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문제 정의
- 본 연구를 통해서, 다양한 종류와 색상의 섬유를 이용하여 보다 효과적으로 족적을 현출하는 방법을 확인하고자 하였다. 특히, 지문 현출을 위해서 자주 활용되는 아미노산 반응 시약을 이용하여, 외상이 남지 않더라도 의복 안 쪽에 남은 족적을 시각화 할 수 있음을 밝히고자 하였다.
- 의복이 타격에 의해서 피부와 강한 접촉이 이루어지면서 물질교환이 일어나기 때문에, 피부 성분 중에서 아미노산 성분이 전이될 것이다. 지문을 현출하는 방식과 같이 아미노산과 반응하여 정색하는 ninhydrin을 통해 밝은 색의 표면에서 족적을 확인할 수 있고, 형광시약인 DFO와 1,2-IND/Zn를 이용해서 어두운 색의 표면에 유류된 족적의 확인이 가능할 것이라는 점에서 연구를 진행하였다. 결과적으로 ninhydrin을 이용하면 밝은색의 배경에서 족적을 증강할 수 있지만 어두운 색의 배경에서는 현출된 족적이 배경과의 대조가 좋지 않기 때문에 족적의 윤곽만 확인이 되거나 현출 여부를 전혀 확인할 수 없었다.
- 본 연구를 통해서, 다양한 종류와 색상의 섬유를 이용하여 보다 효과적으로 족적을 현출하는 방법을 확인하고자 하였다. 특히, 지문 현출을 위해서 자주 활용되는 아미노산 반응 시약을 이용하여, 외상이 남지 않더라도 의복 안 쪽에 남은 족적을 시각화 할 수 있음을 밝히고자 하였다.
제안 방법
- 돼지피부를 천으로 덮은 뒤, 용수철이 연결된 타격대를 90 ˚에서 낙하시켜 족적을 유류하였다. 족적을 유류한 후, 1시간 건조를 진행한 각각의 천을 ninhydrin, DFO, 1,2-IND/Zn에 각각 담가서 적용하였으며, 30분 정도 자연 건조를 한 뒤 스팀 다리미를 사용하여 180℃ 에서 20초간 열을 가하였다.
- 본 연구는 피부와 직접적인 접촉이 발생하는 종류의 의복을 제작하는데 활용되는 대표적인 섬유를 선정하여, 의복 안 쪽에서 족적 현출을 시도하였다. 한정된 종류의 섬유를 선정하였기 때문에, 연구에 활용한 섬유 외의 다양한 종류의 섬유에서의 연구가 추가적으로 필요하다.
- 다만 사람의 피부와 달리, 피하 조직에 두꺼운 지방층이 있고 피지분비선(holocrine sebaceous glands)이 작으며 에크린 땀샘(eccrine sweat glands)이 없기 때문에, 이 점을 보완할 필요성이 있다. 사람의 피부와 유사한 조건을 만들기 위하여 돼지 피부 표면의 기름을 제거하고[16], 인공땀을 적용하였다.
- 돼지 피부는 가공시간을 거쳐야 하기 때문에 가장 신선한 상태인 도축한 지 24시간 이전의 것을 실험 진행 전에 구매하여 사용하였고[16], 밀봉하여 냉장보관을 하였다. 의복에 족적을 일정한 힘으로 유류하기 위해[18] 타격대를 직접 제작하였다[그림 1].
- 족적을 유류한 각각의 천은 타격을 한 후 백색광, 시약을 처리한 후 백색광과 형광 반응, 열처리 후 백색광과 형광 반응을 촬영하여 기록하였다. 해당 실험은 총 3회 반복하였다.
- 돼지피부를 천으로 덮은 뒤, 용수철이 연결된 타격대를 90 ˚에서 낙하시켜 족적을 유류하였다. 족적을 유류한 후, 1시간 건조를 진행한 각각의 천을 ninhydrin, DFO, 1,2-IND/Zn에 각각 담가서 적용하였으며, 30분 정도 자연 건조를 한 뒤 스팀 다리미를 사용하여 180℃ 에서 20초간 열을 가하였다.
- 그림 3. 흰색 면에서 형광시약을 이용하여 족적을 현출 한 뒤, 백색광과 505㎚광원을 이용하여 확인한 결과. 1,2-IND/Zn (상).
대상 데이터
- Hong., et al. (2015) 에서 제시된 것과 같이 제조한 인공 땀 용액을 사용하였다. 인공 땀 제조를 위해서 아미노산 L-Serine (S2447, SAMCHUN, Korea), Glycine (G0286, SAMCHUN, Korea), DL-Alanine (A0306, SAMCHUN, Korea), L-Leucine (L0741, SAMCHUN, Korea), L-Threonine (T2938, SAMCHUN, Korea), L-Histidine (H0162, SAMCHUN, Korea), L-Valine (V0088, SAMCHUN, Korea), L-(+)-Asparagine Anhydrous (1121-4125, Daejung, Korea), L-Lysine (L5501-5G, Sigma-Aldrich, U.
- 족적을 유류할 천은 내의로 쓰여 피부와 접촉이 일어나는 의복의 소재[17] 중 면/스판 혼방(cotton spandex), 레이온(rayon), 면(cotton)을 선정하였다. 선정한 천은 온라인에서 20수 면 100 % 흰색과 검정색, 빨간색, 파란색, 초록색, 노란색, 레이온 100 % 흰색과 검은색, 면/스판 혼방(면 60 %, 스판 6 %, 폴리에스테르 34 %) 흰색과 검은색을 구입하여 사용하였다[표 1].
- 족적 현출을 위해서 사용한 아미노산 반응 시약은 ninhydrin (B-794000, BVDA International, Netherlands), DFO (B-799000, BVDA International, Netherlands), 1,2-indandione/Zn (1,2-IND/Zn, B-78160, BVDA International, Netherlands) 이다. 시약 처리 후, 스팀다리미 (Empressa Digital Steam Press SSP-3208, Sienna, USA) 를 사용하여 열처리를 하였으며, 실험 결과를 기록하기 위해 Nikon D90 카메라 (Nikon, Japan)와 AF-S NIKKOR 18-70 mm 1:3.5-4.5G ED (Nikon, Japan) 렌즈를 사용하였다. 형광을 확인하기 위하여 505 ㎚ 광원 (Polilight Flare Plus, Rofin, Australila) 과 550 ㎚ 롱 패스 필터 (long pass barrier filter) 를 사용하였다.
- (2015) 에서 제시된 것과 같이 제조한 인공 땀 용액을 사용하였다. 인공 땀 제조를 위해서 아미노산 L-Serine (S2447, SAMCHUN, Korea), Glycine (G0286, SAMCHUN, Korea), DL-Alanine (A0306, SAMCHUN, Korea), L-Leucine (L0741, SAMCHUN, Korea), L-Threonine (T2938, SAMCHUN, Korea), L-Histidine (H0162, SAMCHUN, Korea), L-Valine (V0088, SAMCHUN, Korea), L-(+)-Asparagine Anhydrous (1121-4125, Daejung, Korea), L-Lysine (L5501-5G, Sigma-Aldrich, U.S.A)과 무기염류인 sodium chloride (S0476, SAMCHUN, Korea), calcium chloride (C0102, SAMCHUN, Korea), magnesium chloride (M0038, SAMCHUN, Korea), zinc chloride anhydrous (1.93623.0500, Merck,Germany) 를 사용하였다. 아미노산과 무기염류의 사용량은 [표 2]와 같다[19].
- 천은 족적을 유류하기 전, 세탁기를 이용하여 표준세탁 모드로 1회 세탁한다[20]. 족적을 남기기 위해 230㎜ 캔버스화의 뒷굽 부분이 닿는 부분에 맞추어 천을 약 160 x 130㎜ 로 잘라서 준비하였다.
- 족적을 유류할 천은 내의로 쓰여 피부와 접촉이 일어나는 의복의 소재[17] 중 면/스판 혼방(cotton spandex), 레이온(rayon), 면(cotton)을 선정하였다. 선정한 천은 온라인에서 20수 면 100 % 흰색과 검정색, 빨간색, 파란색, 초록색, 노란색, 레이온 100 % 흰색과 검은색, 면/스판 혼방(면 60 %, 스판 6 %, 폴리에스테르 34 %) 흰색과 검은색을 구입하여 사용하였다[표 1].
- 아미노산과 무기염류의 사용량은 [표 2]와 같다[19]. 타격대는 길이 29.3㎝, 직경 1.4㎝, 두께 1㎜, 탄성계수 약 217kg/s2인 용수철을 이용하여 제작하였다. 족적을 유류하기 위한 신발은 230㎜ 캔버스화를 사용하였다.
- 5G ED (Nikon, Japan) 렌즈를 사용하였다. 형광을 확인하기 위하여 505 ㎚ 광원 (Polilight Flare Plus, Rofin, Australila) 과 550 ㎚ 롱 패스 필터 (long pass barrier filter) 를 사용하였다.
이론/모형
- 4㎝, 두께 1㎜, 탄성계수 약 217kg/s2인 용수철을 이용하여 제작하였다. 족적을 유류하기 위한 신발은 230㎜ 캔버스화를 사용하였다.
성능/효과
- Joanna Fraser(2013)는 cyanoacrylate (CA) 훈증,vacuum metal deposition (VMD)과 아미노산 반응 시약인 DFO와 ninhydrin 등을 이용하여 섬유에 유류된 지문의 현출을 시도하였다. CA 훈증과 VMD를 통해서 개인 식별이 가능한 융선을 얻었으며, 비교적 적용이 쉬운 아미노산 반응 시약을 이용하여 제한적이기는 하지만 접촉의 여부 확인이 가능함을 확인하는데 성공하였다. 의복 안 쪽 면에서 족적이 유류되는 경우는 지문을 유류시키는 과정보다 큰 힘이 가해지기 때문에, 더 많은 물질의 교환이 발생한다.
- 흰색과 초록색 천에서는 세 가지 시약 모두 신발 밑창의 문양을 확인할 수 있는 정도의 족적을 현출하는 효과를 나타냈다. 검은색과 파란색 천에서는 ninhydrin을 적용했을 때 신발의 접촉은 확인할 수 있지만 현출된 족적의 색이 배경색과 유사하여 신발의 크기나 신발 밑창의 문양을 확인할 수는 없었던 반면, 1,2-IND/Zn와 DFO를 적용했을 때는 형광을 통해서 신발 밑창의 문양까지 확인 가능한 족적이 현출되었다. 그리고 1,2-IND/Zn를 적용한 결과에서는 백색광 아래에서 육안으로 관찰했을 때 형광으로 나타나는 결과보다는 좋지 않지만 분홍색의 현출문을 확인할 수 있었고, 이를 통해 천 표면에서 DFO보다는 1,2-IND/Zn가 백색광에서도 확인이 되는 발색반응과 녹색광원(505nm)에 의한 형광반응을 모두 보이기 때문에 현출된 족적을 이중으로 확인할 수 있다는 점을 알 수 있었다[그림 3].
- 지문을 현출하는 방식과 같이 아미노산과 반응하여 정색하는 ninhydrin을 통해 밝은 색의 표면에서 족적을 확인할 수 있고, 형광시약인 DFO와 1,2-IND/Zn를 이용해서 어두운 색의 표면에 유류된 족적의 확인이 가능할 것이라는 점에서 연구를 진행하였다. 결과적으로 ninhydrin을 이용하면 밝은색의 배경에서 족적을 증강할 수 있지만 어두운 색의 배경에서는 현출된 족적이 배경과의 대조가 좋지 않기 때문에 족적의 윤곽만 확인이 되거나 현출 여부를 전혀 확인할 수 없었다. 형광시약인 DFO와 1,2-IND/Zn는 붉은 색의 정색반응과 함께 형광을 보이기 때문에 배경색에 상관없이 족적을 현출할 수 있지만,빨간색과 노란색과 같이 밝은 배경색을 갖는 경우 대조가 떨어지는 경향을 보였다.
- 검은색과 파란색 천에서는 ninhydrin을 적용했을 때 신발의 접촉은 확인할 수 있지만 현출된 족적의 색이 배경색과 유사하여 신발의 크기나 신발 밑창의 문양을 확인할 수는 없었던 반면, 1,2-IND/Zn와 DFO를 적용했을 때는 형광을 통해서 신발 밑창의 문양까지 확인 가능한 족적이 현출되었다. 그리고 1,2-IND/Zn를 적용한 결과에서는 백색광 아래에서 육안으로 관찰했을 때 형광으로 나타나는 결과보다는 좋지 않지만 분홍색의 현출문을 확인할 수 있었고, 이를 통해 천 표면에서 DFO보다는 1,2-IND/Zn가 백색광에서도 확인이 되는 발색반응과 녹색광원(505nm)에 의한 형광반응을 모두 보이기 때문에 현출된 족적을 이중으로 확인할 수 있다는 점을 알 수 있었다[그림 3]. 빨간색과 노란색 천에서는 검은색과 파란색 천의 결과와 반대로 ninhydrin으로는 신발 밑창 문양까지 확인할 수 있는 정도의 족적이 현출되었지만 1,2-IND/Zn와 DFO로 현출했을 때는 배경색과의 대조가 좋지 않아 신발 밑창 문양을 확인할 수 없었다[그림 4].
- 본 연구에서 사용한 세 가지 소재의 천에 따라서 그 표면에 돼지 피부 타격으로 생성된 족적이 아미노산 반응시약으로 현출되는 효과가 다르게 나타났다. 흰색의 천에 대해서는 면, 면/스판 혼방, 레이온 순으로 아미노산 반응시약의 현출효과가 좋았으며, 검은색 천에 대해서는 면, 레이온, 면/스판 혼방 순으로 좋았다.
- 인공 땀에 의한 현출 효과에 대한 대조군으로 증류수에 담근 돼지피부에 타격을 한 결과를 통해서, 족적을 현출되도록 하는 것이 땀 이외의 성분도 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 족적의 현출이 가능하도록 하는 성분을 특정할 수는 없을 것이다.
- 전체적으로 검은색 천보다는 흰색 천에서 족적이 더 잘 현출되었다. 특히 면과 레이온 천의 경우에는 1,2-IND/Zn와 DFO 의 효과는 흰색 천과 검은색 천에서 비슷하게 나타났지만 ninhydrin 시약을 적용했을 때는 흰색 천에 비해 검은색 천에서의 효과가 더 떨어졌다.
- 결과적으로 ninhydrin을 이용하면 밝은색의 배경에서 족적을 증강할 수 있지만 어두운 색의 배경에서는 현출된 족적이 배경과의 대조가 좋지 않기 때문에 족적의 윤곽만 확인이 되거나 현출 여부를 전혀 확인할 수 없었다. 형광시약인 DFO와 1,2-IND/Zn는 붉은 색의 정색반응과 함께 형광을 보이기 때문에 배경색에 상관없이 족적을 현출할 수 있지만,빨간색과 노란색과 같이 밝은 배경색을 갖는 경우 대조가 떨어지는 경향을 보였다. 또한 천의 직조 방식과 성김의 정도에 따라서 천 내부에서 발생하는 번짐(spreading)의 정도가 상이하기 때문에, 천의 종류에 따라서 족적 현출 결과가 다르게 나타날 수 있다[21].
- 본 연구에서 사용한 세 가지 소재의 천에 따라서 그 표면에 돼지 피부 타격으로 생성된 족적이 아미노산 반응시약으로 현출되는 효과가 다르게 나타났다. 흰색의 천에 대해서는 면, 면/스판 혼방, 레이온 순으로 아미노산 반응시약의 현출효과가 좋았으며, 검은색 천에 대해서는 면, 레이온, 면/스판 혼방 순으로 좋았다.
후속연구
- 검은 색 레이온의 경우, 예외적으로 시약을 적용하고 열처리를 한 직 후보다 시간이 지난 후에 현출된 형광 족적이 더욱 선명하게 보였다. 이와 같이, 시간이 지남에 따라서 족적의 현출효과가 더 좋아질 가능성이 있기 때문에 추가적인 연구가 필요하다.
- 본 연구는 피부와 직접적인 접촉이 발생하는 종류의 의복을 제작하는데 활용되는 대표적인 섬유를 선정하여, 의복 안 쪽에서 족적 현출을 시도하였다. 한정된 종류의 섬유를 선정하였기 때문에, 연구에 활용한 섬유 외의 다양한 종류의 섬유에서의 연구가 추가적으로 필요하다. 또한 족적의 현출 가능성을 확인하기 위한 실험이므로, 통계적인 의미를 담기에는 한계가 있다.
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