“천공시 얻어지는 극소량 진주층 분말로 방사선 변색 진주 구별”

필자가 소속되어 있는 (주)한미보석감정원(원장 김영출 박사) 첨단보석분석연구소는 비파괴 검사로 방사선 조사된 진주를 감별하기위해 지난 2011년 4월부터 지속적인 연구를 수행한 결과, 얇게 천공시 얻어지는 극소량의 시료를 이용해 방사선 조사 여부를 판별할 수 있는 측정 방법인 신기술 개발에 성공했다. 이는 기존의 진주 절단을 통한 파괴검사로 진행되었던 검사 방법에 비하면 획기적인 방사선 조사여부 측정 방법이라 할 수 있다.
더욱이, 극소량의 진주 분말만 가지고는 분석이 불가능할 것이라는 상식을 뒤엎은 것으로서 기기분석 전문가도 어렵다는 부분에 도전, 연구하여 얻어낸 값진 결과이기에 그 의미가 매우 크다 할 수 있다.

진주핵보다 진주층 시편에서 정밀한 정보 얻어내

이번 연구 발표에서 가장 주목할 만한 내용은 진주층과 핵, 콘키올린에서 감마선 조사로 유발된 프리 라디칼(free radical)의 시그널 강도가 시편의 상태에 따라 다르게 존재하며, 동일한 감마선으로 조사된 시편에서도 진주층 시편과 핵부분 시편에서 나타나는 프리 라디칼의 신호 강도가 다름을 밝혀낸 것이다. 더하여, 절편시편과 분말시편에서도 동일한 감마선 조사로 유발된 프리 라디칼의 신호 강도가 다름을 밝혀냈으며, 분말시편에서 진주층 시편과 핵부분 시편에서 나타나는 프리 라디칼의 신호강도를 조사선량별로 정량화한 점도 주목할 만한 대목이다. 이를 바탕으로 핵부분 시편보다는 진주층 시편에서 정밀한 정보를 얻어냈으며, 천공시에 얻어지는 극소량의 진주층 시편만으로 방사선 조사 여부를 구별해낼 수 있게 되었다. 지난해 4월 한 업체의 제보로 시작된 방사선 조사된 남양진주의 연구는 지난해 여름 업계의 핫 이슈로 등장했다가 이제는 소강상태로 접어들었으나, 본원은 한국결정성장학회 국제 학술발표 이후에도 비파괴 검사를 목표로 지속적인 연구를 거듭해왔었다.
또한 2011년 8월 12일과 9월15일, 10월 14일, 세 차례에 걸쳐 방사선 조사된 진주의 감별이 가능함을 발표했으며, 감별과정을 업계 신문을 통하여 전면 공개한 바 있다.

<그림 / 한미보석감정원에서 진행한 남양진주 연구과정>

그림의 1, 2단계에서는 진주층, 핵, 콘키올린을 절편상태로 연구하여 각 방향에 따른 스핀의 특성을 주로 분석하였다면, 3단계에서는 진주층, 핵, 콘키올린을 분말상태로 연구하여 각각의 스펙트럼의 양상을 면밀하게 분석하였다. 이러한 9개월에 걸친 오랜 연구과정에서 절편상태와 분말상태로 측정된 결과가 동일한 패턴을 보이지 않음을 밝혀냈으며, 절편상태와 분말상태에 따라 진주층, 핵, 콘키올린이 나타내는 프리 라디칼의 신호도 차이가 있음을 밝혀낸 것이다.

특히 감마선 조사로 유발된 프리 라디칼의 확인은 망간(Mn) 마커의 활용이 매우 유용하다. 진주층, 진주핵, 콘키올린의 프리 라디칼 확인을 위해 EPR(ESR) 분석기기를 이용해 측정할 때, 각 시편의 스핀과 오비탈 각 운동량 등의 영향을 받아 스펙트럼이 약간씩 시프트 되는 경향성이 있으므로 정밀한 측정을 위해서 Mn 마커를 이용한 것도 매우 중요한 요소 중 하나이며, Mn 마커와 같은 기준점을 활용하지 않고 데이터를 해석할 경우 오류에 빠질 수 있을 가능성이 매우 높기 때문이다.

연구결과 결정성장학회지에 2월 게재 예정

이번 연구 결과는 2012년 No.1호 결정성장학회지에 게재될 예정이다. 이 외에도 현재 한미감정원은 다양한 방법의 검지 방법을 이용하여 연구 중이며, 2012년 2월 중 방사선 진주 감별 기술에 관한 연구 결과를 GIA 저널지인 G&G에 투고하고, 6월 일본보석학회에서 발표할 예정이다.

금번 연구 결과를 얻기 위해 수많은 아코야진주나 담수진주 뿐만 아니라 약 300개가 넘는 남양진주를 다양한 선량에서 방사선 조사 후 진주층과 핵, 콘키올린을 분리하여 연구해왔다.
진주가 함유하고 있는 각각의 진주층, 핵, 콘키올린을 각각 절편과 분말로 나누어 그 특성을 정밀하게 측정, 분석하였으며, 낮은 선량부터 높은 선량까지 다양한 방사선 조사 실험으로 얻어진 결과 또한 매우 정밀하게 분석하고 연구했다. 국내 최고 보석감정원이라는 자존심을 걸고 진행된 방사선 조사된 진주의 감별 연구는 비파괴 방법을 찾겠다는 업계와의 약속을 지키기 위해 매순간 최선을 다해 진행했다. 이번 결과들은 국내 유수한 국책 기관보다 훨씬 더 재현성 있는 결과를 얻어냈음을 자부한다. 앞으로도 R&D 분야의 적극적인 연구를 통해 국내 진주 시장을 보호하는 파수군의 사명에 책임을 다 할 것이다. 끝으로 연구를 위해 격려해주시고 다양한 모습으로 지원해 주신 진주 업계 분들께 심심한 감사를 전한다.

최현민
(주)한미보석감정원 첨단보석분석연구소 팀장