전마된 보석 (The Tumbled Gems)

전마된 보석들은 다채로운 보석류로 만들 수 있다. 비정형 (baroque)들은 팔찌(bracelet), 매단장식(pendant), 귀고리와 그 밖의 작품들로 만들기 위하여 고리줄(chain)과 그 밖의 부속품(finding)들에 부착할 수 있는 종형 두겁(bell cap)에 접착된다. 납땜(soldering)이 필요없으며 필요한 장비라곤 코가 긴 한 쌍의 플라이어(plier)와 약간의 이폭시 접착제이다.

지난 몇 년동안 배럴(barrel)과 연마재를 이용하여 보석 돌들을 마무리하는 방법이 널리 관심을 끌었다. 이것은 보석세공 산업에 있어서 결코 새로운 것이 아니다. 약 100 년 전에 유사한 형태의 장비가 사용되었는데, 덜거덕거리는 것(rumbler, 회전통)이라고 하는 것을 보아서, 소음발생기(noise made)였음이 틀림없다.

대부분의 사람들이 전마용 배럴의 작동은 간단하고 미세하게 마무리된 돌들을 빠르게 만들어 낼 것이라고 생각하고 있는 것 같다. 이것은 정확하지 않다. 보석 돌의 연마가공에 대한 지식이 전혀 없는 사람이 통 속에 미가공 재료들과 연마입자들을 넣고 전동기 스위치를 올리고 작동을 시작하면 바로 잡혀진다.

여기에 3 개의 기본적인 형태의 전마기들 있다: 맞은편 위는 다중의 방을 지닌 고정식 드럼 전마기. 맞은편 아래는 개방형 전마기. 위는 떼어낼 수 있는 드럼 전마기.

여기에서 이런 형태의 장비를 만족스러운 방법으로 작동하기 위한 여러 가지의 요구사항들에 주의를 기울여야 할 것이다. 많은 사람들이 전마기(tumbler)들이 일시적인 유행에 지나지 않으며 곧 사라질 것이라고 예견하고 있다. 이런 생각에는 적어도 어떤 논리가 있는 것 같다. 멋지고 가치있는 보석들을 수집할 때, 전마된 것들은 같이 놓기가 어려운 것은 사실이다. 한 움큼의 가치있는 미가공의 단백석(opal), 터키석(turquoise), 마노(agate) 그리고 비슷한 것들을 전마기의 주둥이에 쓸어 넣는 생각을 하는 사람이 없다. 범용의 또는 저급의 보석재료들만 전마기로 통탕거리거나 거칠게 다룰 것이라고 믿는 것이 일반적이다. 따라서, 있다고 하더라도, 수집가들의 멋진 보석들의 진열장에는 극히 제한된 숫자의 전마된 보석들만이 있을 것이라고 예견할 수 있다. 숙련된 사람의 손만이 가치있는 미가공 보석에 가장 큰 이점을 지니도록 적절하게 마무리할 수 있다.

전마기가 기능할 수 있도록 하기 위하여 만족해야 하는 어떤 기계적인 요구사항들이 있다. 이것은 배럴은 어떤 최소의 크기이어야 하며, 조각된 보석 재료들의 어떤 최소량의 용적과 무게, 연마입자(grit)들과 물 또는 사용되는 어떤 기법을 의미한다. 이것은 내용물들을 돌리거나 옆으로 미끄러지게 하여 결과적으로 연마작업을 하는 마찰이 생기게 한다. 다시 말해서, 일부 사람들로 하여금 만족스러운 전마기는 주석 깡통에 한 움큼의 보석 연마입자들과 연마재로 이루어질 것이라는 생각을 들게 만든 것 같다. 그것들은 반드시 그렇게 작용하지 않는다. 스스로 시도한다. 이것이 이 기계에 주어진 모든 사양서들에 대략 5 갤런(gallon)(0.019 m³) 또는 보다 큰 부피를 지닌 용기가 포함되는 이유이다. 이것은 소위 20 또는 30 파운드(9.07 또는 13.61 kg)의 충전된 보석조각들을 다루기 위해서 수 파운드의 연마입자(grit)들의 연마재 충전(abrasive charge)를 의미한다.

많은 디자인들의 보석전마기들이 있다. 이 대형 기계들은 한번에 수 파운드의 재료를 취급할 것이다. 위는 개방형 전마기로 사용되는 목재 배럴를 구동하기 위하여 축을 사용하는 고정식 드럼 전마기이다. 목재 배럴들은 특히 광택을 내기 위하여 일부사람들이 선호한다. 아래는 대략 30 갤런(0.11 m³)의 용량을 지닌 개방형 대형 전마기이다.

여기에 이 공구에 대해서 표명되었던 반론, 단점과 장점의 일부가 있다.

가장 확실한 것은 대량의 작품들에 아주 좋은 광택을 내는 손쉬운 수단이라는 것이다. 일부의 사람들은 전마기가 작게 절단된 판(slab)들과 그 비슷한 것들로부터 맥석(matrix)들을 제거하고, 그리고 나서, 연마 휠들과 광택 버프들로 통상적인 방법으로 작업을 완료하기 좋다고 알고 있다.

상업적인 생산규모에서, 작은 직경의 절단된 판들을 광택재 그리고 물과 함께 전마기에 넣으면, 적당하게 좋은 광택이 얻어진다. 작은 마노(agate) 판들이 종종 이런 방법으로 마무리되며 도핑(dopping)과 수 광택(hand polishing)을 생략하는 인건비 절감장치를 갖고 있는 관계로, 공급상점으로 하여금 아주 저렴한 가격으로 판매할 수 있게 해 준다.

일부는 지저분한 작업부분에 반대하고 있다. 거침에서 미세한 연마입자로, 그리고 나서, 최종 광택분말로 바꾸기 위하여, 배럴자체뿐만 아니라 재료로부터 연마입자를 세척할 필요가 잇다. 이것은 항상 쉽게 이루어지지 않는다. 상업적인 그리고 주문에 기초하여 이 작업을 하는 공급상점은 일반적으로 한번에 한 다스이상의 전마기들을 동시에 작동한다. 이 경우에, 다음 회의 운전까지 같은 용기에 같은 연마재 연마입자를 사용하기 때문에 전마기 자체는 세척할 필요가 없다. 가내 보석 연마가공가들에게는 이 기법을 사용하기가 쉽지 않다. 무거운 실리컨 카바이드 연마입자들을 가정용 배수관에 버리면 배관이 막힐 수 있다는 사실에 주의를 기울여야 한다. 이것이 일부 사용자들이 배관친구(plumber's friend)라고 부르는 이유이다.

상업적인 관점에서, 이 특이한 보석들은 한 작품에 한 다스 이상이 부착될 수도 있는 팔찌들과 목걸이들을 포함한 모조보석류(costume jewelry)에 널리 사용된다. 금속 두겁(metal cap)들을 돌에 단순히 접착하므로써 돌들에 부착하는 특별한 두겁들이 보석류 공급상점들에 의해서 판매되고 있다. 현재 모조보석류 제조거래에 있어서 이 목적으로 다소 많은 양의 전마된 보석들이 이 목적으로 사용되고 있다.

작업의 각 단계마다 전마기가 운전되어야 하는 시간은 운전하고자 하는 재료의 형태, 크기, 속도, 연마입자, 등등, 다양한 기계적인 인자들에 의해서 변할 수 있다. 몇 시간마다 멈추고 작업의 과정을 점검하는 것이 관습적이다. 그러나, 각 단계마다 제법 많은 시간이 요구된다. 이것은 하루나 밤새의 작업이 아니다.

장비의 형태들

분리식 배럴을 지닌 소형 탁상용의 애호가용 전마기. 이 간단한 디자인은 채우거나 세척하기 위하여 배럴을 들어올리기가 용이한 관계로 많은 제조업체들이 만들었다. 다른 형상들보다 가장 효율적으로 여겨지는 육각형 배럴이 널리 사용된다.

여러 가지 형태의 수많은 전마용 배럴들이 기술되어 왔다. 가장 대중적인 그리고 가장 효율적인 것으로 보이는 것은 육각 형상의 금속배럴이다. 이것들은 직경 12 에서 16 인치 정도로 직경과 같거나 대략 두 배의 길이를 지닌다. 일부 상업적으로 만들어진 장비들에서 배럴은 둘 또는 그 이상의 밀폐된 구역을 나누어져 한번에 둘 또는 3 가지의 작업을 동시에 할 수 있다. 이것은 가내 작업자에게 제법 장점이 되는 것 같다. 금속배럴은 충전, 제거 그리고 세척할 수 있도록 측면 또는 끝에 개구를 지니고 있어야 한다. 즉시 사용할 수 있는 이 종류의 완전한 장비는 현재 크기, 장비 등등에 의해서 가격이 변한다.

일부 가내 제작 장비들은 단순히 적당한 크기의 금속드럼, 예를 들면, 기름용기이다. 한 쪽에 공급용 구멍이 있으며, 드럼은 회전될 수 있도록 수평으로 놓여진다. 목재배럴도 역시 사용될 수도 있지만 연마재 연마입자들을 세척할 때의 확실성으로 인해서 금속이 선호된다.

연마의 대부분은 재료가 떨어질 때 되는 것이 아니고 미끄러질 때 되므로 배럴이 회전하는 속도에 대한 충분한 고려가 있어야 한다. 만족스러운 결과를 얻지 못하는 많은 경우들이 회전하는 전마기의 부적절한 속도에 기인한다. 30 인치 배럴의 한 제조업체는 보석재료, 연마입자들과 물 등 전체 충전양의 반이 채워진 배럴에 대하여 20 rpm을 권장한다. 모든 경우들에 있어서, 장비는 아주 저속으로 작동된다.

최고 효율의 속도를 결정하는 많은 기계적인 인자들이 있는데, 이것에는 장비의 크기, 작업되는 재료의 형태와 양, 전체 충전 부피, 물의 양, 등등이 포함된다. 대부분의 전마기 운영자들은 경험에 의해서 최적 속도를 결정하는데, 시시각각 작업과정을 관찰하고, 이것으로부터 여러 가지의 운영들에 대한 최적 속도들을 경험을 통하여 배울 수 있다.

전마된 보석들로 만든 귀고리들. 필요한 모든 것이란 2 개의 전마된 돌들, 2 개의 종형 두겁들, 2 개의 연결고리(jump ring)들과 한 쌍의 귀고리용 철사들이다. 두겁들은 이폭시(epoxy) 접착제로 돌들에 접착되며 연결고리들에 의해서 귀고리용 철사들에 연결되면 부착이 완료된다. 이것은 가장 간단한 형태의 보석류 제작이다.

배럴을 부착하는 데에는 일반적으로 2 가지 방법들이 있다. 용기와 충전물은 무겁기 때문에, 배럴의 끝단들이 금속 로울러(roller) 또는 베어링(bearing)에 놓일 수 있도록 금속 플랜지(flange)를 매달기를 권하고 있다; 세척과 충전이 손쉬운 분리가능한 배럴. 또는 짧은 굴대와 풀리(pulley) 공간을 지닌 플랜지들을 배럴의 2 끝단들에 볼트(bolt)로 체결하거나 용접한다. 장비는 저속으로 작동되므로 상대적으로 낮은 마력의 전동기를 사용할 수도 있다. 소음을 줄이기 위하여, 금속배럴에는 스펀지 고무판을 접착한 것과 같은 어떤 재료를 안에 붙일 수도 있다. 대부분의 상업적인 전동기들은 1,725 rpm의 표준속도로 작동되므로, 전동기 축과 배럴에 있는 적당한 풀리 장치 또는 둘 사이의 감속장치에 의해서 감속되어야 한다. 광택에는 약간 낮은 속도가 권장된다.

연마재 충전

최적의 연마재 충전을 위한 좋은 취급방법이 출판되어 있으며 이에 대한 조언은 모든 작업자에 따라 변하는 것 같다.

평균적인 배럴충전은 물을 포함한 최종 충전시 반 정도 채워지는 것을 일반적으로 권장하고 있다. 어떤 경우들에 있어서, 이것은 약간 증가하거나 또는 감소하지만, 적당한 미끄러짐이 일어나지 않으면 장비가 기능을 하지 못한다는 것을 기억하여야 한다. 이것은 전체 충전물이 너무 적거나 또는 너무 크면 요구되는 비비는(rubbing)작용이 일어나지 않는다는 것을 의미한다. 그러므로, 물의 부족으로 인해서 충전물이 너무 두껍거나 무거우면, 충전물은 단순히 회전만하고 연마 또는 광택은 적절하게 이루어지지 않는다.

작업하고자 하는 재료들의 형태에 따라 다양한 조언들이 주어진다. 어떤 재료들을 동시에 작업하는 경우, 일반적으로 유사한 경도(hardness)를 지닌 재료들을 동시에 작업하는 것이 권장된다. 마노(agate)와 같이 단단한 보석을 공작석(malachite)와 같은 부드러운 것들과 함께 작업을 하는 경우에, 후자의 재료는 완전히 또는 거의 연마되어 사라질 수 있을 것이다. 첫 거친 연마에는 100 연마입자의 사용이 일반적인 것 같다. 이것 다음으로 320 연마입자의 운전이 뒤따른다. 여기에는 많은 변경들이 있을 수 있다. 어떤 경우에는 더 거친 연마입자로 시작할 수 있고 600 또는 심지어 더 고은 연마입자로 내려가면서 작업할 수 있다. 그러나, 모든 일상적인 작업에는 2 가지 연마입자의 운전이면 충분할 것 같다.

위는 소형, 탁상 개방형의 애호가용 전마기로, 약 1/4 갤런(gallon)의 보석재료와 침전액(slurry)의 용량을 지니고 있다. 왼쪽은 전마용 배럴로 사용되는 오래된 자동차 바퀴이다. 바퀴는 구동 및 감속을 하는 2 개의 구동 축들 위에 간단히 올려져 있다.

캐버션(cabochon) 작업에서 조언한 기법과 같이, 최종 연마(또는 미세연마(sanding) 작업으로 깊게 파인 긁힌 자국들이 모두 제거되면, 광택작업은 더 빠르고 더 효율적으로 진행된다는 것을 알게 될 것이다. 이 원리는 전마(tumbling)에 적용된다. 많은 작업자들이 최종 연마재 전마작업은 600 연마입자로 행하며, 최종 광택은 빠르게 행해지고 작업물의 광택은 보다 좋아진다고 알고 있다. 광택재가 들어있는 용기에 재료가 놓여있고 깊게 파인 긁힌 자국들을 오랫동안 광택을 내는 어떤 경우에는 틀림없으나, 캐버션 작업에서 배웠던 내용을 여기에서도 유의하여야 할 것이다.

연마입자 충전과 작업하고자 하는 재료의 형태와 무게에는 명확한 관계가 있다. 일반적으로 약 5 파운드(2.27 kg)의 실리컨 카바이드 연마입자들은 20 에서 25 파운드(9.07 에서 11.34 kg)의 미가공 보석 조각들 또는 절단된 판(slab)들과 같이 사용된다. 어떤 조언은 더 그리고 어떤 조언은 적다.

연마입자들 내에 강철 구(ball)들과 같은 것들을 사용하는 데에 대한 장점들과 단점들에 대하여 언급한 좋은 조언들이 있다. 실리컨 카바이드로 만들어진 상업적인 구들도 역시 사용되고 있다. 모래, 톱밥, 등등 과 같은 것들도 역시 나름대로의 주장을 갖고 있다. 볼 밀(ball mill)이라고 하는 철(iron) 구들이 널리 사용된다. 이것은 광석들과 같은 다양한 재료들이 회수용 분쇄기로 들어가기 전에 미세하게 연마되는 상업적인 공정이다. 로드 밀(rod mill)이라고 하는 강철 로드(rod)를 사용하는 연마분쇄기(grinding mill)들도 역시 연마에 널리 사용된다. 재료를 분말로 연마하는 것이 로드와 볼 밀들의 유일한 목적이다. 이 측면은 논쟁의 여지가 있으며, 만약에 원한다면 독자자신이 실험할 수도 있을 것이다.

최종광택

전마의 원리

A는 정체되어 있는 재료, B는 실제 연마 또는 광택이 이루어지는 미끄럼층. C는 약 15 rpm에서 미끄럼이 시작되는 부분. D는 25 rpm에서의 미끄럼 시작점. E는 35 rpm에서의 시작점. 속도는 광택은 대략 C에서 연마는 C와 D사이에서 미끄럼이 시작되도록 일반적으로 설정되어있다. 만약에 E까지 재료를 가져가도록 속도가 설정되어 있으면, 미끄럼대신 떨어지게 되어, 돌들이 비벼지지 않고 함께 부딪치는 딸깍거리는 소리가 난다. 연마시에는 모든 작업동안 최대한의 미끄럼작용이 생기도록 속도를 조절해야 한다. 광택에는 더 부드러운 작용이 바람직하므로, 속도가 느려진다.

최종광택에서 가장 큰 어려움들을 마주치게 된다. 최종 광택에는 거의 대부분의 광택재들이 사용된다. 연마용 연마입자들이 용기와 보석재료로부터 완전히 세척되지 않으면, 만족스러운 최종광택을 기대하기 어렵다는 것을 유념하여야 한다. 마치 실리컨 카바이드 연마입자들로 오염된 펠트버프(felt buff)로 완벽한 최종광택을 얻고자 시도하는 것 같다. 전마되고 있는 보석재료들이 구멍들, 파면들, 중공들, 등등에 존재하면, 연마재 연마입자들이 광택작업으로 옮겨지는 것은 쉬운 문제이다.

실제적으로 모든 전마기 운영자는 자신이 선호하는 광택재가 있으며, 이것들에는 캐버션 작업에 사용되었던 모든 광택재들을 포함하고 있다. 최종분석에서 비싸지 않은 공기부양의 트리펄리(tripoli)가 어떤 것이든지 거의 좋아 보인다. 트리펄리는 수세기동안 보석세공산업에서 거의 만능 광택재이었으며 더 현대적인 광택재가 발명되기 전에 오랫동안 사용되었다. 트리펄리는 아직도 좋으며, 특히 현대적인 공기부양 제품에 좋다. 광택작업은 일반적으로 연마작업보다 더 오래 걸린다. 캐버션 광택에서와 같이. 모든 것들은 같은데, 전마광택 작업도 역시 제거되어야 할 긁힌 자국들, 긁힌 자국들의 깊이, 등등에 좌우될 것이다. 그러나, 어떤 경우에, 광택은 더 오래 걸릴 것인데, 아마 평균적으로 2 배 정도일 것이다.

광택 충전재에 약간의 세제를 더하라고 많은 운영자들이 조언하고 있다. 이것은 광택분말과 보석재료사이의 접촉을 향상시키기 위한 것이다. 많은 상업적인 세제들이 주창되어 왔다. 일부는 적당한 크기의 비누조각들을 섞어 넣는 것을 선호한다. 일부 운영자들은 2 에서 4 차례까지의 연마작업들 후에는 서너차례의 완전히 다른 광택작업을 하라고 조언한다. 지루하지만, 효과적임에는 틀림없다. 크리스머스(Christmas) 시기에 비정형(baroque)를 얻기 위해서는 한 여름에 작업들을 시작해야 할 것이다.

광택에 권장되는 속도들의 대부분은 연마 속도들의 대략 반이다. 다시 말해서, 첫 거친 연마가 일반적으로 가장 빠른 속도이며, 또다른 더 미세한 단계들에 도달했을 때 속도는 늦는데, 대략 25 에서 30 rpm에서 최종광택 작업에서는 10 에서 15 rpm으로 낮추어진다. 연마재 연마입자들이 최종광택 작업으로 조금이라도 옮겨지기만 해도, 전마기를 얼마나 오랫동안 작동시켰는지는 관계없이 계속해서 미세한 새튼 마무리(satin finish)만을 나타낼 뿐이다. 보석에 적당한 광택이 있는 마무리를 얻기 위해서는 광택충전물에 거친 연마재 연마입자가 전혀 없어야 한다. 광택작업이 거의 끝나가면, 거의 마무리된 비정형들을 광택버프로 작업할 수 있는데, 조금만 수고를 하면 작업이 마무리될 것이다.

다소 적게 충전하면 용기를 효과적인 방법으로 취급할 수 있을 것이라는 생각으로 다소 실험적인 작업을 하였다. 이 용기들에는 중심에 벗어나서 작동되는 배럴과 길지만 직경이 작은 배럴의 사용이 포함되어 있다. 천천히 회전할 때, 이것은 충전물이 배럴의 한 끝에서 다른 끝으로 미끄러질 수 있도록 해 준다. 이러한 종류의 적절한 기계적인 배치는 효과적이라는 것이 증명되어야 한다.

일부는 연마충전물에 첨가재들을 사용하라고 조언하는데, 이것들에는 상업적인 샌드 블라스팅(sand blasting)에 사용되는 모래들같은 재료들이 포함된다. 일부는 세제대신 중탄산소다(bicarbonate of soda)의 사용을 선호하는데, 충전물에 수 파운드(pound)를 첨가한다. 이러한 보조재들 모두 연마와 광택작업 모두에 효과적인 것 같다. 그것들은 또한 연마광택작용을 더디게 만드는 경향이 있는 점성질의 침전물을 막는 데에 보조역할을 한다. 기꺼이 하고자 하는 사람들에게는 실험적으로 제한이 없는 여기 널리 개방된 분야가 있다.

비정형을 대량으로 생산하는 공급상점들 중의 일부는 주문작업을 한다. 거친 조각들을 마무리해 주는 비용은 주문 캐버션 작업에 필요한 표준충전물에 비하여 아주 미미하다. 일부 상업적인 회사들은 아주 큰 전마기들을 운영하는데, 그들 중의 일부는 수백파운드의 보석조각들의 충전을 요구한다. 많은 사람들이 캐버션 연마가공에 적당하지 않은 자신들의 조각난 재료들을 이 상업적인 전마기들에 보내는 것에 대부분 만족하고 있다. 작고 절단된 판(slab)들도 역시 이러한 방법으로 취급할 수도 있다. 큰 직경의 판들은 옥(jade)와 같이 아주 단단한 재료인 경우들을 제외하고 전마시에 깨지는 경우가 있다.

전마기들 또는 분쇄기(mill)들은 이름그대로, 광산과 주물을 포함한 다양한 산업들에서 널리 사용되고 있다. 작은 크기의 철 주물들은 일반적으로 전마기들에 의해서 마무리되며, 이곳에서의 작업은 연마재 모래들, 철구(iron ball)들, 로드(rod)들, 등등과 함께 일반적으로 건식으로 행해진다. 이곳에서의 작업도 역시 재료의 낙하가 아닌, 배럴이 회전할 때와 같이 미끄럼에 의해서 행해진다.

보석재료의 대규모의 상업적인 전마를 위하여, 일부 운영자들은 주물산업에서 일반적으로 사용되는 장비를 사용하고 있다. 이 튼튼한 다용도의 장비들은 보석전마작업에 좋은 이점들을 가져다 줄 수 있도록 즉시 채택되고 활용될 수 있다.