비 다공성 표면에서 천연분말로 현출된 잠재지문의 농도계 이미지분석을 이용한 예비적인 반 정량적 평가 Preliminary semi-quantitative evaluation of developed latent fingerprints on non-porous surface with natural powders using a densitometric image analysis원문보기
범죄현장조사에 사용되는 인체에 유해할 수 있는 일반분말에 대한 대체수단으로 천연분말(오징어 먹물분말, 청대분말, 쌀분말)을 이용하여 비 다공성표면(유리, 플라스틱, 타일)상의 잠재지문을 현출(가시화)하였다. 현출된 잠재지문을 Automatic Fingerprint Identification System (AFIS)으로 분석한 특징점의 수를 흑색분말을 사용한 결과 특징점 수와 비교하였으며 또한 객관적이고 계량적인 평가방법의 개발을 위하여 각 분말로 가시화된 지문의 이미지를 농도계 이미지분석(densitometric image analysis)을 이용한 결과 값인 융선 피크의 면적값을 비교하였다. 천연분말들의 현출효과는 표면에 따라 다양하게 나타났다. 일반적으로 오징어 먹물분말은 대부분의 표면에서 좋은 현출을 보였으며 청대분말은 타일표면에서 그리고 쌀분말은 유리표면에서 최고의 현출을 보였다. 그러나 플라스틱 표면은 천연분말에 의한 지문현출이 가장 어려운 표면이었다. Field Emission Scanning Electron Microscope (SEM)를 이용한 이미지 분석에서 융선에 적절한 흡착력을 가지는 조건으로 천연분말 입자의 크기와 형태가 중요한 인자임을 확인할 수 있었다. 비록 기술적인 어려움으로 특징점의 수와 융선 피크의 면적값과의 상관관계를 볼 수는 없었으나 공평하고 객관적인 지문의 평가방법으로 기준 이미지의 사용을 통한 이미지 보정을 통하여 가능하리라고 사료된다. 저가의 저독성 천연분말은 추가적인 실험을 통하여 적절한 잠재지문 현출제로서의 가능성을 보일 것으로 사료된다.
범죄현장조사에 사용되는 인체에 유해할 수 있는 일반분말에 대한 대체수단으로 천연분말(오징어 먹물분말, 청대분말, 쌀분말)을 이용하여 비 다공성표면(유리, 플라스틱, 타일)상의 잠재지문을 현출(가시화)하였다. 현출된 잠재지문을 Automatic Fingerprint Identification System (AFIS)으로 분석한 특징점의 수를 흑색분말을 사용한 결과 특징점 수와 비교하였으며 또한 객관적이고 계량적인 평가방법의 개발을 위하여 각 분말로 가시화된 지문의 이미지를 농도계 이미지분석(densitometric image analysis)을 이용한 결과 값인 융선 피크의 면적값을 비교하였다. 천연분말들의 현출효과는 표면에 따라 다양하게 나타났다. 일반적으로 오징어 먹물분말은 대부분의 표면에서 좋은 현출을 보였으며 청대분말은 타일표면에서 그리고 쌀분말은 유리표면에서 최고의 현출을 보였다. 그러나 플라스틱 표면은 천연분말에 의한 지문현출이 가장 어려운 표면이었다. Field Emission Scanning Electron Microscope (SEM)를 이용한 이미지 분석에서 융선에 적절한 흡착력을 가지는 조건으로 천연분말 입자의 크기와 형태가 중요한 인자임을 확인할 수 있었다. 비록 기술적인 어려움으로 특징점의 수와 융선 피크의 면적값과의 상관관계를 볼 수는 없었으나 공평하고 객관적인 지문의 평가방법으로 기준 이미지의 사용을 통한 이미지 보정을 통하여 가능하리라고 사료된다. 저가의 저독성 천연분말은 추가적인 실험을 통하여 적절한 잠재지문 현출제로서의 가능성을 보일 것으로 사료된다.
Conventional fingerprint powders used during crime scene investigations pose potential health hazards. Thus, multiple natural replacement powders, including squid ink powder, indigo and rice powder were used to develop (visualize) latent fingerprints on non-porous surfaces (e.g., glass, plastic and ...
Conventional fingerprint powders used during crime scene investigations pose potential health hazards. Thus, multiple natural replacement powders, including squid ink powder, indigo and rice powder were used to develop (visualize) latent fingerprints on non-porous surfaces (e.g., glass, plastic and tile). Fingerprints developed using the natural powders were compared using the Automatic Fingerprint Identification System (AFIS) with those developed with traditional black powder. The peak areas of ridges were also compared using densitometric image analyses. Collectively, objective and quantitative evaluation methods were developed. The effectiveness of natural powders varied depending on the surface but, in general, squid ink powder performed well on most surfaces. Indigo powder performed well on tile surfaces, while rice powder performed well on glass surfaces. Plastic was the most difficult surface from which to develop fingerprints. Image analysis using Field Emission Scanning Electron Microscopy (SEM) demonstrated the importance of the size and shape of natural powder particles to properly adhere to the ridges. Although densitometric image analyses did not correlate the number of minutiae and ridge peak areas, an unbiased, objective evaluation method would be possible using image analyses with a reference image. Additional experimentation will yield safe and cost-effective natural powders with which adequate fingerprint development can be performed.
Conventional fingerprint powders used during crime scene investigations pose potential health hazards. Thus, multiple natural replacement powders, including squid ink powder, indigo and rice powder were used to develop (visualize) latent fingerprints on non-porous surfaces (e.g., glass, plastic and tile). Fingerprints developed using the natural powders were compared using the Automatic Fingerprint Identification System (AFIS) with those developed with traditional black powder. The peak areas of ridges were also compared using densitometric image analyses. Collectively, objective and quantitative evaluation methods were developed. The effectiveness of natural powders varied depending on the surface but, in general, squid ink powder performed well on most surfaces. Indigo powder performed well on tile surfaces, while rice powder performed well on glass surfaces. Plastic was the most difficult surface from which to develop fingerprints. Image analysis using Field Emission Scanning Electron Microscopy (SEM) demonstrated the importance of the size and shape of natural powder particles to properly adhere to the ridges. Although densitometric image analyses did not correlate the number of minutiae and ridge peak areas, an unbiased, objective evaluation method would be possible using image analyses with a reference image. Additional experimentation will yield safe and cost-effective natural powders with which adequate fingerprint development can be performed.
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문제 정의
본 연구에서는 비 다공성 표면에 유류된 잠재지문을 현재 사용되는 상용 흑색분말과 3가지 천연분말로 현출한 후 현출된 지문을 AFIS와 농도계 이미지 분석프로그램인 CP Atlas 2.0으로 각각 분석하여 특징점의 개수와 지문 융선의 면적값 간의 상호비교를 통해 각 분말의 현출 효율에 대한 반 정량적인 비교·평가를 하여 객관적이고 계량적인 평가방법으로서의 가능성을 평가하고, 각 천연분말의 표면별 현출정도를 평가하여 이들의 기존분말에 대한 대체 가능성을 알아보았다.
제안 방법
17 또한 Field Emission Scanning Electron Microscope (SEM, JSM-7000F, Japan, 이하 SEM)를 이용하여 분말입자의 크기 및 분포 그리고 표면의 특성을 확인하였다.
21 이러한 측면에서 분말자체의 형상을 알아보기 위하여 분말자체의 SEM영상을 확인하였다(Fig. 7).
전반적으로 천연분말 중에서 쌀가루(19~28개)가 유리표면에서는 가장 현출효과가 우수하였으나 72시간이 경과된 지문의 경우에는 오징어 먹물분말 (16~28 개)의 현출이 우수하였다(Table 1). Glass상에 연속감소형태 시료지문의 제1회 압인시킨 잠재지문이 가시화되어 발견된 특징점 수의 변화를 분말별 그리고 시간별로 그래프에 제시하였다(Fig. 4).
이러한 차이를 가시적으로 확인하기 위하여 SEM이미지를 저배율(× 100)로 확인하였다(Fig. 3, 중간).
잠재지문 시료의 유류는 먼저 손을 비누로 세척한 후 70 % 소독용 에탄올로 분무하고 손 전체를 문질러 세정하고 실온에서 건조한 다음 온도 24~26 °C 그리고 습도 53~63 %의 조건에서 얼굴의 이마와 볼을 각 1 회씩 만져 신체를 접촉한 후 유리, 플라스틱, 타일에 우측검지의 전체 지문이 나타날 수 있도록 동일한 압력으로 압착하여 유류시켰으며 한 번의 신체 접촉 후 4 회를 연속적으로(depletion series) 일정한 압력으로 유류시켰다.
지문시료는 로드셀(KERN KB1200-2, Germany)을 이용하여 3.0 kg/f 압력으로 5초(sec.)동안 유류 한 성인 남성의 지문을 상온에 1시간, 1일, 3일의 시간적 변수를 두고 보존한 후 실험에 사용하였다. 천연분말로는 청대분말(indigo powder), 쌀분말(rice powder), 오징어 먹물분말(squid ink powder)을 사용하였으며 이들 분말의 건조 및 수분 흡수를 방지하기 위하여 건조오븐(HYSC, KOR)에서 건조하였다.
현출된 지문의 이미지를 디지털 카메라(NIKON D5300), 마이크로 렌즈(NIKON-AF-S Micro NIKKOR 60 mm 1:2.8G)를 사용하여 얻은 후, Automated Fingerprint Identification System (AFIS, Suprema HQ, Korea)을 이용해 특징점의 개수를 파악하였고 CP Atlas 2.0 (Lazarsoftware, USA)로 지문 융선의 면적값을 알아내었다.
호흡기 독성 등의 인체에 유해할 수 있는 기존의 분말의 대체 가능성을 타진하기 위하여 3 종의 천연분말(오징어 먹물분말, 청대분말, 쌀분말)을 사용하여 표면(유리, 플라스틱, 타일)별, 시료지문의 남겨진 시간(1, 24, 72 h)별로 현출효과를 흑색분말과 비교 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
비 다공성 표면 재료로는 유리 슬라이드(Microscope slides glass, Marienfeld), 플라스틱 슬라이드(Microscope slides, 성도상사), 타일(중앙데코무역, China oem)을 이용하였고, 천연분말 재료로는 검은색의 오징어 먹물 분말(squid ink powder)(A), 푸른색의 쪽 분말(Persicaria tinctoria H. Gross (마디풀과, Polygonaceae)(B)과 흰색의 쌀(rice)(C)분말을 사용하였고 비교를 위한 흑색분 말은 상용화되어 있는 흑색분말(Samhwa, Korea)을 사용하였다.
오징어 먹물(squid ink)분말은 오징어 생물을 구입하여 먹물주머니를 분리한 후 190°C 오븐에서 3시간 동안 건조시킨 다음 분쇄기에 갈아 분말화 하였으며, 쪽 분말(Persicaria tinctoria H. Gross)은 F&C(중국산), 쌀(Rice)분말은 일반적으로 우리나라에서 주식으로 쓰이는 멥쌀(당진 해나루쌀)을 구입하여 분쇄기에 갈아 사용하였다.
지문시료는 20대 후반 연령 남성의 우측 검지로 와상문 형태이며(Fig. 2, 좌측), 잠재지문 시료는 외부요인과 실험의 오차를 감소시키기 위해 12 회 반복 실험 하였고 천연분말을 건조한 상태로 유지시켜 현출 능력을 유지시키기 위하여 실험 2시간 전에 70 °C인 건조오븐에 천연분말을 보관하여 사용하였다.
)동안 유류 한 성인 남성의 지문을 상온에 1시간, 1일, 3일의 시간적 변수를 두고 보존한 후 실험에 사용하였다. 천연분말로는 청대분말(indigo powder), 쌀분말(rice powder), 오징어 먹물분말(squid ink powder)을 사용하였으며 이들 분말의 건조 및 수분 흡수를 방지하기 위하여 건조오븐(HYSC, KOR)에서 건조하였다.
천연분말의 현출효율성 비교를 위해 현재 상용되고 있는 흑색분말(ID TECH, Korea)을 사용하여 현출하였고 모든 분말은 다람쥐 털 붓(CSI Brush (ID TECH 사))을 사용하여 현출하였다. 현출된 지문의 이미지를 디지털 카메라(NIKON D5300), 마이크로 렌즈(NIKON-AF-S Micro NIKKOR 60 mm 1:2.
성능/효과
1. 오징어 먹물분말의 분말 형태와 크기가 흑색 분말과 가장 유사하였고 이에 따른 현출 효과 또한 사용된 천연분말 중 평균적으로 가장 뛰어났다.
2. 청대분말의 경우 타일표면(흑색분말의 90 %)에서 쌀분말은 유리표면에서 높은 현출력을 나타내어 대체분말로써의 가능성을 보였다.
4. 현출된 지문의 융선에 대한 농도계 이미지 분석의 결과와 발견된 특징점 수와의 상관관계는 여러 가지 조작상의 이유로 성립되지 않았다. 그러나 추가적인 실험을 통하여 객관적이고 계량적인 지문의 평가 방법은 지속적으로 개발되어야 한다고 사료된다.
Glass표면에서의 흑색분말의 경우와 유사하게 오징어 먹물분말은 24시간이 경과한 지문에서 최대의 특징점을 현출한 반면 청대분말은 시간 증가에 따른 지속적인 감소 그리고 쌀분말은 지속적인 증가의 혼합된 경향을 나타내어 유리표면에서의 현출효율과 다른 양상을 보였다. 농도계 이미지 분석에서 역시 흑색분말의 경우 면적값은 1369.
표면별 각 천연분말의 현출효과는 상이하였다. 이미 논의한 바와 같이 유리표면에서는 쌀분말이 그리고 타일표면에서는 청대분말이 높은 현출을 그리고 전반적인 면에서는 오징어 먹물분말의 현출효과가 비교적 높은 현출결과를 보였다. 이러한 차이를 가시적으로 확인하기 위하여 SEM이미지를 저배율(× 100)로 확인하였다(Fig.
9 % (72h)였다. 전반적으로 천연분말 중에서 쌀가루(19~28개)가 유리표면에서는 가장 현출효과가 우수하였으나 72시간이 경과된 지문의 경우에는 오징어 먹물분말 (16~28 개)의 현출이 우수하였다(Table 1). Glass상에 연속감소형태 시료지문의 제1회 압인시킨 잠재지문이 가시화되어 발견된 특징점 수의 변화를 분말별 그리고 시간별로 그래프에 제시하였다(Fig.
흑색분말의 경우 1일, 1시간, 3일차 지문의 순서로 특징점의 개수가 감소함을 확인 할 수 있었다. 즉 특징점과 농도계 이미지 분석의 면적값에서 흑색분말과 비슷한 경향을 보인 분말은 오징어 먹물 분말과 청대 분말이였으며, 쌀 분말의 경우 천연분말 중에 높은 특징점 개수가 나왔으나 면적값이 흑색분말에 비하여 비정상적으로 높음을 확인 할 수 있었다(Table 1, 2). 24시간이 경과된 지문에서의 높은 특징점 수의 발견은 1시간이 경과된 지문의 경우 주로 유류 지문의 성분은 다량의 수분과 지방성분의 혼합물로 24시간이 경과하면서 수분과 저분자 유기물의 증발과 함께 주로 지방성분이 잔류하여 사용 접착 분말의 흡착이 증가된 이유로 사료된다.
천연분말의 현출효과는 먼저 비교를 위하여 준비된 잉크지문(inked fingerprint)의 특징점(56 개) 수를 기준으로 흑색분말은 연속감소형태의 지문 1회에서 76.4 % (1h), 86.1 % (24h), 56.1 % (72h)로 유리 및 다른 표면에서도 가장 높은 현출효과를 보였다(Table 1).
플라스틱표면에서의 현출효과는 잉크지문의 특징점(56 개)을 기준으로 흑색분말은 30.7 % (1h), 4.4 % (24h), 0.0 % (72h)이었고 쌀분말의 경우 25.0 % (1h), 10.7 % (24h), 3.9 % (72h), 오징어 먹물분말은 10.2 % (1h), 0 % (24h), 0 % (72h) 그리고 청대분말 1.8% (1h), 1.6 % (24h), 0.0 % (72h)로 쌀분말의 현출효과가 사용된 천연분말 중에서 가장 우수하였다. 그리고 대부분의 지문시료에서 시간이 경과된 지문에서 발견되는 특징점의 수도 역시 감소하였다(Fig.
후속연구
14,15 그러나 제시된 방법으로는 지문 융선의 현출정도의 차이에 따른 비교·평가가 객관적이지 못하며 결과 데이터가 계량적이지 않다는 단점이 있고, AFIS를 사용한 특징점 수의 비교는 미세한 현출정도에 대한 차이를 나타낼 수 없으며 통상 경찰이나 관련 종사자가아닌 일반 연구자들은 쉽게 접근할 수 없는 프로그램으로 다른 현출된 잠재지문의 비교 평가방법에 대한 지속적인 연구가 되어야 할 것이다.
3. 모든 분말의 플라스틱 표면에서의 낮은 현출력은 플라스틱 표면에 대한 추가적인 실험이 필요함을 보였다.
7 또한 현재 국내 과학수사 요원들이 사용하는 잠재지문 현출 분말의 인체 유해성에 대한 추적 연구가 부족한 실정이며,6,8,9 특히 현장 감식업무 종료 후 현장의 실내공기의 오염 및 가전제품과 가구 훼손 등에 관한 불만이 감식 업무의 능률을 저하시키는 원인으로 작용한다는 문제점이 있을 수 있다.
그러나 입자크기가 흑색분말에 비교하여 큰 이유로 현출력이 감소함으로 조심스럽게 추측을 해보며 추후 입자크기를 감소시킨 오징어 먹물분말을 사용한 추가적인 실험이 필요하다.
현출된 지문의 융선에 대한 농도계 이미지 분석의 결과와 발견된 특징점 수와의 상관관계는 여러 가지 조작상의 이유로 성립되지 않았다. 그러나 추가적인 실험을 통하여 객관적이고 계량적인 지문의 평가 방법은 지속적으로 개발되어야 한다고 사료된다.
7을 통해 볼 수 있었다. 이는 추후 분말의 형태와 크기에 따른 분말의 수분함유율이 현출에 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다. 그러나 Fig.
실제로 동일한 표면에서 가시화된 잠재지문을 상이한 날에 재촬영을 한 경우에 두 가지의 융선 이미지의 면적값은 큰 차이를 나타냈다(자료 미 제시). 추후 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
특히 플라스틱은 제조과정에서 용도에 맞는 추가적인 다양한 물질의 첨가 및 표면처리가 되는 이유로 플라스틱의 종류 및 표면처리 여부에 따른 분말의 현출에 대한 연구가 필요하다.
유리, 플라스틱, 타일의 표면에서 타일의 특징점과 면적값이 가장 높게 나타난 이유로 타일의 표면이 유광으로 코팅처리 되어있어 빛 반사로 인한 대조비가 명확했기 때문이라 판단된다. 플라스틱 표면의 경우 잠재지문이 표면에서 빠르게 번지는 효과로 인하여 특징점과 면적값의 결과가 저조하였으리라 사료되며 플라스틱의 재료 및 표면의 코팅재료가 지문에 미치는 영향에 대한 추가적인 연구가 필요함을 확인하였다.
현재 사용 중인 분말의 인체에 대한 유해 가능성은 앞으로 계속적으로 연구가 필요하다. 비록 직접적인 현출분말에 의한 위해성은 보고된 바 없으나 이들이 함유한 다양한 종류의 중금속, 유해물질 등의 존재는 그 가능성을 시사하고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
분말법이란 무엇인가?
분말법(powder method, “dusting”)은 주로 비 다공성 표면에 존재하는 잠재지문(latent fingerprint)의 가시화에 사용되는 저렴하고 용이하며 효과적인 현출방법중의 하나로 다양한 종류의 분말(일반분말, 형광분말, 금속분말 등)이 사용된다.1,2 일반적으로 분말법은 지문분말(fingerprint powder) 입자(particles)가 표면에 남겨진 융선(skin ridge) 성분 중의 수분과 기름성분 등에 대한 물리화학적인 흡착을 기반으로 작용한다.
분말법에는 어떠한 분말들이 사용되는가?
분말법(powder method, “dusting”)은 주로 비 다공성 표면에 존재하는 잠재지문(latent fingerprint)의 가시화에 사용되는 저렴하고 용이하며 효과적인 현출방법중의 하나로 다양한 종류의 분말(일반분말, 형광분말, 금속분말 등)이 사용된다.1,2 일반적으로 분말법은 지문분말(fingerprint powder) 입자(particles)가 표면에 남겨진 융선(skin ridge) 성분 중의 수분과 기름성분 등에 대한 물리화학적인 흡착을 기반으로 작용한다.
분말법에 이용되는 분말의 흡착 성능을 결정하는 중요한 두 가지 성분은 무엇인가?
3 이들의 융선 성분에 대한 흡착에 영향을 미칠 수 있는 요소(factor)로는 분말입자의 표면적, 형상, 입자크기 및 전하(charge) 등으로 알려져 있다. 대부분의 상용 분말은 이러한 흡착에 중요한 두 가지의 성분으로 색소와 결합제(binder)로 구성되어있다. 색소는 표면과 지문의 대비(contrast)를 제공하며 결합제는 표면에 비하여 선택적인 융선과의 접착기능을 보유한다.
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