주최 : ( 사 ) 한국귀금속중앙회 주관 : 주얼리신문사 ( 사 ) 한국주얼리산업연합회 GIG한미보석감정원 ( 사 ) 한국보석협회 합성다이아몬드의감별과유통실태 일시 : 2016 년 10 월 25 일 장소 : MJC 보석직업전문학교 연구팀장최현민공학박사 GIG 한미보석감정원 첨단보석분석연구소 www.hanmilab.co.kr hmcgem@hanmail.net
합성다이아몬드언론보도 (2016.10.14)
합성다이아몬드최신동향 2016 년, 10 월해외감정원, 최대크기합성다이아몬드감정 HPHT 방법 CVD 방법 IGI GIA 2015 년 4 월 10.02ct (E-VS 1 ) New Diamond Technology 2016 년 10 월 5.19ct (J-VS 2 ) Washington Diamond (?)
세계적인이슈 합성다이아몬드
세계적인이슈 합성다이아몬드
목차 1. 합성은무엇이, 왜문제이고어떻게대응해야하는가? 2. 합성다이아몬드의특징및감별 3. 합성다이아몬드성장방법 4. 중국의합성다이아몬드생산 5. 국내합성의유통실태및미래 6. 다이아몬드구매자를위한제안
합성다이아몬드, 무엇이문제인가? 다이아몬드는전세계적으로여전히높은수요 What! 하지만천연다이아몬드공급은지난 10년동안계속해서감소 주요다이아몬드광산들의생산량이정점에이르렀다가하향하고있기때문 현재의추세가계속된다면세계천연다이아몬드의공급은 2014년 1억3,300만캐럿에서, 2050년에는 1,300만캐럿으로감소할것으로예상 (Rapaport)
합성다이아몬드, 무엇이문제인가? What! 미국, 인도, 중국등다양한시장의수요가증가하고있음을고려할때수요와공급간의격차는점점커질것으로예측 합성다이아몬드는주얼리산업뿐만아니라여러산업에다양한원자재로서의역할 ( 첨단응용기술분야, 건설분야등 )
합성다이아몬드의시장출현에왜경각심을갖는가? 명시되지않은합성다이아몬드문제가전세계적으로천연다이아몬드이미지를훼손할가능성이높기때문 Why? 근래에해외에서합성임을명시하지않고천연으로거래하거나감정의뢰하는사례들이지속적으로발생 최근인도에서합성다이아몬드원석수입이급증 2014 년 4 월기준 81 만달러였으나 2015 년 4 월기준 1,000 만달러로급증함 (12.3 배 ) (Rapaport ) 천연다이아몬드에합성다이아몬드를섞어유통 ( 멜리 )
합성다이아몬드, 어떻게대응할것인가? 천연및합성다이아몬드의차이를육안으로식별한다는것은대단히어려운일 How? 감별하기위해서는기술적인노하우와전문적인지식을갖추어야함 쉽게사용할수있고빠른확인이가능한간이선별기구를이용한검사 자외선단파장투과에의한선별 타입Ⅱ 자외선인광반응에의한선별
합성다이아몬드역사 (1) 1955년, GE에서처음으로흑연을다이아몬드로합성 1970년, GE에서 1ct 이상의보석품질다이아몬드합성 1985년, Sumitomo 합성다이아몬드판매시작 ( 공업용 ) 1988년, ILJIN Diamond 다이아몬드합성 ( 공업용 ) 1993년, Chatham 보석용합성다이아몬드판매시작
합성다이아몬드역사 (2) 2002년, Gemesis 합성다이아몬드판매시작 2003년, Apollo Diamond에서 CVD 다이아몬드판매발표 2004년, Gemesis, Chatham에서컬러다이아몬드판매시작 2006년, AOTC 합성다이아몬드판매시작 2010년, Gemesis에서 CVD 다이아몬드판매발표 2013년, SCIO Diamond( 구 Apollo) 가중국기업과합병 2015년, 일본, 화이트멜리합성다이아몬드주얼리에혼입 2016년, 국내, 화이트멜리합성다이아몬드대량발견
온도와압력에따른다이아몬드생성조건 Pressure / GPa 120 30 25 20 15 10 5 Bundy (1980) CVD Diamond Diamond formation Graphite Liquid Carbon HPHT annealing 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 Temperature / K
다이아몬드타입이란무엇인가? ⅠaA Ⅰb C= 탄소 N= 질소 B= 붕소 Ⅱa Ⅱb
적외선분광분석 0.287 0.28 화이트멜리합성다이아몬드 0.27 0.26 0.25 0.24 0.23 0.22 0.21 0.20 0.19 2800 (1/R) 0.18 0.17 0.16 0.15 0.14 0.13 타입 Ⅱa+Ⅱb 0.12 0.11 0.10 0.09 타입 Type Ⅱa 0.080 7800.0 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1500 1000 450.0 cm-1
적외선분광분석 Synthetic diamond (yellow) 2.46 2.2 2.0 Type Іb 합성다이아몬드 1.8 Hanmi Lab. 1.6 1.4 g(1/r) 1.2 1.0 Hanmi Lab. 0.8 0.6 0.4 1344 1130 0.2 0.11 5000.0 4000 3000 2000 1500 1000 450.0 cm-1
화이트 ( 무색 ) 다이아몬드의타입분포 타입 천연 HPHT 합성 CVD 합성 Ⅰa 대부분 - - Ⅰb - 드물다 드물다 Ⅱa 드물다 대부분 대부분 Ⅱb 드물다 일부분 일부분
자외선 - 가시광선분광분석 Absorption (%) N3, 415nm Absorbance (%) HPHT 합성다이아몬드 400 500 600 700 800 Wavelength (nm) 400 500 600 700 800 Wavelength (nm) 천연다이아몬드 Absorbance HPHT 합성다이아몬드 400 500 600 700 800 Wavelength (nm)
X- 선형광분석 Ni Fe 합성다이아몬드 Hanmi Lab. Hanmi Lab. Fe Ni Fe Fe
화이트 ( 무색 ) HPHT 합성다이아몬드의감별포인트 타입 : Ⅱa / Ⅱa + Ⅱb( 약함 ) 컬러 : Colorless ~ Near colorless 클래리티 : 거의모든등급 ( 주로 VS ~ Included) 자성 : HPHT-25~80% 있음, CVD- 없음 N3 line (415nm): 없음 자외선단파 : 투과 자외선인광 : 있음 ( 천연다이아몬드에서는극히드물게존재 ) 확대검사 ( 내포물 ): 다양한금속성내포물, 네거티브크리스털이나 검출성분 : Fe, Ni, Co (Flux) 둥근막대형태의금속내포물등
HPHT 합성장비 벨트타입프레스 Bars 타입프레스 NIMS in Tsukuba Sumitomo Element6 General Electric Gemesis AOTC Russia Hanmi Lab. 21
HPHT 합성장비 Cubic 타입프레스 중국러시아
HPHT 합성다이아몬드의성장 벨트타입 DTC
CVD 합성다이아몬드의성장 Martineau et al. (2004)
HPHT 합성장비의비교 cbranko Deljanin (CGL-GRS)
Cubic Hinge Press 중국이자체개발한최초의 HPHT 합성다이아몬드장비 2015년까지 7,400여대의 Cubic Hinge Press가설치가장큰공장에는심지어 3,000대까지설치되어생산 (Luo Xi-yu, Xu-jun, Liu yi-bo, 2016) 현재대부분의중국전역에서 Cubic Hinge Press 를사용 세계각지에서 Cubic Hinge Press 를수입
Cubic Hinge Press 세계에서가장우수한품질의합성다이아몬드를생산하는 Element Six도큰 Cubic Hinge press를구입하여남아프리카로보냈고, 일부는 Suzhou Jiangsu에있는공장에설치 2015년, 빅사이즈의다이아몬드를생산한러시아의 NDT 에서도중국의 Cubic press 기술을사용
중국의합성다이아몬드생산량 2000년, 12억 ct 2001년, 13.9억 ct 2012년, 124억 ct 2013년, 150억 ct 2014년, 168억 ct 중국산합성다이아몬드의양은 15년연속최고를기록 (Li Zhihong, Zhao Bo, Sun Zhaoda, 2015) 중국산합성다이아몬드원석 ( 보석용 ): 15만 ~30만 ct/ 월 ( 멜리약 450만 ~1,000만개 / 월 ) (CGL News, 2016)
2015 년중국합성다이아몬드 10 대브랜드 Henan, Shandong, Hunan, Hubei, Hebei, Zhejiang 등 합성다이아몬드제조 600 업체이상 浙江蓝龙科技有限公司
합성다이아몬드의가격 2015년, 천연다이아몬드원석 $71/ct ( 공업용과보석용다이아몬드원석총채굴양과가치를계산 ) 2015년, 합성다이아몬드원석 $30~100/ct (white 기준 ) 화이트합성다이아몬드가격은같은등급천연다이아몬드가격의 1/3~2/3 정도 최근 5년동안천연다이아몬드가격은조금씩상승했으나합성다이아몬드가격은급격히하락
중국합성다이아몬드의 Key Point 화이트합성다이아몬드원석의크기 0.05 ~ 2mm 화이트합성다이아몬드연마후 ( 나석 ) 0.001 ~ 0.05ct 큰원석은일부제조사에서소량만생산 큰나석은 0.05 ~ 3ct 컬러는 D ~ I 이며 ( 주로 F ~ I 컬러 ) 투명도 모든등급이생산. 주로네거티브크리스털이나둥근막대형태의금속내포물이존재
국내화이트멜리합성다이아몬드검출현황 화이트멜리다이아몬드 1 차 모니터링 (2016 년 6 월 ) 10 8 6 4 2 0 A B C D E F G H Total 천연합성 모니터링대상 : 국내도매업체 0.008~0.013ct: 화이트멜리다이아몬드
국내화이트멜리합성다이아몬드검출현황 화이트멜리다이아몬드 2 차 모니터링 (2016 년 10 월 ) 10 8 6 4 2 0 A B C D E F G H Total 천연합성
감별 보석학적검사 확대검사 ( 내포물 ) 성장선 ( 컬러조닝등 ) 자성검사 스트레인 형광과인광 분석학적검사 적외선분광기 자외선-가시광선분광기 PL 분광기 X-선형광분광기 CL 이미지 형광이미지 전자스핀공명
Hanmi Gemological Institute & Laboratory UV-Vis-NIR FT-IR ED-XRF UV-Visible PhosView DiamondSure PL & Raman Closed Cycle Refrigerator system (Liquid Helium) DiaMension Diascribe.DiaVision
간이선별기구를이용한검사 쉽게사용할수있고빠른확인이가능한간이선별기구를이용한검사 ( 원리 ) 자외선단파장투과에의한선별 타입Ⅱ 자외선인광반응에의한선별
화이트멜리합성다이아몬드자동선별기 (Colorless~near colorless, 0.01~0.20ct, Round Brilliant cut) De Beers (DTC AMS) HRD (M-Screen) SSEF (ASDI) 측정능력 1 회최대 500ct 까지작동 약 360 개 / 시간 측정능력 7,200 ~ 12,000 개 / 시간 2016 년 10 월출시 (M-Screen + 0.05~0.20ct, 약 15,000 개 / 시간 ) 측정능력 약 4,000 개 / 시간
자외선인광이미지선별장비 (Colorless~near colorless, Loose / Simple setting) QSPEC GLIS-3000 OGI DiaTrue De Beers PhosView ( 한미감정원구매 ) 검사대상 0.001 ~ 2.0ct 검사대상 0.003 ~ 1.0ct 검사대상 0.003 ~ 1.0ct
화이트합성다이아몬드간이선별기구 Diamond Kensa 검사대상 Colorless ~ near colorless Loose 0.01 ~ 0.20ct SSEF Diamond Spotter Gemlogis TAUPE 검사대상 가격 Colorless ~ near colorless D ~ H color loose Loose 0.2 ~ 12.0ct 약 $470 SmarPro ScreenⅠ 검사대상 가격 Colorless ~ near colorless D ~ M color Loose/ Ring 0.01 ~ 12.0ct 약 $545 SDS (Presidium SDS) 검사대상 가격 Colorless ~ near colorless? ct Loose/ Ring 약 $595
구매자를위한제안 비록거래상대방이신뢰가있더라도, 천연과합성다이아몬드가섞여있을수있으니과학적인정밀분석장비또는간이기구로반드시검사해야합니다. 천연화이트다이아몬드구매자는케이프라인 (415nm) 을확인할수있거나, 자외선단파장의투과여부를확인, 자외선인광이미지를확인할수있는간이선별기구를사용할것을권고합니다. 화이트멜리다이아몬드는자외선인광이미지시스템을활용하면효과적이고결과의신뢰도도높습니다.
합성다이아몬드시장의미래 Future 합성기술의발전은생산단가의하락! 위협속의희망 : 슈퍼다이아몬드 휴대폰용마이크로칩에서부터우주탐사장비에까지활용하는등기술적혁명이가능 합성이천연다이아몬드와구분되어거래된다면, 천연다이아몬드는언제까지나천연이고, 희귀한상품일것 합성다이아몬드는시장의틈새를찾아패션상품으로자리매김이예상
결론 천연다이아몬드에합성다이아몬드가섞여서유통 ( 멜리 ) 국내시장, 합성다이아몬드심각성증가 간이선별기구의효율성 정밀분석검사의필요성 건전한다이아몬드유통문화형성 ( 구분, 고지 )
참고문헌 1. Gems & Gemology(2016), Large Blue and Colorless HPHT Synthetic Diamonds, Wuyi Wang and Terry Poon 2. Hong Kong Jewellery(2016), Made-in-China Synthetic Diamond 3. AGIL International Gemmological Conference(2016), brief Talk on the Founding, recent Development and Identification of Synthetic Diamond in China, Li Jianjun 4. SJC 와함께하는선진사례도입을위한초청세미나 (2016), 합성다이아몬드의최신현황, Kitawaki Hiroshi. Screening of white of white melee diamond, Shoko Odake 5. Gems & Gemology(2016), Blue HPHT Synthetic Diamond Over 10 Carat, Terry Ping Yu Poon and Wuyi Wang 6. Powder Metallurgy Industry(2016), The development and key technological improvement of synthetic diamond in China, LUO Xi-yu, XU Yan-jun and LIU Yi-bo 7. Gems & Gemology(2016), CVD Synthetic Diamond Over 5 Carat Identified by GIA, Billie Pui Lai Law and Wuyi Wang 8. Gems & Gemology(2016), Large Colorless HPHT Synthetic Gem Diamonds from China, Wuyi Wang and Thomas Moses 9. 한국결정성장학회 (2015), Characteristics of gem-quality synthetic diamond from New Diamond Technology in Russia, Hyunmin Choi and Youngchool Kim
참고문헌 8. 한국결정성장학회 (2015), Characteristics of gem-quality synthetic diamond from New Diamond Technology in Russia, Hyunmin Choi and Youngchool Kim 9. Gems & Gemology(2015), Near-Colorless Melee-Sized HPHT Synthetic Diamonds Identified in GIA Laboratory, Wasura Soonthorntantikul and Piradee Siritheerakul 10. Diamond & Abrasives Engineering(2014), Analysis on economic situation of China s super abrasives industry in 2014, LI Zhihong, Zhao Bo, Sun Zhaoda 11. 한국결정성장학회 (2012), Spectroscopic Properties of CVD Synthetic Diamond, Hyun-Min Choi, Bo-Hyun Lee and Young-Chool Kim 12. 한국결정성장학회 (2010), Identification of Melee-Size Synthetic Diamonds, Young-Chool Kim and Hyun Min Choi 13. Diamond & Related Materials(2010), Discrimination between natural and HPHT treated type IIa diamonds using photoluminescence spectroscopy, Hyunjin Lim, Sooyoun park, Hyeonsik Cheong, Hyunmin Choi and Youngchool Kim 14. 한국결정성장학회 (2010), Gem-quality CVD synthetic diamonds, Y.C Kim and H.M. Choi 15. China Gems(2016), HPHT Diamond From ShangDong Province, Li Jianjun and others