키조개(Atrina pectinata)를 이용한 흑진주 개발 및 특성평가에 관한 연구
A Study on the Development and Characteristics of Black Pearl Cultured with Pen Shell (Atrina pectinata)
초록/요약
새로운 양식 진주의 개발 가능성 타진을 위하여 키조개를 이용하여 양식된 흑진주를 조사 및 특성 분석하였다. 진주는 광산에서 발굴하는 보석이 아니라, 연체동물의 내부에서 생광물화(biomineralization)의 결과로 얻어지는 유기질 보석이다. 이러한 진주를 생산해 낼 수 있기 위해서는 연체동물 내부의 패각 안쪽에 진주층(nacre)이 존재해야 하는데, 이에 본 연구에서는 기존의 진주양식에 사용되지는 않지만, 패각 안쪽 진주층이 두텁고 아름다운 색을 지니고 있어 충분히 진주양식의 가능성을 보이는 키조개(Atrina pectinata)를 이용한 새로운 양식진주를 조사, 특성 분석하였다. 양식된 키조개 흑진주의 육안 및 광학현미경 관찰을 통해 크기, 몸색 및 훈색 등을 조사하였으며 양식진주의 표면에서 특징적으로 나타나는 진주층 성장 패턴 구조 여부를 알아보았다. 비중 측정 시 일반적인 양식진주의 비중 범위 내에 속하는 수치결과를 얻었으며, 키조개 흑진주의 진주층에 대해 측정한 미세경도(microhardness)를 흑접패진주 및 아코야진주 등과 비교하였다. 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM)을 통해 아라고나이트 형 진주층이 갖는 특징적 다각형 판상구조를 확인하였으며, 장파장 및 단파장 자외선에 대한 형광(UV fluorescence) 반응 결과를 흑접패 흑진주와 비교 분석하였다. 그리고 에너지 분산형 X선 형광(ED-XRF) 분석을 통해 해수 양식진주의 특징적 원소들을 확인하였으며, 라만(Raman) 분광 분석으로 키조개 흑진주의 진주층에 대한 aragonite형 탄산칼슘 특징을 확인하였다. 자외선 가시광선 근적외선(UV-Vis-NIR) 분광 분석 결과 키조개 흑진주의 색상 발현은 흑접패 흑진주와는 다른 요인에 기인하는 발색 양상일 것으로 추측할 수 있었으며, 퓨리에 전환 적외선 분광기(FT-IR)를 통해 전체적으로 흑접패 흑진주와 유사한 양상의 IR 스펙트럼을 얻을 수 있었고, 공통적으로 아라고나이트형 탄산칼슘의 특성 피크들이 나타남을 알 수 있었다.
more초록/요약
The development and characterization of black pearl using Pen Shell (Atrina pectinata) were executed as an effort to find a new way of making gems which can be produced by human. Pearl is the organic gemstone which does not come from mines but from the biomineralization inside mollusc. The color of a pearl is usually similar to the color of the shell nacre of the mollusc which produces it. Nacre is composed of organic matrix and inorganic calcium carbonate. When a mollusc is invaded by a foreign object, the foreign object is surrounded by the secretion of concentric layers of nacre, leading to the formation of a blister pearl or a cyst pearl. Thus a pearl is actually formed as a defensive response to an irritant. The domestic Pen shell has dark colored inner-surface nacre and it is the largest among all of domestic shells. It doesn't need a moving to be protected from harsh winter. High profitability is expected if culturing pearl using Pen Shell is successful because of the rarity of the Black-lipped south sea(Tahitian) pearl. In this study, new kind of pearl as Atrina pectinata pearl was developed and Characterized. Cultivation was executed by Jangheung Pen Shell Fisheries Association in Deukryang Bay Area. As a result, cyst pearls and blister pearls were produced. Characteristic labyrinthine patterns of Atrina pectinata pearl nacre were observed. S.G. of Pen shell pearl complied for the usual pearl standard. On the Microvickers test, Atina pectinata pearl seemed to have good enough hardness for making jewelry. UV fluorescence was observed and compared with Pinctada margaritifera pearl. Specific characteristics as sea-water pearl were detected by analysis with ED-XRF. Characteristics of Aragonite CaCO3 and lamellae which can be found with the cultured pearls were shown by FE-SEM and analysed by Raman and FT-IR. UV-Vis analysis showed different patterns of spectra compared with P. margaritifera pearl. The reason for this discrepancy is assumed by the metabolic difference of each species.
more목차
1. 서론 = 1
1.1. 연구 배경 = 1
1.2. 연구 목적 = 4
1.3. 연구 내용 및 범위 = 6
2. 문헌 조사 = 8
2.1. 생광물화에 의한 진주층 형성 기전 = 8
2.1.1. 생광물화 = 8
2.1.2. 탄산칼슘과 유기매트릭스 = 13
2.1.3. 키틴과 단백질 = 15
2.2. 진주 양식 = 19
2.2.1. 진주 양식의 종류 및 역사 = 19
2.2.2. 국내의 진주 양식 = 26
2.2.2.1. 아코야 진주 양식 = 26
2.2.2.2. 전복 진주 양식 = 27
2.3. 키조개 = 28
2.3.1. 키조개의 생물학적 특징 = 28
2.3.2. 키조개의 국내 생산 = 32
3. 실험 방법 = 34
3.1. 키조개 흑진주 양식 = 34
3.1.1. 지리적 조건 = 34
3.1.2. 모패 준비 및 진주핵 시술 = 38
3.1.2.1. 모패 준비 = 38
3.1.2.2. 진주핵 삽입 시술 = 39
3.1.3. 양성 = 42
3.2. 특성평가 = 43
3.2.1. 육안 및 광학현미경 = 44
3.2.2. 비중 = 45
3.2.3. 미세경도(microhardness) = 46
3.2.4. 전계방출 주사현미경(FE-SEM) = 47
3.2.5. 자외선 형광(UV fluorescence) = 48
3.2.6. 자외선 가시광선 근적외선(UV-Vis-NIR) 분광 = 52
3.2.7. 에너지 분산형 X선 형광(ED-XRF) 분광 = 54
3.2.8. 라만(Raman) = 55
3.2.9. 퓨리에 전환 적외선(FT-IR) 분광 = 57
4. 결과 및 고찰 = 59
4.1. 키조개를 이용한 흑진주 개발 = 59
4.2. 특성평가 = 64
4.2.1. 육안 및 광학현미경 특성 = 64
4.2.2. 비중 특성 = 67
4.2.3. 미세경도(microhardness) 특성 = 69
4.2.4. 전계방출 주사현미경(FE-SEM) 특성 = 78
4.2.5. 자외선 형광(UV fluorescence) 특성 = 83
4.2.6. 자외선 가시광선 근적외선(UV-Vis-NIR) 분광 특성 = 86
4.2.7. 에너지 분산형 X선 형광(ED-XRF) 분광 특성 = 91
4.2.8. 라만(Raman) 특성 = 96
4.2.9. 퓨리에 전환 적외선(FT-IR) 분광 특성 = 101
4.3. 키조개를 이용한 흑진주 생산에 관한 고찰 = 107
5. 결론 = 108
요약 = 111
References = 112
감사의 글 = 119