전국학생과학발명품경진대회, 대한민국학생발명전시회를 위한 문제해결방법(스캠퍼, 트리즈(TRIZ)기법 사용하기)

매년 3월이면 과학기술정보통신부 산하 국립중앙과학관에서 주최하는 '전국학생과학발명품경진대회'와 특허청 산하 한국발명진흥회가 주관하는 '대한민국학생발명전시회' 예선이 시작된다. 

그래서 매년 3월이 되면 초등학교, 중학교에 다니는 학생들과 부모님들이 발명품을 준비하느라 정신이 없는 편이다. 물론 대학진학을 준비하는 고등학교는 상대적으로 관심이 적은 편이다.

어디서 자료를 찾아야 하는지, 발명과 관련된 문제는 어떻게 발견하는지, 발명 문제를 해결하는 방법은 무엇인지에 대해서 알아보자.

관련 사이트

다양한 발명과 관련된 자료들은 아래에 사이트에서 대부분 찾을 수 있다.

• 특허청(http://www.kipo.go.kr)
• 특허정보서비스(www.kipris.or.kr)
• 국가지식재산교육포털(http://www.ipacademy.net)
• 국립중앙과학관(www.science.go.kr) : 전국학생과학발명품경진대회(2018년 40회), 전국과학전람회 주관
• 서울특별시교육청과학전시관(http://www.ssp.re.kr) : 과학전람회, 학생과학발명품경진대회, 학생탐구발표대회(상위수상은 과학전람회 본선), 청소년과학탐구대회 등을 주관함
• 한국발명진흥회(http://www.kipa.org/) 대한민국 학생발명전시회 대회, 대한민국 학생창의력챔피언대회 주관
• 발명교육포털사이트(http://www.ip-edu.net) 다양한 발명관련 학습 콘텐츠 제공, 청소년 발명가 프로그램(YIP) 운영, 대한민국 학생발명전시회 대회, 대한민국 학생창의력챔피언대회 자료 제공

발명은 아이디어에서 시작되기 때문에 항상 문제를 제시하고, 해결방법을 고민해 봐야 한다. 

문제 발견하기 

생활 속에서 겪었던 혹은 새롭게 발견한 여러 가지 불편한 점들을 간단하게 그림으로 그려보고 생각을 표현해 보는 활동을 수행한다. 발명노트를 만들어서 적어 놓은 것도 좋다. 

문제를 발견하기 위해 편리한 점을 적어보고, 불편하거나 개선하고 싶은 점을 적어본다. 또 이러한 문제를 해결한 사례가 있는지 검색해 본다. 

대부분의 경우 자료 검색시 문제가 이미 해결되어 있다고 제시되면 그 다음으로 넘어가지 않고 끝내려고 하지만, 사실 다양한 사례가 있는 것이 더 좋은 경우라고 봐야 한다. 많은 사람들이 그 문제를 풀기 위해 고민하고 있다면, 개선할 여지가 충분히 있기 때문이다.

문제 해결하기 

아이디어 기법을 적용하여 문제를 해결해 보는 활동이다. 

마인드맵(Mind map)

마인드맵(Mind map)을 이용해서 아이디어를 구체화 해 본다. 마인드맵을 만들다 보면 자신이 모르는 부분이 어딘지를 알아낼 수 있고, 필요한 부분을 보완하게 된다.

브레인스토밍(Brainstorming)

브레인스토밍(Brainstorming)을 이용해서 다양한 아이디어를 제시할 수 있다. 모든 발명품과 아이디어는 비주류라는 것을 이해해야 한다. 정말 어처구니 없는 아이디어라 하더라도 무시하지 않는다.

스캠퍼(SCAMPER)

발명교실에서 주로 사용하는 스캠퍼(SCAMPER)를 이용하여 문제점을 해결할 수 있다. 

스캠퍼는 아래와 같은 7가지 생각법을 말한다.

01. S (Substitute, 대체) 바꾸어 보기

02. C (Combine, 결합) 더해 보기

03. A (Adapt(적응), Adjust(조정)) 적응 또는 조정하기

04. M (Modify(수정), Magnify(확대), Minify(축소))수정, 확대 또는 축소하기

05. P (Put to other uses) 다른 용도로 사용하기

06. E (Elimination, 제거) 빼기

07. R (Rearrange(뒤바꿈),Reverse(뒤집음)) 거꾸로 또는 반대로 하기

트리즈(TRIZ) 기법

트리즈(TRIZ)는 겐리히 알츠슐러의 연구에 의해 제시된 발명 문제해결법이다. 어떤 경우는 물리적으로 합치거나 나누거나 포개거나 하지만, 어떠 경우는 화학적으로 새로운 물질을 만들거나 반응하게 한다.

트리즈는 아래와 같이 40가지 방법이 있다. 처음부터 40가지 문제해결법을 모두 이해하려고 하면 힘이 든다. 5개나 10개씩 나누어서 다양한 사례를 찾아보도록 하자.

01. 분할 Segmentation

02. 추출 Separation

03. 국소적 품질 변경 Local quality  

04. 비대칭 Asymmetry

05. 합치기(통합) Merging 

06. 다용도 Multi-functionality

07. 포개기 Nesting 

08. 외부에서 도움 받기(평형추) Counterweight 

09. 미리 반대로 하기 (1보 후퇴, 선행반대조치) Preliminary Counteraction

10. 미리 하기(선행조치) Preliminary Action 

11. 예방하기(사전예방) Beforehand Compensation

12. 높이 맞추기 Equipotentiality 

13. 반대로 하기 Reverse 

14. 둥글게 바꾸기(구형화) Curvature Increase 

15. 움직이게 하기(역동성) Dynamic Parts 

16. 부족하거나 넘치게 하기(과부족) Partial or Excessive 

17. 입체로 만들기(차원변경) Dimension Change 

18. 떨리게 하기(진동) Vibration 

19. 일정하게 되풀이하기(주기적 작용) Periodic Action 

20. 항상 할 수 있게 하기(유익한 작용 지속) Continuous Useful Action

21. 고속처리 Hurrying

22. 해로운 요소를 이롭게 Convert harmful to useful

23. 환류(피드백) Feedback

24. 임시기능 수행(매개체) Intermediary

25. 스스로 하게 만들기(셀프서비스) Self-service 

26. 똑같이 만들어 사용(복제) Copying 

27. 일회용품 Disposable Product 

28. 다른 감각 활용하기(기계시스템 대체) Mechanical Interaction Substitution 

29. 공기나 물로 채우기(공기유압 활용) Pneumatics and Hydraulics 

30. 얇은 막으로 보호하기 Flexible Shells and Thin Films 

31. 다공질 재료 Porous Materials 

32. 색깔 변경 Optical Property Change 

33. 같거나 비슷하게(동질성) Homogeneity 

34. 폐기 혹은 재생 Discarding or Recovering 

35. 성질 바꾸기(속성 변환) Parameter Change 

36. 상태전이 Phase Transition 

37. 열팽창 Thermal Expansion 

38. 활성화 Boosted Interaction 

39. 비활성화 Inert Environment 

40. 복합재료 Composite Materials 

아래 그림에 40가지 방법이 한 장으로 제시되어 있다. 출력해서 아이디어 회의를 할 때 참고 할 수 도 있고, 다양한 문제해결법을 이용해 새로운 아이디어를 만들 수 도 있다.