여러분,
‘습식 금 분석법’은 금 합금 내 금의 함량을 추정하는 간단한 방법입니다. 이 기법은 합금의 밀도를 간접적으로 측정합니다. 합금의 밀도를 바탕으로, 인듐 솔더 밀도 계산기에서 사용되는 것과 유사한 공식을 통해 금의 함량을 구할 수 있습니다.
이전 게시물에서 이 기법이 어떻게 작동하는지 설명한 바 있습니다. 기본적으로, 금 합금 시료의 무게를 측정합니다. 가령 무게가 100그램이라고 가정해 봅시다. 그런 다음 시료를 물에 담근 상태에서 무게를 다시 측정합니다(이 때문에 ‘습식 금(Wet Gold)’이라는 용어가 사용됩니다). 이때의 습중량은 94.1그램일 수 있습니다. 시료가 물 속에 있을 때 무게가 더 가벼워지는 이유는, 물이 시료를 밀어 올려서 밀려난 물의 부피에 해당하는 부력을 발생시키기 때문입니다. 건조 중량과 습윤 중량의 차이를 물의 밀도로 나누면 합금의 부피를 구할 수 있습니다. 이제 합금의 무게(질량)와 부피를 모두 알 수 있으므로, 합금의 밀도를 계산할 수 있습니다. 위의 경우, 밀도는 100/(100-94.1) = 16.95g/cm³이 됩니다. 이 방법에는 생선 무게를 측정하는 데 사용되는 매달아 쓰는 저울이 필요합니다. 이 방법을 ‘습식 금 분석법 I’이라고 부르겠습니다.
이 방법의 변형인 ‘습식 금 분석법 II(Wet Gold Technique II) ’는 실험실용 저울을 사용합니다. 이 두 번째 방법은 아래 사진에서 볼 수 있듯이, 현장에서 규산금광석의 금 함량을 측정하는 데 자주 사용됩니다.
그림 1. ‘습식 금 분석법 II’는 실리케이트 금광석의 금 함량을 측정하기 위해 현장에서 자주 사용된다.
‘습식 금 추출법’은 금과 합금을 이루는 금속이나 광물을 알고 있을 때만 효과가 있으며, 이 기법은 하나의 합금 금속이나 광물에 대해서만 적용된다는 점을 유의해야 합니다.
수년 동안 이 기법에 대해 저에게 편지를 보내온 분들을 보면서, 저는 그들이 금과 합금된 원소가 무엇인지 모르고 있으며, 금이 하나 이상의 원소와 합금될 수도 있다는 사실을 인지하지 못하고 있다는 뚜렷한 인상을 자주 받았습니다. 그들은 종종 (금 장신구 합금에서 흔히 볼 수 있는) 구리나 은과 같은 합금 원소를 가정하는 방정식을 사용했지만, 그 도출 과정을 이해하지는 못했습니다. 하지만 그들은 자신의 시료에 어떤 합금 원소가 포함되어 있는지 알지 못한 채 그 공식을 사용하고 있었던 것입니다. 다음은 그 예시입니다:
숀은 다음과 같이 썼습니다:
합금에 포함된 금의 함량을 계산할 때 다음 공식을 사용합니다: 습중량/건중량 × 2307.454 – 2088.136. 이 공식이 어떻게 적용되는지 설명해 주실 수 있나요?
앞서 언급했듯이, ‘웻 골드 기법(The Wet Gold Techniques)’은 하나의 합금 원소에 대해서만 적용됩니다. 숀이 사용하는 공식을 도출하려면 그 원소가 무엇인지 알아야 합니다. 시행착오를 거쳐, 저는 그 합금 원소가 은이라는 사실을 알아냈습니다. 그 결과, 그림 II에 나와 있는 것과 같은 방정식을 도출했습니다. 제 결과는 숀이 사용하는 것과 비슷하지만, 반올림 오차 때문인지 숀의 결과보다 약간 더 정확합니다.
그림 2. 은이 합금된 금에 대한 ‘습식 금(Wet Gold)’ 방정식을 도출하기 위한 계산 과정. 방정식 3은 어떤 합금 원소에 대해서도 적용할 수 있지만, 해당 원소의 밀도를 알아야 합니다.
위의 식 3에서 은의 밀도 대신 해당 합금 원소의 밀도를 대입하기만 하면, 다른 합금 원소에 대한 식을 도출할 수 있습니다.
그러나 가장 중요한 점은 합금 원소가 무엇인지 알고 있어야 하며, 합금 원소가 단 하나뿐이어야 한다는 것입니다. 합금 원소를 모를 때 발생할 수 있는 문제를 보여주는 예로 다음 상황을 생각해 보십시오. 합금의 밀도를12.2g/cm³로 측정하고 합금 원소가 구리라고 가정해 봅시다. 숀이 사용한 방정식에 따르면 이 시료는 50%가 금으로 구성되어 있는 것으로 나타납니다. 하지만 만약 합금 원소가 실제로 은이라면, 시료의 금 함량은 30%에 불과할 것이며, 이는 상당한 차이를 보입니다.
건배,
론 박사
