다이아몬드 종류와 랩다이아몬드

다이아몬드 산업

다이아몬드 산업은 항상 고급스러움과 품격의 상징이었습니다. 하지만 최근 들어 이 전통적인 산업은 기술 발전과 글로벌 경제 동향의 변화로 인해 새로운 도전을 맞이하고 있습니다. 특히 랩 다이아몬드(랩 그로운 다이아몬드 : LGD)의 등장은 다이아몬드 시장에 혁명적인 변화를 가져오고 있으며, 이는 전통적인 채굴 시장에 심각한 가격 압박을 주고 있습니다. 또한 지정학적 긴장으로 인해 글로벌 공급망에 병목 현상이 발생할 위험이 있습니다.

최근 136년 역사의 업계 시초이자 세계 최대의 다이아몬드 공급업체 중 하나인 드비어스(De Beers)가 소유주인 앵글로 아메리칸(Anglo American)에 의해 매각 혹은 구조조정이 진행중입니다. 이로 인해 다이아몬드 시장은 중대한 변화의 기로에 서 있음을 나타냅니다.

여기서 전반적인 다이아몬드 산업과 랩다이아몬드 그리고 대기압에서 다이아몬드를 만드는 최신 논문을 소개하겠습니다.

다이아몬드 산업의 역사와 마케팅

다이아몬드의 화학적 특성

다이아몬드는 100% 탄소로 이루어져 있으며, 그 결정 구조로 인해 세계에서 가장 단단한 물질 중 하나입니다. 하지만 상업적으로 보면 다이아몬드는 100% 마케팅으로 이루어져 있다고 해도 과언이 아닙니다.

다이아몬드와 마케팅의 결합

드비어스는 1930년대 후반, 다이아몬드를 약혼반지의 표준으로 만들기 위해 뉴욕의 광고 대행사인 NW Ayer를 고용했습니다. 드비어스의 마케팅 캠페인은 할리우드 스타들과 협력하여 다이아몬드를 대중에게 인식시키는 데 성공했습니다. 1948년에 등장한 “다이아몬드는 영원하다 ”라는 슬로건은 다이아몬드를 영원한 사랑의 상징(결혼 예물)으로 자리잡게 했습니다.

랩 다이아몬드의 부상

랩 다이아몬드의 발전

합성 다이아몬드는 1950년대 GE에 의해 처음 제작되었지만, 상업적으로 성공하기까지는 시간이 필요했습니다. 최근 몇 년 동안 합성 다이아몬드를 만드는 공정이 상업적으로 효율적이고 저렴해지면서 랩 다이아몬드 라는 시장으로 확장되고 있습니다.

천연 다이아몬드와 인공 다이아몬드의 비교

특성	천연 다이아몬드	랩 다이아몬드	합성 다이아몬드
형성 방법	자연적 과정	실험실 제조	실험실 제조
화학 구성	탄소(C)	탄소(C)	탄소(C)
경도	모스 경도 10	모스 경도 10	모스 경도 10
광학적 특성	뛰어난 반짝임	뛰어난 반짝임	보통 (산업용 특화)
용도	보석류, 산업용	보석류	산업용
가격	고가	상대적으로 저렴	저렴
윤리적 측면	환경 파괴, 인권 문제	윤리적, 환경 친화적	윤리적, 환경 친화적

랩 다이아몬드와 합성 다이아몬드: 공통점과 차이점
공통점
1. 화학적 구성 랩 다이아몬드와 합성 다이아몬드는 모두 탄소(C)로 구성되어 있습니다. 이들은 동일한 결정 구조를 가지며, 이는 천연 다이아몬드와 동일한 화학적, 물리적 특성을 지닙니다.
2. 제조 과정 랩 다이아몬드와 합성 다이아몬드는 모두 인공적으로 실험실에서 제조됩니다. 일반적으로 두 가지 주요 방법, 고압 고온(HPHT) 및 화학 기상 증착(CVD)을 통해 생산됩니다.
3. 광학적 특성 두 종류의 다이아몬드는 광학적 특성이 동일하여, 빛의 굴절, 반사, 투과 등의 특성이 천연 다이아몬드와 유사합니다. 이는 랩 다이아몬드와 합성 다이아몬드 모두 다이아몬드 특유의 반짝임과 투명성을 갖고 있음을 의미합니다.
4. 사용 용도 랩 다이아몬드와 합성 다이아몬드는 주로 보석류, 산업용 기계, 전자 기기 등 다양한 분야에서 사용됩니다.
차이점
1. 용어의 사용
랩 다이아몬드(Lab Diamond): 일반적으로 보석 용도로 사용되는 다이아몬드를 의미하며, 실험실에서 제조된 다이아몬드를 지칭합니다.
합성 다이아몬드(Synthetic Diamond): 보다 포괄적인 용어로, 실험실에서 제조된 모든 형태의 다이아몬드를 포함합니다. 산업용 다이아몬드도 합성 다이아몬드에 포함됩니다.
2. 시장과 용도
랩 다이아몬드: 주로 보석류 시장을 목표로 하며, 천연 다이아몬드와 동일한 역할을 합니다. 외관, 품질, 가치 등이 천연 다이아몬드와 유사하게 평가됩니다.
합성 다이아몬드: 보석류 외에도 다양한 산업적 용도로 사용됩니다. 예를 들어, 고성능 절삭 도구, 열전도체, 전자 장비 등에서 합성 다이아몬드의 강도와 열전도율을 활용합니다.
3. 가격 랩 다이아몬드는 주로 천연 다이아몬드와 경쟁하기 위해 시장에 출시되며, 가격이 상대적으로 저렴합니다. 합성 다이아몬드의 가격은 그 용도와 품질에 따라 다르지만, 일반적으로 보석 용도로 사용되는 랩 다이아몬드보다 더 저렴한 경우가 많습니다.

랩 다이아몬드의 생산 방법

HPHT(High Pressure High Temperature)

HPHT 방법은 천연 다이아몬드가 지구 깊은 곳에서 형성되는 조건을 모방합니다. HPHT 장치는 고압과 고온을 사용해 탄소 원자를 다이아몬드 씨앗 주위에 결합시킵니다.

고압과 고온: HPHT 공정에서는 약 5~6만 기압과 섭씨 1500도의 온도가 사용됩니다.
탄소 원료: 탄소 원료는 다이아몬드 씨앗 주위에 놓이고, 이 조건에서 다이아몬드 씨앗이 성장합니다.
결정 성장: 시간이 지나면서 탄소 원자가 다이아몬드 씨앗 주위에 결합해 다이아몬드가 성장합니다.

CVD(Chemical Vapor Deposition)

CVD 방법은 저압 환경에서 가스 상태의 탄소 원자가 다이아몬드 씨앗에 결합하는 방식입니다.

진공 챔버: 탄소를 포함한 가스를 진공 챔버에 주입합니다.
플라즈마: 고주파 전류를 사용해 가스를 플라즈마 상태로 만듭니다.
결정 성장: 플라즈마 상태의 탄소 원자가 다이아몬드 씨앗에 결합해 다이아몬드가 성장합니다.

1 기압에서 다이아몬드 만들기
한국 UNIST 과학자들이 좀더 온화한 조건에서 다이아몬드를 합성할 수 있는 새로운 액체 금속 합금 시스템을 개발하다
연구자들은 기존의 패러다임을 깨고, 1기압 압력과 섭씨 1025도 조건에서 갈륨, 철, 니켈, 실리콘으로 구성된 액체 금속 합금을 사용해 다이아몬드를 성장시키는 데 성공했습니다. 이 새로운 성장 방법의 발견은 기초 과학 연구를 더욱 발전시키고 새로운 방식으로 다이아몬드 성장을 확장하는 데 많은 가능성을 열어줍니다.
대부분의 다이아몬드는 고온고압 조건에서 생산된다는 패러다임이 완전히 깨졌다. 바로, 우리 주변 기압인 대기압(1기압)에서 다이아몬드를 합성시키는 방법이 최초 개발된 것이다. 기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 다차원 탄소재료 연구단 로드니 루오프 연구단장 연구팀은 갈륨, 철, 니켈, 실리콘으로 구성된 액체 금속 합금을 이용하여 1기압에서 다이아몬드를 합성하는 데 세계 최초로 성공했다.
다이아몬드는 우수한 열 전도성과 단단함 및 내화학성¹⁾을 갖는 탄소 물질로 전자기기의 열 전도체, 반도체의 온도 상승을 방지하는 방열 장치 등 활용도가 매우 높다. 하지만 이런 다이아몬드를 합성하기란 상당히 까다롭다. 대부분의 다이아몬드는 섭씨 1300도~1600도에 육박하는 고온과 표준 대기압(1기압)의 5만 배~6만 배에 달하는 고압 조건에서만 합성되기 때문이다. 또한 고온고압 조건을 유지하기 위한 압력 셀의 크기 제한 때문에 합성 가능한 다이아몬드의 크기는 약 1세제곱센티미터로 제한된다.
IBS 연구팀은 이러한 기존 다이아몬드 합성 패러다임을 완전히 깨는, 1025도 온도 및 1기압 압력 조건에서 다이아몬드를 최초 합성했다. 우선 연구팀은 빠르게 가열 및 냉각 가능한‘RSR-S’이라는 장치를 자체 제작하여, 3시간이 걸리는 기존 장치들과 달리 총 15분이면 모든 실험 준비 과정이 완료될 수 있게 했다. RSR-S 장치는 온도와 압력을 빠르게 조절해 액체 금속 합금을 만드는 장치로, 다이아몬드를 성장시킬 수 있는 최적의 온도, 압력, 액체 금속 합금 비율 조건을 찾기 위해 수백 개의 매개변수 조정에 사용됐다.
연구팀은 메탄과 수소에서 갈륨 77.75%, 니켈 11.00%, 철 11.00%, 실리콘 0.25%로 구성된 액체 금속 합금을 만들었다. 그리고 하부 표면에서, 다이아몬드 구성 물질인 탄소가 확산되는 것을 확인했다. 액체 금속 합금 하부에서 탄소 확산이 1025도의 온도와 1기압 압력에서 이루어짐으로써 다이아몬드가 성장한다는 사실을 밝힌 것이다.
또한 ‘광 발광 분광법’이라는 실험을 통해 물질에 빛을 쏘아 방출되는 파장 빛을 분석해봄으로써 다이아몬드 내 ‘실리콘 공극 컬러 센터’ 구조를 발견했다. 이 구조는 액체 금속 합금의 구성요소 중 하나인 실리콘이, 탄소로만 이루어진 다이아몬드 결정 사이에 끼어들어 있는 구조다. 이때, 실리콘 공극 컬러 센터 구조는 양자 크기의 자성을 가져 자기 민감도가 높고, 양자 현상(양자적인 특성)을 띈다. 그래서 향후, 나노 크기의 자기 센서 개발과 양자 컴퓨터 분야로 응용이 기대된다.
공동 교신저자 성원경 연구위원은 “이번 연구 결과를 바탕으로, 보다 쉽고 크게 다이아몬드를 만들 수 있게 됐다. 액체 금속 합금의 구성을 다른 금속으로 대체하는 방법을 찾아 더욱 폭넓은 실험 조건에서 다이아몬드를 합성할 길을 열 것”이라며 후속 연구에 대한 기대를 밝혔다.
연구를 이끈 로드니 루오프 연구 단장은 “반도체, 기계 산업과 같은 주요 산업에 바로 접목할 수 있는 다이아몬드 합성 원천기술을 획득했다. 한국이 앞으로 빠르게 응용 분야를 확장해 관련 산업을 선도할 수 있을 것으로 기대된다”라 밝혔다.
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07339-7 / https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000774/selectBoardArticle.do?nttId=24719&pageIndex=1&mno=sitemap_02&searchCnd=&searchWrd=

시장 변화와 랩 다이아몬드의 장점

CustomMade의 COO Ty Wilson에 따르면, 지난 5년 동안 천연 다이아몬드 판매량이 98%에서 80%로 감소한 반면, 실험실에서 만든 다이아몬드(랩 그라운드 다이아몬드:LGD)는 크게 증가했습니다. LGD는 다양한 맞춤 옵션을 제공하며, 가격대 또한 천연 다이아몬드보다 80% 이상 저렴합니다. 윤리적 측면에서도 블러드 다이아몬드 문제를 피할 수 있어 소비자들에게 더욱 매력적입니다.

지정학적 긴장과 글로벌 공급망

러시아 다이아몬드와 글로벌 공급망

러시아의 알로사는 세계 최대의 다이아몬드 공급업체로, 글로벌 공급망에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다. 그러나 지정학적 긴장으로 인해 러시아 다이아몬드의 공급망이 제재를 받으면서, 글로벌 다이아몬드 공급에 병목 현상이 발생할 가능성이 높습니다.

환경적 영향

랩 다이아몬드는 천연 보석보다 환경 친화적인 것으로 여겨지지만, 엄청난 양의 에너지를 필요로 합니다. Clear Neutral의 Phil Preston에 따르면, 합성 다이아몬드는 1캐럿당 600kg 이상의 CO2를 배출할 수 있습니다. 그러나 대기 오염, 수질 오염 등 다양한 환경 영향을 고려할 때, 랩 다이아몬드는 천연 다이아몬드보다 더 나은 성능을 발휘합니다.

다이아몬드 산업의 미래

천연 다이아몬드의 전망

천연 다이아몬드는 완전히 사라지지 않겠지만, 랩 다이아몬드보다 더 틈새 제품이 될 가능성이 큽니다. 소비자에게 다이아몬드는 실용적이기보다는 감정적인 구매로, 마케팅 캠페인을 통해 지속적으로 수요를 창출할 수도 있습니다.

랩 다이아몬드의 가격 안정화

업계 전문가들은 랩 다이아몬드의 가격이 곧 안정될 것이라고 믿고 있습니다. 랩 보석 회사인 Lightbox를 소유한 De Beers를 비롯해 일부 기존 회사들은 랩 보석 자회사를 열었지만, 티파니와 까르띠에 같은 회사는 여전히 천연 보석만을 고수하고 있습니다.

랩 다이아몬드와 천연 다이아몬드의 가격 비교

랩 다이아몬드는 천연 다이아몬드에 비해 일반적으로 가격이 저렴합니다. 이는 주로 공급 과정의 차이와 윤리적 생산 방식 때문입니다.

1. 가격 차이 랩 다이아몬드는 천연 다이아몬드보다 30~40% 저렴한 경우가 많습니다. 예를 들어, 1캐럿의 랩 다이아몬드는 약 $1,000에서 $4,000인 반면, 동일한 크기의 천연 다이아몬드는 $5,000에서 $8,000에 이릅니다.

2. 윤리적 측면 랩 다이아몬드는 윤리적, 환경적 이유로 점점 더 많은 인기를 끌고 있습니다. 천연 다이아몬드는 채굴 과정에서 환경 파괴와 인권 침해 문제가 제기되지만, 랩 다이아몬드는 이러한 문제를 최소화할 수 있습니다.

다이아몬드의 등급
다이아몬드는 등급에 따라 가치가 크게 달라지며, 등급은 일반적으로 4C 기준에 따라 평가됩니다. 4C는 Color(색상), Clarity(투명도), Cut(컷), Carat(캐럿 무게)를 의미합니다. 아래에 각 등급에 대한 상세 설명을 제공하겠습니다.
Color(색상)
다이아몬드의 색상 등급은 D에서 Z까지의 스케일로 평가됩니다. 가장 무색인 D가 최고 등급이며, 색상이 점점 뚜렷해질수록 등급이 낮아집니다.
D-F: 무색 등급, 가장 희귀하고 가치가 높습니다.
G-J: 거의 무색 등급, 눈에 띄는 색상 변화 없이 투명하게 보입니다.
K-M: 약간의 색상, 주로 노란색이나 갈색이 약하게 보입니다.
N-R: 가시적인 색상, 육안으로 쉽게 색상을 확인할 수 있습니다.
S-Z: 눈에 띄는 색상, 저가의 다이아몬드에서 흔히 볼 수 있습니다.
Clarity(투명도)
다이아몬드의 투명도 등급은 내부 및 외부 결함의 유무에 따라 결정됩니다. 이 결함들은 육안으로 볼 수 있는 것이 아니라 주로 10배 확대해서 관찰합니다.
FL (Flawless): 결함이 전혀 없는 상태.
IF (Internally Flawless): 내부 결함이 없는 상태.
VVS1, VVS2 (Very Very Slightly Included): 매우 미세한 결함이 있는 상태.
VS1, VS2 (Very Slightly Included): 미세한 결함이 있는 상태.
SI1, SI2 (Slightly Included): 약간의 결함이 있는 상태.
I1, I2, I3 (Included): 육안으로도 결함이 보이는 상태.
Cut(컷)
컷 등급은 다이아몬드의 비율, 대칭성, 폴리시 등을 기반으로 빛의 반사 정도에 따라 결정됩니다. 컷은 다이아몬드의 반짝임에 가장 큰 영향을 미칩니다.
Excellent: 최고의 컷 등급으로 빛을 최대로 반사합니다.
Very Good: 매우 좋은 컷으로 상당한 빛 반사를 합니다.
Good: 좋은 컷으로 평균 이상의 빛 반사를 합니다.
Fair: 적당한 컷으로 빛 반사가 평균입니다.
Poor: 낮은 컷 등급으로 빛 반사가 적습니다.
Carat(캐럿 무게)
캐럿은 다이아몬드의 무게를 나타내며, 1캐럿은 0.2그램입니다. 무게가 증가할수록 다이아몬드의 가격은 기하급수적으로 증가합니다.
0.25캐럿 이하: 소형 다이아몬드.
0.25-0.50캐럿: 중소형 다이아몬드.
0.50-1.00캐럿: 중형 다이아몬드.
1.00캐럿 이상: 대형 다이아몬드.
추가 요소
형상(Shape): 다이아몬드는 라운드, 프린세스, 에메랄드, 페어, 오벌 등 다양한 형상으로 커팅됩니다.
인증서: GIA, AGS, IGI 등의 권위 있는 기관에서 발행하는 인증서가 다이아몬드의 품질을 보증합니다.

결론

다이아몬드 산업은 현재의 변화와 도전 속에서 새로운 국면을 맞이하고 있습니다. 합성 다이아몬드의 부상, 지정학적 긴장, 그리고 환경적 고려 사항이 다이아몬드 시장을 재편하고 있습니다. 또한 다이아몬드 시장의 변동으로 인해 루비나 사파이어 같은 다른 보석들이 약혼 반지 시장에서 인기를 끌 수 있습니다. 이러한 다양한 보석 선택지가 소비자에게 새로운 기회를 제공할 것입니다.

결국, 다이아몬드의 가치는 여전히 소비자의 감정적 선택에 달려 있으며, 마케팅의 힘은 여전히 강력합니다. 앞으로 다이아몬드 시장이 어떻게 변모할지 주목해 봐야 할 시점이라는 생각이 듭니다.

다이아몬드 종류와 랩다이아몬드