Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering 트리즈학습용소프트웨어 Do-TRIZ 개발 김은경 1* 구본철 2 김영진 2 Development of a Software Do-TRIZ for TRIZ Learning Eun-Gyung Kim 1* Bon-Chul Koo 2 Young-Jin Kim 2 1* School of Computer Science & Engineering, Korea University of Technology and Education, Cheonan 330-708, Korea 2 Department of Computer Science & Engineering, Graduate School, Korea University of Technology and Education, Cheonan 330-708, Korea 요약트리즈는문제를창의적으로해결하기위한이론으로서, 최근창의역량의중요성이강조되고있고트리즈를활용한많은성공사례가소개됨에따라, 트리즈에대한관심이고조되고있다. 하지만트리즈는다른창의적발상도구에비해배우기어렵고, 다양한사례를통해서트리즈를학습하는것이효과적이지만초보자가많은사례를접하는것은쉽지않다. 따라서본연구에서는초보자들이트리즈를쉽게배울수있도록주요개념에대한설명과다양한사례를제공할뿐만아니라, 학습자에의해새로운사례가지속적으로추가될수있는트리즈학습용소프트웨어인 Do-TRIZ를개발하였다. 특히, Do-TRIZ에는기술적모순과물리적모순및 IFR( 이상적최종결과 ) 을기반으로문제를해결할수있는프로세스기반의문제해결모듈이구현되어있으며, 이를활용해서학습자가자신의문제를해결하고그결과를공유할수있다. 또한, Do-TRIZ와연동하는 Do-TRIZ Memo 앱도개발하였다. 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. 키워드 : 트리즈, 기술적모순, 물리적모순, 이상적최종결과, Do-TRIZ, Do-TRIZ Memo Key word : TRIZ, Technical Contradiction, Physical Contradiction, IFR, Do-TRIZ, Do-TRIZ Memo Received 08 June 2015, Revised 06 July 2015, Accepted 20 July 2015 * Corresponding Author Eun-Gyung Kim(E-mail:egkim@koreatech.ac.kr, Tel:+82-41-560-1350) School of Computer Science & Engineering, Korea University of Technology and Education, Cheonan 330-708, Korea Open Access http://dx.doi.org/10.6109/jkiice.2015.19.8.1883 print ISSN: 2234-4772 online ISSN: 2288-4165 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License(http://creativecommons.org/li-censes/ by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Copyright C The Korea Institute of Information and Communication Engineering.
Ⅰ. 서론 21세기지식융합사회의핵심역량인창의성을갖추기위해서는단순히발산적사고력뿐만아니라, 다양한창의적발상도구를적재적소에활용할수있는능력이요구된다. 특히창의적문제해결이론인트리즈 (TRIZ) [1-4] 는마인드맵이나스캠퍼등과같은다른창의적발상도구에비해, 심리적타성을극복하고문제를창의적으로해결할수있도록지원하는많은방법과도구를포함하고있다. 최근트리즈에대한기업의관심이고조됨에따라, 이를반영하여트리즈를비정규프로그램또는정규교과목으로개설하는대학이증가하고있는추세이다. 하지만트리즈는일주일정도의단기집중과정이나한학기강의를수강한다고해서문제해결에바로활용할수있는쉬운도구가아다. 따라서트리즈를제대로활용하기위해서는모순이나자원, 기능, 이상성, 기술시스템진화트렌드등주요개념에대한이해를바탕으로, 사례를통한꾸준한학습과적용실습이요구된다 [5]. 하지만초보자가교재만을이용해서혼자학습하는데는한계가있으며, 학습을보조할수있는소프트웨어가있다면보다효과적인학습이가능할것이다. 특히, 트리즈의발명원리나분리원리, 기술시스템진화트렌드등을제대로이해하고활용하기위해서는많은사례를접해보는것이효과적인데, 이를지원하기위해서도다양한사례를제공할뿐만아니라, 많은학습자들이함께사례를축적하고공유할수있는소프트웨어가요구된다. 또한, 트리즈를문제해결에효과적으로적용하기위해서는프로세스기반의접근이요구되는데, 이또한소프트웨어의지원없이는적용이쉽지않다. 따라서본논문에서는초보자가트리즈를쉽게학습할수있도록기본개념에대한설명과다양한사례를제공할뿐만아니라, 학습자스스로새로운사례를추가하고공유할수있는트리즈학습용소프트웨어인 Do-TRIZ를개발했다. 특히, 기술적모순과물리적모순, 그리고 IFR 개념을기반으로문제를해결할수있는프로세스기반의문제해결모듈을구현하고, 다양한문제해결사례를제공한다. 또한, 학습자가자신의문제를등록해서해결하고그결과를공유할수있을뿐만아니라, 직접해결하기어려운문제에대해서는다른학습자의도움을요청할수있는기능도구현하였다. 즉, 위키피디아처럼사용자에의해서사례가지속적으로추가되고, 다른학습자의피드백과지원도받을수있는트리즈학습용소프트웨어이다. 본논문에서는 Do-TRIZ의핵심부분인사례추가및공유기능과프로세스에기반한문제해결모듈에초점을맞추어소개한다. Ⅱ. Do-TRIZ 의설계및구현 2.1. 시스템구성 Do-TRIZ는그림 1과같이크게학습모듈과확장형사례베이스모듈, 문제해결모듈, 게시판모듈그리고안드로이드용앱인 Do-TRIZ Memo 앱으로구성된다. 그림 1. Do-TRIZ 의시스템구성도 Fig. 1 System Configuration of Do-TRIZ 학습모듈에서는트리즈입문자가다양한트리즈개념을학습할수있도록모순개념과발명원리, 분리원리, 기술시스템진화트렌드, IFR(Ideal Final Result: 이상적최종결과 ) 등주요개념에대한상세한설명을제공한다. 확장형사례베이스모듈에서는발명원리와분리원리, 기술시스템진화트렌드등에대한다양한사례를제공하고, 학습자스스로새로운사례를추가할수있도록설계했다. 추가된사례는다른모든학습자들이공유하게되며, 잘못된사례에대해서서로피드백할수있도록설계했다. 자신이추가한사례들을별도로확인할수있어학습자만의사례베이스를구축할수있으며, 다른학습자의사례를검색및스크랩할수있다. 1884
트리즈학습용소프트웨어 Do-TRIZ 개발 문제해결모듈은크게기술적모순과물리적모순, IFR을활용한문제해결모듈로구성되며, 각모듈은시스템이제공하는연습문제를포함하는 예제문제 모듈과학습자자신의문제를등록해서해결하는 내문제 모듈로구성된다. 문제해결모듈은게시판모듈과연동되어학습자가해결한문제는 내가해결한문제 게시판에자동으로등록되며, 문제의공개여부는 아이디어공유 게시판에서관리할수있다. 게시판모듈의 도와주세요! 에서는자신의문제를직접해결하기어려울때다른학습자의도움을요청할수있도록설계하였다. 학습자 A가 도와주세요! 게시판에문제를등록하면, 다른학습자들이 문제제안 게시판에서확인하여해결을도와줄수있다. Do-TRIZ Memo 앱은새로인식한문제나사례들을스마트폰을이용해서사진이나손그림, 텍스트로기록할수있도록지원한다. 이앱은웹서버와연동되기때문에학습자의스마트폰에서작성된메모를웹페이지에서관리할수있으며, 컴퓨터를활용할수없는환경에서도언제어디서나새로운아이디어를기록할수있도록지원한다. 2.2. 개발환경 Do-TRIZ는학습자가시스템환경에구애받지않고활용할수있도록웹기반으로개발되었다. 본소프트웨어의개발환경을요약하면표 1과같다. 표 1. Do-TRIZ 의개발환경 Table. 1 Development Environments of Do-TRIZ Contents Web Android Platform Apache Tomcat Jelly Bean 4.2.2 Development Language Development Tools HTML, PHP, CSS, J-Quary, JavaScript Adobe Dreamweaver CS6 Java Android Studio Database Mysql5 - Graphic Adobe Photoshop CS6, Adobe Illustrator CS6 2.3. 확장형사례베이스모듈트리즈이론가운데 40가지발명원리와 4가지분리원리, 그리고 9가지의기술시스템진화트렌드에는상당히추상적인개념이많기때문에, 많은사례를접할수록개념을정확히그리고폭넓게이해하는데도움이된다. 하지만다양한사례를시스템관리자가계속제 공하기는어려우며, 트리즈관점에서가장이상적인시스템은관리자의개입없이사례가저절로증가하는것이다. 본연구에서는이러한 IFR을달성하기위해서활용할수있는자원 (Resource) 가운데학습자를선택하여, 학습자에의해서새로운사례가추가되고공유되도록소프트웨어를설계하였다. 그림 2는 40가지발명원리중 1번분리원리에대해 4명의서로다른학습자가등록한사례를표시하고있으며, 사례에대한댓글기능과스크랩기능도제공한다. 그림 2. 학습자에의한사례추가 Fig. 2 Added Cases by Learners 2.4. 기술적모순기반문제해결모듈창의적공학설계프로세스는일반적으로문제인식단계부터문제정의, 아이디어도출 ( 개념설계 ), 아이디어실행, 그리고평가단계라는다섯단계로구성되는데, Do-TRIZ 역시이프로세스를기본으로하였다. 기술적모순 (Technical Contradiction: TC) 분석을통해서문제를정의하고, 발명원리를활용해서아이디어를도출하는문제해결프로세스는그림 3과같다. 그림 3. 기술적모순기반문제해결프로세스 Fig. 3 TC-based Problem Solving Process 2.4.1. 문제인식단계이단계에서는학습자가인식한새로운문제를그림또는사진과함께상세하게기록한다. 그림 4는문제인식단계에서클리커앱 [6] 의문제상황을작성한것으 1885
로, 불러오기버튼을클릭하면문제목록에서기존문제가운데하나를선택할수있다. 2 기술적모순선택그림 6과같이정의된두가지기술적모순 (TC1과 TC2) 가운데주요기능을수행하는데더중요한것을선택한다음, 선택한이유를작성한다. 그림 4. 문제인식 Fig. 4 Problem Awareness 그림 6. 기술적모순선택 Fig. 6 Selection of a Technical Contradiction 2.4.2. 문제정의단계이단계에서는기술적모순을분석한다음, 그가운데하나를선택함으로써진짜문제를정의한다. 2.4.3. 아이디어도출단계이단계에서는발명원리를활용해서선택한기술적모순을극복할수있는아이디어를도출한다. 1 기술적모순도출인식된문제의핵심영역에포함된기술적모순을분석한다음, 그림 5와같이두가지유형 (TC1과 TC2) 의기술적모순을핵심만정의한다. 1 공학변수선택선택한기술적모순 (TC1 또는 TC2) 에포함된개선되는특성과악화되는특성에해당하는공학변수를선택한다. Do-TRIZ에서는그림 6에서학습자가선택한기술적모순의장점과단점이그림 7의개선되는특성과악화되는특성에자동으로입력된다. 그림 5. 기술적모순정의 Fig. 5 Definition of Technical Contradictions 그림 7. 공학변수선택 Fig. 7 Selection of Engineering Parameters 1886
트리즈학습용소프트웨어 Do-TRIZ 개발 2 발명원리탐색그림 7에서공학변수를선택한후 다음 버튼을클릭하면, Do-TRIZ가자동으로모순행렬의개선되는특성과악화되는특성이교차하는지점에서 2~4개의발명원리를탐색하여, 그림 8과같이표시한다. 4 특정해결안도출일반해결안가운데가장우수한아이디어하나를선정한다음, 기술적모순의단점을극복하여모순을해결할수있는구체적인특정해결안을도출한다. 이단계에서는자세한아이디어스케치또는사진과함께상세한설명을기록한다. 그림 8. 발명원리탐색 Fig. 8 Search of Inventive Principles 3 일반해결안도출탐색된 2~4개의발명원리를사용해서문제해결방향을도출한다. 이단계에서는그림 9와같이문제해결방향을질문형태로작성하거나, 핵심아이디어만간단히기록한다. 그림 10. 특정해결안도출 Fig. 10 Generation of Specific Solution 2.5. 물리적모순기반문제해결모듈이모듈은물리적모순 (Physical Contradiction: PC) 분석을통해서진짜문제를정의하고, 분리원리를활용해서아이디어를도출하는것을제외하면 2.4에서설명한기술적모순기반문제해결모듈과동일하다. 이모듈이기초로하는문제해결프로세스는그림 11 과같다. 그림 11. 물리적모순기반문제해결프로세스 Fig. 11 PC-based Problem Solving Process 그림 9. 일반해결안도출 Fig. 9 Generation of General Solutions 2.5.1. 문제정의단계이단계에서는물리적모순을분석한다음, 모순상황을도식화하여최종목표를결정함으로써진짜문제를정의한다. 1887
1 물리적모순정의인식된문제의핵심영역에포함된물리적모순을분석하여정의한다. 그림 12는키보드에대해인식한문제를기초로물리적모순을정의한것이다. 1 문제해결방향결정최종목표를달성하기위해서는그림 14와같이두가지해결방향이가능한데, 해결방향 (1) 은특성값 a를유지하면서필수조건2 를만족하는방향이고, 해결방향 (2) 는특성값 -a를유지하면서필수조건1 을만족하는방향이다. 물리적모순을해결하기위해그림 15와같이해결방향 (1) 과 (2) 가운데하나를선택한다음, 그이유를작성한다. 그림 12. 물리적모순정의 Fig. 12 Definition of Physical Contradiction 2 모순상황도식화모순극복을통해달성해야하는최종목표를보다명확하게표현하기위해서, 그림 13과같이모순상황을도식화한다. 그림 14. 문제해결방향결정 Fig. 14 Determination of Problem Solving Directions 그림 13. 모순상황도식화 Fig. 13 Contradictory Situation Diagram 그림 15. 문제해결방향선택 Fig. 15 Selection of a Problem Solving Direction 2.5.2. 아이디어도출단계이단계에서는분리원리를활용해서물리적모순을극복해서최종목표를달성할수있는아이디어를도출한다. 2 분리질문하기선택한문제해결방향을기초로그림 16과같이 4가지분리원리를적용하기위한분리질문을작성한다. 작성한분리질문을통해 4가지분리원리를통해서효 1888
트리즈학습용소프트웨어 Do-TRIZ 개발 과적인아이디어를도출할수있는지확인한다. 용을거의들이지않고, 기술시스템스스로문제가되는유해한효과를제거하는가장이상적인상태를의미한다. IFR을활용해서문제를해결하는프로세스는그림 18과같다. 그림 18. IFR 기반문제해결프로세스 Fig. 18 IFR-based Problem Solving Process 그림 16. 분리질문하기 Fig. 16 Questions for Separation 3 일반해결안도출 4가지분리질문을기반으로그림 17과같이일반해결안을도출한다. 2.6.1. 문제정의단계이단계에서는어떤기술시스템이내포하고있는문제들가운데하나를선정하고, 선정된문제가발생한근본원인을분석함으로써진짜문제를정의한다. 1 문제탐색및선정특정기술시스템이내포하고있는문제들을찾은다음, 그림 19와같이그가운데하나를선정한다. 유용한기능이부족하거나, 큰비용이요구되거나, 유해한효과가있는것등이모두문제가될수있다. 문제유형은유해한효과, 유용한기능부족, 큰비용등으로구분하여작성한다. 그림 19는 Do-TRIZ 설계시에발생한여러문제가운데하나는선정한것을나타내고있다. 그림 17. 일반해결안도출 Fig. 17 Generation of General Solutions 4 특정해결안도출일반해결안가운데가장우수한아이디어하나를선정하여, 앞의그림 10처럼특정해결안을도출하여작성한다. 2.6. IFR을활용한문제해결모듈 IFR이란기술시스템이기본기능을수행하면서, 비 그림 19. 문제탐색및선정 Fig. 19 Problem Exploration and Selection 2 근본원인분석선정된문제가발생한근본원인을분석한다음, 가장중요한원인을하나선택한다. 1889
그림 20. 근본원인분석 Fig. 20 Root Cause Analysis 그림 22. IFR 정의 Fig. 22 Definition of IFR 2.6.2. 아이디어도출단계 1 내외부자원탐색선정된근본원인을해결하는데쉽게사용할수있는기술시스템의내외부자원을탐색한다. 자원에는물질뿐만아니라시간, 공간, 각종정보, 에너지의흐름등도포함된다. 3 일반해결안도출 IFR을달성할수있는일반적해결방향을도출한다음, 최선의해결방향인최적해를하나선정한다. 그림 23. 일반해결안도출 Fig. 23 Generation of General Solutions 그림 21. 내외부자원탐색 Fig. 21 Search of Internal and External Resources 2 IFR 정의기술시스템의기본기능을수행하면서, 비용을거의들이지않고, 탐색한자원을활용해서기술시스템이자체적으로문제의근본원인을해결한상태인 IFR을정의한다. 4 특정해결안도출일반해결안가운데가장우수한아이디어하나를선정하여, 특정해결안을도출한다. 본연구에서는 2.1에서언급한바와같이학습자들이직접새로운사례를추가하는해결안을도출하여구현하였다. 2.7. Do-TRIZ Memo 앱 Do-TRIZ는웹환경에서동작하기때문에인터넷이연결된컴퓨터에서만활용할수있다. 하지만언제어 1890
트리즈학습용소프트웨어 Do-TRIZ 개발 디서나새로운문제를인식하거나사례를발견할수있으므로, 이를쉽게기록할수있도록안드로이드용앱인 Do-TRIZ Memo를구현하였다. 이앱을이용하면사진촬영이나그림판기능을이용해서문제나사례를기록할수있고, 기록한메모와사진등은그림 24와같이 Do-TRIZ 게시판모듈의앱연동에서확인할수있다. 표 2. 트리즈 SW 의특징비교 Table. 2 Comparison of the Features of TRIZ SWs Features TRIZ SW Concept explain Case offer Process Case -based addition problem function solving Service range TechOptimizer X O X X Web, Local TRIZ Explorer X O X X Local Knowledgist O O X X Local Goldfire Innovator O O X X Local CREAX Innovation O O X X Local Suite GB Pro X X X O Local Do-TRIZ O O O O Web, App 그림 24. Do-TRIZ 와 Do-TRIZ Memo 앱연동 Fig. 24 Linkage of Do-TRIZ and Memo App Ⅲ. 기존트리즈 SW 와의비교 기존트리즈소프트웨어들은대개트리즈에대한이해수준이높은사용자를위한것으로, Goldfire 같은소프트웨어는다른소프트웨어들과는비교할수없을정도로상당한수준의지식베이스를제공하고있으나수천만원에달하는비용때문에일반인이접근하기는쉽지않다. 기존트리즈소프트웨어들 [7-10] 과본논문에서구현한 Do-TRIZ의주요특징을비교하면표 2와같다. 표 2에서알수있듯이대부분의트리즈소프트웨어들이트리즈의주요개념에대한사례를제공하고있으나, 본논문에서개발한 Do-TRIZ처럼사례를추가할수있는기능은제공하지않고있다. 또한, 소프트웨어가제공하는지식베이스를활용해서문제해결에필요한정보를검색할수는있으나, Do-TRIZ처럼트리즈입문자들이쉽게활용할수있는프로세스기반의문제해결기능을제공하고있지않다. 특히 Do-TRIZ는웹기반으로개발되어다른사용자가추가한사례를쉽게공유할수있고, 이를통해서소프트웨어가제공하는한정된사례만학습하는것이아니라지속적으로새로운사례를학습할수있다는장점이있다. 또한, 자신의문제를공개함으로써다른사용자들로부터피드백을받거나, 자신이해결하기어려운문제에대해도움을요청할수있는기능을제공한것은다른어떤트리즈소프트웨어도제공하고있지않는유용한기능이다. 또한 Do-TRIZ Memo 앱을활용해서언제어디서나새로인식한문제나사례를메모한다음 Do-TRIZ에서확인할수있는기능도다른트리즈소프트웨어에서는제공하지않는매우유용한기능이다. Ⅳ. 결론본논문에서는트리즈입문자들이트리즈의주요개념을보다쉽게이해할수있도록풍부한사례를제공하고, 기술적모순과물리적모순, 그리고 IFR을활용해서문제를보다체계적으로해결할수있도록프로세스기반의문제해결모듈을제공하는트리즈학습용소프트웨어인 Do-TRIZ를개발했다. Do-TRIZ는웹기반으로개발되어언제어디서나활용이가능하며, 학습자가직접사례를추가하고서로공유할수있기때문에사 1891
례베이스가지속적으로확장되므로, 개발자가제공하는제한된수의사례만을참조하는것보다훨씬큰학습효과를기대할수있다. 또한 Do-TRIZ 소프트웨어와연동하는 Do-TRIZ Memo 앱을개발하여, 언제어디서나새로인식한문제나사례를스마트폰에기록한다음 Do-TRIZ에서확인할수있다. 본논문에서개발한 Do-TRIZ가널리보급되어트리즈가어렵다는선입견을타파하고, 트리즈의주요개념을활용함으로써보다창의적인문제해결역량을개발하는데기여할수있기를기대한다. 향후기능분석과기술시스템진화트렌드등을활용해서문제를해결하는프로세스도추가하여, Do-TRIZ가트리즈학습용소프트웨어로서널리확산될수있도록확장할계획이다. REFERENCES [ 1 ] Genrich Altshuller, Creativity as an Exact Science - The Theory of Inventive Problem Solving, CRC, 1984. [ 2 ] Genrich Altshuller, Innovation Algorithm, Intervision, 2006. [ 3 ] Semyon D. Savransky, Engineering of Creativity: Introduction to TRIZ Methodology of Inventive Problem Solving, CRC Press, 2000. [ 4 ] EunGyung Kim, Creative Engineering Design: Training How to Think Creatively, Hanbit Media, 2013. [ 5 ] HeePil Kim, Development and Verification of the Invention Education Model Applied with TRIZ Techniques, KPAE, Vol. 20, No. 1, pp.61-83, 2007. [ 6 ] EunGyung Kim, BonChul Koo, A Study of Applying TRIZ in Software Development, JKIICE, Vol. 18, No. 3, pp.719-726, 2014. [ 7 ] Triz Korea, solutions [Internet] Available: http://www.triz.co.kr [ 8 ] Triz Korea, TRIZ Explorer [Internet] Available: http://www.triz.co.kr/data/info_te.pdf [ 9 ] CREAX, CREAX Innovation Suite [Internet] Available: http://www.creax.com [10] Guided Brainstorming LLC, GB Pro, [Internet] Available: http://www.gbtriz.com/product/gb-protm 김은경 (Eun-Gyung Kim) 1983 년 2 월 : 숙명여자대학교물리학과졸업 1986 년 2 월 : 중앙대학교전자계산학과석사 1991 년 2 월 : 중앙대학교컴퓨터공학과박사 1992 년 3 월 ~ 현재 : 한국기술교육대학교컴퓨터공학부교수 관심분야 : 딥러닝, 트리즈, 지능형에이전트등 구본철 (Bon-Chul Koo) 2013 년한국기술교육대학교컴퓨터공학부공학사 2013 년 ~ 현재한국기술교육대학교컴퓨터공학부석사과정 관심분야 : 트리즈, 정보통신, 클라우드컴퓨팅 김영진 (Young-Jin Kim) 2014 년 7 월 : 한국기술교육대학교컴퓨터공학부공학사 2014 년 8 월 ~ 현재한국기술교육대학교컴퓨터공학부석사과정 관심분야 : 딥러닝, 트리즈, 컴퓨터하드웨어시스템 1892