광학적, 화학적, 물리적으로 같지만 생성 나이로는 최대 30억년 차이 

왼쪽부터 CVD 랩그로운 다이아몬드 원석, 가운데 HPHT 랩그로운 다이아몬드 원석, 천연 다이아몬드 원석

두 개의 연마된 탄소 결정 표본이 있다. 두 표본 모두 아주 깨끗하며 직접 조명을 비추었을 때 다양한 컬러의 섬광을 보여준다. 동일한 광물로 보인다. 하지만 한 개는 나이가 10억 살 이상이고 다른 하나는 실험실에서 최근 성장시킨 것이다. 물론 두 샘플 모두 다이아몬드이다.

첫 번째 샘플은 어린 지구의 깊은 곳에 존재하던 힘이 창조해 낸 천연 다이아몬드이며 두 번째 샘플은 실험실 태생으로 첫 번째 스톤과 기본적으로 동일한 화학적, 물리적, 광학적 특성을 가지고 있다.

보석 및 주얼리 산업을 위한 거래 지침 마련을 담당하고 있는 FTC(미연방통상위원회)의 정의에 따르면 (보석이 아닌 광물로써의)다이아몬드는 ‘등축정계의 순수한 탄소 결정체’로 구성된 광물이다. FTC는 다이아몬드가 기본적으로 순수한 탄소라고 정의하고 있으나 천연 다이아몬드의 대다수는 소량의 다른 물질(대부분이 질소(옐로우 컬러의 원인)나 보론(블루 컬러의 원인))을 함유하고 있다. 또한 내포물, 즉 미세한 이물질(수백만년 전 다이아몬드 생성이 진행되고 있을 때 섞여 들어간)을 함유하고 있는 경우가 많다. 상업적 물량의 랩 그로운 다이아몬드(인조 다이아몬드 혹은 합성 다이아몬드라고도 불린다.)가 보석 및 주얼리 시장에 유입되기 시작한 것은 5년 전이다.

랩 그로운 다이아몬드는 비록 외관은 천연 다이아몬드와 동일하지만 합성 다이아몬드 감별용 기구를 갖춘 훈련받은 보석 감정사만이 식별할 수 있는 미묘하고 상이한 특징을 가지고 있다.

천연 다이아몬드의 생산지는?

지구 깊숙한 곳의 엄청난 압력과 고온 속에서 생성된 천연 다이아몬드의 나이는 최고 30억 살에 이른다. 화산 활동을 따라 지구 표면으로 이동한 다이아몬드는 킴벌라이트 파이프라고 부르는 화산암 속에서 채굴을 기다리고 있다. 킴벌라이트 파이프의 5%만이 수익성 있는 광산을 건설하기에 충분한 다이아몬드를 함유하고 있다.

랩 그로운 다이아몬드

공업용 인조 다이아몬드가 실험실에서 최초 생산된 것은 1950년대이다. 보석용 다이아몬드가 실험실에서 최초 생산된 것은 1971년이지만 이후 2010년 중반까지 컬러리스 랩 그로운 다이아몬드는 상업적 물량이 보석 및 주얼리 시장에 진입하지 못했다.

GIA에서 30년 이상 랩 그로운 다이아몬드를 연구해 온 석좌 연구원 제임스 쉬글리 박사는 오늘날 랩 그로운 다이아몬드는 두 가지 방식으로 생산된다고 말한다. 먼저 고압고온(HPHT)합성 다이아몬드는 천연 다이아몬드가 땅 속에서 생성될 때의 조건인 고압및 고온 환경을 조성하는 방법이다.이 방식으로 제작된 랩 그로운 크리스털은 형태가 특별하다.

CVD(ChemicalVaporDeposition,화학증착법)은 메탄 등의 탄소가 풍부한 가스 분자를 탄소와 수소 원자로 분해한 뒤 다이아몬드 씨드 위로 증착시켜, 정사각형 형태의 다이아몬드 크리스털을 합성하는 방식이다. 두 방법 모두 대부분의 사이즈의 크리스털 합성에 일반적으로 한 달이 채 걸리지 않는다.

대부분의 CVD다이아몬드의 경우 합성 이후 컬러를 개선 또는 변화시키기 위한 열 또는 방사능 처리를 가하게 된다. 일반적으로 랩 그로운 다이아몬드는 1캐럿 이하의 사이즈가 많았지만 기술 발전 덕분에 보다 큰 사이즈도 시장에 유통되기 시작했다.

천연 다이아몬드와 랩 그로운 다이아몬드 구별 방법

랩 그로운 다이아몬드의 감별은 매우 중요하다. 소비자들은 자신이 구매하는 상품에 대해 알 필요가 있으며 많은 경우 합성석과 천연석의 가격 차가 상당하기 때문이다.

GIA는 보석 소비자를 보호하고 이들에게 정보를 제공한다는 임무를 다하기 위해 GIA GG 코스를 포함한 보석 감정 프로그램을 제공하는 한편, 다이아몬드 감정 기술과 랩 그로운 다이아몬드 및 모조 다이아몬드와 천연 다이아몬드의 감별에 관한 최신 기술을 다루는 세미나를 지속적으로 개최하고 있다.

랩 그로운 다이아몬드는 기본적으로 천연 다이아몬드와 화학 및 광학적 특성이 동일하기 때문에 전통적인 관찰 및 구식 다이아몬드 감별 기구로는 감별이 어렵다. 전문적인 보석 감정소에서 GIA 혹은 다른 업체가 개발한 첨단 기구를 이용하여 시행하는 검사만이 천연 다이아몬드를 합성석으로부터 신뢰도 있게 구별할 수 있는 유일한 방법이다.

다이아몬드 형태론? 숨길 수 없는 요인

쉬글리 박사는 “수백만 년에 걸쳐 땅 속에서 자란 천연 다이아몬드는 실험실에서 몇 주 만에 생성된 다이아몬드와는 성장 방식이 다르다. 또한 HPHT 및 CVD 다이아몬드는 성장 환경이 다이아몬드 크리스털의 형태에 미치는 영향이 서로 다르기 때문에 성장 형태도 서로 다르다.”고 말했다.

GIA의 수석 연구원 샐리 이튼 마가냐 박사는 이에 대해 “HPHT와 CVD다이아몬드의 감별 방식에는 큰 차이가 있다.”며 지난 10~15년 동안 랩 그로운 다이아몬드가 매우 다양해졌기 때문에 GIA의 연구원들도 발전된 기술에 발 맞춰 나가야 할 것이라고 말했다. 또 “우리는 새로운 상품에 대한 정기적 연구를 수행 중이며 새로운 트렌드를 앞서 포착하기 위해 다이아몬드 합성 프로그램을 운영하고 있다.”고 말했다.

GIA의 랩 그로운 다이아몬드 감정 서비스

GIA는 세계 전역의 산하 보석 감정소에 의뢰되는 모든 다이아몬드를 테스트하여 천연 혹은 랩 그로운 여부에 대한 감별 서비스를 제공한다. GIA는 이미 10여 년 전에 랩 그로운 다이아몬드에 대한 감정서 발급을 시작했다. 2019년 3월에는 FTC의 지침에 따라 감정서 명칭을 ‘GIA 랩 그로운 다이아몬드 감정서’로 변경할 것이라고 발표했다.(시행은 7월에 시작됐다.)

혼란 가능성을 줄이기 위해 GIA는 랩 그로운 다이아몬드 감정서를 천연 다이아몬드 감정서와 완전히 다른 모양으로 디자인했다. 또한 랩 그로운 다이아몬드 감정서는 천연 다이아몬드 감정서와는 다른 컬러 및 클래러티 등급 용어를사용한다.

천연석의 컬러 등급은 D~Z로 나누어지지만 랩 그로운 스톤의 경우 각 범주의 범위가 (Colorless, Near Colorless, Faint, Very Light, Light로 나뉜다.)좀더 넓다.

클래러티 등급의 경우 천연석은 VVS1, VS2 등 약자를 사용하지만 랩 그로운 스톤은 범주가 좀더 넓은 설명어로 된 등급(내포물이 매우 매우 적은, 내포물이 적은 등)을 사용한다.

감정소를 거치지 않은 다이아몬드의 감별

랩 그로운 다이아몬드 감별을 위해 GIA는 GIAiD100이라는 감별 기구를 개발했다.이 탁상용 기구는 첨단 분광 기술과 GIA가 천연 다이아몬드와 랩 그로운(HPHT및 CVD)다이아몬드, 다이아몬드 모조석의 감별을 위해 지난 60년 간 수행해 온 다이아몬드 및 유색석 연구 실적을 접목시켜 개발한 것이다. GIA는 (시장 유통이 가장 활발한)작은 사이즈의 다이아몬드 여러 개가 담긴 팩을 검사해 랩 그로운 스톤을 걸러 주는 GIA멜리분석 서비스도 제공 중이다.

/ 기사 및 사진 출처: gia.edu