합성석과 인조석

 

 

합성석 synthetic stone

  천연 보석과 본질적으로 동일한 화학 성분과 구조로 실험실에서 만들어 낸 인공석  

 

 자연에서 산출되는 양질의 보석 원석의 생산량은 매년 감소하고 있지만 인구의 증가, 경제력의 향상, 저렴한 보석의 수요 증대와 같은 사회적 변화로 보석의 수요는 매년 증가하고 있습니다. 천연 보석과 동일한 물질을 인공적으로 만드는 연구는 오래전에 시작되었지만, 1902년에 합성 루비의 결정 제조에 성공함으로써 본격적인 궤도에 오르게 되었습니다. 인공적으로 제조한 물질이 천연보석과 화학 성분, 결정 구조, 물리적 성질에 있어서 거의 같거나 동일한 경우 이를 합성석(合成石, synthetic stone) 또는 합성 보석이라 합니다.

 

 인공적으로 만든 물질을 합성석으로 부르기 위해서는 합성석과 동일한 물질이 반드시 천연에 존재하여야 하고, 천연 물질과 합성 물질의 모든 성질이 동일하거나 거의 같아야 합니다. 실험실에서 만든 루비, 수정, 다이아몬드, 에메랄드, 스피넬 등은 천연 광물 290과 모든 성질이 기본적으로 같으므로 이들을 합성석이라고 합니다. 그러나 합성과정을 거쳐 만들어진 이트륨 알루미늄 가닛(Y.A.G.: 야그), 가돌리늄 갈륨 가닛(G.G.G.)과 같은 물질은 이들과 동일한 물질이 천연에는 없기 때문에 인조석(人造石, artificial stone)이라 부릅니다.

 

 

모조석 imitation stone

 외관이 천연 보석과 비슷하여, 그 대신으로 사용되는 모든 물질 

 

 값진 천연 보석과 외견상 유사하나 실제로는 물리적, 화학적 성질이 전혀 다른 물질로 모방한 것을 모조석(模造石, imitation stone)이라고 합니다. 모조석은 모조석 물질보다 값이 더 비싼 보석을 모조할 때만 만들게 됩니다. 모조석은 유리, 플라스틱, 천연과 인조물질이 조합된 접합석을 포함하여 다양한 물질로 만들어질 수 있습니다. 이러한 물질들과 더불어 다른 합성석이나 다른 천연보석이 모조석이 될 수 있습니다.

 

 예를 들면 다이아몬드를 모조하기 위해 사용할 때에는 큐빅 지르코니아, 야그, 스피넬, 커런덤, 스트론튬 티타네이트 등은 모두 다이아몬드 모조석이 됩니다. 합성 적색 스피넬은 합성석이지만 루비 대용품으로 사용이 되었다면 루비 모조석이 됩니다.

 

 

접합석assembled stone

 두 개 이상의 물질들을 합쳐 하나로 만든 보석 종결정(seed crystal), 합성 결정의 크기, 성장 속도와 성장 방향, 형태를 조절하는데 사용되는 매우 작은 결정  

 

 조합석은 자연석보다 덜 가치가 있지만, 디자인적인 측면에서 더욱 독특하고 매력적인 요소를 가질 수 있습니다. 또한, 자연석과는 다르게 특정 색상이나 크기를 원하는 경우 조합석을 만들어 사용할 수 있습니다. 조합석은 다양한 보석을 조합하여 만들 수 있기 때문에 종류가 매우 다양한데, 대표적으로는 아메시스트와 토파즈, 루비와 진주 등이 있습니다. 이는 자연적인 물질과 인공적인 물질을 함께 사용할 수 있는 장점을 가지고 있습니다.

 

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 종합적으로, 합성석은 가격이 저렴하고 일관된 외관을 가지지만, 독특하고 매력적인 요소가 부족할 수 있습니다. 모조석은 예산이 한정된 경우 인기가 있지만 본래성과 내구성이 떨어질 수 있습니다. 조합석은 자연적인 물질과 인공적인 물질을 결합하여 다양한 디자인과 크기를 만들 수 있지만 가치가 자연석보다는 낮을 수 있습니다.

 

 합성(合成, synthetic)이라는 단어는 '결합하다'라는 그리스어에서 유래하였습니다. 합성석은 인간의 간섭 없이 자연적으로 성장한 결정들과 화학성분, 결정구조, 물리적 성질에 있어서 동일하거나 거의 같은 경우를 말합니다.

 

 이처럼 보석 물질의 물리적 성질이 내부적으로 균일하여 결정학적, 광학적 성질이 일정할 때 그 물질을 단결정(單結晶, single crystal)이라 합니다. 보석용 단결정을 제조하기 위해서는 단결정이 성장하기 위한 최초의 물질인 핵(核, nucleus)의 성립과 그 핵 주위에 계속 추가되어야 하는 보석 물질의 구성 성분이 되는 원소의 충분한 공급이 필수적입니다. 핵이 형성되기 위해서는 용액 속에 녹아 있는 이온이나 원자들이 포화상태 아래에 있어야 합니다. 일반적으로 용액에 용해되는 고체의 양은 온도가 높을수록 증가하기 때문에 인공 물질을 합성할 때는 제조하려는 물질을 고온에서 오랫동안 용해시킨 후, 온도를 낮추어 과포화된 성분이 핵을 형성하도록 만듭니다. 이때 과냉각도가 커지면 핵의 형성 속도는 빨라집니다. 단결정을 합성할 때, 핵의 역할을 하는 천연 보석 또는 인공석 조각을 용액 내에 넣어 주어 보석의 결정이 성장하도록 만드는데, 이때 사용하는 인위적 인핵을 종결정(種結晶, seed crystal) 또는 종자(種子, seed)라고 합니다. 온도가 낮아지는 동안 보석 물질을 이루는 원자 또는 이온들이 종결정의 방향에 규칙적으로 쌓이며 전체적으로 균질한 단결정 합성석이 성장하게 됩니다.

 

 오늘날 합성석을 생산하는데 사용되는 대부분의 방법들은 용융법(溶融法, melt method)과 용액법(溶液法, solution method)으로 알려진 두 가지 종류에서 비롯됩니다.

 

 

 

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