주었다. 바퀴바퀴의발명은수레제작을가능하게하고, 자동차의발달로이어져수송기술을발달시켰다. 그림 Ⅲ-7 인류에게큰영항을준발명품 1. 기술혁신과발명 143
2012 년타임지선정올해의발명품 미국시사주간지타임지가 2012 년올해의발명품으로선정한 26 개의발명품중한해를빛낸 10개의발명품예이다. 나이키플라이니트레이서 (Nike Flyknit Racer) 여러개의천을자르고바느질하는대신, 하나의층으로제작하여가벼우면서도몸에꼭맞는운동화로, 제작과정에서생기는폐기물을최소화한친환경운동화이다. 나이키플라이니트레이서실내구름 (Indoor Clouds) 네덜란드아티스트의발명품으로방안의기온, 습도, 조명에따라생성되는인공구름이다. 리퀴글라이드 (LiquiGlide) 실내구름메사추세츠공과대학교학생과교수가만든제품으로, 이병안에케첩을담으면액체처럼움직여마지막한방울까지남기지않고쓸수있다. 리퀴글라이드 자기팽창타이어 (Self-inflating tires) 자동차타이어의압력이높은지낮은지판단하여내부압력을스스로조절한다. 자기팽창타이어 날개달린슈트 (Wingsuit Racing) 날다람쥐를본떠서만든슈트로, 이슈트를입으면날다람쥐처럼하늘을날수있다. 날개달린슈트구글안경 (Google Glass) 카메라, 마이크, 스피커가장착되어있는것은물론, 블루투스나와이파이에도접속이가능하다. 구글안경 수화번역장갑 (Enable Talk Gloves) 수화를인식하여스마트폰에문자로번역해주는장갑이다. 서로다른언어를사용하는사람들의의사소통에도도움을줄수있다. 스타터키트 (The Civilization Starter Kit) 일상생활에중요한 50 여가지의기계를소비자가직접저렴하게구입하여조립하게한키트이다. 수화번역장갑 스타터키트 떠다니는양식장 (A Drifting Fish Farm) 하와이의한수산회사에서발명한것으로, 약 30`m 길이의구리합금망으로된가두리에치어를넣어바다에떠다니도록두고, 위치정보시스템 (GPS) 으로물고기를추적하여잡아올린다. 떠다니는양식장화성탐사로봇큐리오시티 (The Curiosity Rover) 미국항공우주국의최신화성탐사로봇이다. 기존화성탐사로봇과의가장큰차이점은태양전지판이아닌핵에너지 ( 플루토늄 238) 를동력원으로하는것이다. 화성탐사로봇큐리오시티 < 자료 : Time, http://techland.time.com> 144 Ⅲ. 기술혁신과설계
3 기술연구개발과특허 표준화 현대에는기술의발전속도가매우빠르고, 이에따라기술연구개발활동도더욱중요해졌다. 기술연구개발과정에서특허정보의효율적활용과표준화의적용은발명자의지식재산을보호하고, 제조분야의능률과경제성을높여주는데매우중요하다. 1 기술연구개발과정 기술연구개발은제품개발과관련된과학기술에대한지식이나원리를탐색하고그성과를실용화하는활동으로, 새로운아이디어의창출과개선및기술혁신의기반이된다. 기술연구개발의목적은새로운지식의창출과신제품의개발, 제품의경쟁력확 주요용어 기술연구개발 연구개발과정 특허 표준화 보에필요한원천기술과독창적기술개발을통한신제품의생산에있다. 새로운제품을개발하기위해서는일반적으로그림 Ⅲ-9와같은과정이필요하다. 먼저소비자의요구를분석하여제품개발계획을하고, 연구개발과정을거치게된다. 즉, 창의적인아이디어를창출한다음, 창출된아이디어중에서시장성, 경제성, 상품성등을고려하여시제품을선정한다. 선정된시제품은기능성, 편의성, 경제성, 심미성, 독창성등을종합적으로검토한후, 구체적인설계를통해제작과정을거친다. 완성된시제품은제품의성능을시험하고, 소비 자의반응등을평가하여상품화여부를결정한다. 시제품평가결과를토대로문제점을보완하고, 최종적인생산설계를거쳐제품을생산한다. 그림 Ⅲ-8 기술연구개발 생산설계 실제제품으로일정량을생산하기위한설계 연구개발 제품개발계획 ( 소비자요구분석 ) 아이디어창출 시제품선정 시제품설계 제품생산 생산설계 시제품제작및평가 그림 Ⅲ-9 기술연구개발을통한제품생산과정 1. 기술혁신과발명 145
인터넷사이트 특허청 http://www.kipo.go.kr 2 기술연구개발과특허기술연구개발과정에서새로운연구개발주제를탐색하거나, 개발도중에아이디어를획득할필요가있는경우에는특허정보자료를이용할수있다. 연구자는다양한특허정보를통하여동종업체의기술동향과기술수준을파악할수있고, 연구개발과정을수정하는데적절히이용할수있다. 기술연구개발과정에서이러한특허정보를분석하고활용하지않으면의도하지않게경쟁회사의기술을도용하거나, 중복된기술을연구개발하는등기업에막대한손실을가져올수있다. 연구자는공개된특허정보를통해기술에관한아이디어와기술의핵심, 기술의문제해결방향을예측할수있다. 또한, 이러한기술정보가축적되면기술의동향과기술의영향력등을예측할수있으므로, 연구개발과정에서는반드시특허정보에대한조사와분석이선행되어야한다. 기술축적및중복투자방지투자비용회수 연구개발 이윤발생 발명 기술이전 특허정보 특허출원 특허등록 특허청 그림 Ⅲ-10 연구개발과특허 146 Ⅲ. 기술혁신과설계
3 기술연구개발과표준화새로운제품의연구개발과정에서는생산할제품의설계부터제품생산의전과정에표준화를적용하는것이바람직하다. 길이, 시간, 무게등의표준단위는우리의생활뿐만아니라, 제품의설계와생산에서도중요한의미를가진다. 제품의개발과정에서재료, 부품등에표준화를적용하면생활용품및산업용품의효율적인생산이가능해지고, 소비 유통등여러분야에서편의성이증대하며, 재료및부품의호환성을높일수있다. 표준은우리생활과밀접한관련이있는것들로, 전세계적으로통용될수있는공식단위인 SI(system international) 단위계 (MKS: meter kilogram second) 등을표준화하여사용하고있다. 국제표준은국제표준화기구 (ISO) 에서관리하고있으며, 각각의국가마다표준을규정하고관리하는국가기관을두고있다. 우리나라에서는국가산업표준으로 KS(Korean Industrial Standards) 를제정하여관리하고있으며, 새로운제품을연구개발할때에는 KS에서정한표준과규칙에따라개발하고설계해야한다. 인터넷사이트 한국표준과학연구원 http://www.kriss.re.kr 국제표준화기구 (ISO: Interna tional Organization for Standardization) 지적활동이나과학 기술 경제활동분야에서세계상호간의협력을위해설립한국제기구 표준화의목적 제품및업무의단순화와호환성향상 관계자들간의원활한의사소통 경제성추구 안전, 건강, 환경및생명보호 소비자및공급자의이익보호 표준화의효과 작업의효율성향상 품질향상과균일성유지 생산원가절감 부품의호환성증가 사내교육및훈련용이 그림 Ⅲ-11 표준화의목적과효과 기술관련특허문제로인해사회적이슈가되었던사례를조사해보고, 그원인과대책을알아보자. 4 기술연구개발과정에서의특허와표준화새로운제품을생산하기위한연구개발과정에서는특허정보의활용과표준화를적용해야한다. 특히현대사회에서는제품의개발과설계, 부품생산, 조립, 소비등이국제화되어있어, 새로운제품을개발할때특허정보와표준화의적용은더욱중요한의미를가진다. 시제품을설계할때에는설계표준을적용하고특허정보를활용하여설계할수있도록하며, 시제품제작단계에서는표준화된부품과특허부품을사용한다. 이때기존에특허권이설정되어있는부품을사용할경우에는사용료를지불하고, 새로운가공방법이나부품에대한특허권이설정되어있지않은경우에는특허를출원하여권리를획득할수있다. 1. 기술혁신과발명 147
특허정보의이용과표준화된부품을활용하여제품을완성하고, 제품표준을적 용한품질관리를통하여새로운제품의연구개발을완성한다. 제품개발계획 소비자의요구분석 아이디어창출 재료, 형태, 기능등 정보수집 시제품선정 상품성, 경제성, 시장성등의고려 시제품설계 설계표준적용 특허정보활용 완제품 제품생산 제품표준을적용한품질관리 생산설계 표준공정적용 작업의편의성고려 시제품제작및평가 표준화된부품 특허부품사용 그림 Ⅲ-12 제품의연구개발과정에서특허와표준화의적용예 ( 책상 ) 148 Ⅲ. 기술혁신과설계
다음사례를읽고표준화의중요성에대해생각해보자. 우리는대중을위한자동차를만들겠습니다. 가족또는개인이운전이든정비든손쉽게할수있는자동차입니다. 현대기술을총동원하여가장단순하면서도최고의성능과재질을가진차를만들겠습니다. 그가격은어지간한봉급생활자라면누구나구입할수있을만큼쌉니다. 1908년, 미국의자동차회사창업자헨리포드가 T형자동차생산에들어가면서내세운광고이다. 이광고를본경쟁업체들은포드회사가망할것이라고생각했다. 하지만포드는어떻게모두의예상을뒤엎고성공할수있었을까? 포드는자동차는복잡해서는안되며, 기술지식이없는일반인도운전과정비를할수있어야하고, 유지비도적게들며, 어디든달릴수있어야한다고강조했다. 하지만이러한조건을충족시키면서싼값으로차를내놓기란쉽지않았다. 포드는이문제를 생산공정의단순화와합리화 로해결하였다. 오직 T형자동차만을생산하기로함으로써생산공정을표준화하였으며, 1911년부터는생산공정에컨베이어시스템까지도입했다. 그때까지백화점진열장등에서부분적으로사용되던컨베이어벨트를처음으로공장에설치한포드는끊임없이돌아가는벨트앞에노동자들이일렬로서서똑같은작업을반복하는라인생산시스템을창출해냈다. 이러한포드의노력은자동차가소수를위한사치품이라는고정관념을깨고, 일반대중에서고객을찾은대중화시대의흐름과맞아떨어져더욱더자동차의대중화에기여할수있었다. 포드와 T형자동차 표준은역사를움직인다 표준의힘은상상을초월한다. 중국의진시황은분할되었던중국을최초로통일하고황제자리에올랐다. 그가통일을이룩할수있었던것은바퀴, 도량형, 무기등을표준화한것에있다. 그는마차바퀴간격을 6척으로통일하고도로에바퀴간격에맞추어바큇자국을만들어운송을편리하게하여적의침입을막았다. 또한, 크기와성능이모두달랐던활대신석궁을만들어전쟁에서승리하는데기여하였으며, 무게 길이 넓이와같은도량형을표준화하여거대한중국대륙의통일을 남북전쟁이루어냈다. 이러한표준의힘은미국의남북전쟁에서도찾아볼수있다. 당시북군이사용하던총은규격이통일되어서로부품을바꿔끼울수있었다. 반면, 남군은표준화되지않은전통적인소총을사용하고있어하나의부품이고장이날경우다른소총으로교체할수밖에없어막대한손실을가져왔다. 게다가소총이제기능을못하는사이남군에전사자와부상자가속출하게되었다. 결국치열했던미국의남북전쟁은 표준소총 을사용한북군의승리로끝나게되었으며, 이후표준은전산업으로확산되어기업의막대한이익을창출할뿐아니라, 국가의위상을높이고경제발달을가져오는원동력으로작용하였다. 1. 기술혁신과발명 149
심화학습 최근우리생활속에서많이사용하는휴대전화, 디지털카메라, MP3 플레이어, 노트북컴퓨터등의디지털기기들은접속단자의표준화가이루어져하나의접속단자로편리하게이용되고있다. 이와같은표준화는이용의편리함을줄뿐만아니라, 경제적비용도줄여준다. 생활속에서표준화된제품을찾아보고, 편리한점을적어보자. 구분종류편리한점 표준화된 제품 노트북컴퓨터 휴대전화 접속단자 디지털카메라 MP3 플레이어 150 Ⅲ. 기술혁신과설계
중단원정리평가 1. 다음에제시된기술적문제해결과정의단계별활동내용을구체적으로정리해보자. 구분 주요활동내용 문제확인 아이디어구상 실행 평가 2. 기술혁신의긍정적영향과부정적영향을알아보고, 부정적영향을줄이기위한방안을정리해보자. 구분 주요내용 긍정적영향 부정적영향 부정적영향을 줄이기위한방안 3. 다음에제시된단어들의개념을정리해보자. 구분 주요개념 기술 기술혁신 문제해결 발명 특허 표준화 1. 기술혁신과발명 151
02 152
1 1 http://www.naek.or.kr 153
2 154
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2 1 156
157
45 60 90 45 90 30 90 30 60 60 45 45 75 90 158
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2 160
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(a) (b) (c) (d) (e) http://www.standard.go.kr http://www.ksa.or.kr 9mm 6.3mm 3.15mm 4.5mm 3.15mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 6.3mm 3.15mm 162
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1.6 1.6 mm 165
166
1.6 30 20 2.0 30 0 1.6 1.6 1.6 2.0 2.0 2.0 20 0 20 1.66 20 0 1.6 20 1.6 2.0 1.6 30 167
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30 120 120 120 30 120 120 120 30 30 30 30 45 45 45 170
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420 382.5 37.5 300 45 t5 75 37.5 182.5 520 100 37.5 50 50 80 50 70 80 50 780 1004 15 2014. 9. 4 9 8 8 520 5 50 100 520 420 50 60 50 180
780 50 80 50 70 80 50 520 37.5 100 100 37.5 182.5 45 37.5 520 382.5 382.5 300 37.5 75 420 50 60 520 50 50 80 50 70 80 50 420 360 2014. 9. 4 15 1004 181
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