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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 적정기술 활용 공학설계교육의 예인 ‘소외된 90%를 위한 창의융합설계 아카데미(이하 적정기술기반 공학설계활동)’에서 학생들의 설계활동을 ‘디자인 사고’의 관점으로 분석하고 이를 토대로 적정기술기반 공학설계활동이 나아갈 방향과 공학교육에 대한 시사점을 제시하고자 한다.
- 프로토타입 제작에서 가장 중요한 점은 보다 많이, 보다 빨리 실패하는 것이다. 학생들이 많은 실패의 과정을 통해 실제 제품개발에서 위험요소를 최소화하기 위해서이다.
가설 설정
- 최종안을 설계하고 프로세스를 구축하는 과정에서 단순히 좋은 설계결과물을 제시하는 것에서 그치지 않고, 현지에서 지속가능하고 확산 가능할 수 있도록 비즈니스 모델을 도입하였다. 학생들은 한 마을을 30가구라고 가정하고 기준 전기세를 토대로 유지 관리세를 계산하였으며, 한 가구당 3$를 부담하여 한 달 기준 $90확보를 유지 관리 인건비로 사용할 수 있도록 하였다.
제안 방법
- 4개 분야(에너지-기계, 주거-환경, 물, 전기-IT)에서 설계문제를 3개씩 제출하였으며, 1문제당 2개 조가 배정되어 설계활동을 하였다. 각 분야에서 제시한 설계문제는 학생들에게 자료집 형태로 제시되었으며, 다음 [Table 2]는 에너지-전기 분야에서 제시한 설계문제의 예이다.
- A조 학생들은 브레인스토밍을 통하여 홍수 피해 시 안정적인 지지 장치, 효과적인 프로펠러 작동방식, 유속 보존 방법에 대한 아이디어를 제시하였다. 그 결과, 기둥으로 고정시키는 디자인, 플로팅(floating) 디자인, 도르래형식의 세 가지 디자인을 고안해내었고, 각각의 디자인을 구체화 시켰다.
- A조에 설계문제의 제약점은 크게 3가지, 전기 공급, 낙차, 풍속에 관련된 문제로 나눌 수 있었고, 학생들은 그 중 전기 공급 문제를 주된 문제(main problem)로 선정하였다. 주된 문제를 통해 발생하는 문제들을 재 진술하고, [Fig 6]의 과정을 거쳐 아이디어를 도출하였다.
- 전국의 112명 대학생이 참가하였으며, 설계문제는 4개 분야(에너지-기계, 주거-환경, 물, 전기-IT)에 대해 각 분야 당 3개의 문제를 제시하여, 총 12개의 설계문제를 다루었다. 각 분야의 전문가 26명이 튜터로 참석하여 학생들의 설계활동을 튜터링하고 설계결과를 평가하였다.
- A조 학생들은 브레인스토밍을 통하여 홍수 피해 시 안정적인 지지 장치, 효과적인 프로펠러 작동방식, 유속 보존 방법에 대한 아이디어를 제시하였다. 그 결과, 기둥으로 고정시키는 디자인, 플로팅(floating) 디자인, 도르래형식의 세 가지 디자인을 고안해내었고, 각각의 디자인을 구체화 시켰다.
- 그 후 학생들은 [Fig 8]과 같이 유속, 이물질, 프로펠러의 위치, 홍수피해대비로 문제를 나누고, 피코발전기 자체에서의 문제 해결과 수로를 통한 문제 해결을 비교분석하였다. 그러나 두 방안 모두 각각의 장점이 있지만 여전히 유속과 이물질에 대한 오류를 해결하지 못했다.
- 예를 들어, 상부에서 떠내려오는 이물질을 걸러주는 장치를 설계한다고 했을 때, 유속이 느려지는 문제점이 발생하였다. 따라서 유속 문제를 보안하기 위해 따로 수로를 설치하는 방안을 추가적으로 제시하고, 유입구 부분에서 유속을 보존하기 위한 댐 설치 및 수로 토목공사에 대한 비용과 기술적인 부분들을 고려하였다. 이를 도식으로 정리하면 [Fig 7]과 같다.
- 뿐만 아니라 적정기술을 활용한 설계활동은 대학생들이 참여하는 설계활동이므로 학업일정에 영향을 받으며, 언어와 문화가 다른 사용자를 이해하는 데 시간적, 문화적 제약점을 갖고 있다. 따라서 직접적인 관찰, 사용자의 환경에 투입 이전에 간접적인 공감 경험이 대안이 될 수 있다고 판단하여 현지 센터와의 연결, 현지 경험이 있는 전문가들이 튜터로 참여하였고, 적정기술 강의를 제공하였다. 이러한 방법은 디자인 사고에서 말하는 공감의 지향점과 같은 맥락을 갖고 있다.
- 피코 소수력 개발이라는 주제로 설계활동을 한 수상 팀 A조의 설계활동을 초기, 중기, 후기로 분류하고 각 설계활동에서 나타난 디자인 사고 요소와 그 특징을 분석하였다. 설계활동은 학생 들이 직접 작성한 설계일지, 발표 PPT 등을 토대로 분석하였다.
- 학생들은 새로운 접근방식을 모색하기 위하여 초기 설계활동에서 이루어진 브레인스토밍, 자료조사 등을 빠르게 재실시 하였고, 그 결과, 물이 상부로 빠졌을 때 일반적인 강의 흐름에 대한 유속이 아닌 회전력에 의한 유속이 생길 수 있음을 알게 되었다. 이 부분을 수로시스템과 연관시켰을 때 다량의 발전기를 한 번에 설치할 수 있는 구조를 도출해내었다.
- 그러나 두 방안 모두 각각의 장점이 있지만 여전히 유속과 이물질에 대한 오류를 해결하지 못했다. 이에 대한 분석이 완료되지 않은 상황에서 포스터 프레젠테이션을 진행하였고, 이를 통해 새로운 문제접근 방식을 모색하였다.
- A조에 설계문제의 제약점은 크게 3가지, 전기 공급, 낙차, 풍속에 관련된 문제로 나눌 수 있었고, 학생들은 그 중 전기 공급 문제를 주된 문제(main problem)로 선정하였다. 주된 문제를 통해 발생하는 문제들을 재 진술하고, [Fig 6]의 과정을 거쳐 아이디어를 도출하였다.
- 최종안을 설계하고 프로세스를 구축하는 과정에서 단순히 좋은 설계결과물을 제시하는 것에서 그치지 않고, 현지에서 지속가능하고 확산 가능할 수 있도록 비즈니스 모델을 도입하였다. 학생들은 한 마을을 30가구라고 가정하고 기준 전기세를 토대로 유지 관리세를 계산하였으며, 한 가구당 3$를 부담하여 한 달 기준 $90확보를 유지 관리 인건비로 사용할 수 있도록 하였다.
- 피코 소수력 개발이라는 주제로 설계활동을 한 수상 팀 A조의 설계활동을 초기, 중기, 후기로 분류하고 각 설계활동에서 나타난 디자인 사고 요소와 그 특징을 분석하였다. 설계활동은 학생 들이 직접 작성한 설계일지, 발표 PPT 등을 토대로 분석하였다.
- 학생들은 브레인스토밍 활동을 마친 후, 구체적인 설계모델을 구축하기 위하여 필요한 전력값과 피코 소수력발전기의 수를 계산하였다. [Fig.
대상 데이터
- 본 연구는 2015년 7월에 개최된 “제 8회 소외된 90%와 함께하는 창의융합설계아카데미”를 스탠포드대학교 디스쿨(D.school)에서 제시하는 디자인 사고과정을 토대로 분석한 사례연구이다.
- school)에서 제시하는 디자인 사고과정을 토대로 분석한 사례연구이다. 전국의 112명 대학생이 참가하였으며, 설계문제는 4개 분야(에너지-기계, 주거-환경, 물, 전기-IT)에 대해 각 분야 당 3개의 문제를 제시하여, 총 12개의 설계문제를 다루었다. 각 분야의 전문가 26명이 튜터로 참석하여 학생들의 설계활동을 튜터링하고 설계결과를 평가하였다.
- 제 8회 소외된 90%를 위한 창의융합설계 아카데미에서는 26명의 튜터들이 참여하였다. 하지만, 26명의 튜터들의 튜터링에 대한 가이드라인이 없이 자율적인 튜터링으로 진행되었다.
- 팀 A의 구성원은 건축학, 기계공학, 신소재 공학, 생명화학 공학 전공 학생들이었다. 팀 내의 역할 분담에 있어서도 학생들의 전공별 특징이 영향을 주었다.
성능/효과
- 문제정의, 3. 아이디어 도출, 4. 프로토타입의 순으로 진행되었지만, 각 단계 내에서 미시적으로 보았을 때, 일련의 디자인 사고과정을 거치기보다 디자인 사고요소간의 비규칙적이고, 반복적인 상호 작용이 이루어졌음을 알 수 있다.
- 적정기술 활용 설계활동에서는 “팀 활동 1: Problem Definition”을 통해 학생들이 문제를 재 정의하는 시간을 가졌다. 디자인 사고에서 주장하는 문제정의에 비해 적정기술기반 공학설계활동은 꽤 구체적인 위치에서 문제 정의를 시작한다는 점을 알 수 있었다. 이는 학생들이 보다 현실적이고, 구체적인 문제를 정의할 수 있다는 장점이 있지만, 제시된 문제 자체가 구체적인 경우, 문제의 난이도가 높아져 단기간의 설계활동으로 해결책을 찾기에 어렵다는 단점이 있었다.
- 또한 적정기술기반 공학설계활동에서 문제 정의 및 공감에 도움을 주는 ‘비즈니스 캔버스 강의’가 둘째 날에 배치되어 학생들이 사용자를 공감하고 문제 정의를 함에 있어서 순서가 맞지 않다는 것을 알 수 있었다.
- 특히, 수상 팀 A의 설계활동을 통해 발견된 점은 디자인 사고에서 말하는 ‘공감’ 요소가 설계활동 처음부터 마지막까지 계속 반영되었다는 점이다. 또한 학생들의 실제 설계활동은 공감, 문제정의, 아이디어 도출, 프로토타입 제작, 테스트의 순차적인 과정을 거치기보다 공감, 문제정의, 아이디어 도출의 부분적인 과정이 반복되는 것으로 나타났다. 적정기술과 공학설계의 특성을 고려해보았을 때 디자인 사고의 적용가능성은 매우 높았으며, 디자인 사고를 적정기술 교육에 적용한다면 사용자에 대한 풍부한 공감능력을 지닌 공학도를 양성하는 데 긍정적인 영향을 줄 것이다.
- 또한 학생들의 실제 설계활동은 공감, 문제정의, 아이디어 도출, 프로토타입 제작, 테스트의 순차적인 과정을 거치기보다 공감, 문제정의, 아이디어 도출의 부분적인 과정이 반복되는 것으로 나타났다. 적정기술과 공학설계의 특성을 고려해보았을 때 디자인 사고의 적용가능성은 매우 높았으며, 디자인 사고를 적정기술 교육에 적용한다면 사용자에 대한 풍부한 공감능력을 지닌 공학도를 양성하는 데 긍정적인 영향을 줄 것이다.
- 적정기술기반 공학설계활동 일정과 수상 팀 A의 설계활동을 분석해본 결과, 디자인 사고 방법에 대한 구체적인 안내나 기획이 없었음에도 불구하고, 디자인 사고 요소와 관련된 부분이 많이 발견되었다. 특히, 수상 팀 A의 설계활동을 통해 발견된 점은 디자인 사고에서 말하는 ‘공감’ 요소가 설계활동 처음부터 마지막까지 계속 반영되었다는 점이다.
- 하지만, 26명의 튜터들의 튜터링에 대한 가이드라인이 없이 자율적인 튜터링으로 진행되었다. 참여 시간도 모두 달랐고, 설계활동에 관여한 방식과 정도가 모두 달랐다. 어떤 튜터는 해결책에 대한 튜터링에 초점을 맞추는가 하면, 어떤 튜터는 학생들이 의미 있는 설계활동을 할 수 있도록 발문 형식의 튜터링을 하기도 하였다.
- 학생들은 새로운 접근방식을 모색하기 위하여 초기 설계활동에서 이루어진 브레인스토밍, 자료조사 등을 빠르게 재실시 하였고, 그 결과, 물이 상부로 빠졌을 때 일반적인 강의 흐름에 대한 유속이 아닌 회전력에 의한 유속이 생길 수 있음을 알게 되었다. 이 부분을 수로시스템과 연관시켰을 때 다량의 발전기를 한 번에 설치할 수 있는 구조를 도출해내었다.
후속연구
- 공학설계활동에서 디자인 사고를 접목하여 소비자의 요구를 파악하고 소비자를 이해하는 교육을 추가한다면, 궁극적으로 적정기술 제품이 현지에서 지속가능하고 소비자의 만족도를 높이는 긍정적인 역할을 하게 될 것이다. 현재 디자인 사고를 공학설계활동에 접목하고자 하는 시도는 일부 있었지만, 디자인 사고를 어떻게 공학설계활동과 적정기술에 접목해야하는지 그 방법과 사례가 소개된 적이 거의 없다.
- 비즈니스 모델 구축을 위해서는 소비자에 대한 공감과 이해가 필수적이며 이는 디자인사고를 통해 길러낼 수 있다. 디자인사고를 적정기술 활용 설계교육에 적절히 적용한다면, 효과 적인 비즈니스 모델을 구축하고, 이로 인해 지속 및 보급 가능한 적정기술이 되도록 도움을 줄 것이다.
- 개발된 설계결과를 비즈니스화하고 현지에 보급하기 위해서는 공학부 학생들뿐만 아니라 다양한 학부의 학생들의 참여가 필수적이다. 앞으로 인문사회학생들과 공학부학생들의 비를 어떻게 설정할 것인지에 대해서도 논의가 필요하다. 또한 팀 내의 융합에서 한발 더 나아가 팀 간의 융합 또한 시도해볼 수 있을 것이다.
- 또한 실패에 대한 두려움을 극복하고, 프로토타입에 대한 개념을 확장시킬 수 있도록, 포스트잇(post-it), 티슈 노팅, 모형 등 쉬운 방법의 프로토타입을 활용하여 사용자와 상호작용하는 경험을 제공할 필요가 있다. 최종 프로토타입은 동영상, 도면, 그림 파일 등의 스카이프(Skype) 또는 인터넷을 통해 전달될 수 있는 유형이어야 할 것이다.
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