광택의 원리 (Theory of Polishing)

보석을 광택낼 때, 발생하는 바로 그것에 대한 많은 것들이 있었으며, 쓰여지고 있다. 두 개의 집단으로 나누어지는 것 같다. 일부는 (1) 보석 광택내기는 단지 아주 미세한 연마 문제일 뿐이라고 하는 반면에, 다른 집단은 (2) 광택공정은 훨씬 더 복잡하며, 재료 표면층(surface layer)의 흐름(flow)로 구성되어 있다고 생각한다. 이 표면층 흐름은 비정질(amorphous) 표면 변질(Bielby) 층을 일으키는 광택의 국부적인 열 또는 발생하는 화학적인 활동에 기인한다고 생각되고 있다.

G.I. Finch의 작업물은 모든 보석 돌들의 최종광택은 순간적인 용해(fusion)과 극미(極微, submicroscopic) 표면돌출에 의한 것임을 나타내고 있다. 간단히 말해서, 광택은 표면에 최종광택을 가져다 주는 액체같은(liquid-like) 층 (변질층, Bielby layer)의 확산을 일으키다. Finch는 수 많은 보석재료들을 시험하여 그것들을 다음과 같이 광택에 반응하는 방법에 따라 3 개의 집단들로 나누었다:

(1) 변질층이 비정질인 보석들로 첨정석(spinel)과 풍신자석(zircon)이 포함된다. 이것들은 일반적으로 광택내기가 어렵거나 또는 적어도 문제를 일으킬 수 있는 것으로 알려져 있는 2 개의 보석들이다. Finch는 아마도 이것에 대하여 무언가가 있을 것이다.

(2) 흐름 층이 일반적으로 비정질이지만, 나중에 중요한 결정면(crystal plane)들 - 벽개(cleavage) 면들 - 에 재결정화(re-crystallize)하는 보석들. 이 재료들에는 방해석(calcite)와 남정석(kyanite)가 포함되며, 일반적으로 광택내기가 쉬운 것으로 알려져 있다.

(3) 마지막으로 흐름 층이 모든 면들에 대하여 하층(substratum)에 따라 재결정화하는 청옥(sapphire)같은 보석들이다. Finch는 자신의 연구에 신뢰성이 높은 전자회절 방법들을 사용했다.

다이어먼드(diamond)는 자체 등급에 적합한 유일한 보석인 것 같다. 예를 들면, 다이어먼드는 미세하거나 거친 연마입자(grit)의 비등급의 다이어먼드 분말로 광택될 수 있다. 그러므로, 다이어먼드는 모든 보석들은 아주 미세한 그리고 일정한 연마입자 광택분말들로 광택되어야 한다는 일반적인 규칙에서 제외되어, 어떤 광택재든지 관계가 없다.

샌딩과 광택의 혼합형 장비.왼쪽에는 8 인치(20.32 cm) 광택버프, 중앙에는 2 개의 인치(20.32 cm) 드럼샌더들 그리고 오른쪽에는 수직 샌딩디스크가 있다. 가죽이 덮여있을 때는 디스크를 광택용으로 사용할 수도 있다. 편평한 표면들에는 대형 드럼들이 우수하다. 이와 같은 장비는 표준부품들로 조립할 수 있다.

어떠한 광택공정을 취해야 것인가에 대한 의문은 아직도 논쟁거리이다. 광택 중에 물리적인 연마가 일어난다는 한 가지의 경우에 대해서는 의문의 의지가 없을 수 있다. 이 층들은 그 두께가 광선의 짧은 파장정도일 것이라는 것은 사실이지만, 실제로 표면재료는 여전히 제거된다. 이러한 사실은 표면 "흐름"의 변질원리와 일치시키는 데에 종종 다소 어려움이 있다.

표면흐름 이론을 지지하는 사실들 중의 하나는 아주 단단한 보석은 훨씬 더 부드러운 연마분말로 광택될 수 있다는 오랫동안 알려진 사실이다. 이것의 좋은 예는 트리펄리(tripoli)에 의한 청옥(sapphire)의 광택이며, 이 기법은 수 십년간 사용되었다. 청옥은 현재 새로운 아주 미세한 다이어먼드 연마입자들 또는 비슷한 미세한 결을 지닌 합성 청옥분말들을 사용하여 일반적으로 광택되고 있다.

캐버션(cabochon) 스타일(style)로 연마가공되는 잘 알려진 단단한 보석들은 일반적으로 훨씬 더 낮은 경도(hardness)를 지닌 일부 광택재로 일반적으로 광택된다. 애호가들이 표준 광택분말들 중의 하나를 사용하여 캐버션 돌들에 광택을 내는 데에 겪는 어려움을 추적하면 그 어려움은 버프가 작동되는 부적절한 속도에 있다고 할 수도 있을 것이다.

대개, 버프가 너무 빠른 속도로 작동된다. 버프속도에 대한 약간의 경험으로도 애호가는 일반적으로 정확한 궤도에 들어설 수 있을 것이다. 우리가 수없이 언급해 왔던 것을 다시 반복하자면, 하나의 광택재는 하나의 버프에만 사용하여야 한다는 것이다.

예를 들면, 옥(jade)에 적당한 광택을 얻기 위해서는 가죽버프가 필수적이라는 것이 수없이 언급되어 왔다. 이것이 정확하지 않으며, 오랜 경험의 대부분의 숙련된 상업적인 보석 연마가공가들에게는 관찰되지 않았다. 어떤 형태의 가죽버프에 의해서 만들어지는 동등한 마무리까지 펠트버프(felt buff)(락 하드(rock hard) 형태)로 옥을 광택낼 수도 있을 것이라는 것은 입증된 사실이다. 트리펄리(tripoli)를 포함한 잘 알려진 광택재들 중의 하나를 사용하여, 펠트버프로 옥을 적절하게 광택을 내는 데에 어려움을 겪는 애호가들은 단지 잘못된 기법을 사용한다. 펠트버프에 의한 옥 광택의 "비밀"은 강한 압력을 사용하여, 최종단계에서 돌과 버프가 건식운전되어 뜨겁게 만드는 것이다. 발생된 열은 돞핑왁스(dopping wax)의 용융점 바로 아래이어야 할 것이다. 섬유질 구조로 인해서, 옥은 가혹한 조건에 견딜 수 있으므로, 이러한 처리로 인해서 돌이 깨질 것이라는 걱정을 하지 않아도 된다. 게다가, 버프는 너무 빠른 속도로 작동되어서는 안된다.

저속의 광택은 광택을 내는 데에 있어서 어려움에 직면할 수도 있는 숙련된 보석 연마가공가에 의해서 종종 이용된다. 이것은 패시트(facet)와 캐버션(cabochon) 연마가공 모두에 적용된다. 외관상, 보다 늦은 속도는 보석과 광택도구사이의 보다 좋은 "마찰 파지력(friction grip)"이라고 할 수 있는 것을 확보할 수 있게 한다. 이것은 "표면흐름"에 의해서 이루어지는 어떤 것을 지닐 수도 있을 것이다. 패시트 또는 캐버션 표면에 광택을 내는 데에 있어서 어려움에 직면할 때, 광택방향을 바꾸므로써(패시트를 재돞핑하므로써), 원하는 결과들을 대략적으로 얻을 수도 있는다는 것을 다시 언급한다. 이 경우에, 표면흐름을 반전시키는 것인가?

Wyoming, Yellowstone River에서 나온 풍경 마노의 멋진 예로, 자연적인 크기이다. 이것은 일반적으로 Montana agate라고 한다.

호안석(tiger's eye)와 같이 분명한 섬유질 재료의 경우에, 재료를 섬유질과 평행한 방향으로 연마, 샌딩 또는 광택을 하지 않고, 섬유질의 방향과 수직으로만 버프에 대므로써 적절하게 광택을 내는 것이 가능할 수도 있다.

보석의 광택되는 표면에 무엇인가가 발생한다는 것은 분명하다. 예를 들면, 마노의 광택된 표면에는 착색제가 훨씬 더 침투하지 않는다는 것은 잘 알려져 있다. 이러한 이유로 인해서, 형상화를 위한 연마와 샌딩 후에, 광택을 내기 전에 마노(agate)들을 아름답게 담금(beauty bath)처리하는 것이 관습적이다. 보석재료의 상대적으로 거친 연마된 또는 샌딩된 표면은 여러 가지의 액체들이 더 잘 스며드는 것 같다.

광택을 낼 때 표면흐름을 만들기 위하여 얼마나 충분한 열을 발생시켜야 하는지를 이해하기가 어려울 수도 있지만, 작업되고 있는 보석이 작업냉수에 담겨져 있을 때조차도 할 수 있고 일어날 수 있다는 것이 증명되었던 것 같다. 강한 국부적인 열은 단지 재료와 광택도구의 실제 접촉점에 불과하다는 것을 마음에 새겨야 한다. 게다가, 열은 주로 표면에 한정되며, 분자들 또는 빛의 파장들로 측정될 수 있는 깊이까지 관통된다.

광택시에 발생하는 것에 대하여 조사하는 목적들 중의 하나는 광택에 대하여 보다 나은 그리고 정확하게 이해하므로써 현재에는 사용되지 않는 무언가 새롭고 보다 좋은 광택기법을 얻기 위한 것일 것이다. 그러므로, 이러한 연구들은 가치있는 실제적인 응용들에 이르게 할 것으로 예견된다.

시리엄 대 주석 (Cerium Versus Tin)

많은 보석 연마가공가들, 상업적 그리고 가내 모두, 은 캐버션(cabochon)들에 대한 최종 광택재로서 산화시리엄(cerium oxide)으로 돌아서고 있다. 최근까지 산화주석은 보석세공 산업에서 오랫동안 선호되었었다.

산화시리엄에 대하여 좋은 시도(trial) 보고서를 낸 사람들은 대부분의 재료들에 대하여 보다 빠르게 광택을 내고, 아주 좋은 광택(luster)을 나타내며, 그리고 산화주석보다 덜 지저분하고 흐릿하지 않다고 한다. 산화 시리엄은 산화주석보다 약간 다소 비싸지만, 시간절약이라는 장점이 작은 차이에 대한 가치가 있다. 결국 가내 보석세공 상점에서의 광택재 비용은 단지 사소한 항목일 뿐이다. 광택용 버프 아래에 있는 금속용기에 쏟아 넣은 1~2 파운드(0.454~0.907 kg)의 산화시리엄은 연마입자들에 의해서 오염되지 않는다면 수 개월은 사용할 수 있을 것이다. 때때로 필요시마다 적은 양의 산화시리엄을 보충할 수 있다.

만약에 연마입자가 광택재 용기에 들어가면, 전체를 다 버리고 보석들을 긁을 가능성이 있는 모든 연마입자들을 완전히 씻어내는 수밖에 방법이 없다. 산화 크로우미엄(chromium oxide)와 같은 그 밖의 광택분말들과 Norton사 및 여러 회사들에 의해서 만들어지는 수 많은 얼루머너(alumina) 광택분말들이 산화주석의 아주 만족스러운 대체로서 사용되고 있다. 많은 공급상점들이 판매되기 이전에 시도되고 시험되었던 특별한 버핑(buffing) 분말들을 자신들의 상표로 팔고 있다.

마노(agate), 단백석(opal), 규공작석(chrysocolla) 그리고 비슷하게 가치있는 재료들과 같은 높은 등급의 보석들에 광택을 낼 때, 많은 보석 연마가공가들은 먼저 예비광택재로서 트리펄리를 사용한다. 그리고 나서, 최종 고광택(high glossy) 마무리는 산화시리엄 또는 비슷한 광택분말들 중의 하나로 한다. 이러한 이중의 광택처리는 보석에 깊이(depth)를 내어주는 고광택 마무리를 준다. 이 기법에서는 분명히 2 개의 별도의 버프들을 사용하여야 하며 트리펄리가 다른 광택용기에 들어가지 않도록 주의하여야 한다. 각 광택재마다 언제나 별도의 버프들을 사용하여야 한다.

대형의 편평한 또는 곡이 진 표면들에 광택을 낼 때, 재료에 작은 구멍(pit)들이 있을 수 있는데, 원반 휠(lap wheel) 또는 연마 휠에서 떨어진 적은 양의 연마입자들이 이러한 공동(cavity)들에 쉽게 들어가 광택분말로 옮겨지게 된다. 그러므로, 최종광택으로 넘어가기 전 조심스러운 세척이 필수적이다. 손들과 손톱들도 역시 연마입자들을 옮길 수 있다. 많은 상점들에서 최종 광택재들을 담은 용기들은 덮개들이 있어서 사용하지 않을 때는 단단하게 밀봉될 것이다. 분말을 보호하는 데에 주의를 하면, 수개월동안 잘 사용할 수 있을 정도로 오래 갈 것이다. 종종 경험이 없는 연마가공가는 광택버프에 많은 노력을 하지만 적당한 결과를 얻는 데에는 실패를 한다. 원인으로 많은 이유들을 일반적으로 찾아낼 수 있지만, 연마용 연마입자들에 의한 광택분말의 심한 오염이 현저하다. 이 거친 연마입자들은 표면에 계속적으로 긁힌 자국들을 만들어 모두가 칭찬할만한 뛰어난 광택을 얻기가 불가능하게 한다.

시리엄 광택 (The Cerium Polish)

점점 더 많은 연마가공가들, 애호가와 상업적인, 이 마노 그리고 비슷한 경도(hardness)를 지닌 보석용의 최종 광택재로서 산화시리엄의 사용으로 돌아서고 있다. 이 백색의 광택분말은 보석세공 산업에서는 비교적 새로운 것이다. 시리엄이 트리펄리, 산화주석과 얼루머너보다 더 비싸지만, 빠르게 작업되며 훨씬 더 지속된다. 시리엄은 산화주석보다 가벼운데, 산적(bulk)의 1 파운드(0.454 kg) 시리엄은 산화주석보다 약 1/3 정도 크다.

상업적인 보석 연마가공가들 중에서도 특히 잘 알려진 Ray Vallier는 잠시동안 산화시리엄을 사용했었다. Vallier는 시리엄은 산화주석보다 적어도 5 배 빠르게 마노같은 단단한 돌에 광택을 내며 고광택(high glossy)의 마무리를 낼 수 있다고 말했다.

Vallier는 경질의 펠트버프에 시리엄을 조금씩 사용한다; 이것은 버프가 시리엄과 물의 혼합물로 적혀져 버프로부터 튀기는 것 같은 작용을 한다. 보석 연마가공가가 다소의 연습으로 곧 습득할 수 있도록 시리엄의 사용에는 어느 정도의 요령이 있다. Vallier는 캐버션광택을 처음 시작할 때, 돌이 당겨지기 시작할 때까지 아주 강한 압력을 사용하라고 우리에게 말한다. 그리고 나서, 최종단계에서는 가볍게 접촉할 정도로 압력을 늦춘다.

다른 광택재들에 의한 마노 캐버션의 광택에 10 에서 15 분 정도가 소요된다면, 시리엄은 몇 분 정도로 동등하게 좋거나 보다 뛰어난 작업을 할 수 있어서, 광택시간을 약 1/5로 줄여준다. 경질의 펠트버프의 원주에 광택을 내는 것이 일반적인 관습이지만, 일부의 보석세공가들은 캐버션들에 광택을 내는 데에 버프 측면이 많은 장점들을 지니고 있다는 것을 발견한다. 2x6 인치(5.08x15.24 cm)와 같은 대형 펠트버프는 장점이 될 수 있는 원주를 사용하지만, 1x8 인치(2.54x 20.32 cm)는 많은 사람들에 의해서 측면이 뛰어나다는 것이 발견되었다.

광택의 기초적인 원리들은 같지만, 보석세공가 각자 자신만의 기량과 선호기법을 개발하여 다른 방법들과 비교해서 동등하게 좋은 작업하여야 할 것이다. 처음으로 사용되는 새로운 버프는 작업이 늦는 것처럼 보이지만, 광택분말이 곧 짙게 스며들게 될 것이다. 만약에 일정한 결과들을 기대한다면, 하나의 광택재만을 적용해야 한다는 사실에 다시 한번 주의한다.

사포 광택(Sanding Cloth Polishes)

잘 닳은 사포는 부분파임(undercut)이 생기려고 하는 어떤 보석재료들에 광택을 내는 데에 유용하다는 것을 알게 될 것인데, 이들에는 공작석(malachite), 터키석(turquoise), 마노(agate)와 부분파임의 경향이 있는 부분들을 지닌 그 밖의 보석재료들이 포함된다. 본래 320 같이 미세한 연마입자이었던 잘 닳은 사포는 놀라울 정도로 효과적임을 입증할 것이다. 일부 보석 연마가공가들은 닳은 사포 그대로 사용하는 반면에, 다른 사람들은 일정한 간격으로 사포에 표준광택분말을 문지는 것이 현명하다는 사실을 알고 있다.

이 기법은 디스크(disk) 또는 드럼(drum)형태의 샌더(sander)들과 함께 사용할 수도 있다. 드럼형태의 샌더들에서 이 기법은 대형의 편평한 표면들에 광택을 내는 데에 특히 효과적이다. 이 방법으로 기량을 향상시키기 위해서는 다소의 실습과 경험이 요구된다.

기법의 유효성에 대한 증명으로, 우리는 Oregon, Albany의 Fred Rohner의 광대한 소장품에 주의를 할 필요가 있다. 최근의 Portland 전시회에 참석했던 사람들은 전시되어 있는 Rohner의 뛰어난 소장품의 일부를 보았다. 이 대형의 완벽하게 광택이 된 편평한 표면들은 모두 이 방법으로 이루어졌다. Fred Rohner는 아마도 대형의 편평한 표면들에 광택을 내는 데에 있어서 이 기법을 개발하고 사용한 첫 번째 또는 첫 번째의 한 사람이었을 것이다. 그의 기법은 20 년 전의 Mineralogist Magazine에 여러 장들에 걸쳐서 처음으로 기술되어 그 이후에 많은 대형의 편평한 표면들을 마무리하는 수 천의 보석 연마가공가들에 의해서 널리 채택되었다.

Rohner 기법에서는 표준 샌더속도가 사용되며, 광택재들에는 산화주석, 산화시리엄, 산화 크로우미엄 또는 Norton사에 제조하는 계열품들을 포함한 그 밖의 표준 광택재가 포함된다. 대형 편평한 표면들에서 이 방법은 펠트버프들보다 빠르고 더 효과적이다.

광택 방법 (Polishing Methods)

서로 다른 수 많은 연마재들과 휠들이 광택에 사용되어 왔었다. 락 하드(rock hard) 펠트 버프가 수년간에 걸쳐서 특히 캐버션들을 마무리하는 데에 일반적인 용도로 대용되었었다. 대형의 편평물들과 같이 특별한 작업물에 대하여 수 많은 다른 버프들이 얼마간 사용되었다.

리노타일(lino-tile)과 전함 리노리엄(linoleum)이 받침(bookend)들, 서진(book weight)들과 비슷한 대형의 표면들에 광택을 내는 데에 사용되었다. 리노리엄은 수평운전 원반 휠 또는 드럼샌더의 디스크 샌더의 측면에 접착되어, 어떤 표준 광택재들과 함께 사용되었을 것이다.

위에서 언급한 바와 같이 원반 또는 샌더 휠들에 접착된 조각이 난 모직 양탄자와 버려진 펠트 당구용 천이 대형의 편평한 표면들에 광택을 내는 데에 사용되었고, 또한 캐버션 작업에 사용되었을 것이지만, 표준 펠트버프 휠 만큼 편리하지 않았다. 양탄자 또는 당구용 천 펠트 아래에 어떤 종류의 덧댐(padding)을 하였음이 틀림없다. 표준 스펀지고무의 얇은 판들이 이 목적에 이상적이다.

캔버스(canvas) 원반도 역시 마노(agate)충전의 썬더 에그(thunder egg)들의 대형의 편평한 표면들을 포함한 보다 대형의 편평한 표면들에 광택을 내는 데에 사용되었다. 두꺼운 캔버스가 이상적인데, 놀라울 정도로 오랫동안 마모되었다. 캔버스는 원반 또는 샌더 휠들에 팽팽하게 펼쳐져야 한다. 천장에 방음 타일을 접착하는 데에 사용되는 것과 같은 수 많은 비부착식(non-setting)의 유제(emulsion)접착제들 중의 하나로 접착하였을 것이다. 이러한 형태의 접착제들은 대부분의 보석세공 공급상점들과 철물점들에서 구입할 수 있다. 이 형태의 접착제는 잘 달라붙고 잘 붙잡지만, 결코 단단하게 부착되지 않는다는 장점을 지니고 있어서, 작업자가 오래된 재료를 어렵지 않게 떼어낼 수 있어서 새로운 접착제 그리고 새로운 양탄자, 사포 또는 캔버스를 적용할 수 있게 해 준다.

꿰맨 또는 바느질한 머즐린(muslin) 버프들을 보석세공 상점에서 사용하고 있는데, 보석세공 작업에 필수적이다. 이 형태의 버프는 또한 면 헝겊으로도 구입가능하다. 버프들을 만들기 위하여 여러 층의 머즐린 또는 면 헝겊들을 함께 바느질한다. 함께 바느질한 헝겊들의 숫자에 따라서 다른 두께의 버프가 나온다. 여러 가지 직경들의 버프들을 구입할 수 있으며 전동기의 연마 축에 고정된 경사진 나사식 회전축에 바로 전동기 속도(1,750 rpm)으로 일반적으로 운전된다. 이것은 모든 보석세공 상점과 치과 연구소에 흔히 있는 장비이다.

면과 머즐린 버프들은 또한 공작석(malachite) 또는 경도(hardness) 4 이하의 어떠한 돌과 같이 부드러운 캐버션에 최종광택을 내는 데에 유용하다. 보석류 또는 금속 광택용의 이런 버프들에 사용되는 광택재는 케이크(cake) 형태의 트리펄리와 적색의 루즈(rouge)(적철석(hematite), 철의 산화물)이다. 이 케이크는 사용하기가 편리한데, 움직이는 동안 버프에 잘 달라붙고 지저분하지도 않다. 금속들에 광택을 낼 때, 케이크 트리펄리용으로 별도의 버프가 사용되며 케이크 적색 루즈용으로는 다른 것이 사용된다. 은(silver)와 금(gold) 보석류에는 아주 높은 광택을 빠르게 얻을 수 있다.

이 버프들은 대부분의 공급상점들에서 구입할 수 있으며, 머즐린 버프들은 납(lead)으로 된 중심과 함께 공급되는 반면에, 보다 경질의 면 버프들은 납 중심이 필요하지 않다. 이 버프들은 처음부터 잘 스며들지 않지만, 한번 살짝 깨지면 버프들을 오랫동안 사용할 수 있다.

가죽 원반은 광택을 내기 어려운 캐버션들 중에서 옥(jade)에 광택을 내는 데에 필수적인 것으로 종종 제안되어 왔었다. 위에서 대략 언급했듯이 얇은 펠트 또는 스펀지고무 판들과 같이 아래에 부드러운 재료를 기초로 하여, 가죽은 목재 또는 금속 원반들 또는 샌더들 중의 하나에 접착될 수도 있다.

가죽버프의 사용을 주장하면서, 사용되는 가죽의 종류는 빈번하게 언급되지 않았다. 많은 종류의 가죽들이 있다. 수소 또는 암소 가죽(hide leather) 광택 휠이 가장 빈번하게 사용되지만, 큰 사슴(moose)와 사슴(deer) 가죽도 역시 권하였었다. 그러면, 털이 나 있는 부분인가 또는 살이 있는 부분인가라는 질문이 생긴다. 일반적으로 광택용 가죽 원반은 털이 나 있는 부분이 사용되는데, 이 부분이 약간 더 단단하고 가죽의 살이 있는 부분보다 구멍이 적기 때문이다.

리노리엄(linoleum)은 광택표면으로 노출되는 아래 부분에 일반적으로 사용되는 반면에, 양탄자는 일반적으로 똑바로 사용된다. 그러나, 특별한 보석재료들 또는 일부 기법들에서 이 순서는 바뀔 수도 있다. 그것이 단단한 또는 부드러운 보석재료이건 간에 실험을 통하여 주어진 재료에 사용하기에 최적인 부분을 찾을 수 있을 것이다. 캔버스 원반은 단단한 보석재료의 대형의 편평한 표면에 아마도 고광택을 내지 않을 것이라는 것을 아마 알아야 할 것이다. 그러나, 거의 좋은 광택을 낼 것이며 표면을 표준 경질 펠트버프에 대어서 좋은 최종결과들을 얻을 수 있을 것이다. 여러 가지의 잘 알려진 표준 광택분말들이 여러 가지의 이 버프들에 사용된다. 기억해야 할 주요사항은 각 광택재마다 별도의 버프를 사용하는 것이며, 실리컨 카바이드(silicon carbide)와 같이 단단한 연마입자(grit)들에 의해서 오염되지 않게 하는 것이다.