ㆍ보석의 개요ㆍ보석 인공처리
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Click▷  1. 베릴리움(Be) 디퓨젼 커런덤 2. 루비의 충전(Filled)처리 3. 열 처리
보석의 인공처리 4. 납(鉛) 함침(含浸) 루비 5. 오일처리 6. 방사선 처리 7. 확산 처리
  8. 염색 처리 9. 접합 처리  
 
1. ‘Beryllium-Diffusion Process’(베릴륨-디퓨젼)
노벨상을 수상한 많은 과학자들처럼 보석의 처리기술 또한 우연히 발견된 것도 있습니다.
‘Beryllium-Diffusion Process’(베릴륨-디퓨젼)로 처리된 커런덤은 자연의 선물에 만족하지 못하고
더 좋은 것을 추구하기 위한 인간의 욕심과 우연이라는 것이 만들어 낸 작품입니다.
 
그리고 그 우연을 현실로 만들어낸 태국의 보석처리업자들은 지금까지의 인간들이 그래왔던 것처럼,
사실이 드러날 때까지 파파라챠 사파이어인 것처럼, 마치 천연의 그것인 것처럼 사파이어를 팔아 많
은 이익을 남겼을 것입니다.
미래보석감정원에서도 지난 2003년 봄부터 증가해온 이 베릴륨 디퓨젼 처리된 커런덤류에 대해 그동
안 상세한 연구와 자료구축을 해 왔으며, 이 면을 빌어 그 결과를 보고하도록 하겠습니다.
그리고 이 베릴리움 디퓨젼 처리된 커런덤류의 가장 좋은 감별수단은 주의 깊은 관찰을 통해 쌓이는
경험이며 일반적인 현미경 관찰과 침액조건의 확대검사등을 통해서도 유효한 감별이 가능 합니다.
첨단 분석기기인 UV VISIBLE을 통한 흡수스펙트럼 검사는 루비나 사파이어의 색상에 따라 아직 판
별 가능할 정도의 확실한 데이터가 나오는 것도 아닙니다.
 
2. 베릴리움(Be) 디퓨젼 처리된 사파이어
베릴리움 처리된 사파이어는 이미 2001년 상반기부터
일본이나 미국등지에서 그 처리법에 대해 꾸준히문제
가 제기되어 왔었다. 그 이유는 당시만 해도 고가에 거
래되던 'pinkish Orange' 컬러의 파파라챠 사파이어와
같은 색상의 사파이어가 태국을 중심으로 그 유통이 급
격히 늘어났기 때문이며 2002년 5월에서야 이러한 ‘파
파라챠 컬러 사파이어’의 베일이 점차 벗겨지기 시작했
다.
베릴리움 처리된 다양한 색상의 사파이어  
세계유수의 보석감정원을 중심으로 한 연구원들이 ‘태국에서 처리된 파파라챠 색상의 사파이어’ 스톤
은 천연상태의 커런덤에서 극 미량 검출되는 베릴리움(Be)이 함유(약 10-35ppma Part Per Million
Atomic)된 것을 밝혀냈고 이러한 Orange - Orange Pink Color 의 파파라챠 컬러 사파이어( Padpa-
radcha-like)는 베릴리움에 의한 색상변화로 단정 내려지게 되었다.
 
3. 우연히 발견된 베릴리움(Be) 디퓨젼 처리법
다양한 색상의 커트된 ‘베릴리움 디퓨젼 처리된 커런덤’.
침액을 시켜보면 다양한 내포물과 현상들을 지니고 있다.
열처리 전문가들이 시험석으로 사용한 Madagascar lakaka산 핑크, Tanzania Songea 산 미색,
Srilanka Geuda(기우다), 무색 합성 사파이어를 고열에서 베릴리움으로 처리한 결과 태국에서 처리
된 핑크오렌지 사파이어의 특성을 모두 나타냈다고 발표했으며 이와 같은 오렌지 핑크사파이어의 컬
러는 ‘벌크 디퓨젼처리 결과 베릴리움과 같은 가벼운 성분이 높은 열 속에서 보석내부로 침투한 것 때
문이라고 그이유를 설명했다.
현재 마다가스카르산 옐로우 사파이어의 대부분이 20-30%정도의 크리소베릴과 함께 산출된다. 이중
에서 그린색상을 나타내는 크리소베릴은 쉽게 구분이 가능하지만 일부의 그린사파이어는 이들과 쉽
게 혼동이 되어 크리소베릴과 그린 사파이어가 쉽게 섞여 열처리가 행해지게 된 것이다. 그 결과 크리
소베릴의 베릴리움(Be) 때문에 그린사파이어나 블루사파이어는 옐로우 사파이어로 바뀌기도 하며 어
두운 레드와 핑크는 오렌지 컬러로 변화하게 된 것이다.
 
4. 베릴리움(Be) 디퓨젼 처리법의 파급효과
주로, 오렌지색이 있는 핑크(Orange Pink)사파이어가 가장 문제가 되었으나, 국내에서는 대중화 되
어있는 보석이 아니었기 때문에 문제의 심각성이 일본만큼은 그리 크지 않았다.
새로운 처리법에 의해서 시장에 나와 있는 커런덤의 색상으로는 오렌지색, 황색, 녹색, 청록색, 보라
색, 브라운끼가 있는 적색이 있으며, 블루사파이어도 처리되어진다.
파파라챠 사파이어의 경우는 최대시장인 일본에서 수년간 수천개의 처리된 파파라챠 색상 사파이어
가 감정되어 유통된 바 있으나 이러한 보고가 있는 후 파파라챠 사파이어의 유통이 거의 정지되었으
며 각국에서도 팬시 컬러 사파이어에 대한 거래가 급감하는 결과를 초래했다.
이렇게 되자 세계최대의 처리국가이며 대부분의 처리된 파파라챠사파이어를 수출해오던 태국은 큰타
격을 받았고 급기야 태국의 보석협회는 이렇게 처리된 사파이어에 대한 명칭을 정하고 세계 유색보석
시장을 향해 신뢰회복을 위한 행보를 하고 있다.
 
찬타부리보석협회의 명기법
N-Natural Unheated Corundum
E-Thermal Enhancement
T-Thermal Enhancement of Corundum Together With Other Mineral In An Environment
That Allows Inducing of Beryllium And Other Elements Into Corundum
* 베릴리움이나 기타성분을 커런덤 내부로 침투시킬수 있는 환경에서 광물첨가후 열처리함
* N, E, T는 미국 FTC가 허가한 유색석 처리에 관한 표기 시스템으로 NET System 이라고 부르
기도 한다.
 
5. 디퓨젼 처리와 베릴리움(Be) 디퓨젼 처리의 차이점
일반적인 디퓨젼 처리법: 커런덤의 색은 보석내부에 있는 불순물에 의해 나타나는 발색으로 커런덤의
화학 원소는 Al2O3이다. 여기에 Al3+와 같은 원자가를 가진 Cr3+, Fe3+, V3+, Ti3+와 같은 발색원소들
이 불순물로 존재하게 되면 Al3+와 이들 발색원소들이 쉽게 치환되어 발색이 된다. 이러한 원소를 컬
러별 발색원소 분말을 넣고 열처리를 하게 되면 사파이어의 색상이 변화하게 된다.
 
베릴리움 디퓨젼 처리법: 디퓨젼처리된 커런덤의 발색은 천연적인 결정체의 화학조성 및 결정조직에
의한 발색이 아니라 전자에 의한 결정격자에서의 결함 발생에 의한 색 발색으로 알려져 있다.
이는 열처리전문가 John Emmitt박사의 실험에 의해 밝혀졌는데 파파라챠 사파이어의 컬러를 내는 사
파이어는 보석 내부로 확산된 Beryllium이 결정격자 내에서 Aluminium원소와 치환되어 생기는 ‘
Trapped Hole Color Center’ 라는 것에 기인한다고 발표했다.
즉 산화상태에서 사파이어를 가열하면 내부 원자궤도의 전자에 Hole 이라고 하는 격자 결함이 생기게
되고 보석 전체에 확산이 일어나는 동시에 Be(Beryllium)의 전자에 의해 이것이 채워짐으로 확산처리
에 의한 색상 변화가 나타나는 것이다.
 
6. 감별 - 침액과 확대관찰을 이용한 감별법
순수한 커런덤은 순수한 Aluminium 과 Oxygen을 함유하며 무색이고, 흡수스펙트럼도 없다. 천연의
커런덤에는 Beryllium의 양이 0.1ppm 정도 함유되어 있지만 Be처리된 디퓨젼 사파이어들은
Beryllium의 양이 1-30ppm정도 함유되어 있다고 보고 되어진다.
이러한 미량의 Beryllium을 검출하기 위해서는 고가의 장비인 *SIMS나 *LA-ICP-MS로 테스트를 하
는 것이 가장 정확한데, 대학 연구 기관을 제외하고는 현실적으로 이러한 장비를 보유한다는 것은 무
리이며, 또 하나의 큰 문제는 이러한 장비를 사용할 경우 시험석에 손상이 가해진다는 것이다.
또한 ‘bulk’나 ‘lattice’ 디퓨전 이라는 단어는 2001년 말 이러한 처리된 커런덤이 나오기 전부터 있었으
며, ‘Crystal Chemistry사’의 John Emmett씨는 베릴은 모든 스톤에 존재하기 때문에 이러한 처리된
사파이어를 분별해 내는 가장 확실한 방법으로는 기존의 처리가 안 된 사파이어에서 발견되지 않는
물질을 분석해 내는 SIMS 테스터를 사용하는 것이라고 발표한바 있다.
일례로 일본 전국보석협회에서는 최첨단 LA-ICP-MS기기를 이용한 각 색상별 사파이어의 베릴리움
양을 검사하여 발표(표 2)한바 있다.
 
아래 표는 미가열된 각 색상의 사파이어에 함유된 Beryllium의 양과 처리된 후의 각 색상별 사파이어
에서 함유된 Beryllium의 양에 대한 비교 데이터이다.
미가열·기존 열처리 커런덤 새로운 파파라챠 제조방식 열처리 커런덤
샘플 No. Beryllium 함유량(ppm) 샘플 No. Beryllium 함유량(ppm)
Yellow (4pcs) 0.035 Yellow (8pcs) 1.79 - 8.09
Orange (2pcs) 0.002 Orange (7pcs) 1.95 - 4.14
Pink (4pcs) 0.033 Pink (4pcs) 1.92 - 3.27
Purple (4pcs) 0.015 Purple (10pcs) 2.63 - 7.79
Blue (5pcs) 0.016 Blue (20pcs) 1.43 - 14.9
Ruby Red (2pcs) 0.017 Ruby Red (4pcs) 0.43 - 15.7
 
이 결과 가열하지 않은 샘플과 종래의 열처리 결과 나타난 각 색상의 사파이어에는 베릴리움이 0.048
- 0.003ppm과 같이 미량 검출되었고 베릴리움 처리된 후의 각 색상별 사파이어에서는 약 15.70 -
0.27mmp 과 같은 많은 양의 베릴리움이 검출되고 있다.
 
* SIMS란 : SECONDARY ION MASS SPECTROMETRY 의 약자로서 2차이온 질량분석법을 이르는
말로 가속된 1차빔을 시료에 조사, 스펙터링에 의해 떨어져 나온 입자를 질량분석하는 법이다.
 
* LA-ICP-MS : LASER ABLATION INDUCTIVELY COUPLED PLASMA MASS SPECTROMETRY
의 약자로서 시료의 표면에 장파의 짧고 높은 에너지의 레이저를 조사, 나타나는 입자변화에 고주파
의 플라즈마로 이온화, 그 질량을 분석하는 장치이다.
 
하지만 위와 같은 방법은 일부 연구소 개념으로의 처리된 사파이어에 대한 접근방식이며 보석감정원
입장에서는 좀 더 빠르고 간편하고 보석에 손상이 가해지지 않는 방법을 써야한다. 이에 적합한 방법
은 UV-VIS-SPECTROSCOPY를 이용한 방법이 있으며 현재 미래보석감정원은 대학연구기관을 통해
최첨단 LA-ICP-MS와 UV-VIS-SPECTROSCOPY를 통한 실험으로 보다 빠르고 보석에 손상을 가하
지 않는 처리 감별법에 대한 연구에 박차를 가하고 있습니다.
 
7. 색상과 내포물별 Be(Beryllium) 처리된 사파이어
또하나 베릴리움 처리된 사파이어를 감별하는 유효한 수단은 바로 메틸렌-아이오다이드(Methylene-
iodide)에 침액시킨 후 확대검사를 하는 방법인데, 다음에 소개되는 샘플들은 미래보석감정원에서
약 30여개의 샘플을 조사, 베릴리움 처리흔적이 남아있는 것들을 골라 촬영을 한 것이다. 국내실정에
맞는, 국내에 들어와 있는 사파이어 샘플들을 대상으로 검사를 했다는 것과 침액과 현미경 특성만으
로도 결정적 단서를 찾을 수 있다는 것이 이번 연구 결과의 성과라 할 수 있겠다. 사진이 게재된 순서
대로 육안으로 관찰되는 색상, 현미경 내포물 검사, 침액 색상검사등의 순서이다.
사진들과 같이 특징적으로 시물의 중간부분(CORE)에 지금까지의 천연사파이어에서 볼 수 없었던
Red-Yellow-Orange RIM이 관찰되며 내부 색확산에 의한 증거로 검은색에 가까운 블랙스팟이나 색
집중 현상등이 관찰되기도 한다.
 
초기의 베릴리움 처리는 핑키쉬 오렌지 컬러의 사파이어만 유통이 되었으나 점차 루비색상의 처리된
커런덤의 유통도 최근에는 급격히 늘고 있다.
내포물로 검은 색상의 크리스탈 스팟이(GIA에서는 Internal Diffusion Around Rutile Crystal로 표기)
있으며 표면에 고열로 인해 늘어 붙은 듯한 내포물이 존재한다.
사진 1-2에서 보면 중심부 주위를 엷은 오렌지 색감이 감싸고 있다.
(Be-Diffusion Layers Usually Overly Core Pink, Red)
옐로우 사파이어의 기하학적인 색뭉침
현상(Surface-Conformal Zone)
베릴리움-디퓨젼 사파이어들은 내부에
색뭉침현상이 자주 관찰된다.
옐로우 사파이어의 녹색밴드(Internal
Diffusion Around Silky) 내포물
대부분의 베릴리움-디퓨젼옐로우 사파
이어들은 그린컬러 사파이어의 처리결
과 나타난다.
처리후에도 나타나는 그린밴드
옐로우 사파이어의 내부 크리시탈 스팟
(Internal Diffusion Around Rutile
Crystal)내포물
많은 베릴리움-디퓨젼 사파이어의 내부
에는 사진과 같이 전형적인 검은색 내부
스팟 내포물이 존재한다.
 
8. 베릴리움 처리 사파이어의 기존 감별서 표기법
(주)미래보석감정원은 베릴리움 디퓨젼 처리된 사파이어에 대해 그동안 국제적으로 통일된 바 없고,
벌크나 벌크디퓨전이라는 용어는 적절한 표현이 아니라고 판단, 국내 타 감정원들 처럼 벌크나 벌크
디퓨젼이라는 용어를 사용하고 있지 않았다.
(주)미래보석감정원에서는 이러한 벌크디퓨젼 처리사파이어에 대해 2003년 부터 다음과 같은 표기법
을 사용했다.
* “Enhanced By Heat And Light Elements”(Orange RIM)
* “Color Treated - Treated by Heat And Light Elements”
하지만 태국에서 세계 유수의 감정원들이 모여 아래와 같은 통일안을 내 놓았으며 국내감정원들은 협
의에 따라 표기를 개선 해야 할 것으로 예상 됐었다.
태국에서 발표된 두가지 안
A - Natural ruby(sapphire) indication of heating, color induced by (Lattice)diffusion of chemical
element from an external source
즉, 천연루비(사파이어) 열처리징후가 있으며 외부 화학원소의 격자 확산에 의한 색상.
 
B - Natural ruby(sapphire) indication of heating, color induced by Introduction of a chemical
element from an external source
즉, 천연루비(사파이어) 열처리징후가 있으며 외부 화학원소에 의한 색상
 
9. (주)미래보석감정원의 베릴리움 처리 사파이어 표기법
베릴리움 처리된 사파이어에 대한 표기법이 지난 2004년 12월 보석감정원협의회에서 통일이 됐다.
그동안 미래보석감정원은 좌측 페이지의 표기법과 같이 베릴리움 처리된 사파이어에 대한 표기법을
사용해 왔으나 2005년 부터는 다음과 같이 두 가지 표기법으로 베릴리움 처리된 사파이어에 대한 감
별서 코멘트 표기를 사용하고 있다.
 
광 물 명 보 석 명 (코멘트)베릴리움 처리 감지 (코멘트)베릴리움 처리 미감지
천연 커런덤 사파이어 원소의 확산 가열처리 원소의 색 개선 여부는 실험 불가