사파이어
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Sapphire
1. 소개
보석의 일종. 9월의 탄생석으로 지혜, 자애, 성실, 덕망을 뜻한다. 한자어로 청옥(靑玉)이라고 하며, 사전에도 나와있지만 청옥이라는 단어는 근대 일본에서 번역하면서 붙인 단어고 중국에서는 예로부터 남보석(藍寶石)이나 청보석(靑寶石)이라고 불렀다.[1][2] 또한 대한민국 장교의 임관반지로는 3사 장교의 임관반지에 사용된다.
2. 상세
'루비'와 마찬가지로 강옥의 일종으로, 섞인 것이 달라 색깔이 다르게 나왔을 뿐이다. 주로 푸른빛을 띤 것만 사파이어라고 알려져 있지만, 앞서 말했듯이 '코런덤 결정'으로서 이물질이 섞여 색깔을 띠었되 그 색깔이 진홍색이 아닌 것은 모두 사파이어이다. 진홍색을 띠었을 때는 '루비'로 분류하며, 그 외에는 '핑크 사파이어', '옐로우 사파이어', '화이트 사파이어', '그린 사파이어' 등 수많은 '컬러'가 나올 수 있다. 색상 스펙트럼 목록 파란 사파이어가 아닌 다른 색상들의 경우 보통 '팬시 사파이어' 라고 따로 분류된다.
LP 레코드가 유행하던 시대에는 레코드 바늘에 흰 사파이어를 사용했다. 심지어 분홍색이라도 진홍색만 아니면 사파이어이다.[3] 아무 불순물도 섞이지 않은 것, 즉 순수한 Al2O3 결정은 무색투명한데, '시계'와 '유리' 등에 쓰이는 '사파이어 글래스'가 이것이다.
푸른 사파이어끼리도 색상 구분이 이루어[[https://cdn.shopify.com/s/files/1/1401/8791/articles/sapphire-quality-characteristics-4_2048x.progressive.jpg?v=1550083303|지며]], 같은 블루 사파이어만 모을 경우 파란 계열이 값이 비싸고 옅거나 진한 계열들의 값은 내려간다. 영문으로 된 '블루 사파이어' 컬러 구분표 사이트와 중문으로 된 사파이어 컬러 구분 사이트(참고)
불순물(내포물)이 없을수록, 즉 투명도가 높을수록[* 링크 걸린 이미지 왼쪽의 불투명의 극치를 달리는 사파이어는 정크 취급을 받고 맨 오른쪽의 투명한 정도가 매우 높은 사파이어는 고급 취급을 받는다. 스타 사파이어 같이 불투명을 전제로 하는 녀석이 아닌 한, 사파이어는 투명도가 높을수록 자연히 색이 더 깨끗하게 잘 나와서 예쁘게 보이기 때문이다.] 사파이어는 더 높은 등급을 받는데, 이중 '콘플라워 블루 사파이어(Cornflower Blue Sapphire)' 라고 하는 사파이어의 경우 불순물이 없는 수준으로는 최고 등급을 받은 사파이어라 할 수 있다.[4] 대략 이 정도[[https://i.pinimg.com/originals/13/7e/ef/137eefe91f13449452c57a0af67df8d7.jpg|투명도]].
로얄 블루 사파이어(Royal blue sapphire)의 경우 콘플라워 블루보다 좀 더 짙어 말 그대로 깊이 있는 파랑색을 보여준다.[5]
금(흠집)이나 내포물이 있는 것과 거의 없는 것[[https://nicolemera.com/wp-content/uploads/2018/10/R1837-3.jpg|을]] 같이 볼 경우 그 차이가 확실히 느껴진다.
좋은 사파이어를 고르는 기준 중 색 관련 기준은
1. 색(채도)
2. 색의 강렬함(채도)
3. 색의 밝음이나 어두움(명도)
총 3가지로, 최상의 사파이어 컬러는 색이 뚜렷하게 파랗다 + 채도가 적당히 강렬하다 + 명도가 너무 높지도 낮지도 않다라는 모든 조건을 충족해야 한다. 즉 너무 어두워 남색에 가깝거나 너무 연해 하늘색에 가까운 녀석들은 오히려 색 기준에선 기본 파랑색보다 급이 낮은 셈.
색 관련 기준 다음은 내포물과 관련된 기준으로, 다음과 같다.[6]
GRS Comments Description
아무 표시 없음 열처리가 전혀 되지 않은 천연 사파이어
H 열처리(heating)가 되었으나 미세잔륜이 전혀 없는 천연 사파이어
HA 열처리가 되었으나 아주 극소량의 미세잔륜이 있는 천연 사파이어 (미세잔륜이 있을 수도 없을 수도 있음)
HB 열처리가 되었으며 소량의 미세잔륜이 있는 천연 사파이어
HC HB와 HD의 중간단계의 천연 사파이어
HD 열처리가 되었으며 눈에 띄는 잔륜및 충전처리가 있는 천연 사파이어
H (BE) 베릴륨(Beryllium)처리된 사파이어.
천연 사파이어의 경우 중량이 동일하다고 쳐도 미세잔륜의 여부나 색상 등에 따라 또 가격이 달라진다. 그렇기에 상등품의 천연 사파이어를 얻고자 한다면, 이런 미세잔륜과 색상 등을 잘 알아보고 구매하는 것이 좋다.
또한 디퓨전 사파이어(diffused sapphire)라고 불리는 물건의 경우 보석의 표면을 원석의 융해점(melting point)까지 높여 용광로에서 열처리 및 화학처리를 하여 표면의 색이 바뀌도록 처리한 것으로, 보통 흐리거나 가치가 낮은 사파이어의 색상을 푸른빛의 사파이어로 만들기 위해 하는 처리 방법인 '디퓨전' 을 거친 물건들이다.[7] 그런데 사실 다수의 천연 사파이어는 색상을 좀 더 이쁘게 뽑아내기 위해 열처리를 한 물건들이 많다(...)[8] 디퓨전은 일반적으로 납유리를 넣는 함침과 베릴륨을 이용하는 두 가지 방법이 있다. 두 가지 모두 좋은 평가를 받지 못하나, 베릴륨 처리의 경우 사파이어의 컬러를 가리지 않고 사용이 가능하며, 심지어 함침과 달리 구분해내기 힘들어 주의를 요한다. 이전 서술에서는 베릴륨 디퓨전 사파이어에만 보석으로서의 가치가 없다고 서술되어 있었지만, 보석으로서의 가치가 없는 건 함침의 경우가 더하다. 베릴륨 디퓨전의 경우 아직까지도 완벽히 감정할 수 없는 경우도 상당히 많고, 몇몇 경우는 보석을 쪼개야만 알 수 있는 경우도 있다.
위 등급표만 보면 '아무 표시 없음~H' 쪽이 가장 좋은 사파이어 라인으로 보이지만, 좀 더 아래쪽인 HA라인이어도 H보다 색상과 반짝임 등이 더 높은 점수를 얻는다면 오히려 이쪽의 가격이 더 올라간다. 또한 보석의 산지나 단순한 색, 미세잔륜 등의 여부만 소소히 따지기보다는 색, 채도, 명도, 내포물, 커팅을 고려한 원석 자체의 전반적인 아름다움을 모두 함께 고려해야 좋은 천연 사파이어를 구할 수 있다.[9]
경도가 높은 보석이다보니 관리 역시 중요한데, 관리법은 다음과 같다.
여담으로 아래 내용은 보석의 전반적인 관리 방법이다. 예민하기로 유명한 에메랄드, 진주, 오팔, 호박, 하다못해 경도가 상대적으로 굉장히 낮은 페리도트 등과 비교하면 루비와 사파이어 등의 강옥 종류는 그나마 관리가 쉬운 편이다. 일례로 화장품만 예를 들어도, 진주 같은 경우엔 화장품의 유분을 흡수하지만 강옥들은 당연히 그럴 수 없다(..) 물론 화장품에 있는 화학성분이 보석에 좋을 리 없기 때문에 주의해야 하는 것일 뿐.
- 외부의 충격이 가해지지 않도록 주의하며 다른 보석[11]들과 같이 보관하지 않는다.
- 다이아몬드, 사파이어, 루비와 같이 보관할 경우 표면에 긁힘이 발생할 수 있으므로 유의해야 한다.
- 사파이어보다 경도가 낮은 보석들[10]과 보관할 경우 경도가 낮은 보석에도 긁힘이 발생할 수 있으니 유의해야 한다.
- 기왕이면 사파이어를 비롯한 모든 보석들은 각각 부드러운 천으로 싸서 보관하는 것이 좋다.
- 세척은 중성세제를 약간 풀은 미지근한 물에 5분 이내로 담가서 아주 부드러운 솔로 닦아준다.
- 세척한 사파이어를 깨끗이 헹군 후 부드러운 천으로 톡톡 두드려 말리는 것이 좋다.
- 화장품, 오일, 헤어스프레이 등이 묻은 손으로 사파이어를 만지지 않는다.
- 위와 같은 행동은 사파이어의 빛과 색상에 영향을 줄 수 있으므로 절대 유의하여야 한다. 이물질이 묻지 않은 깨끗한 상태의 손으로 만지도록 하자.
- 사파이어를 착용하게 된다면 모든 화장 과정[13]을 다 마친 후, 맨 마지막 단계에서 착용해야 한다.
- 사파이어를 착용한 후 외출했다가 집에 왔다면 사파이어의 윗부분을 마른 천으로 가볍게 겉에 묻은 먼지들을 닦아주어야 영롱한 빛을 잘 유지할 수 있다.
특이하게도 완전히 불투명해 보이는데 빛을 받을 경우 별 모양의 반짝임이 생기는 사파이어도 있다. 이를 스타 사파이어라고 부른다. 유명한 진의 브랜드인 봄베이 사파이어의 모티브가 된 스타 사파이어 인도의 별이 유명하다.
3. 인조 사파이어
인조 강옥은 인조 다이아몬드에 비해서는 만들기 그리 어렵지는 않은 편으로, 1902년에 처음 만들어진 이후 많은 제조법이 고안되었다. 하지만 어느 것이나 여느 인조 보석 제조처럼 재료를 넣고 고온·고압에서 굴리는 것이라는 공통점이 있다. 현재는 상업적인 인조 강옥 합성에 용융 합성법(Flame fusion)이 가장 많이 사용된다.
인조 사파이어가 많이 쓰이는 것으로 LED가 있다. LED를 사파이어를 토대로 해서 만드는 소자이다.
3.1. 장점
사실 만들기 쉽다는 것보다 더 중요한 것이 크게 만들 수 있다는 것으로, 인조 다이아몬드는 아직까지 최대 300캐럿[15] 정도가 기술적 한계지만 인조 사파이어는 구성분자인 산화 알루미늄(알루미나)을 원료로 하고 결정의 성장조건이 다이아몬드에 비하여 상대적으로 호조건인 관계로[16] 충분한 시간과 돈, 장비만 있으면 한번에 최대 500kg짜리 결정도 만들 수 있다. 이건 대단히 중요한 장점으로, 결정이라는 특성상 금속처럼 필요한 대로 성형하거나 접합시킬 수가 없기 때문에, 한 번에 만들어지는 크기가 결국 최종적으로 쓰일 수 있는 크기의 한계를 결정짓기 때문이다. 쉽게 말해 3cm 짜리 결정으로는 죽었다 깨어나도 4cm 짜리 가공품을 만들 수 없는 것. 인조 다이아몬드의 산업적 이용이 아직까지 대부분 가루 형태로 절삭 공구 표면에 발리거나 초소형 칼날로 쓰이는데 그치고 있는 것이 이 때문이다.
이처럼 다이아몬드에 비해 생산하기 수월하면서도 긁힘내성인 경도는 다이아몬드 다음으로 높기 때문에[17] 초경재료로서 산업적 수요가 대단히 많다. 당장 웬만한 고급 시계의 글라스(유리알)는 대부분 인조 무색 사파이어 크리스탈로 되어 있다. 때문에 몇 년이 지나 시계 몸통은 세월의 흔적으로 뒤덮였는데도 사파이어 글라스만은 흠집 하나 없이 깨끗한 모습을 볼 수 있다. 심지어 고급 사포에도 사파이어 가루라 할 수 있는 알루미나가 도포되어 있다.[18]
단순히 경도가 높은 것 뿐만 아니라 몇몇 물리적 특성[19]들도 유리와 다르기 때문에 여러 방면에 쓰인다. 심지어는 특수한 반도체 결정의 성장용 기판으로도 쓰인다. 실리콘 계열은 당연히 아니고 Ga,As같이 2가지 이상의 원소를 합성해서 만드는 반도체의 경우에 해당하는데, 이런 물질들은 실리콘 결정을 만들때처럼 녹여버리면 화학결합이 깨져버려 다른 물질이 되어버리기 때문에 기판 위에서 결합반응을 시키는 형태로 만든다. 더 나아가 규소를 대신해서 군사 & 우주용 CPU를 만들 때 쓰이기도 한다.
3.2. 단점
단점은 당연하지만 강화유리보다 비싸다는 것과, 너무 경도가 높아서 가공이 어렵다는 것[20], 반사율이 높아서 광원 주변에 있을 때 더 번쩍거린다는 것. 초크랄스키법, 온도구배법 등으로 제조되는 결정 결함이 거의 없는 고품질 사파이어의 주 제조국은 미국과 러시아이며, 2003년에만 전 세계에서 250톤 가량의 인조 사파이어가 제조되었다. 사실 화염용융법(베르누이법)으로 제조되는 보석 대용품 사파이어[21]의 경우 중국이 전세계 생산량의 70%를 넘게 독점하고 있다.
또한 경도는 매우 높아도 결을 따라 쪼개지는 특성이 있어 깨짐에는 그리 강하지 못하다. 스마트폰의 전면 유리로 사용되지 않는 이유가 이것. 화면에 기스가 나는 건 기분나쁘고 거슬리는 선에서 끝나지만 깨지는 건 실로 난감하기 때문이다. 즉 얇은 측면부의 충격에 매우 취약하기 때문에 이걸로 스마트폰 전면 유리를 만들었다간 떨어뜨리는 족족 깨져버릴 가능성이 높다.
3.3. 스마트폰에서
애플의 경우에는 위의 압도적인 경도 덕에, 스크래치가 나면 사실상 기능이 무용지물이 되는 카메라의 렌즈와 터치ID 센서의 커버글래스에 일반 유리가 아닌 사파이어 크리스탈을 사용하고 있다. 한때 아이폰 6부터는 전면화면에도 사파이어 글라스를 적용한다는 루머가 있었으나, 결국은 채택되지 않았다. 단, 애플의 사파이어 글라스는 원가절감을 하기 위해 꽤나 노력했는지 제대로 된 사파이어 글라스보다 경도가 떨어지는, 불순물이 꽤나 섞인 물건이라고 한다. 참조[22]
거의 전통적으로 카메라 렌즈에는 사파이어 글라스를 적용해 왔으나 2018 아이패드 프로의 카메라 커버는 디스플레이와 동일한 고릴라 글라스를 사용했거나 굉장한 저질 사파이어가 쓰인듯 하다. 5분 40초부터. 모스경도 6부터 흠집이 난다.
애플 외에는 2014년 화웨이에서 전면에 사파이어 글라스를 채용한 스마트폰 Ascend P7를 출시하였다.
3.4. 군용
군대에서도 많이 활용하는데, THAAD에 들어가는 IR 탐색기와 F-35의 EOTS에 사용된다. 상술했듯이 경도가 강하고 빛이 투과되는 대역이 넓으며 열방사율이 낮기 때문에 기타 군용장비에서도 폭넓게 사용되고 있다.
대한민국 장교의 임관반지로 육군3사관학교의 임관반지에 사용된다.
4. 기타
엘더스크롤 5: 스카이림에서는 루비보다 후반부에 나오고(특정 레벨이 되지 않으면 광석을 캐도 나오지 않는다.) 비싸기까지 하다. 물론 그쪽 세계관은 현실 세계와는 완전히 다른 이계나 마찬가지이긴 하지만, 현실을 아는 사람 입장에선 좀 깨는 부분. 일반 사파이어는 반지를, 무결한 사파이어는 목걸이의 재료로 쓰이므로 후반부에 은과 금을 모았다면 에메랄드나 다이아몬드가 없을 때 제련 숙련치 올리기에 사용할 수 있다.
스피넬 중 블루 계열의 스피넬들 중엔 블루 계열 사파이어와 색이 흡사한 것이 많으니 색만 보고 보석 고를 때 유의하도록 하자. 사실 보석들 중에는 계열이 전혀 다른데도 불구하고 서로 색이 비슷한 보석이 은근 많은 편이다. 영화 아가씨에도 사파이어와 스피넬이 헷갈리기 쉽다는 내용이 나온다.
[1] 중국에서 청(靑)이라고 하면 대개 초록빛에 좀 더 가까운 색을 말하고, 흔히 말하는 파란색은 남(藍)이라고 한다.[2] 루비도 마찬가지로 홍옥이 아니고 홍보석(紅寶石)이다. 한문으로 된 서적을 읽다가 청옥이나 홍옥이라는 단어가 나오면 청색의 옥, 홍색의 옥을 의미할 뿐이니 헷갈리면 안 된다.[3] 이런 분홍색~주황색 계열의 사파이어로는 피치 사파이어라고도 불리는 파파라차(Padparadscha)가 있다.[4] 색상은 그냥 파랑색보단 소위 하늘색이나 라이트 블루에 약간 가까운 밝은 파랑색 계열이다. 덤으로 앞에 붙은 '콘플라워' 는 원래 수레국화를 의미하는데, 수레국화 특유의 약간 옅은 푸른색을 띠는 사파이어란 의미인 듯.[5] 로얄 블루 사파이어 쪽이 소위 말하는 사파이어 하면 떠올리는 짙은 푸른색에 해당하는 색을 낸다.[6] 해당 구분표는 GRS 감정서의 comments에 나온 것들.[7] 그래서 겉면의 색상은 제법 진해도 보석이 파손돼서 절단면이 드러나거나 하면 속은 색이 흐릿하거나 좀 더 보기 안 좋은 색인 게 들통난다.[8] 무려 시장에 풀리는 물량 중 95% 정도가 이 모양이다.[9] 물론 그냥 싸구려여도 사파이어가 가지고 싶다면 디퓨전 사파이어처럼 천연으로써의 가치를 낮은 가격과 교환한(...) 것을 골라도 상관없다.[10] 에메랄드, 진주 등 상대적으로 무른 보석들.[11] 특히 다이아몬드, 사파이어, 루비 등 자기랑 경도가 비슷한 놈들.[12] 높은 열기와 습기 등이 상태에 좋지 않은 영향을 줄 수 있기 때문인 듯. [13] 미스트나 헤어스프레이 등을 뿌리는 작업까지 다 포함.[14] 카슈미르 지방의 사파이어[[https://storage.googleapis.com/gemkeepers/images/8801919/R13963-Sapphire-0.62ct-Kashmir-1.jpg|들]]. 특히 로얄 사파이어 쪽이 유명했다.[15] 60g. 호두 크기 정도.[16] 섭씨 2100도 이상의 고열, 수열법의 경우 섭씨 430도 이상에 2천 기압 정도면 합성이 가능하다. 섭씨 1400도 온도는 둘째치고 수만 기압에 달하는 엄청난 압력이 필요한 다이아몬드에 비해서 합성이 쉬운 건 사실.[17] 강옥의 모스 굳기는 9다. 금강석은 10. 다이아몬드와의 실제 경도 차이는 3배에서 5배 정도라지만 일반적으로 사파이어 수준의 경도로도 깨지면 깨졌지 긁힘은 정말 보기 어렵다. 사파이어를 쉽게 긁을 수 있는 물질은 다이아몬드나 보라존, 일부 탄화물을 비롯한 초경질 합금 정도를 제외하면 없다고 봐도 된다.[18] 덕분에 무색 계열 보석의 트레이드마크인 다이아몬드를 비롯해 무색 라인에서도 무색 사파이어보다 더 예쁜 보석들이 많기 때문에 무색 사파이어, 즉 화이트 사파이어는 보석으로써의 가치는 크게 높지 않으나 공업용이나 유리 대체 소재로써의 수요는 높은 편이다.[19] 대표적으로 빛의 파장에 따른 투과율 등.[20] 사파이어 웨이퍼 한장을 폴리싱 연마하는데 한 시간이 걸리며, 그나마도 초경합금, 보라존, 다이아몬드 등으로 해야 하는데 죄다 산업적으로 저렴하지는 않은 물건이다.[21] 당연히 고품질 사파이어에 비해 값이 저렴하다. 다만 맨눈으로만 봐서는 별 차이를 관찰하기 어렵다.[22] 애플워치와 티쏘 시계를 동시에 긁는다. 애플워치는 모스 경도 6짜리 긁개부터 미세한 흠집이 나기 시작하고 8부터 심하게 긁힌다. 티쏘 시계는 7에서는 흠집 자체가 나지 않고 8부터 긁히기 시작한다. 모스경도 6부터 긁히기 시작하는건 사실상 스마트폰에 쓰이는 강화유리랑 별 차이가 없는거다.