랩 그로운 다이아몬드 (인공 다이아몬드)에 대해서 알아보기

랩 그로운 다이아몬드란?

랩 그로운 다이아몬드는 실험실(Labortoy)에서 길러진(grown) 다이아몬드 라는 뜻으로 인공적으로 생산된 다이아몬드를 가리키는 용어입니다.

지구 내에서 자연적으로 형성되는 것과 유사한 물질적 특성을 갖추고 있지만, 랩(실험실) 환경에서 인공적으로 생성됩니다. 주로 양육 다이아몬드 또는 합성 다이아몬드로도 알려져 있으며, 다이아몬드 채광이나 광산에서 채취된 다이아몬드와 비교해 비용이 저렴하고 환경적으로 친화적입니다.

고온 고압에서 다이아몬드의 자연적인 형성 과정을 시뮬레이션하여 만들어집니다. 이러한 과정은 일반적으로 천연 다이아몬드와 동일한 탄소 원자 배열을 생성하며, 시각적으로도 거의 구별할 수 없을 정도로 높은 품질의 다이아몬드를 만들어 냅니다.

주로 주얼리 및 산업용 재료로 사용됩니다. 또한 환경 측면에서 더 친화적이라는 평가가 있습니다.

 

 

천연 다이아몬드와 차이점

랩 그로운 다이아몬드와 천연 다이아몬드 사이에는 몇 가지 주요 차이점이 있습니다.

형성 과정, 형성 시간, 가격, 환경 친화성 및 품질 측면에서 천연 다이아몬드와 다른 특성을 갖습니다.

각각의 장단점을 고려하여 적절한 다이아몬드를 선택할 수 있습니다.

 

1. 형성 과정

• 천연 다이아몬드: 천연 다이아몬드는 지구 깊은 광산에서 수억 년 동안 고온 고압 조건에서 탄소 원자가 결합하여 형성됩니다. 이러한 과정은 지구의 지하에서 자연적으로 발생합니다.
• 랩 그로운 다이아몬드: 랩 그로운 다이아몬드는 실험실(랩) 환경에서 인공적으로 고온 고압 조건을 시뮬레이션하여 형성됩니다. 이과정을 CVD(화학 기상 증착) 또는 HPHT(고압 고온 처리) 기술을 사용하여 수행할 수 있습니다.

2. 형성 시간

• 천연 다이아몬드: 천연 다이아몬드는 지구 내에서 형성되는 데 많은 시간이 걸리며, 수억 년 동안의 과정이 필요합니다.
• 랩 그로운 다이아몬드: 랩 그로운 다이아몬드는 상대적으로 짧은 시간 내에 형성됩니다. 이를 통해 대량 생산이 가능하며 원하는 시간에 다이아몬드를 얻을 수 있습니다.

3. 가격

• 천연 다이아몬드: 천연 다이아몬드는 희귀하며 자연적으로 형성되기 때문에 비용이 높습니다.
• 랩 그로운 다이아몬드: 랩 그로운 다이아몬드는 생산 및 가공 과정이 효율적이고 예측 가능하기 때문에 비용이 일반적으로 천연 다이아몬드보다 낮습니다.

4. 환경 친화성

• 천연 다이아몬드: 천연 다이아몬드 채굴은 환경에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며 지구 자원을 소모합니다.
• 랩 그로운 다이아몬드: 랩 그로운 다이아몬드는 지속 가능한 옵션으로 간주되며, 환경적으로 친화적입니다.

5. 품질

• 랩 그로운 다이아몬드는 원하는 특정 품질과 크기로 제어하기 쉽습니다. 결과적으로 일관된 품질의 다이아몬드를 얻을 수 있습니다.

 

 

인공 보석의 종류

다이아몬드 외에도 여러 종류의 인공 보석이 있습니다.

인공 보석은 보석을 구성하는 합성물을 모아 가공하여 만든 보석이라고 할 수 있습니다.

1. 합성 다이아몬드

천연 다이아몬드와 같은 탄소 원자로 이루어진 인공 보석입니다. 고온고압 방법이나 화학증착 방법으로 제조할 수 있습니다. 천연 다이아몬드와 구별하기 위해 합성 다이아몬드에는 특정한 표식을 새기거나 레이저로 마킹을 합니다.

2. 합성 루비

천연 루비와 같은 산화 알루미늄으로 이루어진 인공 보석입니다. 베르네 방법이나 플레임 퓨전 방법으로 제조할 수 있습니다. 천연 루비와 구별하기 위해 합성 루비에는 기포나 성장선 등의 특징을 볼 수 있습니다.

3. 합성 사파이어

천연 사파이어와 같은 산화 알루미늄으로 이루어진 인공 보석입니다. 베르네 방법이나 플레임 퓨전 방법으로 제조할 수 있습니다. 천연 사파이어와 구별하기 위해 합성 사파이어에는 기포나 성장선 등의 특징을 볼 수 있습니다.

4. 합성 에메랄드

천연 에메랄드와 같은 산화 베릴륨으로 이루어진 인공 보석입니다. 하이드로서멀 방법이나 플럭스 방법으로 제조할 수 있습니다. 천연 에메랄드와 구별하기 위해 합성 에메랄드에는 기포나 결정입자 등의 특징을 볼 수 있습니다.

 

랩 그로운 다이아몬드 시장규모

랩 그로운 다이아몬드 시장은 전 세계적으로 성장하는 시장 중 하나입니다. 이 다이아몬드는 보석, 절삭 도구, 광학 장치, 바이오 메디컬 응용 등에 널리 사용됩니다. 랩 그로운 다이아몬드는 자연 다이아몬드보다 저렴하고 환경 친화적인 장점이 있습니다.

랩 그로운 다이아몬드 시장의 규모와 성장률은 다양한 보고서와 연구에 따라 차이가 있습니다. 하지만 대체로 랩 그로운 다이아몬드의 수요와 매출은 증가하는 추세입니다. 

1. 세계의 랩 그로운 (합성) 다이아몬드: 시장 분석 및 2023년 예측 보고서

 

글로벌 랩 그로운 (합성) 다이아몬드: 시장 분석 및 2023년 예측

랩 그로운 다이아몬드 시장은 2015년 미화 162억 달러로 평가되었습니다. 또한 2023년 말까지 랩 그로운 다이아몬드의 세계 시장은 예측 기간 (2016-2023년) 동안 7.4%의 CAGR을 등록하여 276억 달러를 벌어들일 것으로 예상됩니다.

 

글로벌 랩 그로운 다이아몬드 시장 보고서

 

[시장보고서]세계의 랩 그로운 다이아몬드 시장(-2028년) : 제조법, 사이즈, 유형, 성질, 용도, 지역

세계의 랩 그로운 다이아몬드 시장 규모는 2022년 224억 5,000만 달러에서 예측 기간 중 약 9%의 연평균 복합 성장률 (CAGR)로 성장을 지속하여 2028년에는 373억 2,000만 달러 규모로 성장할 것으로 예측됩니다.

 

 

다이아몬드 형성과정과 제조방법

1. 천연다이아몬드 채굴과정

다이아몬드 광산 재현이미지

천연다이아몬드는 땅속 깊은 곳에서 몇 천 년간 고온고압을 견디고 생성된 다이아몬드를 말합니다. 천연다이아몬드의 주성분은 탄소이며, 분자구조상의 차이로 인해 동일한 원자로 구성된 자연 산물인 흑연과는 매우 다른 특성을 가진 보석입니다.

천연다이아몬드의 형성과정에 대해서는 많은 학설이 있지만 그중에서 가장 널리 알려진 이론 한 가지만 소개해드릴게요. 다이아몬드의 형성에 필요한 조건은 추정 온도로 900~1,300° 범위이며, 압력은 45~60kbar 예요. (45~60kbar라 하면 대기 압력의 거의 45,000~60,000배에 해당된다고 하니 어마어마하죠?) 또, 이러한 온도와 압력은 지하 140~190Km (위의 그림에서 맨틀에 해당)에서 형성된다고 하며 이 지역을 '다이아몬드 안정지대'라고 부릅니다. 즉, 다이아몬드가 생성되기 위한 최적의 지대를 말합니다.

그럼 어떻게 탄소가 이러한 곳에 있을 수 있었을까요? 바로 해저나 지표면의 퇴적물 또는 현무암이 판운동에 의해 지하 깊숙한 곳으로 섭입 (Subduction) 되면서 퇴적물에 포함되어있던 탄소성분이 고온 고압을 받게 되면 다이아몬드로 형성된다고 합니다. 이러한 과정은 몇 억 년에 걸쳐 일어난 자연 현상으로, 콩고에서 발견된 다이아몬드는 6억 2천8백만 전에 형성된 것으로 밝혀졌습니다.

지하 깊숙한 곳에 있는 다이아몬드는 어떻게 지표면까지 올라오게 될까요? 다이아몬드는 킴벌라이트 (Kimberlite)라는 암석에서 주로 발견돼요. 지하의 마그마가 급속도로 다이아몬드 안정지대를 지나 빠르게 분출되면서 다이아몬드를 함유한 킴벌라이트를 지표면으로 운반하게 되는데요. 이 운반된 킴벌라이트를 분쇄하여 다이아몬드를 찾아낸답니다. 또, 마그마가 지표면에서 폭발하면서 당근 모양의 통로를 형성하게 되는데 이 통로를 킴벌라이트 파이프라고 해요. 이 킴벌라이트 파이프는 다이아몬드를 채굴하는 1차 광산이 되며, 킴벌라이트가 지표면에 노출되어 풍화 및 퇴적작용에 의해 강으로 흘러 하구나 해안 근처에 쌓이게 되는데, 이 해안이나 하구가 2차 광산이 되어 다이아몬드를 채굴하게 됩니다.

 

2. 랩 그로운 다이아몬드 제조방법

랩 그로운 다이아몬드는 주로 두 가지 주요 기술인 화학 기상 증착(CVD)과 고압 고온 처리(HPHT)를 사용하여 랩 그로운 다이아몬드를 제조합니다.

① 화학 기상 증착 (CVD)

CVD는 가스 상태의 탄소 원자를 다이아몬드 결정 위에 증착시켜 다이아몬드를 형성하는 과정입니다.
다이아몬드 시드(시작재료)로서 작은 다이아몬드 조각을 사용합니다.
다이아몬드 시드를 가스 혼합물로 노출시키고, 고온에서 화학 반응이 일어나 다이아몬드 층을 증착합니다.
다이아몬드 층이 점차 성장하며 다이아몬드 결정이 형성됩니다.
CVD는 품질을 더욱 정밀하게 제어할 수 있는 장점을 갖고 있으며, 대규모 생산에도 적합합니다.

 

② 고압 고온 처리 (HPHT)

HPHT는 탄소 소재를 고압 고온 환경에서 다이아몬드로 변형시키는 과정입니다.
고온(약 14001600도씨)과 고압(약 725,000900,000 기압) 환경에서 탄소 소재 (일반적으로 다이아몬드 시드)를 다이아몬드로 변환합니다.
탄소 소재는 다이아몬드로 결정화되고 크기가 점차 커집니다.
HPHT는 빠른 생산과 큰 다이아몬드 결정을 형성하는 데 적합합니다.
두 가지 제조 방법 모두 고품질의 랩 그로운 다이아몬드를 만들어 낼 수 있으며, 어떤 방법을 선택할지는 생산 목적과 품질 요구 사항에 따라 다릅니다. CVD는 작은 크기의 다이아몬드 및 반도체 응용에 더 적합하며, HPHT는 대규모 다이아몬드 생산에 더 적합한 경우가 있습니다.

 

인공 보석과 천연 보석 중 어느 것이 더 좋을까요?

인공 보석과 천연 보석 중 어느 것이 더 좋다고 말하기는 어렵습니다.

어떤 보석이 "더 좋다"는 것은 주관적이며 사용 목적, 개인적인 취향 및 용도에 따라 달라집니다.

각각의 보석에는 장단점이 있으며 다음과 같은 요소들을 고려하여 선택해야 합니다.

1. 가격

인공 보석은 종종 천연 보석보다 저렴합니다. 예산에 따라 선택할 수 있습니다.

수백만년의 시간을 뛰어넘어 만들어냈기 때문에 당연히 저렴할 수 밖에요.

 

2. 품질

천연 보석과 인공 보석 모두 높은 품질을 갖을 수 있지만, 어떤 보석이 더 높은 품질인지는 각각의 보석과 생산 과정에 따라 다를 수 있습니다.

보석이 형성되는 과정은 동일하기 때문에 품질은 동일합니다. 오히려 내부에 포함된 불순물 관리를 잘하면 인공 보석의 품질이 더 우수할 수도 있습니다.

 

3. 자연성

천연 보석은 지구에서 자연적으로 형성되었으므로 자연성을 중요시하는 사람들에게 중요할 수 있습니다. 반면 인공 보석은 실험실에서 만들어진 것이기 때문에 자연성과 관련된 주장을 받지 않습니다.

 

4. 색상과 크기

일부 인공 보석은 원하는 색상과 크기를 쉽게 얻을 수 있습니다. 천연 보석은 이러한 면에서 제한적일 수 있습니다.

 

5. 환경 친화성

인공 보석은 일반적으로 친환경적이며 지구 자원을 덜 소모합니다. 이것은 환경 관련 고려 사항이 중요한 경우에 고려할 수 있습니다.

천연 보석을 채취, 채굴하기 위해선 엄청난 자연을 파괴해야 하기 때문입니다.

 

6. 사용 목적

주얼리로 사용할지, 과학 실험용으로 사용할지, 컬렉션용으로 사용할지에 따라 적합한 보석이 다를 수 있습니다.

실험용으로는 고가의 천연 보석 보다는 인공 보석이 더 실용적이겠죠?

따라서 어떤 보석이 "더 좋다"는 것은 개인적인 선호도와 용도에 따라 다릅니다. 일부 사람들은 천연 보석을 선호하고, 다른 사람들은 인공 보석을 선호할 수 있습니다. 중요한 것은 어떤 보석을 선택하든 해당 보석을 구매하기 전에 신중하게 조사하고 비교하는 것입니다.