http://dx.doi.org/10.5392/jkca.2016.16.08.209 사삼산화철기반의소립자시약 (Small Particle Reagent) 의접착면잠재지문현출효과에영향을미치는요인 The Factors Influencing Latent Fingermark Development on Adhesive Side of Iron Oxide Powder-based Small Particle Reagent 요약 김선민, 고강석, 이슬비, 유제설순천향대학교법과학대학원 Sun-Min Kim(ksunmin@nate.com), Gang-Seok Go(tigara@naver.com), Seul-Bi Lee(lee_sb05@naver.com), Je-Seol Yu(haplf@naver.com) 강력범죄사건에서발견할수있는증거물인테이프는접착면에지문이쉽게유류될수있다. 청테이프 에유류된지문을현출하고자사삼산화철 (Fe 3 O 4 ) 기반의 Small Particle Reagents(SPR) 를사용하여 SPR 의제조비율및현출에영향을주는요인에대해연구하였다. SPR 이지문현출에영향을주는요인은제조 시첨가되는분말의양, 계면활성제의양, 계면활성제의 HLB(hydrophile-lipophile balance) 에의해영향 을받는다. 증류수 100ml 를기준으로분말의양은 0.5g~1.0g 일때융선에적절한양이흡착되었으며계면 활성제의양은 0.5ml 이상이면배경에흡착된분말들을잘씻어냈다. 또한계면활성제의 HLB 가배경과융 선과의대조비를높이는중요한요인이었으며유류된지문의지질성분을용해시키지않는 11~18 사이의 HLB 가뛰어난현출력을보였다. 중심어 : 사삼산화철 SPR 계면활성제 HLB 접착면 지문 Abstract Latent fingerprint left on the adhesive sides of tapes can be easily found at a crime scene. Small Particle Reagents(SPR) based on iron oxide(fe 3 O 4 ) is a technique for the detection of a latent fingerprint adhesive surface. In this study, found out that the causes affecting the quality of the fingerprints developed when used SPR based on iron oxide. To a suspension of 0.5g of iron oxide in 100ml of distilled water, 0.5ml or more surfactant were added can be developed latent fingerprints of good quality. In addition, using surfactants HLB(hydrophile-lipophile balance) value of 11~18 showed good contrast to the background and latent fingerprint. keyword : Iron Oxide Small Particle Reagent Surfactant HLB Adhesive Tape Latent Fingerprint I. 서론 테이프는강력범죄에자주사용되는범행도구이며 범죄현장에쉽게남겨질수있다 [1]. 테이프의접착면에 손가락을접촉하였을경우접착면에접착성분으로인 해손가락의땀과지방성분이지문의융선모양으로쉽 * 본연구는순천향대학교학술연구비지원으로수행되었습니다. 접수일자 : 2016 년 05월 03일심사완료일 : 2016 년 07월 04일수정일자 : 2016 년 07월 04일교신저자 : 유제설, e-mail : haplf@naver.com
210 한국콘텐츠학회논문지 '16 Vol. 16 No. 8 게유류된다. 그래서범행에테이프를사용할경우범인의지문이테이프의접착면에쉽게유류될수있고범죄현장에서범죄에사용했을것으로추정되는테이프를발견한다면범인의지문을확보할수있는중요한증거물이될수있다. 현장이나증거물에서잠재지문을현출하기위해적용할수있는기법들은다양하지만기법들을모든표면에일관되게적용할수없기때문에표면의특징에맞는기법을선택해야한다 [2]. 예를들면비다공성표면에유류되어있는잠재지문의융선에분말을흡착시켜현출하는분말법과시아노아크릴레이트훈증법 (CA) 는적용의용이성과우수한현출력이있지만표면이젖어있거나접착성분이있는표면에는선택적으로분말을흡착시킬수없다. 현재젖은표면이나접착면에유류된지문을현출하는데 Small Particle Reagent( 이하 SPR), Adhesive Side Developer( 이하 ASD), Sticky-side powder 등을사용하고있다 [3][4]. 위제품들은제형만다를뿐유류된지문의지질성분에분말이흡착되는특성에의해잠재지문을현출하는유사한기법으로분말과계면활성제및증류수를혼합한용액을 SPR이라고소개하였다 [3]. Ferial haque 외 4명은사삼산화철 ( 이하 Fe 3 O 4 ) 을기반으로제조한 SPR을연구한결과 Fe 3 O 4 기반의 SPR 은처음제시된 SPR처럼우수한현출력을보일뿐만아니라인체에무해하며더뛰어난감도를보인다고발표하였다 [5]. 이외에분말의종류를달리하여제조한 SPR 시약을비교연구하거나, SPR의현출력에영향을주는요인에대한연구들이발표되었다 [3][4][6-13]. Jones의연구에따르면접착면에 Titanium dioxide ( 이하 TiO 2 ) 기반의 SPR 제품들을적용한결과 TiO 2 분말을만들때첨가하는 Aluminosilicates 가잠재지문의현출력에영향을미친다고발표하였다 [13]. 또한 Phatwalan Kabklang 은 MoS 2, Fe 3O 4, TiO 3, ZnO, ZnCO 3 을기반으로한 SPR 의현출력을비교한결과현출력에영향을미치는중요한요인은분말의종류, 계면활성제, 시약의비율이라고언급하였다 [9]. 기존선행연구들을통해 SPR 제조시첨가되는분말의종류, SPR 제조비율, SPR 을적용하고자하는표면에 따라현출력에차이가있음을알수있었다. 그러나동일한분말과계면활성제를사용하면서도각연구마다제조비율이다르고그이유에대해서는명확히밝히지않고있음을확인하였다. 이에본연구자들은접착면에 Fe 3 O 4 기반의 SPR 을사용하여 SPR 의현출력에영향을주는제조비율및요인을연구하였다. Ⅱ. 연구이론 1. SPR에서계면활성제 HLB 가지문현출에미치는영향 Hydroplile - Lipophile Balance( 이하 HLB) 는계면활성제가물과기름에대한친화성정도를 0~20 으로분류하여각특성과목적에맞게선택하여사용할수있도록도입된방식이다 [15]. 계면활성제의 HLB는용해도와관련되어있으며 [ 그림 1] 과같이낮은 HLB 를갖는계면활성제는지용성의경향을, 높은 HLB 를갖는계면활성제는수용성의경향을갖는다 [16]. 그림 1. HLB수치에따른계면활성제분류표 SPR에포함된계면활성제는분말과증류수가고르게섞일수있게한다. 선행연구들에서사용된계면활성제는 Tergitol-8, Triton X, Brij35, EZflo, Photoflo200, Tween20, Arlacel165 등으로수용성을띄는 11~18 사이의 HLB를갖고있다. 그러나선행연구들은특정계면활성제를사용한이유를밝히지않았고 HLB가지문현출에미치는영향에대한연구가없었다. 따라서본연구자들은 HLB가다른계면활성제를사용했을때지문현출에미치는영향을관찰하였다.
사삼산화철기반의소립자시약 (Small Particle Reagent) 의접착면잠재지문현출효과에영향을미치는요인 211 표 1. 기존연구들에서제시한 SPR 제조비율 Powder Detergent solution Stock solution Working solution Molybdenum Molybdenum Fe 3O 4 Fe 3O 4 Titanium dioxide Titanium dioxide Zinc carbonate dioctyl sulfosuccinate sodium salt(98%) 10 mg Water (tap) 90 ml Tergitol-8 4 ml Distilled water 500 ml Triton X detergent 25 ml Ethylene glycol 35 ml Distilled water 40 ml Brij 35 2 ml choline chloride 1 g Distilled water 250 ml EZFLO 5 ml Distilled water 100 ml Molybdenum disulfide 100 mg Detergent solution 15 ml Water (tap) 1000 ml Molybdenum disulfide 15 g Detergent solution 100 ml Detergent solution 20 ml iron oxide powder 20g Detergent solution 20 ml iron oxide powder 2g Zinc carbonate 7.5 g Detergent solution 50 ml Stock solution 100 ml Water (tap) 1000 ml Stock solution 100 ml Distilled water 900 ml Stock solution 100 ml Water (tap) 1000 ml Stock solution Distilled water 180 ml titanium(iv) oxide 5 ml Detergent solution 10 ml Titanium dioxide 1 g Kodak Photo-Flo 200 10 ml Water (tap) 10 ml Stock solution 1 Distilled water 1 Zinc carbonate Zinc carbonate 5 g distilled water 50 ml Detergent 0.3 ml 2. 제조비율이지문현출에미치는영향비교선행연구들은 [ 표 1] 과같이 SPR 제조시각기다른분말과계면활성제의종류와비율을제시하고있다. 제시된비율에대한정확한근거가없었고, 제조비율이지문현출에어떠한영향을미치는지에대한연구가없었다. 이에본연구자들은 SPR을제조할때분말과계면활성제의비율이잠재지문의현출에미치는영향을관찰하였다. Ⅲ. 재료및방법 1. 실험재료본실험에서 SPR제조에사용된시약은 Fe 3O 4 분말 (Sigma) 과계면활성제 7가지종류 SPAN85(TCI), SPAN60(Croda), SPAN40(TCI), PEG400(Sigma), Arlacel165(Croda), Tween20(Sigma), Pluronic L-35(Sigma) 를사용하고지문은청색면테이프 (3M, 46 mm 10 m) 의접착면에유류하였다. 현출된지문은백색광원 (Rofin) 과 Nikon D90(Japan), Nikon AF-S MICRO NIKKOR 105mm 1:2.8G ED(Japan) 를사용하여촬영하였다. 또한현출된지문의융선을확인하고확대해서촬영하기위해 stereomicroscope(leica M80) 를사용하여관찰하고 Leica Application Suit Version 3.8.0 (Build : 878) 소프트웨어를이용해촬영하였다. 그리고본실험에서제조한 Fe 3 O 4 기반의 SPR 제형과비교하기위해대조시약으로 ASD(Sirchie, USA) 를사용하였다. 2. 제조시약적용방식접착면에시약을적용하는방법은시약을직접바르는방법과시약에담그는방법이있다. 예비실험결과시약을바르는방법은도구에의해지문이훼손될수있는반면검체를시약에담그는방법은비교적훼손이적고현출과정을육안으로확인할수있었다. 세척하는방법은증류수를검체에분사하여세척하는방법과증류수에담가세척하는방법을비교한결과, 분사하는방법은담그는방법에비해배경에묻은분말들을충분히씻어내지못하고현출된지문을손상시켰다. 이에따라본실험은최적의현출효과를얻기위해시약을
212 한국콘텐츠학회논문지 '16 Vol. 16 No. 8 적용하는방법과세척하는방법모두담그는방법을사용했다. 세척한테이프는표면이얼룩지지않도록상온에서매달아자연건조시켰고물기가완전히건조되면관찰및촬영하였다. 3.1.2 계면활성제의양이지문현출에미치는영향 Fe 3 O 4 분말의양은 0.5g, 증류수는 100ml 로고정하고계면활성제 (tween20) 양을조절하여제조한용액을사용하여지문현출에미치는영향을확인하였다. 3. 실험방법 [ 표 1] 의선행연구들이제시한제조비율들을참고하여증류수 100ml 를기준으로분말은 Fe 3O 4 을사용하여 0.1g부터 3g까지달리하여적용하였고, 계면활성제는선행연구에서자주사용되었던 tween20 을 0.1ml부터 10ml 까지사용하여접착면에서지문이현출되는최소한의비율을찾아보았다. 이후실험은증류수 100ml, Fe 3 O 4 0.5g, 계면활성제 (tween20) 1ml를기준으로진행되었다. 상용화되어있는접착면지문현출시약인 ASD 와본연구에서제조한용액의현출한결과는 [ 그림 2] 와같다. 3.2 계면활성제의 HLB 가지문현출에미치는영향 실험 3.1 을통해얻은 Fe 3 O 4 와계면활성제의적절한 양을토대로서로다른 HLB 를가지는계면활성제들을 적용하였다. 실험에사용된계면활성제의 HLB 은다음 [ 표 2] 와같다. 표 2. 실험에사용된계면활성제의 HLB 계면활성제 (HLB) SPAN85 (1.8) SPAN60 (4.7) SPAN40 (6.7) PEG400 (8.8) Arlacel165 (11) Tween20 (16.7) Pluronic L-35 (20.5) Ⅳ. 실험결과 1. Fe 3 O 4 분말의양이지문현출에미치는영향 ASD ASD (40 배율 ) Fe 3O 4 제조용액 Fe 3O 4 제조용액 (40 배율 ) 그림 2. ASD와 Fe 3O 4 제조용액으로현출한잠재지문 3.1 Fe 3 O 4 기반의 SPR 제조비율이지문현출에미치 는영향 예비실험에서확인한제조비율을기준으로 Fe 3 O 4, 계 면활성제의양이지문현출에미치는영향을확인하였 다. 3.1.1 Fe 3O 4 분말의양이지문현출에미치는영향 계면활성제 (tween20) 는 1ml, 증류수는 100mL 로고 정하고 Fe 3O 4 분말의양을조절하여제조한용액을사 용하여지문현출에미치는영향을확인하였다. Fe 3 O 4 분말이 0.01g, 0.05g, 0.1g, 0.5g, 1.0g, 5.0g, 10g, 50g, 100g 들어간제조용액을잠재지문이유류된청테이프에적용하였다. 다음실험결과는 [ 그림 3] 과같다. Fe 3O 4 분말이 0.01g, 0.05g 인제조용액으로현출한결과, 지문의융선이희미하게보여특징점이보이지않았다. Fe 3 O 4 분말 0.1g 제조용액은지문의융선을확인할수있었고, 특징점을찾을수있었으며 Fe 3 O 4 분말 0.5g 제조용액또한지문의융선과특징점을찾을수있었다. Fe 3O 4 분말 1.0g 제조용액은지문의융선과특징점이관찰되었으나앞의결과에비해분말이배경에좀더흡착되었다. Fe 3 O 4 분말 5.0g, 10g으로제조한용액모두지문의융선과특징점을확인할수있었지만배경에흡착되는분말의양이많아져배경과의대조비가좋지않았다. Fe 3O 4 분말 50g, 100g 으로제조한용액의경우배경에흡착되는분말의양이과다하여특징점을확인할수없었다.
사삼산화철기반의소립자시약 (Small Particle Reagent) 의접착면잠재지문현출효과에영향을미치는요인 213 0.01g 0.05g 0.1g 들어간경우 0.25ml 에비해배경에흡착된제조용액이씻겼으나융선과특징점의일부만관찰되었다. 1.0ml 1.5ml, 1.75ml, 2.0ml, 5.0ml, 10ml 의계면활성제를넣은제조용액모두배경에흡착된분말을잘씻어내배경과지문간의대조비가뚜렷했고, 융선과특징점을선명하게확인할수있었다. 0.5g 1.0g 5.0g 10g 50g 100g 그림 3. 용액제조시 Fe 3O 4 양에따른잠재지문변화 0ml 0.25ml 0.5ml Fe 3O 4 분말의양에따른배경의흡착정도는 [ 그림 4] 와같다. 1.0ml 1.5ml 1.75ml 2.0ml 5.0ml 10.0ml 그림 5. 용액제조시계면활성제양에따른잠재지문변화 계면활성제의양에따른배경의흡착정도는 [ 그림 6] 과같다. 0.1g 0.5g 10g 그림 4. 용액제조시 Fe 3O 4 양에따른배경흡착변화 2. 계면활성제의양이지문현출에미치는영향 실험 3.1.1 의결과에따라분말이배경에흡착되는정도가적고지문의융선과특징점을관찰할수있는분말의최소양인 0.5g으로고정하여다음실험을진행하였다. 계면활성제의양이 0ml, 0.25ml, 0.5ml, 1.0ml, 1.5ml, 1.75ml, 2.0ml, 5.0ml, 10ml 인제조용액을잠재지문이유류된청테이프에적용한결과는 [ 그림 5] 와같다. 계면활성제가들어가지않은경우접착면전체에제조용액이흡착되어지문을확인할수없었다. 계면활성제가 0.25ml 들어간경우접착면에흡착된제조용액이거의씻기지않아배경과지문의대조비가좋지않아융선의대부분이확인되지않았다. 0.5ml 가 0.25ml 1.0ml 5.0ml 그림 6. 용액제조시계면활성제양에따른배경흡착변화 3. 계면활성제의 HLB 가지문현출에미치는영향실험 3.1의결과에따라 Fe 3 O 4 0.5g, 계면활성제 1ml, 증류수 100ml 로고정하여다음실험을진행하였다. HLB가 1.8, 4.7, 6.7, 8.8, 11, 16.7, 20.5인계면활성제를사용한제조용액을잠재지문이유류된청색면테이프
214 한국콘텐츠학회논문지 '16 Vol. 16 No. 8 에적용한결과는 [ 그림 7] 과같다. HLB 가 1.8 인경우 Fe 3O 4 와증류수가잘섞이지않아접착면에제조용액 이고르게흡착되지않았다. 또한흡착된제조용액도 거의씻기지않아지문을확인할수없었다. HLB 가 4.7, 6.7 인경우제조용액이접착면에고르게흡착되었 으나배경이씻기지않아지문을확인할수없었다. HLB 가 8.8 인경우지문의위치는확인할수있었으나 배경과의대조비가좋지않았다. HLB 가 11, 16.7 인경 우배경과의대조비가좋았으며지문의융선과특징점 이선명하게관찰되었다. HLB 가 20.5 인경우지문의융 선과특징점이확인되었으나바탕면에흡착된제조용 액이씻기지않아배경과의대조비가좋지않았다. SPAN85(1.8) SPAN60(4.7) SPAN40(6.7) PEG400(8.8) Pluronic L-35 (20.5) Arlacel165 (11) Tween20(16.7) 그림 7. 용액제조시 HLB 에따른잠재지문변화 계면활성제의 HLB 에따른배경의흡착정도는 [ 그림 8] 과같다. SPAN85 (1.8) Arlacel165 (11) Pluronic L-35 (20.5) 그림 8. 용액제조시 HLB 에따른배경흡착변화 Ⅴ. 결론및고찰본실험결과를통해 SPR 제조시첨가되는분말의양, 계면활성제의양, 계면활성제의 HLB에따라잠재지문현출력에차이가있음을확인하였다. [ 그림 3] 과같이분말의양이적을수록융선에흡착이충분히이뤄지지않았고분말의양이 0.5g~1.0g 인경우적절하게융선에흡착되었으며그이상분말을넣었을때는접착면전체에과도하게흡착되었다. [ 그림 5] 와같이계면활성제의양은적을수록배경에흡착된분말을잘씻겨내지못했고, 계면활성제의양이 0.5ml 이상이면대체적으로배경에흡착된분말을잘씻어냈다. 계면활성제의 HLB 는낮을수록친유성이강하여물에잘용해되지않아지문의지질성분과용해되고, HLB 가높을수록친수성이강하여물에잘용해되며지문의지질성분과는용해되지않는다. 때문에 SPAN85 는친유성이강하여지문의지질성분이씻겨접착면에유류된지문을확인할수없었고 SPAN60, SPAN40, PEG400 는 SPAN85 에비해친수성을띄므로지문현출은가능하나바탕에붙은분말이잘씻기지않아서대조비가떨어진다. Arlacel165, Tween20 은보다친수성을띄기때문에지문의지질성분을용해시키지않아접착면에유류된지문을용해시키지않고배경에남은분말은잘씻어낼수있어바탕면과의대조비가뚜렷하게나타난다. Pluronic L-35는친수성이강하여배경에제조용액이흡수되었고지질성분에흡착된분말이일부씻겨내려가지문을확인하기어려웠다. 본연구결과청테이프상잠재지문은증류수 100ml 를기준으로 Fe 3O 4 분말은 0.5~1.0g, 계면활성제는 1ml이상을넣어제조하였을때현출하기적합한양이었으며, 계면활성제의 HLB는 11~18 사이가적합한것으로확인하였다. SPR을사용하여접착면에유류된잠재지문을최상의결과를얻기위해서는지문의융선과바탕간의대조비가뚜렷해야한다. 즉지문의융선에붙은분말은남아있고배경에붙은분말은잘씻겨야한다. 본연구자들은세척과정에서접착면에흡착된분말을선택적으로씻어내는것은계면활성제의 HLB가영향을미치는것으로확인하였고, 따라서 SPR을사용하여접착면상
사삼산화철기반의소립자시약 (Small Particle Reagent) 의접착면잠재지문현출효과에영향을미치는요인 215 의잠재지문을현출할때에는계면활성제의 HLB를고려해야한다. 참고문헌 [1] A. Zamir, E. Springer and B. Glattstein, Fingerprints and DNA: STR Typing of DNA Extracted from Adhesive Tape after Processing for Fingerprints, Journal of forensic sciences, Vol.45, No.3, pp.687-688, 2000. [2] Barry A. J. Fisher and David R. Fisher / 홍성욱, 최용석역, 현장감식과수사 CSI, 수사연구사, pp.190-192, 2006. [3] T. Cuiksza, Enhancement of Latent Fingerprints on Adhesive Tapes with Powder Suspensions and other Processes, HOSDB Student Placement Report, 2007. [4] E. Alderwick, The Development of Fingerprints on Adhesive Tapes, PSDB Student Placement Report, 2002. [5] F. Haque, A. D. Westland, J. Milligan and F. M. Kerr, A Small Particle (Iron Oxide) Suspension for Detection of Latent Fingerprints on Smooth Surfaces, Forensic Science International, Vol.41, pp.73-82, 1989. [6] A. L. Yeo, Enhancement of Latent Fingerprints on Adhesive tapes, PSDB Student Placement Report, 2000. [7] D. C. J. MacPhee, Powder Suspensions on Adhesive and Non-Porous Surfaces, HOSDB Student Placement Report, 2008. [8] P. Kabklang, S. Riengrojpitak, and W. Suwansamrith, Latent Fingerprint Detection by Various Formulae of SPR on Wet Non-Porous Surfaces, Journal of Scientific Research Chulalongkorn University, Vol.34, No.2, 2009. [9] N. N. Daeid, S. Carter, and K. Laing, Comparison of three types of white powder suspensions for the recovery of fingerprints on wetted nonporous surfaces, Journal of Forensic Identification, Vol.58, No.5, pp.590-599, 2008. [10] M. L. Hollars, T. A. Trozzi, and B. L. Barron, Development of latent fingerprints on dark colored sticky surfaces using liqui-drox, Journal of Forensic Identification, Vol.50, No.4, pp.357-362, 2000. [11] N. H. Williams and K. T. Elliott, Development of latent prints using titanium dioxide (TiO 2) in small particle reagent, white (SPR-W) on adhesives, Journal of Forensic Identification, Vol.55, No.3, pp.292-305, 2005. [12] N. N. Daeid, S. Carter, and K. Laing, Comparison of vacuum metal deposition and powder suspension for the recovery of fingerprints on wetted nonporous surfaces, Journal of Forensic Identification, Vol.58, No.5, pp.600-613, 2008. [13] B. J. Jones, A. J. Reynolds, M. Richardson, and V. G. Sears, Nano-scale composition of commercial white powders for development of latent fingerprints on adhesives, Science and Justice, Vol.50, No.5, pp150-155, 2010. [14] W. C. Griffin, Classification of Surface Active Agents by HLB, Journal of the Society of Cosmetic Chemists, Vol.1, pp.311-326, 1949. [15] W. C. Griffin, Calculation of HLB values of Nonionic Surfactants, Journal of the Society of Cosmetic Chemists, Vol.5, pp.249-256, 1954.
216 한국콘텐츠학회논문지 '16 Vol. 16 No. 8 저자소개 김선민 (Sun-Min Kim) 준회원 2013 년 2월 : 대전대학교응용화학과 ( 학사 ) 2014 년 3월 ~ 현재 : 순천향대학교법과학대학원 ( 석사 ) < 관심분야 > : 법과학고강석 (Gang-Seok Go) 준회원 2014 년 2월 : 순천향대학교경찰행정학과 ( 학사 ) 2014 년 3월 ~ 현재 : 순천향대학교법과학대학원 ( 석사 ) < 관심분야 > : 법과학이슬비 (Seul-Bi Lee) 준회원 2014 년 2월 : 목포대학교화학과 ( 학사 ) 2014 년 3월 ~ 현재 : 순천향대학교법과학대학원 ( 석사 ) < 관심분야 > : 법과학유제설 (Je-Seol Yu) 정회원 1998 년 : 경찰대학법학과 ( 법학사 ) 2007 년 : 경북대학교법의학교실수사과학대학원과학수사전공 ( 석사 ) 2015 년 : 경기대학교범죄학과 ( 박사 ) 2009 년 ~ 2011 년 : 국립경찰대학경찰학과교수 2012 년 3월 ~ 현재 : 순천향대학교법과학대학원교수 < 관심분야 > : 법과학, 지문, 혈흔