TRIZ Consulting

시스템은 진화한다, 카메라 필름처럼…

81호 (2011년 5월 Issue 2)


편집자주

트리즈(TRIZ)는 창조적 문제 해결 이론(Theory of Inventive Problem Solving)을 뜻하는 러시아어 ‘Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch’의 첫 글자를 따서 만든 말입니다. 모든 발명 과정에는 공통되는 법칙과 패턴이 있다는 믿음 하에, A분야 문제에 대한 해법을 B분야에서의 문제 해결책을 참조해 찾을 수 있도록 도와주는 게 TRIZ입니다. 쉽게 말해재발명을 통한 문제 해결 방법론이라고 할 수 있습니다. 10년간 TRIZ 컨설팅 외길을 걸어 온 송미정 박사가 TRIZ를 활용해 현장에서 부딪히는 다양한 문제들에 대한 실전 솔루션을 제시합니다.

조지 이스트먼이 이스트먼 코닥을 설립(1888)해 사진의 대중화 시대를 열기 전, 사진 촬영은 너무 복잡해 전문 사진가들이나 극소수의 열성적 아마추어들 외에는 엄두조차 내기 힘들었다. 당시 사진기로 이미지를 얻기 위해서는 감광성 물질을 직접 유리판 위에 부어 한장 한장 음화(negative)를 준비하고 인화지도 스스로 만들어야 했다. 결국 카메라 조작부터 현상, 인화에 이르는 전 과정을 일일이 수작업으로 해야 했기 때문에 당시 사진은 전문가들의 전유물이나 다름없었다. 이스트먼은 이 같은 상황에서 롤 필름(1884)과 코닥 카메라(1888)를 개발, 아마추어들도 손쉽게 사진을 찍을 수 있는 전기를 마련했다.

이스트먼은 당시 무겁고 깨지기 쉬운 유리 건판을 대체할 대안을 고심하는 과정에서 롤 필름을 개발했다. 그는 감광 필름과 홀더를 이용한 롤 필름 시스템을 구상했다. 과거에는 사진을 찍기 위해 건판(dry plate)이든 습판(wet plate)이든 한장 한장 사용해야 했다. 하지만 이스트먼은 이런 번거로움을 피하기 위해 여러 장의 필름을 자동적으로움직여전체 필름에 이미지를 찍은 후 필름 롤만 교환하자는 아이디어를 생각해냈다. 필름을 한장 한장 교환하는 대신, 옆으로 움직이게 한다는 발상이 롤 필름을 탄생시킨 것이다.

필름을 좀 더 일반적인 말로 표현하자면 감광(photosensitization·빛을 쬐어 화학적 변화를 일으키는 현상)부라고 표현할 수 있다. 롤 필름이 탄생하기 전 감광부의 변천사는 주로 재질 측면에서의 변화였다. 은판에서 유리판, 종이·젤라틴 건판 등 시간이 지날수록 감광부 재질은 더욱 유연해지고 가벼워지며 투명해지는 경향을 보였다.

감광부의 재료는 계속 발전했지만 한 장씩 처리하는 방식에는 전혀 변함이 없었다. 당시 사진가들은 이점에 그다지 주목하지 않았다. 이스트먼만이 여러 장의 감광판을 도입하는 사진술의 가치를 알아봤다. 당시 사진사들이 여러 장씩 처리하는 방법에 그다지 주목하지 않았던 이유는 당시의 사진 산업이란 사진관에서 전문가들이 한장 한장씩 수작업으로 진행하는 것이라는 상식이 지배했기 때문으로 보인다.

이스트먼은 아마추어 사진가로서 밖으로 다니며 사진을 찍는 일에 관심을 갖고 있었다. 당시 기자들도 현장의 화면을 생생하게 담아올 경우 책이나 신문 등에서 큰 반향을 일으킬 수 있기 때문에 좀 더 취급하기 쉬운 사진술에 대한 니즈가 있었다.

필름은 기존 유리판보다 유연하고 역동적인 특성을 갖고 있었다. 필름도 한층 가벼워져 이동성 측면에서도 경쟁력이 있었다. 필름 이동 기구를 도입해 간단하고 쉬운 조작만으로 상이 찍히지 않은 새로운 필름을 움직여 원하는 곳으로 이동시키는 것은 당대엔 그야말로 혁신 중의 혁신이었다. 역동화는 진화의 올바른 방향이었고, 역동화를 위해 당시 최선의 선택은 가볍고 여러 장을 붙여서 만들기 용이했던셀로판이었다.

롤 필름의 주 재료는 셀로판이었다. 하지만 셀로판의 성질을 조금이라도 아는 사람이라면 셀로판을 필름으로 쓸 때 어떤 문제가 생길지 금세 간파할 수 있었다. 당대 소재 산업의 성숙도는 높지 않아서 셀로판이 최신 기술이었지만, 셀로판은 열이나 습도에 극히 민감하고 기계적 강도가 그다지 높지 못했다. 심지어 습도계로도 사용될 정도여서, 조금 과장하자면 비 오는 날이나 흐린 날에는 필름이 우글거려 이미지가 제대로 찍히지 않았다.

셀로판을 사용할 때에만 문제가 발생하는 것도 아니었다. 필름을 생산하는 공정에서도, 필름을 생산하고 보관하는 공정에서도 동일한 문제가 일어났다. 이러한 당시의 상황을 트리즈(TRIZ)의 기술적 모순으로 형식화해 보면롤 필름 재료로 셀로판을 사용하면(approach), 여러 장을 바꿔가며 편리하게 사진을 찍을 수 있으나(good), 열이나 습도가 롤 필름을 우글거리게 해 상이 필름에 제대로 맺히지 않으므로 이미지의 품질이 나빠진다(bad)’로 요약할 수 있다. 이 같은 기술적 모순을 극복하지 못했다면 이스트먼은 아무리 좋은 본인의 발명도 세상에 내놓지 못했을 것이다. 롤 필름 카메라라고 하는 것도 아예 실재하지 못했을 수도 있다.
 

당시 사진 기사들의 입장에서 본다면 셀로판은 이미지의 질을 떨어뜨리는 몹쓸 물건이었다. 그들은 무거운 유리로 만든 사진판을 갈아 끼우는 아주 약간의 번거로움 정도는 충분히 감수해야 할 당연한 작업이라고 여겼다. 이스트먼의 아이디어는 사진기사들의 성역을 감히 침범하는 것이었기 때문에 그들에게는 롤 필름이 우글거린다는 게 매우 좋은 공격 포인트였다.

그러나 이스트먼과 그의 조력자들은 셀로판 필름이 우글거리지 않도록반작용을 가하는 기구물을 셀로판 필름에 부착해 이 문제를 해결했다.(이는 DBR 79밥솥 & 면도날, 통찰의 노하우는 비슷하다에 소개된 밥솥과 면도기의 해결안과 놀랍도록 유사하다.) 바로 셀로판 필름을 통째로 종이에 붙여서 쓰는 방법이었다. 종이라는 저렴하고도 강한 보강재가 셀로판을 보관할 때, 혹은 셀로판으로 사진을 찍을 때 우글거리는 것을 막아준다. 이 보강재는 필름을 현상할 때는 필요가 없으므로 이 때 제거했다. 이 아이디어는 표층분리 필름(stripping film)이라고 불렸다.

이것만으로는 롤 필름이 쭈글쭈글해지는 것을 막기 부족했기 때문에 롤 필름을 잘 펴주고 이동시켜주는 필름 롤 홀더도 개량을 거듭했다. 바로 두 개의 필름 릴과 두 개의 가이드 롤러로 구성된 홀더다. 필름이 늘어나 초점면을 벗어나는 것을 막기 위해 필름이 항상 팽팽하게 당겨지는 반작용을 가할 수 있도록 한쪽 필름 릴에 정지장치를 달고 다른 쪽 릴에는 스프링을 달아 필름이 계속 팽팽한 상태를 유지하도록 했다.

기술은 시대와 장소, 목적에 따라 천차만별로 변화한다. 맛있는 밥을 짓기 위해 밥솥에압력을 가한다거나, 털을 깔끔하게 깎기 위해가로대를 설치한다거나(DBR 79호 참조), 셀로판의 우글거림을 막기 위해보강재를 설치하는 등 구체적 아이디어들은 산업마다 모두 다른 모습을 갖는다. 그러나 그 본질은 모두 유해한 작용에 대한반작용의 도입이란 사실을 알 수 있다. 이런 본질은 산업계와 시대와 무관하게 보편적으로 통용된다.

이런 점에서 볼 때, 다음 세대를 위한 기술 진화의 첫 걸음에서 난관에 부딪히는 상황도 기술적 모순으로 이해할 수 있고, 다른 분야의 해결안들을 통해 이를 극복할 수 있다. , 개별 문제 차원에서 현재 발생한 기술적 모순뿐 아니라 기술 진보 역사의 큰 흐름에서 발목을 잡는 기술적 모순도 같은 방식으로 동일하게 해결할 수 있다는 뜻이다.

많은 사람들이 미래의 기술을 알고 싶어한다. 그런데 미래는 실상 과거에 이미 씌어져 있는 경우가 많다. 오늘날 내가 관심이 있는 시스템과 가장 가깝거나 유사하거나 본질적 기능이 동일한 시스템이 과거에 어떻게 변천해왔는지 살펴보라. 그러한 흐름들에서 미래에 출현할 가능성이 높은 시스템을 읽을 수 있다.

 

이 과정을 가속화해 주는 게기술진화법칙이라 불리는 일련의 패턴이다.

트리즈의 창시자인 겐리히 알트슐러가 정리한 기술진화의 법칙은 다음 여덟 가지가 있다.

<트리즈의 기술진화 법칙>

1. 시스템은 기능 수행을 위한 필수 구성 요소로 구성된다.

2. 시스템은 요소 간에 에너지가 원활하게 소통해야 한다.

3. 시스템은 요소·작용에 조화가 이뤄져야 한다.

4. 완성된 기술 시스템은 이상성(ideality)을 증가시키는 방향으로 진화한다.

5. 시스템은 요소요소가 동일한 속도로 진화하지는 않으며 그 때문에 필연적으로 모순이 발생한다.

6. 시스템은 진화의 한계에 다다르면 그 자신 혹은 다른 시스템과의결합을 통해 상위 시스템으로 전이해 새로운 진화를 시작한다.

7. 시스템이 진화의 한계에 다다르면 그 자신이미세 수준으로 전이하거나 새로운 지배법칙이 적용된 새로운 진화를 시작한다.

8. 시스템의 각 구성 요소 역시 개별적으로 진화하며 다양한 진화의 경로를 따른다.

 

이 기술진화의 법칙을 감광부에 적용하면 매우 다양한 시스템의 모습을 생물 진화의 계통도처럼 그려볼 수 있다. 이런 계통도(‘진화맵혹은진화트리라고 부른다)는 시스템의 과거와 현재, 미래의 방향성에 의미심장한 영감을 준다. ‘은판유리판종이·젤라틴 건판셀로판으로 이어지는 감광부의 진화사는곧 감광부 소재의유연화로 표현할 수 있다. 셀로판 소재에서 중단할 것 같았던 감광부의 진화사는 이스트먼의 롤 필름 개발로 또 다시셀로판셀로판 롤 필름으로 진화했으며, 이는 감광부 취급 측면의역동화로 요약할 수 있다.

이런 진화의 역사를 따르던 감광부는 더 이상 진화할 데가 없는 것처럼 보였다. 소재 측면이든, 취급 측면이든 진화 단계에서 거의 성숙 지점에 다다랐기 때문이다. 이때 여섯 번째 기술진화 법칙(결합에 의한 전이)에 부합하는 형태의 기술이 새롭게 출현하면서 사진 기술은 한 단계 더 진보한다. 이전까지는 사진을 찍는 작업과 현상 작업, 인화 작업이 따로 분리돼 있었지만 그것들이 결합된 형태로즉석 사진이라는 시스템이 출현한 것이다.

하지만 여기도 끝은 아니었다. 즉석 사진이 출현했을 때에도 사람들은 감광부의 진화는 여기가 막다른 골목이라고 생각했다. 실제 감광부의 소재는 시간이 흐르며 은판에서 셀로판으로 계속 변모해갔지만, 동작 원리는 은판일 때와 거의 변화가 없었다. , 빛이 일으키는 화학반응(감광)을 이용해 피사체에서 반사되는 빛을 기록하는 방식에는 차이가 없었다. 하지만 진화 법칙은 이처럼 진화의 막다른 골목에서 또 다른 돌파구를 찾는다. 바로 화학 반응인 감광 방식에서 광전 변환(photoelectric transformation·빛을 전기 에너지로 변환)으로의 전이였다. 그리고 이 진화의 배경에는 일곱 번째 기술진화 법칙(새로운 지배법칙)이 뒷받침돼 있다.

광화학 반응을 활용한 감광 원리는 불변일 것처럼 보였다. 그러나 1970년대 중반 광화학 반응의 창시자였던 코닥의 한 연구실에서 빛이 전기 신호로 바뀐 형태의 새로운 감광 원리가 실증된 후, 1990년대 중반 이후 카메라 하면 당연히 디지털 카메라가 상식이 됐다. 불변의 원리처럼 보였던 광화학 반응을 통한 감광부의 시대는 막을 내렸고, 빛이 전자를 이동시키는 반도체 이미지 소자가 필름을 대신해 감광부의 역할을 하게 된 것이다.

감광부만큼 기술의 진화에 있어서 지배법칙의 변화가 일어난 예가 음향 미디어다. 1877년 발명왕 토머스 에디슨은 실린더 형태의 구리 원통에 무른 주석층을 감고 이 주석층에 바늘로 홈을 내 소리를 기록하는 축음기(phohgraphy)를 고안했다. 이 같은 원리는 홈이 새겨진 오르골처럼 그 이전에 존재하던 음향관련 기기들과 그 형태나 원리 측면에서 꼭 빼 닮은 것이었다.

우리는 흔히 하늘 아래 새로운 것은 없다 하는데, 과연 그렇다. 인간의 발명이란 언제나 과거에원형(prototype)’이 존재하고 그 변형을 통해 이뤄진다는 사실은 에디슨이 만든 축음기에서도 동일하게 확인할 수 있다. 이것은 진화의 법칙에 선행하는 발명과 발상의 기본 공리다.

1877년 에밀 베를리너는 실린더형 축음기를 현대의 턴테이블 방식으로 만들어내는 데 성공했다. 원반형 미디어는 분명 에디슨의 축음기보다 제작, 이동, 보관, 취급이 훨씬 용이하긴 했지만 기하학적인 형상의 변화였을 뿐 기계적인 기록과 재생 원리, 회전(기록된 내용을 찾아가는 방식)은 동일했다.

기계적인 기록 및 재생원리가 바뀐 건 1965년 제임스 러셀이 콤팩트디스크(CD) 기술을 출원한 게 계기가 됐다. (이 당시는 기술적 측면에서의 돌파구를 마련한 수준이었고 실제로 이 기술이 대중화된 것은 1982년 네덜란드 가전업체인 필립스와 일본 소니가 CD를 내놓으면서부터 본격화됐다.) CD는 더 이상 지그재그 홈을 바늘로 읽지 않았다. 대신 부분부분 결정화된 영역을이라는 바늘로 더듬어 나갔다. , LP에선 딱딱한 고체에 홈을 파 놓았다면 CD에선 고체에 미세한 결정질의 작은 광학패턴들이 홈의 역할을 대신했다. 이처럼 CD가 이전의 LP 시장을 대체하면서 음향 기록과 재생의 지배법칙이 변화하게 됐고, 이에따라 음반 시장은 아날로그에서 디지털로 급격하게 전환됐다. 이는 곧 트리즈의 일곱 번째 기술진화 법칙이 적용된 것이다.

CD로 음향 미디어에 새로운 전기가 마련되기는 했지만 여전히 저장미디어의 플랫폼 측면에서는 변화가 없었다. 기계적으로 회전해야 한다는 방식은 변하지 않았기 때문에 아직도 CD는 초기의 레코드판처럼 돌아야만 했다. 이 때문에 음향기기를 소형화하는 데 한계가 있었다. 저장 미디어 플랫폼을 돌리기 위해 회전모터 등 여러 부품들이 필요했기 때문이다. 음향기기의 소형화는 바로 MP3 미디어의 출현으로 가능해졌다. 그리고 여기에도 일곱 번째 기술진화 법칙이 적용됐다.

오늘날 MP3 플레이어에서 소리를 저장하는 매개체는 반도체(semi-conductor). 반도체는 물질의 전자 상태가 변해 도전성(conductivity)이 변하는 물질이다. 반도체에 저장된 소리를 찾아가는 방식은 더 이상 기계적인 회전이나 기계적인 이동이라는 법칙을 따르지 않는다. 반도체에 전기적인 신호를 보내 음악 정보가 어디에 있건 순식간에 찾아내서 재생하며 원하는 위치에 기록할 수 있기 때문이다. 이는 곧, 이제 더 이상 저장 미디어가 회전할 필요가 없게 됐고, 원반 형태를 따라야 할 이유도 없어졌으며, 그로 인해 미디어기기를 얼마든지 소형화할 수 있다는 뜻이다. 기록된 소리를 찾아가는 과정이 기계적인 회전 운동에서 전기적인 힘으로 바뀌었기 때문이다.

결국 미디어가 진화한 계보를 써 본다면회전 원반+기계적인 홈과 바늘회전 원반+광학패턴과 빛임의의 형태를 가질 수 있는 정지한 미디어+ 반도체 전자 상태의 변화 및 전기등으로 요약할 수 있다. 이처럼 소리를 기록하는 미디어 역시 감광부와 마찬가지로 당시 사람들이 주목하지 않았던 새로운 지배법칙으로 진화해 왔다.

트리즈의 많은 이론과 원리들은 개별 문제의 해결안으로부터 정립된 것만은 아니다. 트리즈 연구의 극히 초기부터 과학사, 기술사의 변화 속에서 동일하게 반복되는 원리들을 인지하며 정립한 문제 해결 이론의 총합이다. 트리즈의 한 축은 기술진화를 조망하고 해석해 예측하는 기법이다. 지나온 과거의 역사는 정반합의 변증법적 발전의 결과물이며, 그 집합은 진화의 패턴으로 정리할 수 있다는 게 트리즈의 결론이다.

과거에 존재한 모순적인 발전사를 변증법적 진화 패턴이라는 새로운 시각으로 조망할 수 있다면, 미래 역시 동일한 변증법적 사유를 통해 새로운 가능성을 제시할 수 있다. 인류가 원하는 것들은 기존에 존재하는 모습에 많은 지배를 받으며 새롭게 대두되는 환경에 지배를 받는다. 그러나 놀랍게도 인류가 새로이 원하는 것들의 전체 집합은 참으로 서로 비슷하다. 분야는 다르다 해도 문제와 그 해결안의 본질은 유사한 것처럼 문제 해결안의 집합체인 진화사 역시 서로간에 유사성을 갖는다. 서로 다른 기술의 진화사 간 유사성을 간파할 수 있다면 패러다임을 바꿀 기술 진화를 이끌어낼 수 있는 통찰에 이를 수 있다.

필자는 KAIST에서 화학공학 석사와 박사 학위를 받았다. 국제 트리즈 협회 공인 Level 4 전문가로, 삼성종합기술원에서 200건 이상의 연구 개발 과제 컨설팅을 수행했다. 저서로 <회사를 살리는 아이디어 42가지(공저)>가 있다.

 

동아비즈니스리뷰 350호 Smart Worcation 2022년 08월 Issue 1 목차보기