	2019년도 「대한민국 발명교육대상」 발명교육 사례서
	주 제 : 트리즈를 활용한 창의적문제해결 방법
	소 속 : 대전 충남기계공업고등학교 직․성명 : 교사 배 은 식

주 제 : 트리즈를 활용한 창의적문제해결 방법

1. 동기 및 목적

창의력은 자연속에서 태동한다고 누가 했던가. 어렸을 때 자연 속을 놀이터로만 자랐던 나는, 그 당시 후회를 지금은 자랑스럽고 나를 만들어 준 기쁨으로 알고 있다. 2002년 트리즈(TRIZ)를 도서관에서 처음 접하면서 나의 가슴을 설레이게 만들고 그로부터 내 인생은 새롭게 시작되었다. 그동안 시행착오를 아무생각 없이 살아왔던 모습이 후회스러웠다.

창의력 생성법으로 적은 시간에 많은 효과를 누렸던 이유는 첫째 고정관념을 버리는 훈련과 둘째는 영재학습법(4단계)의 훈련이다. 영재는 gifted와 talented 이론으로 대두되는 데 전자는 이미 주어 지지만 후자는 개발되어 진다고 자신있게 말할 수 있다. 세상에는 방법이 있기 마련이다. 공부 잘하는 방법, 물고기 잡는 방법, 돈을 버는 방법, 축구를 우승하는 히팅크법 등 우리는 그동안 고정관념을 가지고 수많은 시행착오를 그냥 우습게 생각했던 것이 가장 우리의 많은 시간을 낭비한 요인이다.

2. 추진 내용

고정관념을 버리는 훈련으로는 육색모사고법과 다양한 분야로 생각을 이끌 수 있는 장이론(field method)을 소개하고 싶다.

첫째, 육색모사고법은 육색모자의 색깔에 따른 사고가 다른 것으로 연습을 통해서 자기의 생각이 아닌 다른 생각을 할 수 있는 능력을 배양해준다. 예로 검정색모자는 단점과 비평을 하고, 황색모자는 장점과 긍정적 사고를 개발해주는 방법이다.(백색-이성적 사고, 적색-감성사고, 녹색-창의적 사고, 청색-리더사고) 그리고 장이론은 유창성을 기반으로 융통성을 생성해주는 방법으로 기계장, 열장, 화학장, 전기장, 전자기장, 자기장 등으로 사고의 유연성을 키울 수 있다.

둘째, 4단계 영재학습법으로 1단계(문제파악), 2단계(구상(도), 3단계(실행), 4단계(발표 및 평가)를 단계별로 뛰어넘지 않고 팀웤에 의해 해결하는 방법을 연습을 통해 큰 창의력을 발휘할 수 있다.

발명문제 해결 4단계(발명문제 정의(what), 발명문제 핵심(방향-where), 정보사냥(how), 해결책(why))도 같은 맥락이다.

제주도로 가는 방법은 다양하고 많이 있지만 가장 경제적이고 안정적인 지름길을 우리는 스스로 찾을 수 있을 것이다.

3. 추진 방법

가. 다양한 사고를 해야 한다.(경험이 풍부해야 한다.)

수박의 발명품 종류 : 씨 없는 수박, 무등산 수박, 네모난 수박, 노란 수박(참외 수박), 오이 수박

브레인스토밍 : 6～8명 정도의 인원으로 구성하며 많은 아이디어를 내기 위한 방법으로서 4가지 규칙을 갖는다.

첫째는 서로 비판하지 않는다. 둘째는 자유분방하도록 권장한다. 셋째는 질보다 양을 기대한다. 넷째는 결합 조합에 개선을 추구한다.

예 : 한 장의 신문지용도(50가지도 나온다.)

변소의 휴지, 포장용 종이, 방석 대용, 파리 잡는 종이, 종이점토의 대용, 재생지원료, 페인트 칠 할 때 칠하지 않는 부분에 붙인다, 소매치기의 눈속임, 이발관 면도칼 닦기, 먼지 털이 만들기, 전등의 갓, 흡수지, 풀 붙일 대 밑판 잉크의 연구 교재, 구두의 습기제거, 상용한자 교재, 튀김의 기름 받이 등

1) 자원 활용하기

2) 자연계의 장

장(field, F)	종류
기계(Mechanical, Me)	중력, 압력, 압력 차, 운동력, 복원력, 마찰력, 부력, 진동, 표면장력, 삼투압, 흡수력, 흡착력, 결합력 등
열(Thermal, Th)	온도, 온도차, 열, 냉각
화학(Chemical, Ch)	화학반응, 반응 에너지, 촉매, (불)활성물질, 냄새, 맛 등
전기(Electrical, E)	전하, 전류, 전위차, 전해(분해, 도금, 영동) 전류 등
자기(Magnetic, M)	자기장, 자기장의 차 등
전자기(Electro-magnetic, EM)	전파, 극초단파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 등

3) 육색모사고법

색깔	사고의 유형
백색	중립적이고 객관적인 사고 - 사고기능의 도야이며 방향제시(컴퓨터)
적색	직관에 의한 감정이나 느낌 - 복합적 판단, 감각, 맛, 미적
흑색	부정적인 견해 의견 - 과거의 경험, 미래의 실패를 전망
황색	낙관적․긍정적인 시각 - 햇빛, 밝음, 낙관, 구체적 계획과 제안
녹색	창의성과 새로운 아이디어- 풍요와 성장, 열매의 씨앗-수평적 사고
청색	조절 및 통제(오케스트라의 지휘자처럼 다른 모자의 사용법을 조절)

흑색-부정적인견해의견, 황색-낙관적 긍정적인 시각, 녹색-창의성과 새로운 아이디어, 청색-조절 및 통제(오케스트라의 지휘자처럼 다른 모자의 사용법을 조절)

육색모를 쓰고 모자의 색깔에 따른 사고와 발표를 하며 생각을 다양하게 하고 감정과 생각을 바꾸는 아주 훌륭한 사고법임을 모자로서 시연하여 준다.

나. 시행착오를 줄이는 트리즈 발명

1) TRIZ의 정의

창조적 문제 해결 이론(Theory of Inventive Problem Solving)이란 뜻의 러시아말(Teoriya Reshniya Izobretatelskikh Zadatch)의 머릿글자로서, 발명과 혁신을 달성하기 위한 강력한 구조적인 접근법이다.

1946년 구 소련의 알트슐러에 의해서 처음으로 연구되었고, 전세계의 150만건의 특허 중 4만건의 창조적인 특허를 선정하여 ① 발명문제를 정의 ② 발명의 수준 ③ 발명의 유형 ④ 진화의 유형 등을 발견하여 탄생되었으며, 미국, 독일, 네덜란드, 스웨덴 등 선진국에서 정규교육과정으로 선풍적으로 도입하여 가르치고 있다.

시행착오(trial and error)를 줄이고, 어떻게 해결해야 하는지(How to Solve)를 가르쳐 주는 개념적 해결책을 주는 일반적이고 체계적인 문제 해결 이론이다. 경제적 이윤의 기본 토대가 점차 발명, 특허, 노하우, 디자인 등 지적자산으로 변해가고 있다.

2) 발명의 수준

(수준1) 자명한 해결책 : 열 손실을 줄이기 위하여 두꺼운 단열재 사용. 수송의 효율을 개선하기 위하여 좀 더 큰 트럭. 디스플레이에서 좋은 화질을 위하여 해상도를 높임.

(수준2) 작은 개선 : 용접장치에 부착된 역화방지기 또는 소화용 도구. 무게가 덜 나가는 속이 빈 도끼의 손잡이 등.

(수준3) 획기적인 개선 : 볼펜, 산악용 자전거, 컴퓨터의 마우스, 래디얼타이어.

(수준4) 신개념 : 현미경, 내연기관, 집적회로, 개인용 컴퓨터, 가상현실 등.

(수준5) 발견 : 비행기, 트랜지스터, 사진, 컴퓨터, 페니실린, 형상기억합금, 중합체, X선, DNA 등 레이저, 증기기관과 열역학 등  TRIZ에서는 수준 2,3,4를 발명하는 데 도움을 준다.

3) 트리즈의 실제

4) 트리즈 연산자

4. 세부 추진 내용

가. 학생들의 발명․ 창의력 향상 실적

1) 트리즈 활용기법(발명문제정의-발명문제핵심-정보사냥-해결책)으로 단계적 해결방법으로 간다면 많은 시행착오를 줄일 수 있는 획기적인 방법이며 실험적으로 확인되었으며, 그로 인한 실적으로 제4차산업에 걸맞는 충남기계공업고의 전자기계기술로 전문적인 해결책을 통한 EM동아리 학생들이 미래상상기술대전에서 3년 연속 금상(장관상과 특허등록증)을 받았고, 학생들의 시행착오를 줄이는 큰 역할이 되었다.

<미래상상기술대전 금상수상>	<EM동아리 수상 현수막>	<EM동아리 수상식>

2) 진정한 발명영재(인재)를 육성하기 위하여 창의학당의 프로그램을 계획하고 전국적인 훌륭한 강사진을 구성하여 2016년부터 현재까지(3년 6개월) 운영한 결과 학생과 부모님 만족도가 실제적으로 큰 성과를 낳았으며, 지금은 32명 이내 구성으로 최고의 동기유발 영재(인재) 프로그램을 봉사적으로 운영하고 있다.

<2018 창의학당>	<2018 창의학당 발대식>	<2018창의학당 수료식>

그리고 발명교육에 내용을 개선하여 다양한 주제의 프로그램을 운영하였고,  창의적 아이디어를 만들어 대회 참여와 창업계획서 작성까지 연계하여 지속적으로 발전시켜 나갈 수 있도록 지도하고 있다. 미래 4차 산업혁명 시대의 걸맞는 창의적영재교육 프로그램을 발명교육에 접할 수 있도록 적극적으로 노력하고 있다.

나. 발명교실(학급, 동아리) 운영실적

2006.3월부터 2009.2월까지(2년) 발명교실을 운영하면서 대덕전자기계공등학교  발명교실을 대전 서부지역의 발명 중심학교로 중추적인 역할을 하였다. 발명기본교육과정, 발명영재학급 운영 외에 서부지역 발명거점센터로 발명반 운영 프로그램, 학부모 발명교실, 발명캠프 등 다양한 프로그램을 운영하였다.

대전 서부지역을 대상으로 발명영재학급(20여명)을 100시간 이상 운영(리더쉽, 연극, 창의력 등)하여 지역영재의 거점을 만들었다.

또한 충남기계공업고등학교 전공동아리(EM) 교육의 활성화를 위해 3D프린터 제작과 시작품제작 그리고 각종대회 출전 등으로 청소년미래상상기술대전에서 3년 연속 금상(장관상)을 수상함. 창의학당(한국청소년발명영재단 대전지부)이라는 관내 초·중학생을 대상으로 하는 참신한 발명교육 프로그램을 개설하여 운영하는 등 발명인재교육 확산에 기여함. 이러한 결과 지역의 학생들은 물론 대덕전자기계고등학교(발명교실 운영 시)와 충남기계공업고(2016-현재) 학생들의 발명활동이 생활화되었고, 매년 여러 발명대회 등에 참여하고 입상을 하는 등 많은 내·외적 성과를 발휘했다.

다. 발명 관련 연구발표 및 발명문화 확산실적

발명교육 프로그램 운영 및 제4차산업혁명에 맞는 역량 강화(TRIZ 기법, 영재,  3D프린터, 창업지도 등)를 위해 발명 관련 연수를 517시간 이수하였다. 발명, 창의성 영재, TRIZ, 3D프린터 설계 활용, C프로그래밍, 디자인 능력, 특허출원과정, 창업 등 다양한 분야에서의 전문성을 쌓고 있으며, 이를 학생 교육활동 및 자기발전에 활용하고자 성실히 신기술을 연수하였다.

발명교육을 진행하면서 가장 중요한 것은 발명동기 유발이다. 관심을 갖게하는 것과 메모습관만 있으면 발명가로서의 성장은 준비된 것이다.

그리고 발명방법(즉 트리즈 활용)을 찾고 시행작오를 줄이는 노력을 꾸준히 해 온 결과 트리즈 4단계와 창의력대회 기술적문제해결에서 즉석과제 해결법을 창안하고 접목시킨 결과 세계창의력대회 3회 출전의 결과를 낳았다.

가장 기억되는 것은 불모지 대덕전자기계고등학교에서 전국창의력대회 금상을 수상하고 어려운 학생들을 대전상공회의소 지원을 받아 세계창의력대회(DINI) 출전하여 우수한 성적을 거두면서 대한민국인재상 2명을 배출한 교사로 청와대 사례발표 2분(2009)을 진행하였다.

이를 실제 활용하기 위하여 2016년부터 창의학당을 개설하고 프로그램과 유명한 강사진을 초청하여 인재로 가는 학당을 현재까지 인기리에 운영하고 봉사하고 있습니다. 실용적인 발명교육에 TRIZ 활용, 영재기법 적용, 특허출원, 창업 교육 등을 접목시키면서 발명교육의 활성화를 위한 다양한 프로그램을 진행하였다.

라. 각종 교보재 개발 실적

발명 및 창의력 영재교육 발전을 위하여 프로그램 내용을 체계적으로 개발하고, 다양한 분야를 응용을 위하여 각종 연구활동을 진행하였다.  발명교육센터 공통프로그램 중 지식재산권영역에서 학생 및 교사용 6권을 집필 참여하였고, 국제지식재산연수원 내 발명교육센터 개설 때부터 향후 5년간 박사님들과 협동하여 20여종의 교재를 집필하였다.

중소벤처기업부에서 진행하는 1팀 1기업(EM동아리)을 2년 연속 운영하였으며 전자기계기술을 제4차 산업혁명에 걸맞게 접목시킬 수 있는 기회가 되었습니다.

연구를 통한 발명교육 질을 높이고 학생들에게 새로운 방법을 추구할 수 있는 기회가 되었다.

마. 각종 경진대회 입상실적 (경시대회, 전시회, 공모전, 창의대회 등)

주변 생활아이디어를 찾고 메모하는 습관을 갖는 것이 발명대회 입상의 지름길이다. 대회에 나갈 아이디어가 있어야 정보사냥을 하고 트리즈 4단계(문제정의-발명문제핵심-정보사냥-해결책)의 순차적인 진행으로 시행착오를 줄이면서 최선의 해결책을 찾도록 유도하였다. 그 결과 2014년 이후 동아리활동, 발명교실활동, 방과후활동을 통하여 학생들이 각종 대회에 출전하여 84건(장관상 6명)의 수상을 하였고, 특허등록 2건과 특허출원 13건의 실적을 올렸습니다. 교내상도 다수 수상하였으며, 결과와 함께 발명대회 도전과 최종적으로는 창업계획서를 만드는 것까지 진행하고 있습니다. 회사에 입사하여 직무발명을 통한 국가기술발전에 도움이 되리라 기대됩니다. 학생지도와 더블어 2014년 이후 10건(장관상 3건)을 수상하였고 지금까지 국무총리상 외 7건의 장관상을 수상하였다.

바. 저서 및 기타사항

2014년 이전에 개발하였고 국제지식재산연수원의 발명교육센터 설립 초기부터 교수님과 팀원과 협동하여 10여권 넘게 개발하였고, 교수님들과 TRIZ 활용을 위한 창의적문제해결력을 우리나라 교육 접목에 최초로 공교육 도입을 시작하였고, 특허출원과정을 학생들에게 쉽게 적용하려고 노력하였으며, 창의적 기술개발에 방법론을 접목시켰고, 한국여성발명협회 발명지도사 양성과정을 개발하였다.

구분	제목	주요내용	연구기간 (제출기간)	주최/주관
공동	발명교육센터교육프로그램개발:전체과정 최종보고서	발명교육프로그램 보고서 공동제출	2005년도(최유현교수 공동연구)	국제지식재산연수원/발명교육센터
공동	주니어발명마스터과정	초급	2007년도(황재효교수 공동연구)	국제지식재산연수원/발명교육센터
공동	주니어발명마스터과정	중급	2007년도(황재효교수 공동연구)	국제지식재산연수원/발명교육센터
공동	나의 아이디어를 발명으로	초급	2007년도(최유현교수 공동연구)	국제지식재산연수원/발명교육센터
공동	발명부터 특허까지	중급	2007년도(최유현교수 공동연구)	국제지식재산연수원/발명교육센터
공동	나도 발명전문가	고급	2007년도(최유현교수 공동연구)	국제지식재산연수원/발명교육센터
공동	특허명세서 일반	명세서 도면작성	2007년도(황재효교수 공동연구)	국제지식재산연수원/발명교육센터
공동	발명문제해결 길라잡이	고급	2007년도(남현욱교수 공동연구)	국제지식재산연수원/발명교육센터
공동	창의적 기술개발	40가지 발명원리	2008년도(문대영교수 공동연구)	영동대학교 산학협협력단
공동	발명지도사 양성과정교재	발명기법지도	2006년도(왕연중소장 공동연구)	한국여설발명협회/특허청

5. 기대 효과

제4차산업의 변화로 창의적인 사고와 방법이 유난히 빛을 발하는 시대가 왔다. 모든 것은 방법이 있다는 생각으로 사물을 바라보고 상황을 해결하려고 한다면 훌륭한 창의성이 발현된다고 생각된다.

교육의 목표도 부가가치창출에 목적을 두고 과목을 배우고 실생활에 활용할 요소와 동기유발 요소를 찾는다면 학생들과 선생님들 그리고 부모님들이 신명나는 교육현장과 미래의 쓸모있는 교육이 될 것이라 생각된다.

첫째는, 발명동기 유발의 방법으로 황당발명을 소개하고 황당발명대회를 개최하여 흥미를 갖게 하고 아이디어 메모습관을 통해서 규칙적인 발명습관을 높일 수 있다.

둘째는, 창의력의 기본적인 자세는 고정관념을 버리는 훈련으로 입장바꾸기 연극과 육색모사고법의 실습으로 키워질 수 있다.

셋째는, 창의적인 사고를 키우는 방법으로 트리즈에서 비롯된 발명 4단계를 팀별로 작성하고 토론을 통해서 시행착오를 줄이는 방법론이다. 중요한 것은 1단계, 2단계의 중요성을 몸소 익혀야 된다는 것이다. 첫 단추를 잘못끼는 순간 시행착오가 앞을 가로막을 것이기 때문이다.

현장과제 해결방법도 문제파악의 중요성을 깨닫고 실습을 통한 연습이 절대적으로 필요가 있다.

노력만이 전부가 아니라는 것을 실천하다 보면 창의적 해결방법을 찾는 능력이 발생한다.