FT-IR을 이용한 합성다이아몬드와 천연다이아몬드의 감별

Abstract

천연 다이아몬드는 각 타입별로 고유의 기본적인 특징들을 가지고 있으며 그 특징을 이용하여 천연 다이아몬드를 감별하는 것은 이미 잘 정립 되어 일반 감정원에서 행해지고 있다. 그러나 합성 다이아몬드가 생산되기 시작하고 기술이 발전하면서 천연다이아몬드를 감별해 내는 것은 점점 더 어려워지고 있다. 초기에 생산되어진 처리된 천연 다이아몬드나 합성다이아몬드는 제조공정에서 오는 불순물이나 결함에 의해서 천연 다이아몬드에 비해 상당히 질이 낮았다. 따라서 일정수준의 교육을 받은 감정사나 쥬얼러들은 천연 다이아몬드, 처리된 천연 다이아몬드, 합성 다이아몬드를 일반적으로 사용하는 현미경이나 기기들로 쉽게 감별할 수 있었다. 최근에 생산 되어진 CVD 합성 다이아몬드는 Color와 Clarity모두 등급이 높아지고 천연과 거의 유사하게 생산되어지고 있기 때문에 일반적인 감정으로는 감별할 수가 없다. CVD 합성 다이아몬드가 천연 다이아몬드보다 저렴한 가격에 합성 다이아몬드 시장이 형성되는 것은 큰 문제가 되지 않는다. 그러나 이렇게 상대적으로 저렴한 CVD 합성 다이아몬드들이 천연 다이아몬드에 섞여 거래가 되고 있다. 이러한 현실의 문제점을 해결하기 위해 합성과 천연 다이아몬드를 감별하는 첨단기기가 절실하지만 현재의 정밀한 기기에서도 타입 IIa 천연 다이아몬드는 합성 다이아몬드와의 구별이 어려운 실정이다. 이 문제를 해결하기 위해서는 타입IIa 천연 다이아몬드와 CVD합성 다이아몬드를 명확히 구분할 수 있는 첨단 분석법이 필요하다. 본 연구는 앞서 말한 문제점을 해결하고자 천연 다이아몬드와 합성 다이아몬드의 특성을 분석하고 차이점을 알아내는데 중점을 두었다. 산출되는 다이아몬드의 98%가 타입Ia이기 때문에 다른 타입의 다이아몬드를 발견하기 위해서 많은 시료들이 필요하다. 500여개의 다이아몬드 시료 중에서 타입 IIa 시료가 6개가 발견되었다. 선택된 다이아몬드 시료는 보석용 현미경을 비롯한 일반적인 보석 감별 감정 장비를 사용하여 조사 하였으나 천연 다이아몬드와 합성 다이아몬드의 차이점을 발견하지 못하였다. 첨단 분석기기인 적외선분광기(FT-IR)와 라만기기(Raman analysis)를 이용하여 분석을 하였으나, 실험 결과 적외선 분광기(FT-IR)에서만 천연과 합성의 차이점을 발견 했다. 적외선 분광기(FT-IR)를 이용한 분석에서 672 cm-1 피크와 제조과정에 기인한 천연 다이아몬드와 합성 다이아몬드의 탄소 구조 피크의 차이점이 발견되었다. 이러한 차이점은 천연 다이아몬드와 CVD 합성 다이아몬드의 구별에 큰 지표가 되었다. 본 연구에서 밝혀진 두 가지 차이점에 의해 간단한 방법으로 천연 IIa 다이아몬드와 CVD 합성다이아몬드를 구별해 낼 수 있었으며, 기술의 발전으로 인해 점점 더 구별이 어려워진 합성 다이아몬드와 천연 다이아몬드의 구별법을 발견하기 위한 연구로서 국내외 보석 다이아몬드 관련 학문 발전과 한국의 쥬얼리 산업발전에 도움이 되는 연구가 될 것으로 기대한다.