첨단화 되는 합성 다이아몬드 생산, 그리고 그 감별 시스템!

 중국 합성 다이아몬드 제조 기술 발전 사례와 GIA의 업그레이된 감별 시스템 보고

지난 10월 1일 종로 서울극장 8층에서 서울주얼리지원센터(센터장 이황재) 주최로 ‘2019 서울 국제 주얼리 컨퍼런스’가 개최됐다. 이날 행사에서는 원래 ‘중국에서의 보석용 합성 다이아몬드의 연구와 생산’이라는 주제의 발표를 중국 길림대학의 자샤오펑 교수가, ‘GIA의 합성 다이아몬드 스크리닝 기술과 다이아몬드 산지 리포트’라는 주제의 발표는 미국의 GIA의 우이왕 박사가 발표할 예정이었다.
하지만 첫 번째 주제의 경우는 발표 예정자였던 자샤오펑 교수가 불가피한 사유로 이번 컨퍼런스에 참석을 못하게 됐다. 그래서 이 주제의 발표는 서울주얼리지원센터의 이보현 박사가 대신 발표하게 됐다. 하지만 이 박사가 발표한 내용은 자샤오펑 교수가 발표하고자 했던 내용을 번역한 것이었다. 이번 행사에서 발표된 내용을 요약해 봤다.

■ ‘중국에서의 보석용 합성 다이아몬드의 연구와 생산’에 대해
수천대의 합성 장비 이용, 다이아몬드 찍어내는 시대!

1980년 초까지만 해도 중국의 다이아몬드 합성 기술은 매우 일천한 수준이었다. 상하이 세라믹연구소가 3mm 크기의 다이아몬드 결정체를 중국 최초로 합성해 냈다. 그런데 그 합성 다이아몬드의 품질은 매우 낮은 수준이었다.
이 후 1990년 초부터 큰 크기의 다이아몬드 단결정의 고온고압 합성 기술 개발 사업은 중국 국가 중점 사업인 863 프로젝트로 수립되기까지 했다. 하지만 이 사업은 진행이 순조롭지 못해 조기에 종료되고 말았다.
하지만 1999년 말부터 길림대학 자샤오펑 교수의 연구팀은 대형 단결정 합성 다이아몬드에 대한 연구를 체계적으로 진행하게 됐다. 그리하여 2000년에 마침내 고품질의 4.5mm 크기의 lb형 고온고압  합성 다이아몬드를 개발하게 되기에 이르렀다.
그리고 2004년에는 4mm크기의 llb형 고품질 합성다이아몬드를 개발했다. 이어 2011년에는 10mm 크기의 2.45ct의 lb 합성 다이아몬드 개발에 성공했다.
또한 질소 함량이 높은 lb 및 la형, 수소 함량이 높은 lb 및 lla형, 붕소와 수소 및 수산화물이 함유된 다이아몬드 등도 합성하기에 이르렀다.
이 후 중국의 여러 업체들이 대형 합성 다이아몬드이 상업적 생산에 박차를 가하기 시작했다. 2014년 9월에는 Zhengzhou Huajing이 1-2mm 급 lla 다이아몬드를 생산하기 시작했는데 초기 월 생산량은 1만ct이었다.
이어 2015년에는 Zhengzhou 인근의 10여 개의 다이아몬드 생산공장이 1-2mm 급 lla 다이아몬드를 생산하기 시작했다. 그런데 2016년 하반기 무렵에는 월 생산량이 무려 20만ct 규모에 이르르게 됐다.
2016년도에는 Henan Huanghe Whirlwind사는 고품질의 2-3mm크기의 lla 결정을 시장에 공급하기 시작했다. 그리고 2016년에는 Jinan New Materials사가 3mm 이상의 고품질 lb, lla 및 llb 단결정 합성 다이아몬드를 생산하여 매우 높은 가격으로 공급하기 시작했다.

이런 과정에서 중국은 고품질의 고온고압(HPHT) 방식에 의한 대형 합성 다이아몬드 제조 기술의 비약적 발전을 이루게 됐다. 3-5ct, DEF/ VS 급의 lla 대형 단결정 다이아몬드를 안정적으로 합성하는 기술이 확립됐다.
이에 따라 CVD 합성 대형 단결정 다이아몬드는 보석시장에서 그 우위를 잃어가고 있다.

■ GIA의 합성 다이아몬드 스크리닝 기술과 다이아몬드 산지 리포트
합성을 구분해내는 감별 시스템도 비약적으로 발전!

합성 다이아몬드 생산 기술이 비약적으로 발전하고 있다. 중국은 이미 가장 높은 품질의 Ⅱa 타입의 고온고압 합성 다이아몬드를 양산해내고 있다. 이 다이아몬드와 남아프리카에서 생산되는 Ⅱa 급 천연 다이아몬드를 어떻게 구별해낼 것인가.
특히 핑크 다이아몬드를 생산하여 주로 시장에 공급해온 호주 아가일 광산이 폐광됐다. 이후 화이트 다이아몬드에서만 감별이 중요한 게 아닌 상황이 됐다. 팬시 컬러 다이아몬드 그 중에서도 핑크 다이아몬드 계열에서의 감별의 중요성이 더 크게 떠오르게 됐다.
이런 상황에서 GIA는 이전보다 한결 진일보된 감별 장비인 ‘GIA iD100’을 출시했다. 이 장비는 모든 천연 다이아몬드와 유사석을 구분해 낸다. 그리고 브라운, 그린, 블루 다이아몬드의 경우 처리 다이아몬드와 천연 다이아몬드를 명확히 감별해 내는 성능을 갖고 있다.
더 나아가 핑크, 퍼플, 레드 다이아몬드의 경우는 천연인지 아닌지, 그리고 처리된 천연인지, 또 처리된 합성 다이아몬드인지를 구분해 낼 수 있다.
아울러 컬러리스와 니어 컬러리스 다이아몬드의 경우는 98%의 감별 정확도를 보이고 있다. 0.005CT 이상 크기의 모든 형태의 원석이나 세팅된 스톤까지도 합성인지 천연인지를 가려내는 성능을 갖고 있다. 1개당 2초 이내의 빠른 속도로 감별해내고 있다.
아울러 GIA는 합성 다이아몬드가 놀라운 진화를 거듭하고 있는 시대에 대응하여 특별한 서비스를 병행하게 됐다. 고객들의 눈 앞의 다이아몬드가 합성이 아니라는 것을 설명하기 위해, 다이아몬드 원산지 감정서까지 발급하는 서비스를 시작했다.
고객들에게 해당 다이아몬드가 어느 광산에서 10억년 이상 사람의 손길이 닿지 않은 자연 상태에서, 어떤 방식으로 생성돼 왔는지와 관련된 스토리를 제공함으로써 고객들을 더욱 열광시키고 있는 것이다.