퓨어 다이아몬드, 공법의 한계를 넘어서는 기술 개발 적용

(시사매거진245호=편집국) 뉴스위크지와 포브스 일본판에 나란히 흥미로운 기사가 실렸다. 1871년 다이아몬드가 발견된 농장의 주인 이름을 따서 시작된 이후로 오늘날에도 전 세계 다이아몬드 시장을 장악하고 있는 드비어스의 ‘합성 다이아몬드 사업’과 다비도프 다이아몬드 광산과 연동한 일본의 퓨어 다이아몬드 연구소와 ‘퓨어 다이아몬드 블록체인’에 관한 소개이다.

두 기사의 공통적인 테마는 ‘연구소 다이아몬드’이다. 자료에 따르면 연구소 다이아몬드는 지금까지 인공 다이아몬드와 확연히 다르게 천연 다이아몬드와 같이 순수하게 탄소만으로 구성되어 있으며 땅속에서 채굴 된 천연 다이아몬드와 과학적·물리적·광학적으로 같은 성질을 가지고 있으며, 광산에서 오랜 세월에 걸쳐 만들어진 것인지 연구소에서 생성한 것인지에 대한 환경만 차이가 있을 뿐이라는 설명이다.
 

합성 다이아몬드의 위상

합성 보석의 역사는 인류가 가진 아름다움에 대한 갈증, 엄청난 수익성에 대한 유혹 그리고 장인들의 갈증과 함께 오랜 시간으로 거슬러 올라간다. 보석에 대한 로망은 연금술사라는 하나의 카테고리를 형성하기도 했고 부수적으로 합금 방법에 대한 다양한 발전을 이루어 내기도 했다.

천연 다이아몬드는 석묵과 같은 탄소(C)로서 보석 중 유일한 순원소 결정체로 주로 등축정계의 8면체, 12면체, 48면체, 64면체로 되어 있고 쌍정으로 된 것도 있다. 알려진 것처럼 경도가 10도로 가장 강한 광물이며 굴절률은 루티일을 제외하고 지구상의 광물 중에서 최고인 2.439이다. 열 또는 일광에 의하여 빛이 나고 자외선에서는 형광성의 빛이 나는데 X광선에 아주 투명한 성질을 이용하여 돌의 진위를 감정하기도 한다.

색채는 백색, 적색, 녹색, 청색, 분홍색, 보라색, 주황색, 황색, 갈색, 흑색 등의 것이 있다. 이러한 색의 원인에 대하여는 아직도 확실한 것을 알 수가 없고 간혹 기포와 같은 것이 있어서 액체 또는 가스를 함유한 것이 있어서 다이아몬드 광산에서는 돌을 채굴한 후 즉시 불 옆이나 온도가 높은 곳으로 이동하는 것을 금하고 있다.

‘Synthetic diamond, Lab-grown diamond, Lab-created diamond, Cultured diamond’라고 불리기도 하는 합성 다이아몬드 기술은 1955년부터 60여 년의 역사를 가지고 있지만 얼마 전까지만 해도 합성 다이아몬드는 강한 경도를 필요로 하는 절삭기와 같은 공구 제작 등에 사용되어 왔고 품질 면에서 보석용으로 적합하지 않고 그 크기도 키우기 어려운 면이 있기에 사회적으로 합성 다이아몬드에 대한 관심은 크지 않았다.

그러나 최근 몇 년 사이에 합성 다이아몬드의 성장 기술이 급격히 발달하여 컬러리스 정도, 투명도 등에서 보석용 천연 다이아몬드에 견줄 수 있을 정도로 고품질의 합성 다이아몬드가 생산되고 있다. 품질이 높아지자 당연하게도 주얼리 산업에서 합성 다이아몬드에 관심을 보이게 된다.

Zimnisky 발표 자료에 따르면 2018년도에 합성 다이아몬드는 전체 다이아몬드 시장의 10%가량인 500만 캐럿 정도라고 추정해 볼 수 있다.

아직 합성 다이아몬드의 시장 점유율은 적지만 그 성장속도는 매년 2배 이상으로 성장하고 있는 이유는 합성 다이아몬드 기술이 세계적인 기업과 결합하여 규모의 경제를 수행하게 되면서 품질은 높이고 제조 가격은 점차 낮아지는 경쟁력을 확보해 가고 있다는 사실이 바탕이 되고 있다.

지난 10년간 천연 다이아몬드의 생산량은 줄어들었고 천연 다이아몬드 업계는 분쟁 자금으로 활용되는 블러드 다이아몬드(blood diamonds) 커넥션으로 아직도 시달리고 있으며 새로운 광산을 찾는데 시간과 비용이 많이 발생하는 점 등이 합성 다이아몬드 업계가 ‘분쟁 무관(conflict-free)’ ‘윤리적 유통’임을 내세워 틈새를 파고들 수 있는 여지를 주고 있는 것이다.

합성 다이아몬드 시장 전망에 대하여 이회두 GOC 대표는 “보석은 기능성의 문제가 아닌 소비자의 수요 심리가 중요하다”라며 이전까지의 지르코늄 계열 합성 다이아몬드와 다르게 일종의 천연 다이아몬드 양식이라고 볼 수 있는 연구소 다이아몬드 제품들이 아름답고 내 맘에 드는 ‘나만의 가치’를 중요시 하는 젊은 층의 수요를 반영한다면 시장의 크기는 급격히 확대될 수 있다는 전망을 내놓았다.

합성 다이아몬드의 시장 전망

합성 다이아몬드 시장에 대한 전망은 실질적인 수요층을 조망해보면 상당히 밝은 것으로 관측된다. 21세기 소비층으로 볼 수 있는 80-90 출생 년대 젊은 세대는 즉각적인 소셜 커뮤니티에 참여하면서 환경 파괴와 노동 문제에 대해서도 관심이 많으면서 경제적으로는 여유가 부족하기에 환경 파괴와 노동 문제를 안고 있는 비싼 천연 다이아몬드보다는 환경과 노동 문제로부터 자유롭고 무엇보다 가격이 낮은 합성 다이아몬드에 관심을 보이고 있다.

합성 다이아몬드 시장 전망에 대하여 이회두 GOC 대표는 “보석은 기능성의 문제가 아닌 소비자의 수요 심리가 중요하다. 블록체인과 컨버전스 마케팅에 대한 강의를 하면서 젊은 층에게서 받는 피드백은 그들은 가치에 대한 ‘분명한’ 기준을 공유하고 있다는 점이다. 남들과의 관계에서도 일반적인 사회적 가치보다는 나를 얼마나 멋져 보이게 하는지, 자유로워 보이게 하는지, 나의 욕구를 어떻게 충족시켜 주는지에 대한 개인적 가치에 보다 가중치를 두고 있다는 것이다”는 대답과 함께 이전까지의 지르코늄 계열 합성 다이아몬드와 다르게 일종의 천연 다이아몬드 양식이라고 볼 수 있는 연구소 다이아몬드 제품들이 아름답고 내 맘에 드는 ‘나만의 가치’를 중요시 하는 젊은 층의 수요를 반영한다면 시장의 크기는 급격히 확대될 수 있다는 전망을 내놓았다.

글로벌 합성 다이아몬드 생산과 거래업체들도 합성 다이아몬드는 인간과 환경을 파괴하지 않은 친환경이고 진실한 다이아몬드라고 말하면서 새로운 세대의 사고방식에 부합하는 마케팅을 활용하고 있다. 천연 다이아몬드 측에서는 이에 대해 합성 다이아몬드 마케팅은 젊은 세대에게 거짓말을 하고 있으며 속임수를 쓰고 있다고 주장하기도 한다. 이렇듯 천연 다이아몬드와 합성 다이아몬드는 시장 점유율의 수성과 새로운 확장 측면에서 각자의 상반된 입장이 충돌하는 양상이 나타나고 있다.

퓨어 다이아몬드 설립자 ‘이시다 시게’와 연구소 대표 ‘아베 히데유키’

‘연구소 다이아몬드’

이러한 양상 속에 세계 천연 다이아몬드 시장의 40% 이상의 점유율을 유지하는 최대 천연 다이아몬드 원석 비즈니스를 하는 드비어스사(社)가 최근 보석용 합성 다이아몬드 비즈니스를 올 9월에 온라인과 오프라인을 통해 모두 라이트박스 주얼리(LIGHTBOX Jewelry) 회사로 새로운 브랜드로 런칭한다고 발표하였다. 천연 다이아몬드 업계에서는 이번 런칭을 통해 합리적이고 환경적인 아름다움을 강조하면서 새로운 돌풍을 일으킬지 충격적으로 받아들이고 있다. 실제로 전 세계 다이아몬드 공급을 독점하던 드비어스는 ‘다이아몬드는 영원하다’는 슬로건 아래 철저한 마케팅 캠페인을 통해 다이아몬드 약혼반지 수요를 창출한 덕분에 다이아몬드의 인기를 급등하게 만들었던 전례가 있다.

이전에도 합성 다이아몬드 논란이 없던 것은 아니지만 유독 연구소 다이아몬드가 주목받는 이유는 그 생성 과정에 있다. 현재까지의 합성석은 HPHT법과 CVD법 두 가지 방법을 통해 주로 생산되어 왔지만 경제적인 측면이나 규모에 있어서 시장에 위협적이지는 않았다.

HPHT법은 1954년에 제너럴 일렉트릭이 개발한 것으로, 수백만 년에 걸쳐 탄소를 천연 다이아몬드로 결정화시키는 강한 온도와 압력을 만들어 주고 프레스 안에 성장 채임버를 설치하여 이 안에서 HPHT 스톤이 금속 용매 촉매(주로 철, 니켈이나 혹은 이 두 가지를 섞어 만든다) 내의 탄소 분자로부터 성장시키는 방식이다.

대부분의 HPHT 스톤은 0.05% 가량의 질소가 분산되어 있는Ⅰb 타입이고 성장 채임버의 크기가 작아 한 번에 성장시킬 수 있는 스톤 수는 몇 개뿐이며 현미경으로 볼 때도 내재적으로 천연석과 다른 형태를 띤다는 단점이 있다.

좌측상열부터 Laboratory Director Hiroaki Ishizuka, CEO Chris Yang, KJ글로벌시스템CEO 양재우, Director Shigy Ishida, KJ글로벌시스템 글로벌CEO Naohisa Matsumoto 좌측하열부터 Advisor Kouichi Azuma, CTO(Block Chain) Jun Kawasaki, Managing Director Takuya Ito, Producer Hideyuki Abe 등 관계자들이 컨퍼런스를 마치고 기념촬영을 하고 있다.

CVD 방법은 HPHT법과 완전히 다르게 진공 채임버 안에서 마이크로파 혹은 다른 에너지원을 이용하여 메탄 등의 탄화수소 가스를 분해, 합성 다이아몬드를 성장시킨다. 탄소 원자가 눈송이가 눈 위에 쌓이는 것처럼 평평한 다이아몬드 기판 위에 얇은 층으로 쌓이는 방식으로 한 시간에 0.1㎜ 혹은 100 마이크론의 다이아몬드가 생성된다. CVD 법은 스톤의 성장 속도가 느리고 두께 면에서도 한계가 있는데 3㎜가 넘는 CVD 스톤으로 성장시키는 것은 극도로 힘든 작업이다.

CVD 스톤은 그 독특한 성장 방식 때문에 극소량의 질소만을 함유한, 열전도율이 높은 Ⅱa 타입이고 셰입이 독특하다. 3㎜ 이상의 CVD 스톤을 성장시키는 것은 까다롭고 비용이 많이 들기 때문에 대부분의 CVD 스톤은 1캐럿 이하로 제조된다.

이번 컨퍼런스에서 발표된 일본의 연구소 다아몬드는 기술은 놀랍게도 성분에 있어서 과학적으로도, 보석으로서도, 광학적으로도 천연 다이아몬드와 완전히 동일하기 때문에 다이아몬드 합성이 아니라 다이아몬드 양식이나 다이아몬드 성장이라는 용어를 쓸 수 있는 자신감이라고 한다.

근년, 다이아몬드 시장의 세계적 선두 기업인 다이아몬드 파운드리(레오나르도 디카프리오 출자)나, 드비어스 등이 연구소 다이아몬드에 참가함에 따라, 시장의 큰 성장이 기대되고 있는 가운데 일본에서 PURE DIAMOND FARM은 첫 메이드 인 재팬의 랩그로운 다이아몬드 제조 및 연구 기술을 응용함으로써 ‘레드 다이아몬드’, ‘블루 다이아몬드’ 등의 컬러 다이아몬드와 레인보우 다이아몬드 등 천연 다이아몬드 업계에서는 정말로 희귀하거나 혹은 존재하지 않는 다이아몬드의 제조도 가능해진다고 한다.

퓨어 다이아몬드의 아베 히데유키 대표는 “우리 기술은 HPHT(High Pressure, High Temperature) 법을 기반으로 하되 공법의 한계를 넘어서는 기술을 개발하고 적용하는 진정한 의미의 연구소 다이아몬드(lab grown diamond)를 생산할 수 있게 되었다”라는 말로 연구소 다이아몬드의 정의를 내렸다.

좌측 퓨어 다이아몬드 설립자 ‘이시다 시게’와 우측 연구소 대표 ‘아베 히데유키’. 아베 히데유키 대표는 “연구소에서 만들어진다는 것은 그 과정에 있어서 각각의 다이아몬드에도 개체차가 발생하므로 결국 하나하나가 유일무이한 존재이므로 각 개체에 고유 정보라고 하는 가치와 이력을 부과하기 위해서도 블록체인 기술이 아주 유효하다”라고 말한다.

합성 다이아몬드의 신기원

이번 컨퍼런스의 가장 유니크한 것은 연구소 다아아몬드 기술과 블록체인 기술의 결합이라고 할 수 있다. 퓨어다이아몬드사를 설립한 이시다 시게는 퓨어다이아몬드 블록체인이라는 독자의 유통 시스템을 개발했다고 발표했다.

퓨어 다이아몬드 연구소의 아베 히데유키 대표는 “연구소에서 만들어진다는 것은 그 과정에 있어서 각각의 다이아몬드에도 개체차가 발생하므로 결국 하나하나가 유일무이한 존재이므로 각 개체에 고유 정보라고 하는 가치와 이력을 부과하기 위해서도 블록체인 기술이 아주 유효하다”라고 말한다.

다시 말해 각 개체에 각인되는 아이디는 블록체인에도 관리되는 생산일 생산지등 여러 데이터 등의 정보를 붙여 주게 되므로 출하부터 판매까지의 이력들을 추적하게 된다는 점에서 천연 다이아몬드와의 차별성이 부각된다는 것이다.

천연 다이아몬드는 탄생일 특정이 불가능하고 소비자의 손에 전달될 때까지의 단계가 많을뿐더러 그 과정에서 엄청난 유통 이익이 더해지고 복수의 업자들을 거치기 때문에 이력을 관리한다는 것도 어렵고 감정서부터 위조될 가능성이 존재하지만 블록체인화 된다면 각종 데이터 등의 개체정보와 거래이력의 변조도 불가능하고 소비자에게 있어서도 안심할 수 있는 도구가 되는 것이다.

지난 8월 25일 일본에서 열린 ‘Pure DIAMOND Conference’에 초청인사로 참가한 케이제이글로벌 시스템 양재우 대표는 컨퍼런스를 마친 후 “이제 연구소 다이아몬드라는 용어는 업계에서 감정서를 발급할 만큼 품질면에서 강력한 경쟁력을 갖추고 있으며 주얼리 산업에서도 많은 관심을 보이면서 시장에 영향을 끼치기 시작했다”라며 “아름답고 화려하면서도 유일성을 갖출 수 있는 연구소 다이아몬드는 고급 소비자 시장에 신기원을 이룰 것이다”라고 전망했다.

이런 전망처럼 세계 다이아몬드 시장은 큰 전환기를 맞이하고 있는 것으로 보인다. 거대 기업의 연구소에서 생성되는 인공 다이아몬드가 천연 다이아몬드와는 전혀 별개라는 인식이 전환 될 가능성이 있다는 것이다. 21C를 주도할 젊은이들의 개인적 가치를 중시하는 감성에 맞춘 마케팅, 미래 혁명으로 불리는 블록체인 기술과의 결합, 천연 다이아몬드보다 다양한 컬러와 맞춤식 제품의 디자인 등으로 무장한 연구소 다이아몬드의 앞날이 어떤 식으로 전개될 것인지 결국 시장판단에 맡기게 될 것이다.

(좌)(주)KJ글로벌시스템 양재우 KOREA CEO, (우)Naohisa Matsumoto Global CEO. 양재우 대표는 “이제 연구소 다이아몬드라는 용어는 업계에서 감정서를 발급할 만큼 품질면에서 강력한 경쟁력을 갖추고 있으며 주얼리 산업에서도 많은 관심을 보이면서 시장에 영향을 끼치기 시작했다”라며 “아름답고 화려하면서도 유일성을 갖출 수 있는 연구소 다이아몬드는 고급 소비자 시장에 신기원을 이룰 것이다”라고 전망했다.
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