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급성장한 중국 합성 다이아몬드의 생산과 최근 업체 현황


연간 산업용 180억 캐럿, 보석용 500만 캐럿을 생산
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한미감정원 기고35

중국은 산업용 보석용 품질의 HPHT(고온고압)법의 합성 다이아몬드를 세계에서 가장 많이 생산하고 있다. 2018 산업용 HPHT 합성 다이아몬드 원석 결정 생산량은 180 캐럿이고 보석용은 500 캐럿 이상으로 증가했다. 중국에서 보석용 합성 다이아몬드를 제조하는 여러 제조사의 성장 기술, 품질, 생산량을 요약하여 소개하고자 한다.

 

중국의 합성 다이아몬드는 1964년에 최초로 시작되었다. 이후 중국 정부의 지원과 업계의 공동 노력을 통해 중국 합성 다이아몬드 생산은 전례 없는 발전을 보였으며 성장 기술도 크게 향상되었다.

 

1990년대에는 중국에서 독자적으로 개발된 큐빅(입방체) 프레스(Cubic Press) 성공적으로 추진되어 대규모로 사용되었고 이후 중국이 HPHT법으로 제조한 산업용 합성 다이아몬드가 세계 시장에 진출하였다. 2014 정저우(鄭州) 시노-크리스털(Sino-Crystal) 다이아몬드회사는 무색에서 거의 무색인 보석용 품질 HPHT 합성 다이아몬드를 성공적으로 성장시켰다(그림 1, 2). 2016년에 종우신소재(Jinan ZhongWu New Materials)회사는 고품질로 대형화하고 무색인 HPHT 합성 다이아몬드를 성장시켰는데 다이아몬드는 기존 시장의 거래에 대한 우려를 불러오는 기폭제가 되었다.

 

반면 중국의 CVD 합성 다이아몬드 성장 기술은 HPHT 합성 다이아몬드에 비해 2012년까지 대형 제조공장이 없이 비교적 느리고 규모도 작았다. 그럼에도 최근 사이에 CVD 합성 다이아몬드에 초점을 맞춘 여러 회사가 등장했고 생산된 제품과 성장 기술은 급속도로 발전했다. 대표적으로 저장성의 닝보 크리스디암(Ningbo CrysDiam) 공업 테크놀로지회사와 상하이 젠시(Zhenshi) 테크놀로지회사에서 다양한 색과 크기의 보석용 CVD 합성 다이아몬드를 대규모로 생산하고 있다.

 

HPHT(고온고압) 성장법에 의한 합성 다이아몬드

 

중국 합성 다이아 생산량


중국은 HPHT 기술로 개발한 산업용 합성 다이아몬드의 세계 최대 생산국이다.

 

2015 물량은 120 캐럿(일부에서는 150 캐럿이라고 주장) 넘어 세계 산업용 다이아몬드 공급량의 98% 차지했다. 중국의 산업용 HPHT 합성 다이아몬드 생산량은 2018년에 180 캐럿(3,600)으로 증가했다고 타이진 (Taijin Lu) 주장했다.

 

1990년대 이후 중국은 산업용 합성 다이아몬드 위주에서 보석용 품질의 HPHT 합성 다이아몬드의 성장을 위한 기술을 독자적으로 개발하기 시작했으며 특히 무색인 타입 IIa 소재의 대량 생산을 위한 큐빅 프레스 개발에 착수했다.

 

2015 초부터 심천(Shenzhen) 북경(Beijing) 있는 국영 NGTC 감정원에서는 여러 고객들에 의해 의뢰된 멜리(일명 쓰브) 크기의 무색 HPHT 합성 다이아몬드가 확인되기 시작했다. 그때부터 이미 멜리 합성 다이아몬드들이 중국 보석시장에 진출하여 천연 다이아몬드로 둔갑되어 판매되고 있었다는 것을 있다. 현재 무색(D~F)에서 거의 무색(G~J) HPHT 합성 다이아몬드에 대한 중국 생산은 전세계 생산량의 90% 차지한다.

 

한미감정원 기고52


2018년에 보석용 HPHT 합성 다이아몬드의 생산량은 원석 기준으로 500 캐럿 이상이었고 대부분은 인도에서 연마되어 전세계 보석시장으로 공급되었다.

중국에서 생산되고 있는 보석용 품질의 HPHT 합성 다이아몬드는 무색에서 황색, 청색, 핑크, 오렌지, 갈색까지 다양하며 그중 핑크는 결정 성장 조사와 어닐링처리를 통해 생성되지만 다른 색은 성장하면서 발색될 있다. 종난(Zhongnan) 다이아몬드 같은 일부 회사들은 무색에서 거의 무색(D~H 컬러) 범위 원석을 20캐럿 이상까지도 성장시킬 있는 기술을 성공적으로 개발했다. 5 이상의 회사가 1캐럿 미만은 무색에서 거의 무색인 원석 결정을 대량 생산할 있으며 3~4 캐럿 이상의 황색 원석 결정도 대규모로 생산할 있다.

 

지난 20 동안 중국은 HPHT CVD 합성 다이아몬드의 생산을 위해 100개의 생산 기업이 설립됐다. 주요 HPHT 합성 다이아몬드 제조업체들은 허난(Henan)성과 산둥(Shangdong)성에 있다. 가장 3 허난성(Henan, 河南省) 제조업체는 난양(Nanyang, 南陽) 중난(Zhongnan, 中南) 다이아몬드, 뒤를 정저우(Zhengzhou, 鄭州) 황허 다이아몬드(Huanghe Diamond, 黃河旋風) 시노-크리스털 다이아몬드(Sino-Crystal Diamond, 華晶金剛石) 있다. 각각의 회사는 1,000~4,000대의 큐빅 프레스를 가동하고 있으며 중국 전체의 프레스 장치는 10,000 이상이다.

 

합성 다이아 큐빅 프레스1


모든 회사는 보석용을 생산하고 있으며 상위 3사는 2018년에 100백만 캐럿 이상을 생산했고 시장의 요구에 따라 생산량을 조절하기도 한다.

시노-크리스털 다이아몬드는 2020년인 올해에 보석용 HPHT 합성 다이아몬드를 7백만 캐럿을 생산할 계획이라고 한다.



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CVD(화학기상증착) 성장법에 의한 합성 다이아몬드

 

HPHT 비교했을 CVD 합성 다이아몬드는 품질의 관리 가능성과 기존 산업용에서 첨단 소재로의 응용이라는 장점을 가지고 있다. 아직까지 중국의 CVD 산업은 소규모지만 빠른 성장 개발을 무시할 없다. 중국의 주요 CVD 합성 다이아몬드 업체 모두 보석용 결정을 생산할 있는 능력을 갖추고 있다. 이들의 제품은 2016 보석시장에 처음 등장했다. 생산 규모는 비교적 작으며 공장은 10~50 대의 성장용 장치를 보유하고 있다.

 

중국에서 생산되는 보석용 품질의 CVD 합성 다이아몬드는 주로 타입 IIa IIb이다. 색은 무색에서 거의 무색, 갈색, 청색, 녹색, 적색, 오렌지, 핑크 등등 다양하다. 원하는 색으로 변화시키기 위해서는 성장 처리가 필요한 경우도 있다. 예를 들어 CVD 합성 다이아몬드는 대개 갈색을 띄기 때문에 무색에서 거의 무색으로 변화하기 위해서는 HPHT 처리가 필수적이다. 녹색으로의 착색에는 조사가 필요한 반면, 적색, 오렌지 핑크는 대개 미량의 질소가 함유된 CVD 다이아몬드에 조사와 가열로 인해 발색된다. 결정 원석은 10캐럿 이상까지 성장할 있으며 1~2 캐럿 정도의 연마된 나석의 CVD 합성 다이아몬드는 대량 생산도 가능하다. 4캐럿으로 결정을 키우는 데는 15일이 걸린다.

 

결론

 중국은 2018년에 보석용으로 500 캐럿(원석)이상 성장시키며 세계 최대 보석용 HPHT 합성 다이아몬드를 생산하고 있다. 현재 중국은 무색(D~F 컬러)에서 거의 무색(G~J 컬러) HPHT 합성 다이아몬드에 대한 멜리 크기의 생산은 세계 생산량의 90% 차지한다. 또한 중국 제조사들은 사이즈로 최대 20캐럿 정도로 무색과 황색 HPHT 합성 다이아몬드를 키울 있다.

 

또한 중국의 CVD 성장 기술은 최근 년간 급속도로 발전하고 있다. 생산량은 아직 HPHT 비해 상대적으로 적지만 중국의 CVD 합성 다이아몬드는 진화하고 있다. 초기 결정과 비교하면 현재 중국에서 키우고 있는 CVD 합성 다이아몬드는 크고 순수하며 다양한 색으로 성장된다.

 

한편 지난 2019 7, 중국의 모든 HPHT CVD 합성 다이아몬드 생산회사들이 중국 합성다이아몬드협회를 결성했다. 향후 그들의 행보가 주목된다.



참고문헌

✴Taijin Lu(陆太进) 외 8, NGTC, ‘ Current Status of Chinese Synthetic Diamonds’, The Journal of Gemmology, 36(8). 2019

✴Kitawaki Hiroshi(北脇 裕士), 일본 중앙보석연구소, CGL통신 ‘天然ダイヤ モンドvs合成ダイヤモンド-生い立ちの違い-’, 54. 2020, ‘合成ダイヤモン ド:知っておきたい基礎知識から最新情報まで’ No. 49. 2019

✴Jia Xiao-Peng(賈曉鵬), 중국 길림대학, ‘중국에서의 보석용 합성 다이아몬 드의 연구와 생산’, 서울국제주얼리컨퍼런스, SJC, 2019




인물사진(김영출 원장)aa

글/ 김영출 공학박사, FGA, GIA GG

㈜한미보석감정원 원장

기업부설 첨단보석분석연구소 대표

한국복지대학교 특임교수

(사)한국귀금속중앙회 부회장

(사)한국결정성장학회 부회장



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예) 귀금속경제신문(www.diamonds.co.kr)



기사분류 : 해외뉴스, 보석감정, 다이아몬드, 시장분석
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