최근 수정 시각 : 2018-10-05 10:10:08

사파이어

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1. 개요

파일:external/diamonds.co.kr/136392111154.jpg
Sapphire

1. 개요

보석의 일종. 9월의 탄생석으로 자애, 성실, 덕망을 뜻한다. 한자어로 청옥(靑玉)이라고 사전에도 나와있지만 청옥이라는 단어는 근대 일본에서 번역하면서 붙인 단어고 중국에서는 예로부터 남보석(藍寶石)이나 청보석(靑寶石)이라고 불렀다.[1][2] 또한 대한민국 장교의 임관반지로는 3사 장교의 임관반지에 사용된다.

루비와 마찬가지로 강옥의 일종으로, 섞인 것이 달라 색깔이 다르게 나왔을 뿐이다. 주로 푸른빛을 띤 것만 사파이어라고 알려져 있지만, 앞서 말했듯이 코런덤 결정으로서 이물질이 섞여 색깔을 띠었되 그 색깔이 진홍색이 아닌 것은 모두 사파이어이다. 진홍색을 띠었을 때는 루비로 분류하며, 그 외에는 핑크 사파이어, 옐로우 사파이어, 화이트 사파이어, 그린 사파이어 등 수 많은 컬러가 나올 수 있다. LP레코드가 유행하던 시대에는 레코드 바늘에 흰 사파이어를 사용했다. 심지어 분홍색이라도 진홍색만 아니면 사파이어이다. 아무 불순물도 섞이지 않은 것, 즉 순수한 Al2O3 결정은 무색 투명한데, 시계 유리 등에 쓰이는 사파이어 글래스가 이것이다.

인조 강옥은 인조 다이아몬드에 비해서는 만들기 그리 어렵지는 않은 편으로, 1902년에 처음 만들어진 이후 많은 제조법이 고안되었다. 하지만 어느 것이나 여느 인조 보석 제조처럼 재료를 넣고 고온·고압에서 굴리는 것이라는 공통점이 있다.

사실 만들기 쉽다는 것보다 더 중요한 것이 크게 만들 수 있다는 것으로, 인조 다이아몬드는 아직까지 최대 300캐럿[3] 정도가 기술적 한계지만 인조 사파이어는 구성분자인 산화 알루미늄(알루미나)을 원료로 하고 결정의 성장조건이 다이아몬드에 비하여 상대적으로 호조건인 관계로 충분한 시간과 돈, 장비만 있으면 한번에 최대 500kg짜리 결정도 만들 수 있다. 이건 대단히 중요한 장점으로, 결정이라는 특성상 금속처럼 필요한 대로 성형하거나 접합시킬 수가 없기 때문에, 한 번에 만들어지는 크기가 결국 최종적으로 쓰일 수 있는 크기의 한계를 결정짓기 때문이다. 쉽게 말해 3cm 짜리 결정으로는 죽었다 깨어나도 4cm 짜리 가공품을 만들 수 없는 것. 인조 다이아몬드의 산업적 이용이 아직까지 대부분 가루 형태로 절삭 공구 표면에 발리거나 초소형 칼날로 쓰이는데 그치고 있는 것이 이 때문이다.

이처럼 다이아몬드에 비해 생산하기 수월하면서도 긁힘내성인 경도는 다이아몬드 다음으로 높기 때문에[4] 초경재료로서 산업적 수요가 대단히 많다. 당장 웬만한 고급 시계의 글라스(유리알)는 대부분 인조 무색 사파이어 크리스탈로 되어 있다. 때문에 몇 년이 지나 시계 몸통은 세월의 흔적으로 뒤덮였는데도 사파이어 글라스만은 흠집 하나 없이 깨끗한 모습을 볼 수 있다. 심지어 고급 사포에도 사파이어 가루라 할 수 있는 알루미나가 도포되어 있다. 단순히 경도가 높은 것 뿐만 아니라 몇몇 물리적 특성[5]들도 유리와 다르기 때문에 여러 방면에 쓰인다. 심지어는 특수한 반도체 결정의 성장용 기판으로도 쓰인다. 실리콘 계열은 당연히 아니고 Ga,As같이 2가지 이상의 원소를 합성해서 만드는 반도체의 경우에 해당하는데, 이런 물질들은 실리콘 결정을 만들때처럼 녹여버리면 화학결합이 깨져버려 다른 물질이 되어버리기 때문에 기판 위에서 결합반응을 시키는 형태로 만든다. 더 나아가 규소를 대신해서 군사 & 우주용 CPU를 만들 때 쓰이기도 한다.

단점은 당연하지만 강화유리보다 비싸다는 것과, 너무 튼튼해서 가공이 어렵다는 것, 빛의 투과율이 유리보다 작아 밝기가 좀 더 줄어든다는 것 그리고 충격에 대해서는 유리보다 약하다는데 있다.[6] 주 제조국은 미국러시아이며, 2003년에만 전 세계에서 250톤 가량의 인조 사파이어가 제조되었다.

애플의 경우에는 위의 압도적인 경도 덕에, 스크래치가 나면 사실상 기능이 무용지물이 되는 카메라의 렌즈와 터치ID 센서의 커버글래스에 일반 유리가 아닌 사파이어 크리스탈을 사용하고 있다. 한때 아이폰 6부터는 전면화면에도 사파이어 글라스를 적용한다는 루머가 있었으나, 결국은 채택되지 않았다. 그사이, 2014년 화웨이에서 전면에 사파이어 글라스를 채용한 스마트폰 Ascend P7를 출시하였다.

군대에서도 많이 활용하는데, THAAD에 들어가는 IR 탐색기와 F-35의 EOTS에 사용된다. 상술했듯이 경도가 강하고 빛이 투과되는 대역이 넓으며 열방사율이 낮기 때문에 기타 군용장비에서도 폭넓게 사용되고 있다.


[1] 중국에서 청(靑)이라고 하면 대개 초록빛에 좀 더 가까운 색을 말하고, 흔히 말하는 파란색은 남(藍)이라고 한다.[2] 루비도 마찬가지로 홍옥이 아니고 홍보석(紅寶石)이다. 한문으로 된 서적을 읽다가 청옥이나 홍옥이라는 단어가 나오면 청색의 옥, 홍색의 옥을 의미할 뿐이니 헷갈리면 안 된다.[3] 60g. 호두 크기 정도.[4] 강옥의 모스 굳기는 9다. 금강석은 10. 실제 경도 차이는 10배 정도라지만 사파이어 수준의 경도로도 깨지면 깨졌지 긁힘은 정말 보기 어렵다.[5] 대표적으로 빛의 파장에 따른 투과율 등.[6] 사파이어 웨이퍼 한장을 폴리싱 연마하는데 한 시간이 걸리며(그나마도 초경합금, 보라존, 다이아몬드 등으로 해야 하는데 죄다 산업적으로 비싼 물건이다), 시계를 좀 만져 본 사람이라면 실수로 어디 살짝 찍었는데 사파이어 결정 모양으로 크리스탈이 쪼개진 것을 경험하거나 본 적이 있을 것이다.

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