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  6. 보석세공(보석가공)의 소개

Part 3 : 특수 세공기법

 6. 구와 구슬 제작과 천공 (Sphere and bead making and drilling)

  구 제작

  구슬제작

  원석 천공

구(球) 제작 (Sphere making)

구 제작기기들이 만들어지기 전에는, 애호가들은 랲 축에 한 쌍의 구형 컵을 설치하여 주철 랲핑 기계들을 구 절단에 사용해야만 했다. 컵들은 랲축 나사산에 맞추어 나사를 낸 육각형 너트나 나비 너트로  고정된다. 연마컵들은 마무리되는 구의 3/4 크기이어야 한다. 애호가들은 관(管)을 두 개로 절단하고 연마하거나 거친 모서리들은 줄 작업하여 모서리의 안쪽을 약 45 °로 경사지게 하거나, 모서리들이 이미 원형으로 되어 있는 배관용 꼭지를 절단용 컵들로 사용하거나 한다. 각 구의 크기에 따라 별도의 컵세트들이 만들어져야 한다. 하나의 컵은 랲축에 고정되고 다른 것은 랲에 설치된 컵과는 어느 정도의 각을 이루면서 손으로 잡는다.

다행히도, 지금은 구 제작용 기기들이 있어서 작업이 한결 간단하다.

구 제작용 기기들

대부분의 구 제작용 기기들은 지지대가 다소의 각을 이루면서 설치된 구형 컵들을 지지하도록 설계되어 있다. 2 인치(5.08 cm), 3 인치(7.62 cm), 5 인치(12.7 cm), 7 인치(17.78 cm)와 9 인치(22.86 cm) 구를 절단할 수 있는 구형 컵들이 있다.

완전히 갖추어진 기계는 일반적으로 한 세트의 grit 컵들(크기는 일반적으로 구매자가 선택한다), 두 개의 광택패드, 두 개의 자동grit 받침과 하나의 이중 모터를 포함하고 있다.

자동식 Little Sphere Maker는 ¼인치(6.35 mm) 에서 7/8 인치(22.22 mm)의 범위의 작은 구들을 만들 수 있다. 이것은 한 세트의 grit 컵들과 광택버프가 같이 공급된다.

구의 형성

구를 제작하는 두 개의 단계는 (1) 암석을 완전한 정육면체로 절단하는 것 (2) 8 면체를 만들기 위하여 정육면체의 모서리를 잘라내는 것이다.

거친 암석을 철저히 세척하고 완전히 건조시킨다. 마노, 벽옥과 규화목과 같은 불투명한 암석들은 돌이 광택된 후에도 표면에 어떠한 균열도 없어야 한다. 아투명한 암석들은 균열이 없어야 할 뿐만 아니라 내포물도 가능한 한 적어야 한다. 투명한 돌은 내포물들과 균열들이 모두 깨끗하게 없어져야 한다. 머리 확대경을 쓰던가 확대경으로 균열들과 내포물들이 있는지를 점검한다. 돌은 완전히 건조되어야 한다. 만약 그렇지 않다면, 어떤 균열들과 내포물들은 보이지 않을 것이다.

암석을 완전한 정육각형으로 절단한다. 정육각형을 8 면체로 만들기 위하여, 정육면체를 절단기 바이스에 고정하기 위해서는 지그(jig)를 사용해야 할 것이다. 지그를 만들기 위하여 경질각목을 사용하고 각목에 90°의 V형 홈을 새긴다. 정육면체의 한 모서리를 지그의 홈에 놓고 각목과 정육면체를 바이스로 단단히 고정한다. 홈에 고정된 모서리와 직각을 이루는 정육면체의 모서리를 잘라낸다. 지그의 정육면체를 회전시키면서 모든 4 모서리를 잘라댄다. 각 끝마다 4 번의 절단을 하면서 계속해서 8 면체의 양 끝의 모서리를 절단한다. 어느 정도 구형을 형성할 때까지 거친연마 휠로 모서리들을 연마한다.

모서리들을 연마할 때는 항상 공구 받침대를 사용한다. 직경 1½ 인치(38.1 mm)보다 큰 구형을 만든다면 암석을 손으로 잡기가 불편하다. 공구 받침대없이 큰 구형을 연마 휠에 대고 있으면, 휠이 구형을 쳐서 균열이 생긴다. 또한 연마 휠도 손상된다.

8 면체가 거의 원형이 되면 구형 제작기기의 관 컵(pipe cup)에 부착하거나 또는 연마재와 물이 섞여 있는 수평형 랲의 중심에 설치된 컵에 놓는다. 최대의 효과를 얻기 위해서는, 혼합물에 다소 물기가 있어야 한다. 만약에 관 컵이 부착된 랲 기기를 사용한다면, 바로 위가 아닌 암석의 상부와 45°의 각도로 컵을 놓는다. 관 컵을 이리저리 옮겨서 구형을 조율하기 시작한다. 원형을 유지하기 위하여, 연마하는 동안에 구형은 모든 방향으로 일정하게 회전되어야 한다. 그렇지 않으면, 한 쪽으로 찌그러지거나 절단자국들을 만들 것이다.

구의 연마

구를 연마하는 데에 사용하는 연마재들은 래핑에 사용하는 것들과 유사하다. 거친연마에는 60/90 또는 100 grit를 사용한다. 거친연마는 구를 원형으로 만들며, 모든 휠 자국들, 모서리들과 편평한 돌출부들을 제거한다. 구가 연마되는 동안에 관 컵에 grit가 공급될 수 있도록, 많은 애호가들은 grit 혼합물이 배어 든 갈색의 종이백으로 만든 끈을 구형 컵(sphere cup)에 늘어서게 한다. 구가 원형이 되고 대칭적이면, 모든 것을 완벽하게 세척하고 200 grit의 연마재로 중간연마를 진행한다.

중간연마로 거친 grit에 의해서 만들어진 모든 긁힘들이 제거되어야 한다. 구를 점검하고 긂힘이 모두 제거되고 구에 편평한 돌출부가 없는 지를 확인한다. 다시 한번, 모든 장비들을 세척하고 400 grit를 사용하여 미세연마를 시작한다.

대부분의 불투명한 원석들은 400 grit 미세연마 후에 광택단계로 진행될 수 있다. 투명한 원석들과 일부의 광택하기 어려운 돌들은 400 연마가 완전히 끝난 후에 미세연마를 다시 하거나 600 grit로 예비광택이 필요한 경우도 있다. 구를 광택내기 위하여, 모든 것을 완전히 세척하고 나서, 질긴 캔버스 천이나 펠트(felt)를 구형 컵들에 느슨하게 덮어 구가 컵에 맞추어질 수 있도록 한다. 덮개를 팽팽하게 잡아당겨 잡히거나 엉키는 느슨한 부분이 없도록 한다. 광택재를 물에 섞어 컵에 있는 광택용 덮개에 바른다. 광택후, 완전하지 않은 부분과 긁힘이 있는지를 점검한다. 만약에 긁힘이 보이면, 미세연마 혹은 긁힘의 깊이에 따라 220 또는 400 grit에 의한 구의 재연마를 해야만 하는 경우도 있다.

작업실 방문 : 현장의 구 제작자

은퇴한 California, El Cajon의 William R. Dindinger는 취미로서 보석가공에 흥미를 가졌다. 그는 Lapidary Journal의 1979 년 8 월에 발행된  J.B. Moore 의 "Building a Three-Headed Sphere Machine"에 있는 지침서에 따라 자기 자신의 구 제작기기를 만들었다. 그는 곧 구 제작에 흥미를 느끼게 되어 연마용 머리부분의 완전한 세트뿐만 아니라 두 번째 기기를 만들었다. 그의 18 인치(45.72 cm) 절단기가 수용할 수 있는 것 보다 큰 판들을 절단하기 위하여, 36 인치(91.44 cm) 판용 절단기를 만들었다. 이 절단기를 마무리한 후에, 그는 가공하지 않은 장식용 보석재료의 큰 덩어리를 커다란 절단기에 올려 놓을 수 있는 호이스트(hoist)가 필요한다는 것을 알 게 되었다. Bill은 대형 덩어리들을 취급할 수 있는 2,000 파운드(907.84 kg) 호이스트를 만들었다.

1980년 Bill은 첫 번째 작품전시회를 가졌다. 구 연마와 광택의 여러 가지의 단계를 보여주었고 "Best of Show"를 수상했다. Bill은 또한 다수의 시계를 전시했지만, 심사관들은 받침대가 시계 구와 같은 재료가 아닌 이유로 그들을 실격처리했다.

Bill은 집으로 돌아와 구 시계용 받침대를 어떻게 절단하고 광택낼 수 있는 지를 생각하였다. 사각형 받침대를 절단하고 광택내는 것은 문제가 없었으나 시계 구를 지지하는 받침대 부분에 어떻게 구멍을 낼 것인가에 대해서 걱정했다. 여러 가지를 조사한 후에, John Sinkanksa의 A Lapidary's Manual의 Gem Cutting에서 얻은 착상을 기초로 하여 천공기계를 제작했다. 지금은 이폭시 접착제로 시계 구들을 접착하는 받침대를 완성할 수 있었다. 오늘날, Bill은 시계들로 수상하기 위하여 계속 노력하고 있다.

Bill은 가공하지 않은 돌을 두께 3 에서 4 인치(7.62에서 10.16 cm)의 판과 정육면체로 절단하기 위하여 36 인치(91.44 cm)의 절단기를 사용한다. 정육면체를 붙잡는 두 개의 지그(jig)가 있는 18 인치(45.72 cm) 절단기로 모서리들을 잘라낸다. 대응하는 모서리들이 잘라지는 동안에 상부의 지그는 정육면체의 한 모서리를 붙잡고 하부의 지그는 반대의 모서리를 단단히 붙잡는다. 1½ x 8 인치(3.81 x 20.32 cm) 40 grit 휠로 수작업 연마와 사전 형성작업을 한다. 다이어먼드 휠이 절단이 빠르고, 원형을 유지하며, 튀거나 울퉁불퉁하지 않기 때문에 Bill은 실리컨 카바이드보다는 다이어먼드 휠을 사용한다. Bill은 연마와 사전 형성작업을 하는 동안에 대형 구들를 계속해서 유지하기 위한 손 받침대를 만들었다.

Bill은 세 개의 머리부분이 있는 구 기계로 거친연마용의 주철 머리부(관 이음(pipe coupling))와 40/60 실리컨 카바이드 grit를 사용하여 사전 형성된 구를 연마한다. 그는 240 실리컨 카바이드 grit와 플래스틱 머리부 세트 (PVC 관 이음)으로 중간연마를 완성한다. 주철 머리부는 구에 심한 긂힘들을 남기는 관계로 그는 미세연마에는 플래스틱 관 이음을 사용한다. 세 번째와 네 번째 연마에는 400과 600 실리컨 카바이드 grit와 플래스틱 머리부를 사용한다. 미세연마를 하는 동안에 더 거친 grit에 의해서 구가 긁히는 것을 방지하기 위하여 각 연마마다 모든 것을 완전히  세척해야 한다. 구를 광택내기 위하여, 플래스틱 머리부를 가죽, 캔버스 또는 펠트로 덮고 종래의 광택재를 사용한다.

Bill은 직사각형 또는 사각형상을 절단하고 광택을 내고 천공-연마기계로 구멍을 내어 시계 구들의 받침대를 만든다. 기기의 기본체는 상부에 모터가 설치되어 있는 개방형 직사각형 목재 구조물이다. 연마 디스크, 8 인치(20.32 cm) 에 두께 3/8에서 3/4 인치 (9.25 에서 19.50 cm), 가 본체의 하부 플랫폼에 설치된 축에 부착되며 모터에 부착된 뒷 부분에 있는 대형 풀리에 V-벨트로 연결되어 있다. 시계받침을 붙잡고 있는, 전면에 있는 별도의 플랫폼은 별도의 축에 부착되어 있어 연마디스크와는 독립하여 작동된다. 플랫폼을 아주 천천히 연속적으로 회전시킨다. 천공-연마기계에 있는 연마 휠의 직경은 구의 직경과 같아야 한다.

마무리된 구들을 전시하기 위하여, Bill은 양탄자를 보호하기 위해 가구의 다리아래에 사용하는 작은 플래스틱 주형 컵들을 사용한다. 받침대들은 튀지 않고 마무리된 구들을 깔끔하게 놓을 수 있는 적당한 깊이와 직경을 지니고 있다.

구슬 제작 (Bead making)

구슬기계와 구슬 제작기기들이 유용하기 이전에는 애호가들은 구 제작과 유사한 공정으로 한 번에 하나의 구슬을 만들어야 했다. 조그마한 구들이나 구슬들을 잡기 위하여, 어떤 애호가들은 대나무 봉을 사용했다. 대나무는 속이 빈 관계로 애호가들은 모서리들을 잘라낸 조그마한 정육면체를 대나무 봉의 한쪽 끝에 삽입할 수 있다. 연마 휠 앞쪽에 놓인 공구 받침대나 손 받침대의 도움을 받아 대나무 스틱을 연마 휠로 점차 이동시킬 수 있다. 휠에 대하여 안내되고 있는 끝에 가깝게 양 손으로 대나무 스틱을 붙잡아야 한다. 손끝들은 구슬을 안내하는 데에 사용되었고 정육면체의 모든 모서리들을 잘라내기 위하여 둥근 형상으로 움직여야 했다. 어떤 애호가들은 대나무 스틱이 팔 아래에 충분히 들어오도록 하여 몸에 안정감이 있게 잡기를 좋아했다. 다른 사람들은 목제 맞춤못으로 이어서 고정한 황동이나 얼루머넘(aluminum) 튜브로 만든 구슬 제작용 컵(bead-making cup)들을 만들었다. 많은 구슬들을 할 때는 공정이 아주 늦고 지루하며 시간소모성이다.

구슬 제작용 기기들

오늘날, 여러 가지의 크기의 구슬들을 연마하는 다수의 구슬제작용 기기들이 나와 있다. 직경 5 인치(12.5 cm) 구슬제작기기는 대략 20 개의 ½인치(12.7 mm)구슬들을 동시에 연마할 수 있을 것이다. 같은 기기는 또한 ¾인치(19.05 mm) 구슬까지 만들 수 있다. 이러한 구슬 제작기기들로는 동시에 한 가지의 크기의 구슬만을 만들 수 있다. 직경 8 인치(20.32 mm) 구슬 제작기기는 직경 2 인치(50.8 mm)까지의 구슬을 만들 수 있을 것이다. 이 대형 기계로 40 개의 ½인치(12.7 mm)구슬들을 동시에 연마할 수 있다. 구슬들은 전마기로 광택낼 수 있다.

구슬들은 패시팅, 원형, 타원형과 비정형화 될 수 있다. 원형 구슬 목걸이에 특색을 주기 위하여 새로운 형상들을 사용할 수 있다. 구슬들은 전마기로 연마하고 광택낼 수 있다.

구슬의 형성

구슬제작기기를 사용할 때, 긴 판이 사각이 될 수 있도록, 우선 가공하지 않은 돌의 판들을 판의 두께와 같은 폭으로 길 게 절단하여 긴 판으로 만든다. 그리고 나서, 폭과 두께가 일정한 작은 정육면체가 되도록 긴 판을 같은 길이로 절단한다. 구슬 제작기기에 넣기 전에 연마 휠로 정육면체의 모서리들을 잘라낸다.

구슬 제작기기의 상부와 하부 판들은 축 주위에 원형으로 되어 있는 서로 일치하는 좁은 둥근 홈들이 있다. 구슬들을 하부 판에 놓고 구슬들만 덮도록 연마재와 물의 옅은 혼합물을 넣는다. 상부 판을 반-구형화 된 구슬들의 위에 내려 놓고 모터를 구동하면 구슬들은 구르기 시작할 것이다. 구슬들이 계속해서 구를 수 있도록 상부 판에 압력을 일정하게 가해야 한다. 구슬들이 연마되기 작아지기 시작하면, 구슬들이 계속해서 구를 수 있도록 압력을 다소 더 가한다. 구슬들이 대칭적으로 되면, 전마기로 거친, 중간과 미세연마와 광택을 한다.

길쭉한 구슬들은 소형절단기로 수행해야 하며 전마하기 전에 연마 휠로 예리한 모서리들이 연마하여야 하며, 거친, 중간고 미세연마을 하고 나서 광택을 낸다. 구슬들은 덮개를 씌우거나 홈을 내거나 홈에 점프 링들을 접착할 수 있다.

원석 천공 (Drilling gemstones)

천공은 전마, 구슬제작 및 조각과 관련되어 작업할 수 있는 보석가공의 한 분야이다. 물방울형 캐버션에 구멍을 내어 목걸이 체인의 베일파인딩(bail finding)을 부착하기를 원할 수도 있다. 천공에 대한 일차적인 용도는 구슬천공, 파인딩의 삽입, 조각 그리고 여러 가지의 보석가공품에 구부러진 작은 절단을 내는 것이다. 천공의 초기형태는 사발형태의 천공이었다. 천공부분은 일반적으로 작은 튜브 천공이거나 속이 찬 봉이었다. 오늘날 사용되는 천공들은 진동원리로 작동되며, 구슬이나 캐버션과 같은 아주 작은 구멍이 필요할 때도 잘 작업한다. 작은 튜빙, 때때로 직경 1/16 인치 (1.587 mm)와 같은 작은, 이 미세한 구슬구멍에 사용된다. 강, 스테인리스 강, 황동 또는 청동 튜빙을 사용할 수 있다. 드릴을 판매하는 보세가공 공급 상점들은 일반적으로 작은 직경의 튜빙을 갖고 있다. 자동식 진동 천공기를 사용하지 않는다면, 물과 연마재가 천공되는 구멍안으로 흘러 들어 갈 수 있도록 드릴날을 올렸다 내렸다하여 드릴의 작동을 조절해야 한다. 언제나 아주 가볍고 일정한 압력을 사용한다. 너무 세게 압력을 가하거나 날이 원석에 너무 많이 접촉하게 되면, 구멍에 연마재가 너무 적게 들어 가거나 드릴작용이 손상될 것이다. 이것은 마찰-열 발생으로 이어지고 종종 원석이 깨지게 될 것이다. 이것은 자동 드릴들에서는 걱정하지 않아도 되는 것이다.

드릴날들은 여러 가지의 크기와 형상이 있다. 드릴에 맞은 적절한 크기와 형태를 선택해야 함을 명심하라. 어떤 형태의 드릴들에는 대형의 코어 드릴들을 사용한다. 대부분의 대형 코어 드릴들은 다이어먼드가 들어가 있는 절삭날을 지닌다. 작거나 크거나 간에, 모든 다이어먼드 드릴들은 윤활제가 많아야 한다. 최대의 결과를 얻기 위해서는 드릴과 함께 오는 안내서에 따라야 한다. 작은 바늘형태의 다이어먼드 드릴들은 주의하지 않으면 부러지기 쉽다. 만약에 드릴이 부러지면, 드릴날을 바꾸어야 한다. 종종 작은 다이어먼드 드릴이 부러지면, 드릴되고 있는 목적물도 역시 종종 부러질 것이다.

구슬의 천공

구슬을 천공할 때는 조심해서 사용한다. 목재 지그에 구슬을 단단히 붙잡거나 놓는다. 목재에 V-홈을 만들어 지그를 마늘 수 있으며 목재를 드릴의 받침대에 놓는다. 구슬은 V-홈에 밀랍이나 패러핀(paraffin)으로 견고하게 고정할 수 있다. V-홈의 중앙에는 작은 구멍이 있어야 하며 사용하는 드릴날과 같은 크기이어야 한다. 구슬에 구멍을 약 반 정도 내면, 드릴을 멈추고 구슬을 꺼내고 V-홈에 있는 작은 못을 끼어 넣는다. 구슬을 뒤집어 구슬이 V-홈의 중앙에 오도록 뚫린 구멍을 작은 못에 끼운다. 그리고 나서, 반대 쪽으로부터 구슬을 천공하면, 두 개의 천공구멍들은 구슬의 중앙에서 만날 것이다. 구슬을 뒤집는 이유는 드릴이 표면가까이 도달할 때, 드릴 구멍의 반대쪽이 깨지거나 부서지는 것을 막기 위한 것이다. 어린이용 점토나 퍼티(putty)로 천공하는 부분의 주위에 저수장을 만든다. 저수장은 천공하는 동안에 드릴날 아래에 물과 연마재를 모을 것이다. 캐버션이나 편형한 판 또는 암석을 천공한다면, 그것을 단단하게 붙잡을 수 있도록 밀랍, 패러핀 또는 돞왁스로 편평한 판에 단단히 고정시킨다. 판을 드릴받침대에 고정하고 천공하는 부분의 주위에 점토 저수장을 만든다. 편평한 목재 받침은 드릴의 충격을 흡수할 수 도 있고 드릴날이 뚫고 나갈 때 캐버션 또는 판의 뒤가 깨어지는 것을 막을 수 있다. 어떤 보석가공 상점들은, 많은 구슬을 천공한다면, 아주 편리하게, 천공 전문이다.

천공하는 동안에 윤활제로서 물이나 옅은 기름을 사용한다. 다이어먼드 코어 드릴을 사용할 때는, 드릴날과 함께 오는 지침서를 따른다. 작은 튜브 드릴날들에는 100 또는 200 grit의 포장하지 않은(loose) 실리컨 카바이드 연마재를 사용한다. 천공구멍이 아주 미세하면, 400 grit를 사용한다. 어떤 애호가들은 절단이 빠르기 때문에, 다이어먼드 연마재 드릴날들을 선호한다. 다이어먼드 연마재의 grit 크기는 실리컨 카바이드 연마재의 것과 공통점이 있다. 포장하지 않은 다이어먼드 연마재는 드물게 사용된다.

다이어먼드 코어 드릴들

대형의 다이어먼드 코어 드릴들은 보석가공 작업, 특히 보석제작에 여러 가지의 형태로 사용된다.

이들은 또한 조각하고자 하는 사발이나 깊은 꽃병의 중앙을 제거하는 데에 유용하다. 상부의 모서리가 넓게 벌어지면, 가능한 한 큰 드릴을 먼저 사용한다; 그리고 나서 꽃병 기울기의 다음 부분에 대응하는 크기로 드릴을 줄인다. 세 번째 드릴은 마지막 절단을 위해서 아마도 1 인치(24.4 mm) 코어 드릴이 필요할런지도 모른다. 그리고 나서 다른 크기의 코어 드릴날로 만든 절단부의 사이를 매끄럽게 하기 위하여 연마하고 샌딩한다.

실리컨 카바이드와 미세 드릴튜빙을 사용하는 드릴들은 작은 것들을 제작하기가 손쉽다. 경도 7 이하의 보석재료들에 대하여, 드릴봉으로 볼펜으로부터 빈 잉크통을 사용할 수 있다. 경도가 8 이상인 돌들에 대해서는 미세 드릴튜빙을 사용하지만, 실리컨 카바이드 보다는 포장하지 않은 다이어먼드 연마재를 사용한다.

어떤 미세 다이어먼드 드릴들의 드릴봉들은 작은 다이어먼드 조각들이 들어가 있거나 또는 봉의 끝에 공업용 다이어먼드 조각이 들어가 있다. 작은 얇은 다이어먼드 끝을 항상 조심스럽게 사용하며 물을 많이 사용하며 드릴이 과열되지 않도록 아주 가볍게 압력을 가한다. 다이어먼드 공구는 어떠한 것이라도 압력을 가해서는 절대 안된다.

 6. 구와 구슬 제작과 천공 (Sphere and bead making and drilling)

  6. 보석세공(보석가공)의 소개

Part 3 : 특수 세공기법

Part 1 : 전마된 암석

1. 암석 전마 (Rock tumbling)
2. 암석 전마용 장비 (Equipment for rock tumbling)

Part 2 : 캐버션

3. 캐버션 연마와 광택 (Cabochon grinding and polishing)
4. 캐버션 절단용 장비 (Equipment for cabochon cutting)

Part 3 : 특수 세공기법

5. 보석 재료의 래핑 (Lapping gem materials)
6. 구와 구슬 제작과 천공 (Sphere and bead making and drilling)
7. 상감(象嵌), 모우제이크, 상감 세공 (Inlay, mosaics, and intarsias)
8. 보석 조각 (Gem carving)

Part 4 : 패시팅된 돌

9. 원석 패시팅 (Faceting gemstones)
10. 패시팅 장비 (Faceting equipment)

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