KR101761646B1 - 윈도우 형성을 통한 원석의 품질 확인 방법 - Google Patents

Abstract

윈도우 형성을 통한 원석의 품질 확인 방법이 제공된다.
본 발명의 품질 확인 방법은,
보석 원석의 일부 또는 전면부에 원석과 동일하거나 유사한 굴절율을 갖는 액상의 유동성 굴절용액을 도포하는 단계; 상기 도포된 굴절용액 상에 평탄한 고상의 투명한 기판을 압착시키는 단계; 및 상기 압착된 투명기판을 통하여 원석 내부의 색상과 내포물을 육안으로 확인하는 단계;를 포함한다.

Description

윈도우 형성을 통한 원석의 품질 확인 방법{Method for checking the quality of rough stone by using the window}

본 발명은 원도우 형성을 통하여 보석 원석의 품질을 확인할 수 있는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 원석의 표면에 원석의 굴절율과 유사한 굴절율을 갖는 용액을 도포한 후, 투명기판을 압착시켜 원석 내부의 색상과 내포물을 확인할 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 보석용 다이아몬드와 유색석은 carat weight, cut, color, clarity의 4C라는 기준으로 가치가 판정되고 유통되어 왔다.

Carat weight는 원석 자체에서 가능한 한 심미성을 고려하여 가장 최대 중량이 되도록 한 경우의 커팅 후의 무게이므로, 일단 원석의 크기가 크면 클수록 좋은 것으로 원석의 중량은 저울을 이용하여 쉽게 판정이 가능하다.

Cut은 원석 자체의 형상을 고려하여 앞면으로 빛의 전반사가 일어나도록 주로 라운드 브릴리언트로 크라운과 파빌리온 부를 나누어 임계각을 고려하여 커팅하고 이를 위해서는 자동으로 원석을 3차원 스캔하여 가장 중량 로스가 가장 작도록 레이저 쏘잉을 시행한다. 그리고 스케이프를 이용한 연마를 시행하는 공정을 이용하여 전반사 특성이 잘 확보되도록 하는 것이 특징이다. 최종 다이아몬드 나석 제품의 커팅 품질은 다양한 상업화된 스캐너를 이용하여 정량화가 가능하다.

Color는 다이아몬드인 경우 무색 투명할수록 품질지수가 우수한 것으로 판단하는데, 커팅이 완료된 나석 상태에서는 마스터스톤을 이용하여 서로 비교하며 쉽게 D-Z까지의 등급을 구분하며, 유색석인 경우 육안검사로써 색을 판별한다. 그러나 원석상태에서는 연마 전이므로 원석 표면상태의 요철에 따라 최종적으로 커팅 후의 색상을 정량적으로 확인하기 어려운 문제가 있었다.

Clarity는 보석 내부의 인쿨루전 등의 정도로써 물론 내부에 불순물이나 광학적 심미도를 떨어뜨릴 수 있는 페더(feather)와 같은 내포물 결함이 적을수록 우수한 품질이라고 판단한다.

최종적으로 커팅 후의 나석 품질을 확인하기 위한 4C기준은 잘 확립되고 이를 정량화하기 위한 기준은 GIA, ISO 등의 기준을 통하여 잘 알려지고 있다.

그러나 실제 보석의 유통에 있어서 보석의 채굴 현장이나 원석의 수집소 등에서 거래할 때는 4C를 판단하기 위한 대형 기자재를 들고 다니면서 확인할 수 없기 때문에, 비교적 덜 정밀하더라도 빠른 시간 내에 비파괴적으로 재현성 있게 원석 자체의 4C품질을 확인할 필요가 있다.

4C 중 특히 carat weight는 휴대용 전자저울을 이용하여 거의 확인이 가능하며, cut을 위한 면방향의 확인이나 외부 결함의 확인은 이동형 루페나 스마트폰의 부착형 확대경을 통해서 X10배 정도의 해상력으로 충분히 산지 채굴 현장이나 유통현장에서 즉각적으로 정량적인 예측이 가능하다.

그러나 color와 clarity는 대부분 원석 표면이 주변 흙이나 부산물에 오염되고 표면이 울퉁불퉁하여 가시광선을 산란시키므로 맨눈으로 관찰하였을 때 커팅 후의 칼라지수와 내부의 내포물을 확인하기 매우 어렵다. 따라서 사람에 따라 경험에 의존하거나 부정확한 어림짐작으로 판단하고 보석원석의 가치를 산정해야 하는 문제가 있었다. 이러한 경우 최종 커팅을 하면 예측과 다른 저품질의 color와 clarity 품질이 나와 경제적으로 큰 손해를 볼 수 있는 문제가 있었다.

따라서 이러한 문제를 방지하기 위해서, 기존의 공정으로는, 예로써 다이아몬드의 경우에는 주로 산출되는 8면체의 원석 특정부에 직경 2mm정도의 미세 다이아몬드를 이용하여 정밀 연마하여 윈도우를 만들고 이 윈도우를 통하여 최종 color와 내부 인클루전의 예측을 하기도 하였다. 그러나 다이아몬드 원석에 미세연마를 하여 윈도우를 만드는 공정도 대형 기자재를 필요로 하므로 현장에서 이동형으로 작업하는 것은 불가능한 문제가 있었다.

그런데 실제 보석원석의 유통에서는 많은 양의 원석을 빠른 시간내에 확인하여 동시에 거래하는 일이 많으므로 연마형 윈도우가 아니라 비파괴적으로 신속하고 정확하게 원석의 품질지수, 특히, color와 clarity의 지수 판별이 가능한 방법에 대한 개발 필요성이 대두 되고 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존에 대형 장비를 이동하여 현장에서 보석 원석의 품질을 확인하는 방법을 대신하여, 보석과 굴절율이 비슷한 유동성 매체를 이용하여 보석 전면에 도포하고 평탄한 투명 기판으로 윈도우를 형성함으로써 보석 원석의 색상과 내포물을 시각적으로 확인할 수 있는 방법을 제공함을 목적으로 한다.

또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

보석 원석의 일부 또는 전면부에 원석과 동일하거나 유사한 굴절율을 갖는 액상의 유동성 굴절용액을 도포하는 단계;

상기 도포된 굴절용액 상에 평탄한 고상의 투명한 기판을 압착시키는 단계; 및

상기 압착된 투명기판을 통하여 원석 내부의 색상과 내포물을 육안으로 확인하는 단계;를 포함하는 윈도우 형성을 통한 원석의 품질 확인 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 보석은 SiO₂를 위주로 한 쿼츠류, Al₂O₃를 주성분으로 한 커런덤, BeO를 주성분으로 한 베릴, 및 다이아몬드 중 선택된 1종일 수 있다.

상기 보석이 SiO₂를 위주로 한 쿼츠류인 경우, 그 굴절율이 1.51인 액상 에폭시 용액을 유동성 굴절용액으로 이용할 수 있다.

상기 보석이 Al₂O₃를 주성분으로 한 커런덤인 경우, 나노크기의 TiO₂ (RI=2.49) 분말과 에폭시(RI=1.51)을 혼합하여 제조된 혼합용액을 유동성 굴절용액으로 이용할 수 있다.

상기 보석이 다이아몬드인 경우, 나노 또는 마이크로 크기를 가진 다이아몬드 분말과 에폭시에 혼합하여 제조된 혼합용액을 유동성 굴절용액으로 이용할 수 있다.

상기 색상과 내포물의 확인은 가시광선에 의한 육안 관찰로 하거나, UV, VIS, IR영역 및 X선을 이용한 확인일 수가 있다.

상기 기판은 양면이 폴리싱된 평탄한 투명 기판으로서 글라스, 쿼츠, 사파이어 및 다이아몬드 기판 중 하나일 수 있다.

상술한 바와 같은 구성의 본 발명은, 기존에 대형 장비를 이동하여 현장에서 보석 원석의 품질을 확인하는 방법을 대신하여, 보석과 굴절율이 비슷한 유동성 매체를 이용하여 보석 전면에 도포하고 평탄한 투명 기판으로 윈도우를 형성함으로써 보석 원석의 색상과 내포물을 시각적으로 확인할 수 있다. 따라서 보다 용이하고 경제적인 방법으로 보석 감정을 할 수 있는 유용한 효과가 있다.

도 1은 쿼츠류 원석 불 투명부에 굴절율 1.51을 가진 액상 에폭시를 도포하고 평탄한 슬라이드 글라스로 압착하여 관찰한 경우를, 슬라이드 글라스 일부를 10% 불산에 에칭하여 표면 일부가 선택적으로 불산에 녹아 식각되어 반투명하게 된 경우와 대비하여 나타내는 그림이다.
도 2는 커런덤 상부에 굴절율 1.70 정도의 나노크기의 TiO₂(RI=2.49)분말과 에폭시(RI=1.51) 혼합용액을 도포한 후, 평탄한 슬라이드 글라스로 압착하여 관찰한 경우를, 그렇지 않은 경우와 대비하여 나타낸 그림이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 윈도우 형성을 통한 원석의 품질 확인 방법은,

보석 원석의 일부 또는 전면부에 원석과 동일하거나 유사한 굴절율을 갖는 액상의 유동성 굴절용액을 도포하는 단계; 상기 도포된 굴절용액 상에 평탄한 고상의 투명한 기판을 압착시키는 단계; 및 상기 압착된 투명기판을 통하여 원석 내부의 색상과 내포물을 육안으로 확인하는 단계;를 포함한다.

즉, 먼저, 본 발명에서는 보석 원석의 일부 또는 전면부에 원석과 동일하거나 유사한 굴절율을 갖는 액상의 유동성 굴절액을 도포한다.

본 발명에서 상기 보석 원석으로는 특별히 제한되지 않으나, SiO₂를 위주로 한 쿼츠류, Al₂O₃를 주성분으로 한 커런덤, BeO를 주성분으로 한 베릴, 및 다이아몬드 중 선택된 1종을 이용할 수 있다.

또한 본 발명에서는 그 색상이나 내용물 확인을 요하는 원석의 일부 내지 전면부에 원석과 동일하거나 유사한 굴절율을 갖는 액상의 유동성 굴절용액을 도포한다. 이와 같이, 원석과 동일하거나 유사한 액상의 굴절용액을 원석의 표면에 도포함으로써 해당 부위의 원석 품질을 효과적으로 확인할 수 있다. 예컨대 액상 용액의 굴절율이 원석의 굴절율 보다 너무 작거나 큰 경우에는 후속하는 투명 기판을 압착한 이후, 원석의 색상 내지 내용물을 육안으로 명료하게 볼 수가 없게 된다.

한편 본 발명에서 상기 굴절용액의 굴절율의 유사범위는 목표로 하는 보석 원석의 굴절율 대비 ±1.0의 범위에 있는 것을 의미한다.

본 발명에서는 상기 액상의 유동성 굴절용액은 이용되는 보석 원석의 종류에 따랄 달라질 수 있다.

예컨대 SiO₂를 위주로 한 쿼츠류는 대부분 굴절율(RI)이 1.4~1.54로 그 굴절율이 1.51인 액상 에폭시 용액을 이용할 수 있다.

또한 Al₂O₃를 주성분으로 한 커런덤의 경우, 굴절율(RI)가 대략 1.71로서 적절한 폴리머를 찾기 어려우므로, 나노크기의 TiO₂(RI=2.49)분말과 에폭시(RI=1.51)을 혼합하여 유효 RI=1.71 정도를 나노크기 무기분말 혼합 에폭시 수지용액을 이용할 수 있다.

또다르게는, Al₂O₃를 주성분으로 한 커런덤의 경우, TiO₂ 대신 Al₂O₃ 분말을 에폭시, 알콜, 물과 혼합하여 최대한 원석과 비슷한 R1을 맞추어 사용할 수도 있다.

그리고 다이아몬드의 경우, 다이아몬드 원석 내부 관찰을 위한 RI= 2.42를 가진 이상적인 소재는 나노 또는 마이크로 크기를 가진 다이아몬드 분말이다. 그러나 이러한 분말은 유동성이 없어서 다이아몬드 원석 표면에 안정적으로 도포가 어려우므로 알콜, 에폭시에 혼합하여 사용할 수 있다.

다음으로 본 발명에서는 상기 도포된 굴절용액 상에 평탄한 고상의 투명한 기판을 압착한다.

본 발명에서 상기 기판으로는 양면이 폴리싱된 평탄한 투명 기판으로서 글라스, 쿼츠, 사파이어 및 다이아몬드 기판 중 하나일 수가 있다.

그리고 본 발명에서는 상기 압착된 투명기판을 통하여 원석 내부의 색상과 내포물을 육안으로 확인한다.

상기 색상과 내포물의 확인은 가시광선에 의한 육안확인일 수도 있으며, UV, VIS, IR영역 및 X선을 이용한 확인일 수도 있다.

상기와 같이, 보석 원석에 표면에 그 원석과 동일 내지 유사한 굴절율을 갖는 유동성 굴절용액을 도포한 후, 투명기판을 압착시켜 윈도우를 형성함으로써 효과적으로 보석 원석의 색상 및 그 내용물을 확인할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예 1)

백수정 및 황수정, 자수정 등 쿼츠류는 대부분 굴절율(RI) 1.4~1.54정도를 갖는 보석소재이다.

먼저, 도 1의 죄측 상단의 그림과 같이, 슬라이드 글라스 일부를 10 % 불산에 에칭하여 표면 일부가 선택적으로 불산에 녹아 식각되어 반투명하게 된 상황을 만들었으며, 이때, 그 슬라이드 글라스 하부의 'A' 글씨는 불투명하게 보임을 확인할 수 있다. 이후, 도 1의 우측 상단의 그림과 같이, 굴절율 1.51을 가진 액상 에폭시를 불투명 부에 도포하고 평탄한 슬라이드 글라스로 압착하여 관찰한바, 예상한 바와 같이 다시 완전 투명하게 바뀌어서 하부의 ‘A’글씨를 명확하게 확인하는 것이 가능하였다.

즉, 도 1의 좌측 그림은 불산에 처리되어 슬라이드 글라스의 중심부가 불투명하게 변화된 것인데, 도 1의 우측 그림과 같이, 이에, 액상 에폭시를 도포하고 다른 슬라이드 글라스로 압착하여 관찰한 결과 중심부의 불투명 부가 사라지고 하부의 이미지를 투명하게 관찰할 수 있음을 알 수 있다.

이에 따라, 일반적으로 울퉁불퉁한 쿼츠류에도 일반적으로 에폭시를 적층하면 평탄화시켜 비파괴적으로 관찰이 가능하며, 간단하게 수정류의 원석의 색상 및 내용물 확인에 활용될 수 있음을 알 수 있다.

(실시예 2)

본 발명에서는 나노크기의 TiO₂(RI=2.49)분말과 에폭시(RI=1.51)을 혼합하여 실제 유효 RI=1.71정도를 만들고 유동성을 가진 이 혼합 페이스트를 커런덤 원석 전면에 도포한 경우, 형성된 윈도우를 통하여 원석의 색상 및 내용물을 확인할 수 있었다.

즉, 도 2의 좌측 상단의 그림과 같이, 표면이 거칠어 불투명한 색상을 나타내는 정육면체 모양의 커런덤을 준비하였으며, 이때, 그 하부의 글씨 'A"또한 불명확하였다.

도 2의 우측 상단 그림과 같이, 준비한 커런덤 상부에 굴절율 1.70 정도의 나노크기의 TiO₂(RI=2.49)분말과 에폭시(RI=1.51) 혼합용액을 도포한 후, 평탄한 슬라이드 글라스로 압착하여 관찰하였다. 그 결과, 기존 커런덤에 비해 투명한 색상을 나타내며 하부의 글씨 ‘A’가 더 선명하게 보이는 것을 확인할 수 있었다.

따라서 본 방법은 커런덤 원석의 확인에도 활용이 가능하였다.

(실시예 3)

나노 다이아몬드 페이스트를 이용한 다이아몬드 원석 내부 관찰을 위한 RI= 2.42를 가진 이상적인 소재는 나노 또는 마이크로 크기를 가진 다이아몬드 분말이다. 그러나 이러한 분말은 유동성이 없어서 다이아몬드 원석 표면에 안정적으로 도포가 어려우므로 알콜, 에폭시에 섞어서 적정량을 도포하고 평탄한 양면이 폴리싱된 투명 기판(이는 글라스, 쿼츠, 사파이어 및 다이아몬드 기판일 수 있다)를 압착하여 원석의 색상 및 내용물 확인이 가능하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다

Claims (7)

1. 보석 원석의 일부 또는 전면부에 원석과 동일하거나 유사한 굴절율을 갖는 액상의 유동성 굴절용액을 도포하는 단계;
   상기 도포된 굴절용액 상에 평탄한 고상의 투명한 기판을 압착시키는 단계; 및
   상기 압착된 투명기판을 통하여 원석 내부의 색상과 내포물을 육안으로 확인하는 단계;를 포함하고,
   상기 보석은 SiO₂를 위주로 한 쿼츠류, Al₂O₃를 포함하는 커런덤 및 다이아몬드 중 선택된 1종이며;
   상기 보석이 SiO₂를 위주로 한 쿼츠류인 경우, 그 굴절율이 1.51인 액상 에폭시 용액을 유동성 굴절용액으로 이용하고,
   상기 보석이 Al₂O₃를 포함하는 커런덤인 경우, 나노크기의 TiO₂(RI=2.49)분말과 에폭시(RI=1.51)을 혼합하여 제조된 혼합용액을 유동성 굴절용액으로 이용하며, 그리고
   상기 보석이 다이아몬드인 경우, 나노 또는 마이크로 크기를 가진 다이아몬드 분말과 에폭시에 혼합하여 제조된 혼합용액을 유동성 굴절용액으로 이용함을 특징으로 하는 윈도우 형성을 통한 원석의 품질 확인 방법.
   
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6. 제 1항에 있어서, 상기 색상과 내포물의 확인은 가시광선에 의한 육안 확인일 수도 있으며, UV, VIS, IR영역 및 X선을 이용한 확인인 것을 특징으로 하는 윈도우 형성을 통한 원석의 품질 확인 방법.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 양면이 폴리싱된 평탄한 투명 기판으로서 글라스, 쿼츠, 사파이어 및 다이아몬드 기판 중 하나인 것을 특징으로 하는 윈도우 형성을 통한 원석의 품질 확인 방법.

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