페인트, 섬유, 잉크 등은 범죄현장에 유류되는 많은 증거물 중 가장 빈번하게 접하게 되는 법과학 증거물로서 이들에 대한 분석 결과는 범죄현장과 피해자 또는 피의자, 피해자와 피의자간의 상황 재구성 및 인과관계, 도주 용의 차랑 등의 추적에 결정적인 역할을 하고 있다. 그러나 이들 시료는 육안으로 거의 확인이 되지 않을 만큼 극미량의 미세한 시료가 대부분이므로 법과학분야에서 미세시료에 대한 체계적인 분광학적 분석법이 대두되고 있다. 본 연구에서는 현미 자외/가시광선 현미분광광도계를 이용하여 섬유 14종, 국내 자동차 차체 페인트 2개 색상 44종 및 3개 회사의 컬러 프린트용 잉크로 인쇄한 4개 색상 12종에 대해 자외선/가시광선 영역(240-780nm)에서 투과 및 반사 측정법으로 측정하였으며, 각각 특징적인 흡수대로 섬유, 페인트 및 잉크의 이동식별이 가능하였다.
페인트, 섬유, 잉크 등은 범죄현장에 유류되는 많은 증거물 중 가장 빈번하게 접하게 되는 법과학 증거물로서 이들에 대한 분석 결과는 범죄현장과 피해자 또는 피의자, 피해자와 피의자간의 상황 재구성 및 인과관계, 도주 용의 차랑 등의 추적에 결정적인 역할을 하고 있다. 그러나 이들 시료는 육안으로 거의 확인이 되지 않을 만큼 극미량의 미세한 시료가 대부분이므로 법과학분야에서 미세시료에 대한 체계적인 분광학적 분석법이 대두되고 있다. 본 연구에서는 현미 자외/가시광선 현미분광광도계를 이용하여 섬유 14종, 국내 자동차 차체 페인트 2개 색상 44종 및 3개 회사의 컬러 프린트용 잉크로 인쇄한 4개 색상 12종에 대해 자외선/가시광선 영역(240-780nm)에서 투과 및 반사 측정법으로 측정하였으며, 각각 특징적인 흡수대로 섬유, 페인트 및 잉크의 이동식별이 가능하였다.
Paint, fiber and dye which play a critcal role in proving the relationship between a suspect and a victim or a crime scene, are one of the most frequently encountered trace evidences at a forensic laboratory, however, in usual, because of infinitesimally small sizes of forensic samples, investigatio...
Paint, fiber and dye which play a critcal role in proving the relationship between a suspect and a victim or a crime scene, are one of the most frequently encountered trace evidences at a forensic laboratory, however, in usual, because of infinitesimally small sizes of forensic samples, investigation of the spectroscopic characteristics of such samples is becomming more and more prevalent in forensic science as a non-destructive method. In this study, transmittance/reflectance profiles at ultraviolet-visible region (240-780nm), were investigated by UV/visible microspectro- photometer and used to analyze the spectral characteristics of different types of 14 microfibers, 12 inks of four colors and 44 automotive paints of two colors. Good results for discrimination were given from spectra of these samples due to the characteristic bands in uv/vis region, respectively.
Paint, fiber and dye which play a critcal role in proving the relationship between a suspect and a victim or a crime scene, are one of the most frequently encountered trace evidences at a forensic laboratory, however, in usual, because of infinitesimally small sizes of forensic samples, investigation of the spectroscopic characteristics of such samples is becomming more and more prevalent in forensic science as a non-destructive method. In this study, transmittance/reflectance profiles at ultraviolet-visible region (240-780nm), were investigated by UV/visible microspectro- photometer and used to analyze the spectral characteristics of different types of 14 microfibers, 12 inks of four colors and 44 automotive paints of two colors. Good results for discrimination were given from spectra of these samples due to the characteristic bands in uv/vis region, respectively.
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제안 방법
각 색상별 색상, 채도 및 명도 값을 동일하게 지정하여 잉旦젯 전용지에 프린트된 각 색상 시료에 대해 가시광선 영역(250-380 nm)에서 잉크젯 전용지를 기준 광측정으로 하여 반사 측정법으로 인쇄된 각 시료(100x100μm)를 분석하였다.
각 시료들의 자외/가시광영역 측정을 위한 자외/가시광선 현미분광광도계(UV/visible microspectropho tometer)^- DARSA (diode array rapid scan analyzer system) 제품의 PRO-5000 SYSTEM을 사용하였으며, 시료의 분석 범위는 자외선 영역 경우 25O-38Onm, 가시광영역은 380~780nm으로서 각 시료에 대해 각각 4회씩 분석하였다 시료 분석을 위한 시료 받침대는 자외선영역 측정은 석영판 위에서, 가시광영역 측정은 실리카판 위에서 수행하였다.
범죄 현장에서 자주 검출되는 법과학적 증거물인 페인트 섬유·잉크 등의 미세시료에 대한 체계적인 분석법을 확립하고자 본 연구에서 자외/가시광선 현미 분광광도계에 의한 투과 및 반사 측정법을 이용하여 섬유 14종, 국내 자동차 차체 페인트 2개 색상 44종 및 3개 회사의 컬러 프린터용 잉크로 인쇄한 4개 색상 12종에 대해 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
또한, 국제조명위원회의 표준광원에 의해 측정한 표색계 값의 산출이 가능함으로 시료의 색상에 대하여 색도의 수치화한 표색계 값에 의해 보다 객관적인 색도 비교가 가능하게 되었다. 본 연구에서는 자외/가시광선 현미분광광도계를 이용하여 섬유 13종 국내 자동차 차체 페인트 2개 색상 44종 및 3개 회사의 컬러 프린터용 잉크로 인쇄한 4개 색상 12종에 대해 자외선/가시광선 영역(240-780nm)에서 투과 및 반사 측정법으로 측정하였다.
페인트의 클리어층 분석은 도막층에서 채취한 클리어층을 석영판에 놓고 롤러룔 이용하여 표면을 평평하게 밀어서 시료(100x100 nm)를 준비하였고 크세논 광원 하에서 석영판을 기준광측정하고 자외선 영역(250-380nm)에서 투과측정법을 이용하여 클리어층을 측정하였다. 페인트 안료층의 색도 분석은 도막층에서 안료층을 채취하여 백색 실리카 판에 놓고 시료를 밀어서 준비하였고 텅스텐 광원 하에서 실리카 판을 백색 기준광측정하고 가시광선 영역(380-780nm)에서 반사 측정법을 이용하여 안료층을 측정하였으며, 혼합층에 대해서는 안료층과 동일한 방법으로 시행하였다.
페인트는 국내 자동차 4개사 2개 색상 44종의 차체 페인트를 사용하였고 섬유는 동양폴리에스터에서 생산된 섬유 14종, 잉크는 3종류의 프린터용 잉크 카트리지를 사용하여 색상별 채도 명도 값을 동일하게 지정, 잉크젯 전용지(한솔 컬러 전용지, 한솔제지)에 인쇄된 4개(황색, 녹색, 청색, 적색) 색상에 대해 분석하였으며, 이들 시료 및 잉크 시료의 각 색상, 채도 및 명도의 값은 Table 1-4에 나타내었다.
페인트의 클리어층 분석은 도막층에서 채취한 클리어층을 석영판에 놓고 롤러룔 이용하여 표면을 평평하게 밀어서 시료(100x100 nm)를 준비하였고 크세논 광원 하에서 석영판을 기준광측정하고 자외선 영역(250-380nm)에서 투과측정법을 이용하여 클리어층을 측정하였다. 페인트 안료층의 색도 분석은 도막층에서 안료층을 채취하여 백색 실리카 판에 놓고 시료를 밀어서 준비하였고 텅스텐 광원 하에서 실리카 판을 백색 기준광측정하고 가시광선 영역(380-780nm)에서 반사 측정법을 이용하여 안료층을 측정하였으며, 혼합층에 대해서는 안료층과 동일한 방법으로 시행하였다.
표준품에서 섬유을(filaments)을 채취하였으며, 혼방 섬유일 경우에는 각각의 섬유을을 현미경 하에서 채취하여 자외선 영역(250-380nm)에서 시료를 석영판에 놓고 롤러를 이용하여 섬유을의 측면을 평평하게 만든 후 석영판을 기준광측정으로 투과측정법을 이용하여 분석하였으며, 가시광선 영 역(380-780 nm)에서 시료를 실리카판에 놓고 롤러를 이용하여 단섬유의 측면을 평평하게 만든 후 실리카판을 기준광 측정으로 반사 측정법을 이용하여 분석하였다.
성능/효과
2. 섬유를 자외/가시광선 영역에서 투과 측정한 결과, 분석에 사용된 6종의 섬유 중 면섬유를 제외한 5종의 섬유 종류별로 구분이 가능하였고 가시광선 영역에서 반사 측정법에 의한 색도 분석 결과, 색도값의 차이를 기준으로 단섬유의 이동식별이 가능하였다
현대 자동차에서 최근에 생산한 차종에 적용하는 청색 페인트 Bh05, Bh06, Bh07, Bh08 4개 페인트인 그룹 3에서는 270, 320 nm에서 봉우리가 관찰되며, 스펙트럼의 패턴 양상도 타 그룹과 아주 상이한 차이를 나타내었다. 그룹 1, 4, 5에서는 360 nm이후의 파장 영역 데에서 그룹 4, 5가 그룹 1에 비해 급한 기울기 경향을 보이고 있으며, 그룹 5의 스펙트럼의 경우는 그룹 4 및 그룹 1에서 나타나는 2개의 봉우리 중 우측 봉우리의 투광도가 높은데 반해 좌측 봉우리의 투광도가 높은 양상을 보였다. 회사별로도 기아의 페인트 클리어층의 경우 대우와 현대에 비해 360nm 이후의 영역에서 매우 급한 기울기 경향을 전반적으로 나타내었다.
3과 같다. 그룹화의 기준은 Fig. 3에서 보는 바와 같이 400 -550nm에서 나타나는 봉우리의 최대 파장 및 스펙트럼의 패턴에 따라 그룹화하였으며 1차 미분스펙트럼에서 380-450nm, 480-550nm 부근의 최대 및 최소 파장, 스펙트럼의 패턴을 보다 명확히 구분 가능하였다. 적색 페인트의 안료층 스펙트럼에서는 청색 페인트의 안료층 분석 결과에 비해 그룹화가 용이하지 않았으나, 1차 미분한 미분 스펙트럼에서는 Fig.
즉. 대우와 기아의 클리어층 스펙트럼에서는 현대의 클리어층 스펙트럼에 비해 276nm 부근에서 완만한 기울기 경향을 보였으며, 또한 기아의 클리어층 스펙트럼에서는 360nm 이후의 파장 영역대에서 급한 기울기 경향을 보여 회사별로 차이를 보였다.
또한, 회사별로도 청색 시료의 경우, 봉우리의 최대 파장이 HP사의 제품에서 450 nm, Epson사의 제품은 440nni에서 관찰되었고 녹색 시료의 경우 Epson사 제품만이 525 nm 및 650nm에서 두 개의 봉우리가 관찰되었다. 또한 적색 시료의 경우 봉우리의 최대 파장이 각 회사별로 큰 차이를 보였으며, 동일 회사 제품 경우 종류가 다르더라도 스펙트럼의 양상이 상대적으로 더 유사함을 알 수 있었다
페인트의 클리어층을 자외선 영역에서 투과 측정한 결과, 청색 페인트인 경우 스펙트럼의 패턴에 따라 5개 그룹으로 그룹별 및 회사별로 구분이 가능하였으나, 적색 페인트인 경우는 그룹화하기가 다소 어려웠으나, 스펙트럼의 패턴에 따라 회사별 구분이 가능하였다. 또한 페인트의 안료층을 가시광선 영역에서 반사 측정한 결과 청색 페인트는 14개 그룹, 적색 그룹 은 6개 그룹으로 구분이 가능하였고 반사 측정 결과에서는 최초 스펙트럼보다 미분 스펙트럼에서 그 구분이 명확하였다.
5에서 보는 바와 같이 폴리에스테르계 섬유 및 울은 300 nm 부근에서 낮은 투과도 및 326nm에서 최대파장의 봉우리가 관찰되고 폴리노직(Polynosic)은 300-650 nm에서 상대적으로 낮은 투과도을 보였고 나일론(Nylon)은 280, 350 nm에서 모달(Modal)은 350nm에서 각각 특징적인 스펙트럼이 나타내는 등 섬유의 종류에 대한 색상 구별이 가능하였다. 또한, 가시광선 영역에 반사 측정법에 의한 색도 분석 결과 Fig. 5 및 Fig. 6에서 나타난 것과 같이 유색 안료로 염색된 섬유의 이동식별에 아주 유용하였다.
표색계 값의 분석 결과, 표색계 값은 해상도의 차이를 보이는 프린터의 성능에 따라 다소 영향을 받았으며, 인쇄 품질이 고해상도인 경우일수록 표색계의 값이 순수한 색상의 값 쪽으로 이동하는 것을 알 수 있었다. 또한, 회사별로도 청색 시료의 경우, 봉우리의 최대 파장이 HP사의 제품에서 450 nm, Epson사의 제품은 440nni에서 관찰되었고 녹색 시료의 경우 Epson사 제품만이 525 nm 및 650nm에서 두 개의 봉우리가 관찰되었다. 또한 적색 시료의 경우 봉우리의 최대 파장이 각 회사별로 큰 차이를 보였으며, 동일 회사 제품 경우 종류가 다르더라도 스펙트럼의 양상이 상대적으로 더 유사함을 알 수 있었다
섬유는 자외선 및 가시광선 영역에서 섬유을을 투과 측정법을 이용하여 분석한 결과를 토대로 섬유의 종류 및 색상에 관한 구별 가능성을 검토하였는데, Fig. 5에서 보는 바와 같이 폴리에스테르계 섬유 및 울은 300 nm 부근에서 낮은 투과도 및 326nm에서 최대파장의 봉우리가 관찰되고 폴리노직(Polynosic)은 300-650 nm에서 상대적으로 낮은 투과도을 보였고 나일론(Nylon)은 280, 350 nm에서 모달(Modal)은 350nm에서 각각 특징적인 스펙트럼이 나타내는 등 섬유의 종류에 대한 색상 구별이 가능하였다. 또한, 가시광선 영역에 반사 측정법에 의한 색도 분석 결과 Fig.
잉크의 색상 시료에 대한 가시광선 영역에서의 반사 측정 결과, 시료마다 특징적인 스펙트럼의 패턴을 보였으며, Fig. 7에서 보는 바와 같이 색상별로 관찰되는 봉우리의 최대 파장이 청색은 450 nm, 녹색은 520 nm. 적색은 630nm, 노란색은 540 nm 부근에서 일반적으로 나타났고 이들의 측정치에 의한 CIE 및 UCE 표색계 값은 Table 7에 나타내었다.
3에서 보는 바와 같이 400 -550nm에서 나타나는 봉우리의 최대 파장 및 스펙트럼의 패턴에 따라 그룹화하였으며 1차 미분스펙트럼에서 380-450nm, 480-550nm 부근의 최대 및 최소 파장, 스펙트럼의 패턴을 보다 명확히 구분 가능하였다. 적색 페인트의 안료층 스펙트럼에서는 청색 페인트의 안료층 분석 결과에 비해 그룹화가 용이하지 않았으나, 1차 미분한 미분 스펙트럼에서는 Fig. 4에서 보는 바와 같이 400, 600, 720 nm 부근의 스펙트럼의 형상에 따라 6개 그룹으로 구분이 가능하였다.
페인트의 클리어층에 대한 자외선 영역에서의 투과 측정 결과, 특정 영역대(band)에서 봉우리가 관찰되거나, 관찰되지 않는 등 시료마다 특징적인 스펙트럼의 패턴을 보였으며, 또한 특정 영역대를 기준으로 그룹화도 가능하였다. Figs.
1 . 페인트의 클리어층을 자외선 영역에서 투과 측정한 결과, 청색 페인트인 경우 스펙트럼의 패턴에 따라 5개 그룹으로 그룹별 및 회사별로 구분이 가능하였으나, 적색 페인트인 경우는 그룹화하기가 다소 어려웠으나, 스펙트럼의 패턴에 따라 회사별 구분이 가능하였다. 또한 페인트의 안료층을 가시광선 영역에서 반사 측정한 결과 청색 페인트는 14개 그룹, 적색 그룹 은 6개 그룹으로 구분이 가능하였고 반사 측정 결과에서는 최초 스펙트럼보다 미분 스펙트럼에서 그 구분이 명확하였다.
적색은 630nm, 노란색은 540 nm 부근에서 일반적으로 나타났고 이들의 측정치에 의한 CIE 및 UCE 표색계 값은 Table 7에 나타내었다. 표색계 값의 분석 결과, 표색계 값은 해상도의 차이를 보이는 프린터의 성능에 따라 다소 영향을 받았으며, 인쇄 품질이 고해상도인 경우일수록 표색계의 값이 순수한 색상의 값 쪽으로 이동하는 것을 알 수 있었다. 또한, 회사별로도 청색 시료의 경우, 봉우리의 최대 파장이 HP사의 제품에서 450 nm, Epson사의 제품은 440nni에서 관찰되었고 녹색 시료의 경우 Epson사 제품만이 525 nm 및 650nm에서 두 개의 봉우리가 관찰되었다.
후속연구
3. 프린터 잉크를 인쇄한 4개 색상 시료를 반사 측정한 결과, 인쇄된 상태에서 잉크 카트리지의 회사별, 제품별로 구분이 가능한 것으로 보아, 잉크의 사용 횟수 및 노화 정도에 따른 분석이 보완되면 위폐 등을 포함한 모조품 감정에 유용할 것으로 기대된다.
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