[논문]열처리를 통한 발틱 호박의 Sun spangle생성에 관한 연구

정효진; 서진교; 박종완

열처리를 통한 발틱 호박의 Sun spangle생성에 관한 연구
Characterization of Sun Spangle Formation in the Transparent Baltic Amber by Heat Treatment 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.22 no.4 = no.62, 2009년, pp.395 - 405

정효진 (한양대학교 공학대학원 재료 및 화학공학과) , 서진교 (한양대학교 공과대학 신소재공학부) , 박종완 (한양대학교 공과대학 신소재공학부)

초록
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투명한 발틱 호박을 $300^{\circ}C$에서 10분 동안 열처리할 때 썬 스팽글(sun spangle)을 생성하는 호박과 생성하지 않는 호박의 구분이 뚜렷하여 이러한 변화의 원인을 호박 매질의 성숙도와 내포물 분석을 통하여 밝히고자 하였다. 현미경으로 관찰한 결과, 두 종류의 시료 내에 함유된 내포물의 색상에서 차이를 보였으며 열처리 후 나타난 썬 스팽글에서는 미세한 틈(fissure)과 굴절률 차이를 나타내는 내포물을 확인할 수 있었다. 각 시편의 DR방식의 적외선 분광분석 스펙트럼은 열처리 전과 후에 뚜렷한 변화가 일어나지 않아 열처리 전후 화학 성분에는 변화가 없을 것으로 판단되고 원 시료들의 1000~600 $cm^{-1}$ 영역에서 스펙트라 차이를 나타내고 있어 이로 인한 성분 차이가 있을 것으로 추측된다. 이차이온질량분석(TOF-SIMS)을 통한 표면 분석에서는 썬 스팽글이 생성하지 않는 원 시료(PA)에 탄소 관련된 peak의 세기가 강하고 산소 peak이 약해 성숙 정도가 썬 스팽글을 생성하는 원 시료(SPA)보다 더 클 것으로 판단되었다. 또한 열중량분석-시차주사열용량분석(TG-DSC)의 열적 거동이 달라 두 시편의 화학성분에 차이가 있을 것으로 판단되는데, 이는 두 시료가 산지는 같을지라도 지질 연령이 달라 화학성분에 차이가 나타나는 것으로 보이며 이에 대해서 자세한 조사가 필요하다. 한편, 썬 스팽글을 생성하는 호박에서는 내포물의 열처리에 의한 물리적인 부피 팽창이 일어났으나 썬 스팽글이 생성되지 않은 호박은 상대적으로 미미한 팽창만 보였다. 그 원인을 조사하기 위하여 Attenuated Total Reflectance (ATR) 방식의 FTIR 분석을 수행한 결과, 썬 스팽글을 생성하는 호박은 1019 $cm^{-1}$의 peak을 나타내고 887 $cm^{-1}$의 세기가 강하게 나타나는 반면 썬 스팽글을 생성하지 않은 호박에서는 887 $cm^{-1}$의 세기가 상대적으로 약하고 1019 $cm^{-1}$의 peak은 존재하지 않았으며 1000~600 $cm^{-1}$에서 흡수밴드의 차이를 보였다. 열처리 후 썬 스팽글의 생성은 이들 흡수 스펙트럼의 차이를 나타내는 성분과 호박의 성숙도에서 기인된 매질 중합체의 열팽창률의 차이에서 비롯된 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The maturity of amber matrix and inclusion was studied to explore the effect of heat treatment on the formation of the sun spangle in the transparent Baltic amber from Gdansk, Poland. Optical microscope revealed two types of inclusions in the original amber samples. The inclusions in the amber which had sun spangle were dramatically expanded by the heat treatment, comparing to those without sun spangle which contains fissure and shows different refractive index. The amber sample which didn't show sun spangle after the heat treatment showed a strong carbon related peak in TOF-SIMS spectra and weak oxygen related peak. it means that the maturity of this amber sample is comparatively higher than the one with spangle. The two amber samples show similar IR spectra before the heat treatment. However, the amber which had sun spangle exhibited an additional 1019 $cm^{-1}$ absorption peak and a more intense 887 $cm^{-1}$ peak. The different chemical compositions between the two types of amber is believed to be due to the different absorption spectra between 1000~600 $cm^{-1}$. According to the study of DSC analysis, the two samples show different DSC profiles. Although they have the same geological origin, their geological ages are different and have different chemical compositions. Thus, they exhibited different behavior after the heat treatment. The formation of sun spangle seemed to depend on the difference in the heat expansion rate of amber matrix with different maturity and chemical compositions.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

호박을 300℃에서 10분 동안 열처리하면 동일한 산지의 호박일지라도 열처리 후 썬 스팽글을 생성 하는 호박과 생성하지 않는 호박으로 명확히 나뉘는데, 그 원인 및 열적 거동 차이에 대한 연구가 없어 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 투명한 발틱 호박을 열처리 후 각 시료에 따른 썬 스팽글 생성 거동의 차이를 비교 분석하여, 그 원인을 규명하고자 하였다.
이러한 분석 결과로 미루어 원 시료 SPA의 열처리 후의 썬 스팽글의 생성은 내포물의 포획된 성분의 열에 의한 부피 팽창과 호박의 성숙도에 따른 매질의 열에 의한 부피 팽창 정도와의 상호 작용에 의한 것으로 판단되어 호박의 성분과 성숙도에 대한 보다 자세한 분석을 위해 ATR방식의 적외선 분광분석을 시행 하였다. 호박의 열에 의한 ageing에 관한 연구에서 시간이 흐를수록 C₂/CH₂ (1646 cm^-1/1448 cm^-1) Peak의 세기의 비율이 감소하는 반면 C=O에 의한 1730 cm^-1 peak의 세기는 증가하고 885 cm^-1 peak 의 세기는 감소 한다는 결과(Shashoua et al., 2000; Brody et al., 2000; Trevisanni et al., 2005)를 토대로 적외선 분광 분석을 통해 시료 SPA와 PA의 성숙도를 비교하고 두 시료의 성분에 차이가 있는지 확인하고자 하였다.

제안 방법

시편의 내포물 분석을 위해 한국 광물 자원 공사의 Leica DM-RX 기종의 편광 현미경으로 open nicol 상태에서 x50배율로 관찰하였으며 Multifunction Microscope HVC-1000series로 x250배로 관찰 하였다. 그러나 열처리 전과 후의 동일 지점을 관찰하는 것이 용이하지 않아 전체적인 부분을 관찰 하였다. 열처리 전 시편의 표면 분석은 한국 과학 기술 연구원에서 이차 이온 질량분석기인 Physical Electronic사의 PHI 7200 TOF-SIMS (Time of flight secondary ion mass spectrometry)로 8 Kev, 0.
또한 ATR (Attenuated total reflectance) 방식의 ThermoMatton사의 Infinity gold FTIR을 이용하여 resolution 8 cm-1의 조건에서 4000∼500 cm-1의 파장영역을 32회 스캔하였다.
Polymer는 열에 의해 유리질로 유리질에서 액체 상태로 변환되는데 물질의 열에 의한 prehistory에따라 TG-DSC (Thermogravimetry-Differential scanning calorimeter)를 분석에서 특징적인 곡선을 나타내게 된다. 본 연구에서는 열에 의한 각 시편의 반응을 알아보기 위해 한국 세라믹 기술연구원에서 액체 질소에 호박 시편을 12시간 침적한 후 분쇄한 후 독일 Netzch사의 STA409PC Luxx를 이용 하여 분당 2℃ 승온 속도로 N₂ gas 유량을 100 ml/min 조건으로 하여 40℃에서 600℃의 범위에서 승온 중 무게 증감과 흡열, 발열 현상을 측정하였다.
시편의 내포물 분석을 위해 한국 광물 자원 공사의 Leica DM-RX 기종의 편광 현미경으로 open nicol 상태에서 x50배율로 관찰하였으며 Multifunction Microscope HVC-1000series로 x250배로 관찰 하였다. 그러나 열처리 전과 후의 동일 지점을 관찰하는 것이 용이하지 않아 전체적인 부분을 관찰 하였다.
시편의 열처리 전후의 성분 변화를 분석하기 위하여 Diffuse reflectance (DR) 방식의 적외선 분광기인 FTIR (Fourier transformed infrared)-4100 type A를 이용하여 resolution 4 cm-1의 조건에서 4000∼600 cm-1의 파장영역을 실온에서 측정하였다.
그러나 열처리 전과 후의 동일 지점을 관찰하는 것이 용이하지 않아 전체적인 부분을 관찰 하였다. 열처리 전 시편의 표면 분석은 한국 과학 기술 연구원에서 이차 이온 질량분석기인 Physical Electronic사의 PHI 7200 TOF-SIMS (Time of flight secondary ion mass spectrometry)로 8 Kev, 0.4 uA 조건에서 Cs 이온빔을 조사(照射)하였다.
열처리에 의해 생성된 썬 스팽글의 생성원인을 조사하기 위하여 Poland Gdansk산 발틱 호박을 원래의 산출 상태의 호박 덩어리에서 잘라내어 3회에 걸쳐 300℃에서 10분 동안 산화 분위기에서 열처리 하였다. 열처리 전후의 투명한 호박을 2 mm 두께로 절단하여 양면을 연마하였다.
열처리 전후의 투명한 호박을 2 mm 두께로 절단하여 양면을 연마하였다. 열처리에 의해 썬 스팽글이 생성되는 원 시료를 SPA, SPA의 열처리 후의 결과물은 SPA-1로, 썬 스팽글이 생성되지 않는 원 시료를 PA, PA의 열처리 후의 결과물을 PA-1로 분류하였다(그림 1).
DR방식의 적외선 분광 분석을 통한 열처리 전과 후의 성분 변화를 비교한 결과 열에 의해서는 성분에 변화가 없음을 확인하였으나 열처리 전의 원 시료의 600∼1000 cm^-1 구간에서 스펙트라가 다른 양상을 보이고 있어 두 시료의 성분 차이가 있을 것으로 보이며 이차이온질량분석을 이용한 표면 분석을 통해 원 시료 SPA의 탄소 이중 결합 C₂, C₂H, C₂H₂ peak의 세기가 약해 PA보다 교차 결합을 이루는 중합 정도가 낮고 호박의 지질 연령이 낮을수록 산소 농도가 높아지는데 SPA의 경우 산소 peak의 세기도 PA에 비해 높은 결과를 보여 결과적으로 PA에 비해 SPA의 성숙도가 낮을 것으로 판단되었다. 이러한 분석 결과로 미루어 원 시료 SPA의 열처리 후의 썬 스팽글의 생성은 내포물의 포획된 성분의 열에 의한 부피 팽창과 호박의 성숙도에 따른 매질의 열에 의한 부피 팽창 정도와의 상호 작용에 의한 것으로 판단되어 호박의 성분과 성숙도에 대한 보다 자세한 분석을 위해 ATR방식의 적외선 분광분석을 시행 하였다. 호박의 열에 의한 ageing에 관한 연구에서 시간이 흐를수록 C₂/CH₂ (1646 cm^-1/1448 cm^-1) Peak의 세기의 비율이 감소하는 반면 C=O에 의한 1730 cm^-1 peak의 세기는 증가하고 885 cm^-1 peak 의 세기는 감소 한다는 결과(Shashoua et al.
최근 연구에서 수지의 열적거동을 적절하게 분석하면 호박의 성숙 정도를 알 수 있다는 결과를 보여주고 있어 두 시료의 성숙도를 비교하기 위하여 열중량-시차주사열용량분석을 실시하였다.

성능/효과

따라서 썬 스팽글이 원 시료의 열에 의한 성분 변화로 인해 생성된 것이 아닌 열적 거동에 의한 물리적인 변화일 것으로 판단되었다. ATR방식의 분광분석에서 원 시료들이 1730, 1019, 887 cm^-1에서 각기 다른 양상을 보여 상기의 실험 결과를 재확인하였으며 이와 함께 1730, 887 cm^-1의 상대적 세기를 통해 열처리 후 썬 스팽글을 생성하는 시료가 생성하지 않는 시료에 비해 성숙도가 낮은 것으로 확인되었다. 이는 열에 의해 성숙이 될 때 1730 cm^-1 peak은 세기가 증가하며, 원 시료 PA가 SPA에 비해 1730 cm^-1 peak 세기가 강해 SPA에 비해 상대 적으로 성숙도가 높을 것을 판단되고 호박의 성숙의 지표로 일반적으로 알려져 있는 887 cm^-1 세기가 SPA에서 다소 강하게 나타나고 있어 역시 SPA의 성숙도가 PA에 비해 낮은 것으로 확인 되었다.
DR 방식의 적외선 분광법을 통해서도 두 시료의 600∼1000 cm-1 구간에서 스펙트라의 차이를 나타내어 두 시료에 성분의 차이가 있을 것으로 판단되었으나, 열처리 후의 시료와 원 시료의 스펙트라에서는 특별한 차이를 보이지 않아 열처리로 인해서는 성분의 변화가 없음이 확인되었다.
DR방식의 적외선 분광 분석을 통한 열처리 전과 후의 성분 변화를 비교한 결과 열에 의해서는 성분에 변화가 없음을 확인하였으나 열처리 전의 원 시료의 600∼1000 cm-1 구간에서 스펙트라가 다른 양상을 보이고 있어 두 시료의 성분 차이가 있을 것으로 보이며 이차이온질량분석을 이용한 표면 분석을 통해 원 시료 SPA의 탄소 이중 결합 C2, C2H, C2H2 peak의 세기가 약해 PA보다 교차 결합을 이루는 중합 정도가 낮고 호박의 지질 연령이 낮을수록 산소 농도가 높아지는데 SPA의 경우 산소 peak의 세기도 PA에 비해 높은 결과를 보여 결과적으로 PA에 비해 SPA의 성숙도가 낮을 것으로 판단되었다.
, 2003) SPA의 산소 peak의 세기가 PA보다 다소 높게 나타나고 있다. 결과적으로 SPA 매질의 성숙도가 PA 보다 낮아 열팽창 정도가 PA보다 커지게 되어 썬 스팽글이 나타났을 것으로 판단된다.
결과적으로 두 시료 모두 fossil resin의 특징적인 peak으로 알려진 3436, 2930, 2047, 1735, 1643, 1455, 1376, 1160, 1010, 980, 889, 854, 824, 795, 700, 568 cm-1의(Carlsen et al., 1997) 범주에서 벗어나지 않는 흡수 스펙트럼을 보여주고 있으며 1250∼1160 cm-1에서 특유의 “Baltic shoulder”와 1730 cm-1과 1158 cm-1에서 숙신산에 의한 흡수를 확인할 수 있었다.
또한 열중량분석-시차주사열용량분석(TG-DSC)에서도 열처리 전 원 시료 SPA, PA가 DSC 곡선에서 현저한 차이를 보이고 있어 두 호박종이 산지는 동일하지만 지질 연령과 화학 성분이 다를 것으로 판단되었다. 결과적으로 성숙도가 상대적으로 낮은 SPA의 경우 교차결합으로 인한 중합정도가 낮아 열을 가할 때 PA에 비해 매질이 팽창하기가 더 용이할 것으로 사료되고 성숙도가 낮을수록 내부에 잔존하고 있는 휘발성 성분이 많은 것으로 알려져 있어 이로 인한 성분의 차이가 있을 것으로 사료된다. 이러한 호박 내부에 잔존하고 있는 휘발성분이 열에 의해 휘발하면서 내포물의 부피 팽창을 일으키고 매질의 중합 정도가 약해 열팽창률이 큰, 즉 성숙도가 낮은 호박에서만 썬 스팽글이 생성되고 열팽창으로 인한 중합체를 이루는 결합이 끊어지면서 썬 스팽글 내부에 fissure들이 나타났을 것으로 판단된다.
그러나 885 cm^-1 (887 cm^-1)와 1730 cm^-1에서 흡수 세기의 차이를 보이고 있어 SPA 성숙도가 PA 에 비해 낮을 것으로 판단되고 투명한 호박 SPA의 열처리 후 생성된 썬 스팽글은 호박 매질의 중합 정도가 약한 성숙도가 낮은 호박에서 생성될것으로 판단되었으며, 시료 SPA의 스펙트라에서는 1019 cm^-1 peak이 비교적 강하게 나타났다. 또한 780∼680 cm^-1의 영역은 코펄(copal)과 호박이 서로 다른 경향을 나타내며, 발틱 호박 종들 사이에서도 가장 뚜렷한 차이를 나타내는 구간인데 본 연구에 사용된 두 시료 역시 이 영역에서 스펙트라 양상이 달라 이로 인한 성분의 차이가 있을 것으로 판단된다.
, 2003). 그러나 본 연구에서 사용된 두 시료의 TG분석에서는 그림 10에서 보이는 바와 같이 SPA와 PA 모두 460℃ 근처에서 현저한 질량감소를 보이며 TG 곡선이 유사해 TG 곡선만으로는 성숙도를 비교 판단을 할 수 없었다.
두 시료의 열처리 전후를 비교해본 결과, 열처리전 PA에서는 검은 색의 내포물이 산재되어 있으며, SPA 내부에서는 투명하고 작은 입자들이 관찰 되어 PA와 SPA의 내포물의 색상 차이가 관찰되었으며 전자 현미경 관찰 결과 열처리 후 SPA 내포 물의 확장 정도가 PA 내포물의 확장 정도의 차이를 확인할 수 있었다(그림 2, 그림 3).
이는 열에 의해 성숙이 될 때 1730 cm^-1 peak은 세기가 증가하며, 원 시료 PA가 SPA에 비해 1730 cm^-1 peak 세기가 강해 SPA에 비해 상대 적으로 성숙도가 높을 것을 판단되고 호박의 성숙의 지표로 일반적으로 알려져 있는 887 cm^-1 세기가 SPA에서 다소 강하게 나타나고 있어 역시 SPA의 성숙도가 PA에 비해 낮은 것으로 확인 되었다. 따라서 내포물의 열팽창률 차이는 내포물의 성분 차이와 더불어 호박 매질의 성숙도와 연관이 있을 것으로 판단되었다. 이차이온질량분석(TOF-SIMS) 에서 원 시료의 SPA의 산소 peak의 세기가 강하고 탄소 이중결합에 관련된 C, C₂, C₂H, C₂H₂ 세기가 현저하게 약하게 나타나 PA에 비해 성숙도가 낮을 것으로 나타나 상기의 실험과 일치하는 결과를 확인할 수 있었다.
DR 방식의 적외선 분광법을 통해서도 두 시료의 600∼1000 cm^-1 구간에서 스펙트라의 차이를 나타내어 두 시료에 성분의 차이가 있을 것으로 판단되었으나, 열처리 후의 시료와 원 시료의 스펙트라에서는 특별한 차이를 보이지 않아 열처리로 인해서는 성분의 변화가 없음이 확인되었다. 따라서 썬 스팽글이 원 시료의 열에 의한 성분 변화로 인해 생성된 것이 아닌 열적 거동에 의한 물리적인 변화일 것으로 판단되었다. ATR방식의 분광분석에서 원 시료들이 1730, 1019, 887 cm^-1에서 각기 다른 양상을 보여 상기의 실험 결과를 재확인하였으며 이와 함께 1730, 887 cm^-1의 상대적 세기를 통해 열처리 후 썬 스팽글을 생성하는 시료가 생성하지 않는 시료에 비해 성숙도가 낮은 것으로 확인되었다.
이차이온질량분석(TOF-SIMS) 에서 원 시료의 SPA의 산소 peak의 세기가 강하고 탄소 이중결합에 관련된 C, C₂, C₂H, C₂H₂ 세기가 현저하게 약하게 나타나 PA에 비해 성숙도가 낮을 것으로 나타나 상기의 실험과 일치하는 결과를 확인할 수 있었다. 또한 열중량분석-시차주사열용량분석(TG-DSC)에서도 열처리 전 원 시료 SPA, PA가 DSC 곡선에서 현저한 차이를 보이고 있어 두 호박종이 산지는 동일하지만 지질 연령과 화학 성분이 다를 것으로 판단되었다. 결과적으로 성숙도가 상대적으로 낮은 SPA의 경우 교차결합으로 인한 중합정도가 낮아 열을 가할 때 PA에 비해 매질이 팽창하기가 더 용이할 것으로 사료되고 성숙도가 낮을수록 내부에 잔존하고 있는 휘발성 성분이 많은 것으로 알려져 있어 이로 인한 성분의 차이가 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서 육안으로 외관상 동일해 보이는 투명한 발틱 호박 시료의 내포물이 열처리 후 썬 스팽글을 생성하는 시료, SPA에서는 투명한 색상을 나타내고 썬 스팽글을 생성하지 않는 시료, PA에서는 검은 색상의 내포물이 관찰되었으며 300℃에서 10분 동안 열처리 한 후에는 투명한 색상의 내포물은 비약적인 부피 팽창을 하여 썬 스팽글을 생성하는 반면 검은 색상을 띠는 내포물은 크기의 변화가 거의 나타나지 않았다. 이를 통해 열처리 후의 두 시료의 열적 거동의 차이가 내포물의 성분의 차이에서 비롯되었을 것으로 판단되었다.
분석 결과 그림 8과 9에 나타난 바와 같이 두 시료 모두 1250∼1160 cm-1에서 특유의 “Baltic shoulder”를 나타내 발틱 산지의 호박임을 명확히 확인할 수 있었다.
상기의 결과를 통해 호박 매질을 구성하는 고분자 물질의 중합의 정도 차이에서 기인된 열에 의한 팽창률의 차이로 인해 열처리 후 두 시료에 다른 결과가 나타났을 것으로 판단되었다.
따라서 SPA의 경우 885 cm^-1의 흡수가 PA보다 강해 PA보다 성숙도가 낮을 것으로 판단된다. 시간이 흐를수록, 즉 호박의 연령이 증가할수록 세기가 증가하는 1730 cm^-1 흡수율이 SPA에 비해 PA가 상대적으로 강하게 나타나고 있어 SPA에 비해 성숙도가 높을 것으로 판단된다. 그 외의 호박의 성숙도를 알아보는 다양한 방법이 있는데 Winkler et al.
, 1999). 시료 PA (그림 7a)의 탄소와 관련된 peak의 세기가 전체적으로 강해 시료 SPA에 비해 분자량이 더 큰 중합체를 이루고 있어 성숙도가 더 높을 것으로 판단되고 시료 SPA (그림 7b)의 경우 탄소 이중 결합 C₂, C₂H, C₂H₂ peak의 세기가 PA보다 약해 교차 결합된 방향족 고리 분자가 PA보다 많지 않아 PA에 비해 덜 성숙한 것으로 판단된다. 또한 호박의 지질 연령별 원소 성분 분석에서 연령이 낮을수록 산소의 농도가 높아지는데(Ragazzi et al.
열처리 후 PA-1은 내포물의 크기가 약간 확장되어 있는(그림 2b) 반면 SPA-1은 비약적으로 확장된 원형의 내포물인 썬 스팽글이 생성되었으며 썬 스팽글을 생성하지 않더라도 내포물의 확장 정도가 PA-1에 비해 현저히 크다는 것을 알 수 있다(그림 3d). 또한 썬 스팽글 내부에 fissure들이(그림 3b) 관찰되었는데, 이는 교차 결합된 고분자 물질이 열에 의해 내부 압력이 증가되어 끊어지면서 생기는 현상으로 알려져 있다(Rice, 2006).
ATR방식의 분광분석에서 원 시료들이 1730, 1019, 887 cm^-1에서 각기 다른 양상을 보여 상기의 실험 결과를 재확인하였으며 이와 함께 1730, 887 cm^-1의 상대적 세기를 통해 열처리 후 썬 스팽글을 생성하는 시료가 생성하지 않는 시료에 비해 성숙도가 낮은 것으로 확인되었다. 이는 열에 의해 성숙이 될 때 1730 cm^-1 peak은 세기가 증가하며, 원 시료 PA가 SPA에 비해 1730 cm^-1 peak 세기가 강해 SPA에 비해 상대 적으로 성숙도가 높을 것을 판단되고 호박의 성숙의 지표로 일반적으로 알려져 있는 887 cm^-1 세기가 SPA에서 다소 강하게 나타나고 있어 역시 SPA의 성숙도가 PA에 비해 낮은 것으로 확인 되었다. 따라서 내포물의 열팽창률 차이는 내포물의 성분 차이와 더불어 호박 매질의 성숙도와 연관이 있을 것으로 판단되었다.
, 1999). 이러한 결과로 미루어 SPA와 PA가지질 연령이 다르고 이에 따라 그 화학 성분을 결정하는 수종이 달라 산지가 같더라도 성분과 성숙 도에 차이가 있을 것으로 판단된다. DSC 곡선만으로는 두 호박종의 성숙도를 판단할 수 없지만 초기 유리전이 정도가 큰 SPA가 성숙도가 더 낮을 것으로 판단된다.
이러한 결과로부터 두 시료의 열처리 후 스팽글 생성의 유무 여부가 성숙도와 600∼1000 cm-1 영역의 차이에서 기인된 성분 차이에 따른 것으로 판단된다.
이차 이온 질량 분석기(TOF-SIMS)를 이용하여 투명한 두개의 호박 시료의 표면 성분을 비교 분석한 결과, 그림 7에서와 같이 두 개의 시료의 peak이 거의 일치하고 있어 두 시료의 성분에서는 뚜렷한 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 SPA 시료에서 C, C₂, C₂H, C₂H₂의 세기가 시료 PA보다 약해 분자의 조성은 동일하지만 구성비가 다른 분자가 존재해 열처리 시 열 팽창률에 차이가 있게 되어 SPA 시료에만 썬 스팽글이 생성되었을 가능성도 고려되어야 할 것으로 판단되고 이 부분에 대한 좀 더 심도 깊은 조사가 이루어져야 할 것으로 보인다.
따라서 내포물의 열팽창률 차이는 내포물의 성분 차이와 더불어 호박 매질의 성숙도와 연관이 있을 것으로 판단되었다. 이차이온질량분석(TOF-SIMS) 에서 원 시료의 SPA의 산소 peak의 세기가 강하고 탄소 이중결합에 관련된 C, C₂, C₂H, C₂H₂ 세기가 현저하게 약하게 나타나 PA에 비해 성숙도가 낮을 것으로 나타나 상기의 실험과 일치하는 결과를 확인할 수 있었다. 또한 열중량분석-시차주사열용량분석(TG-DSC)에서도 열처리 전 원 시료 SPA, PA가 DSC 곡선에서 현저한 차이를 보이고 있어 두 호박종이 산지는 동일하지만 지질 연령과 화학 성분이 다를 것으로 판단되었다.

후속연구

이차 이온 질량 분석기(TOF-SIMS)를 이용하여 투명한 두개의 호박 시료의 표면 성분을 비교 분석한 결과, 그림 7에서와 같이 두 개의 시료의 peak이 거의 일치하고 있어 두 시료의 성분에서는 뚜렷한 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 SPA 시료에서 C, C₂, C₂H, C₂H₂의 세기가 시료 PA보다 약해 분자의 조성은 동일하지만 구성비가 다른 분자가 존재해 열처리 시 열 팽창률에 차이가 있게 되어 SPA 시료에만 썬 스팽글이 생성되었을 가능성도 고려되어야 할 것으로 판단되고 이 부분에 대한 좀 더 심도 깊은 조사가 이루어져야 할 것으로 보인다. 호박의 성숙도는 수지를 이루는 유기물의 고분자화 과정을 거쳐 휘발성 테르펜의 증발 후에 굳어 유기질 상태로 된 후 수 백 만년에 걸친 annealing 기간 동안 분자간의 교차 결합에 의해 방향족 고리가 증가하는 과정이다(Jablonski et al.
이러한 호박 내부에 잔존하고 있는 휘발성분이 열에 의해 휘발하면서 내포물의 부피 팽창을 일으키고 매질의 중합 정도가 약해 열팽창률이 큰, 즉 성숙도가 낮은 호박에서만 썬 스팽글이 생성되고 열팽창으로 인한 중합체를 이루는 결합이 끊어지면서 썬 스팽글 내부에 fissure들이 나타났을 것으로 판단된다. 그러나 시차주사열용량분석과 같은 열분석을 이용한 물질의 열적 거동 분석만으로는 그 화학 성분을알 수 없기 때문에 향후 더 많은 호박 성분에 대한 조사가 이루어져야 할 것이다.
본 연구에서는 썬 스팽글의 형성이 두 호박종의 산지가 동일할지라도 지질 연령의 차이에서 기인된 화학 성분의 차이와 성숙도가 달라 썬 스팽글 생성 유무에 차이를 보였을 것으로 확인되었으나, 이러한 차이를 일으키는 정확한 성분과 어느 정도의 성숙도에서 썬 스팽글이 생성되는지에 대한 심도 깊은 조사가 계속하여 이루어져야 할 것으로 사료된다.

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	호박이란 무엇인가?	호박(amber)은 유기질 보석 가운데 하나로 중생대(Mesozoic), 백악기(Cretaceous period) 무렵부터 출현한 겉씨식물과 속씨식물의 송진류가 굳어 화석화한 물질로 지질학적으로 resinite로 일컬어진다. 신생대 에오세부터 마이오세 무렵 스칸디나비아, 발틱해, 러시아 북부를 아우르는 유럽의 북부 지역이 한 덩어리로 이어져 있을 것으로 추측되고 이를 “pre-Fennoscandian continent”라 하는데(Rice, 2006) 그 영역이 서쪽으로는 북아일랜드와 그린 랜드, 북미, 영국, 프랑스 북부를, 남쪽으로는 발틱해 남부에 이를 것으로 알려져 있다.
	pre-Fennoscandian continent란 무엇인가?	호박(amber)은 유기질 보석 가운데 하나로 중생대(Mesozoic), 백악기(Cretaceous period) 무렵부터 출현한 겉씨식물과 속씨식물의 송진류가 굳어 화석화한 물질로 지질학적으로 resinite로 일컬어진다. 신생대 에오세부터 마이오세 무렵 스칸디나비아, 발틱해, 러시아 북부를 아우르는 유럽의 북부 지역이 한 덩어리로 이어져 있을 것으로 추측되고 이를 “pre-Fennoscandian continent”라 하는데(Rice, 2006) 그 영역이 서쪽으로는 북아일랜드와 그린 랜드, 북미, 영국, 프랑스 북부를, 남쪽으로는 발틱해 남부에 이를 것으로 알려져 있다. 이러한 preFennoscandia에서 수지(resin)를 방출하던 거대한 숲이 신생대 고 제3기 지각변동에 의해 발틱해 밑으로 가라앉아 진흙층을 이루어 점토층(blue earth)이 되었으며(Rice, 2006), 현재 대부분의 호박은 이곳에서 발견된다.
	amber의 특성은?	호박은 비결정질로써 굴절률 1.539∼1.542, 경도 2∼2.5, 비중 0.96∼1.96의 특성을 나타낸다. 천연의 수지(resin)로 C10H16O로 이루어져 있으며, 발틱 호박에는 황이 0.

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