㈜우신보석연구원 곽국휘 연구이사와 정은아 선임연구원이 ICGL newsletter 2015년 spring호에 게재한 함침 처리된 러시아 열수합성에메랄드’에 관한 내용입니다.

선명한(vivid) 그린 컬러의 에메랄드 1점이 본 연구원에 유입되었다 (그림 1). 에메랄드 컷의 나석이며 중량은 1.50ct이었다.보석학적 검사 결과 굴절률 1.572~1.578,복굴절 0.006, 비중 2.70으로 측정돼 특성치는 천연과 합성이 중복되는 영역에 들어 있었다.

첼시 컬러 필터에서는 약한 적색을 나타냈고 단파 자외선에는 형광반응을 보이지 않았다. 그러나 장파 자외선에는 프랙쳐부분에서만 청백색을 나타내 프랙쳐의 함침을 의심하게 되었다.

그림 1. 1.50ct의 에메랄드                     그림 2. 1.50ct 에메랄드에서 관찰된 다수의 V자형성장패턴

그림 2에서 보듯이 확대 검사에서 V자형태의 성장선이 다수 관찰되었으며 이것은 러시아산열수법 합성에메랄드의 전형적인 특징으로 알려져 있다.그리고 흑색의 불투명한 육각형 판상 내포물과 적갈색의 미세한 입자 형태 내포물을 다수 함유하고 있었는데 (그림 3과 4), 이또한러시아산 열수합성 에메랄드에서 보이는 것으로 알려져있다 [1].

 그림 3. 흑색의 육각형 판상 내포물                             그림 4. 적갈색의 미세한 입자 내포물

분광학적 검사 역시 이 샘플이 함침처리된 합성 에메랄드이라는 것을 뒷받침한다. FT-IR 측정에서는2320,2440cm-1에서 약한 흡수 피크가 검출되었고(그림 5), UV-Vis-NIR스펙트럼에서는373nm(Fe3+ 관련)의 뾰족한 피크와750nm(Cu2+ 관련)를 중심으로넓은 흡수밴드가 나타났는데 (그림 6), 이러한 피크들은 모두 러시아산 합성에메랄드에서 검출되는 것으로 보고된 바 있다 [1], [2].천연에서 나타나는 것으로 알려진 FT-IR의 2290cm-1 피크는 검출되지 않았다.

에메랄드에 오일, 왁스, 또는 수지로 함침처리하는 경우 2800~3100cm-1 영역에서 특정한 흡수 패턴이 나타나는 것은 잘 알려진 사실이다. 그림 5의 FT-IR 스펙트럼에서 보이는2800~3100cm-1영역의 강한 흡수 패턴과 장파 자외선 아래서 나타나는 프랙쳐의 청백색 형광은이 러시아산 열수합성 에메랄드샘플이 함침처리되었음을시사한다.

그림 5. FT-IR에서 검출된 2320,2441cm-1흡수와                   그림 6. UV-Vis-NIR스펙트럼의 Fe 및 Cu관련흡수

                2700~3000cm-1 영역의 흡수피크 

참고문헌:
[1] JohnI.Koivula,et al.(1996) Gemological Investigation of a New Type of Russian HydrothermalEmerald, Gems& Gemology, Vol. 32, No.1, pp. 32-39.
 
[2] K. Schmetzer (1988) Characterization of Russian HydrothermallyGrown Synthetic Emeralds. Journal of Gemmology, Vol. 21,No. 3, pp. 145–164.