광택
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1. 개요
광택은 빛이 물체 표면에서 반사되는 정도를 의미하며, 표면의 매끄러움, 재료의 특성, 빛의 입사각 등에 따라 달라진다. 광택의 정도는 정반사, 난반사, 흡수, 투과 등의 빛의 상호 작용에 의해 결정되며, 표면 거칠기는 정반사 수준에 큰 영향을 미친다. 광택은 금속 광택, 아금속 광택, 비금속 광택으로 분류되며, 금강 광택, 유리 광택, 지방 광택, 수지 광택, 진주 광택, 견사 광택, 납 광택, 무광택/토광택 등 다양한 종류가 있다. 광택은 광택계를 사용하여 정량적으로 측정하며, 캣츠아이 효과, 별 효과, 변색 효과, 실러 효과, 유색 효과, 아벤츄린 효과 등 다양한 광학적 현상을 나타낸다.
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광택 | |
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지도 | |
개요 | |
정의 | 표면이 거울처럼 빛을 반사하는 정도 |
광학적 특성 | 표면이 정반사 방향으로 빛을 반사하는 능력 |
측정 | 광택계(glossmeter)를 사용하여 측정 |
광택의 종류 | |
거울 광택 (Specular Gloss) | 입사각과 같은 각도로 반사되는 빛의 양으로 결정 |
확산 광택 (Diffuse Gloss) | 모든 방향으로 반사되는 빛의 양으로 결정 |
광택에 영향을 주는 요인 | |
표면 조도 | 매끄러운 표면은 높은 광택, 거친 표면은 낮은 광택 |
굴절률 | 빛이 투과하는 매질의 굴절률은 광택에 영향 |
입사각 | 빛이 표면에 입사하는 각도에 따라 광택이 달라짐 |
파장 | 사용되는 빛의 파장에 따라 광택이 달라짐 |
광택의 응용 | |
산업 | 페인트, 코팅, 플라스틱, 종이 등 다양한 산업 분야에서 광택은 품질 관리의 중요한 요소 |
예술 | 예술 작품에서 광택은 시각적 효과를 극대화 |
일상 생활 | 제품 디자인에서 광택은 제품의 매력도를 높이는 데 사용 |
용어 | |
영어 | Gloss, Luster |
일본어 | 光沢 (Kōtaku) |
측정 방법 | |
광택계 | 특정 각도에서 반사되는 빛의 양을 측정하여 광택 값 계산 |
반사율 측정 | 표면에서 반사되는 빛의 비율을 측정 |
2. 광택의 이론
빛이 물체에 닿으면 흡수, 투과, 산란, 정반사 등 다양한 상호 작용을 한다.
- 흡수: 물체가 빛을 흡수하는 현상으로, 주로 물체의 색상에 영향을 미친다.
- 투과: 빛이 물체를 통과하는 현상으로, 표면의 투명도 및 불투명도에 따라 달라진다.
- 산란: 빛이 여러 방향으로 흩어지는 현상이다. 표면이 거칠수록 빛이 여러 방향으로 산란되어 광택이 약해진다. (난반사)
- 정반사: 빛이 입사각과 같은 각도로 반사되는 현상이다. 표면이 매끄러울수록 정반사가 강하게 일어나 광택이 강해진다.

표면 질감은 정반사 정도에 직접적인 영향을 준다. 매끄러운 표면은 대부분의 빛을 정반사 방향으로 반사하여 반짝이는 것처럼 보이지만, 거친 표면은 빛을 여러 방향으로 산란시켜 칙칙하게 보인다.
기질 재료의 종류도 광택에 영향을 미친다. 금속이 아닌 재료(예: 플라스틱)는 조명 각도가 클 때 더 많은 빛을 반사하는 반면, 금속은 어떤 각도에서도 많은 양의 빛을 반사한다.
프레넬 방정식은 빛의 입사각과 물질의 굴절률에 따라 정반사율을 계산하는 데 사용된다. 비편광광의 강도가 이고 입사각이 일 때, 정반사광의 강도 과 표면의 굴절률 을 사용하여 정반사율 는 다음과 같다.
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2. 1. 표면 거칠기
표면 거칠기는 정반사 수준에 큰 영향을 미친다. 가시광선 주파수에서 표면 조도는 마이크로미터 범위가 가장 중요하다.
특징적인 거칠기 높이 변화량 을 갖는 거친 표면에서 각도 로 반사되는 것을 보여준다. 표면 요철의 상단과 하단에서 반사되는 광선 사이의 경로 차이는 다음과 같다.
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빛의 파장이 일 때, 위상차는 다음과 같다.
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가 작으면 두 광선(그림 1 참조)은 거의 위상이 같아 보강 간섭이 발생한다. 따라서 시료 표면은 매끄럽다고 간주할 수 있다. 그러나 이면 광선의 위상이 같지 않고 상쇄 간섭을 통해 서로 상쇄된다. 정반사광의 강도가 낮다는 것은 표면이 거칠고 다른 방향으로 빛을 산란시킨다는 것을 의미한다. 매끄러운 표면의 기준으로 중간 위상 값을 로 설정하면 위 식에 대입하여 다음을 얻는다.
:
이 매끄러운 표면 조건은 '''레이리 거칠기 기준'''으로 알려져 있다.
3. 광택의 종류
광택은 크게 금속 광택과 비금속 광택으로 나뉜다.
광택 측정의 표준화는 헌터(Hunter)와 ASTM(미국재료시험협회)에 의해 주도되었으며, 1939년에 ASTM D523 표준 시험 방법(Standard test method for specular gloss)이 제정되었다.[6] 이는 60°의 정반사각에서 광택을 측정하는 방법을 포함했다. 이후 표준의 개정판(1951년)에는 듀폰(DuPont)사에서 개발된 고광택 마감재 평가를 위한 20° 측정 방법과 무광택(저광택)을 위한 85° 측정 방법이 포함되었다.
ASTM은 도자기, 폴리에틸렌 및 기타 플라스틱 필름에 주로 사용되는 구형 45° 방법을 포함하여 특정 산업 분야에 적용하도록 설계된 여러 가지 광택 관련 표준을 가지고 있다.
1937년, 제지 산업에서는 코팅된 인쇄용지의 가장 좋은 분리를 제공하는 각도 때문에 75° 정반사 광택 측정법을 채택했다.[6] 이 방법은 1951년 펄프 및 제지 산업 기술 협회(Technical Association of Pulp and Paper Industries)에 의해 TAPPI 방법 T480으로 채택되었다.
도료 산업에서는 국제 표준 ISO 2813에 따라 정반사 광택을 측정한다. 이 표준은 기본적으로 ASTM D523과 동일하지만 작성 방식이 다르다.
1960년대 팅글, 포터 및 조지가 연마된 금속 표면과 양극 산화 처리된 알루미늄 자동차 트림에 대한 연구를 수행하여 ASTM E430으로 지정된 고광택 표면의 광택 측정 표준화를 이끌었다. 이 표준에서는 상(image)의 선명도 광택과 반사 헤이즈 측정 방법도 정의했다.
3. 1. 금속 광택 (Metallic Luster)

'''금속광택'''(metallic lustre영어)은 연마된 금속 표면처럼 빛을 강하게 반사하여 거울처럼 빛나는 광택이다. 금속광택을 지닌 광물로는 휘갈납석[13], 황철석[14], 자철석[15] 등이 있다.
3. 2. 아금속 광택 (Submetallic Luster)

'''아금속광택'''(亞金屬光澤, submetallic luster영어)은 금속광택과 유사하지만, 광택이나 빛의 반사가 금속광택보다 떨어진다.[16] 그 분류에는 명확한 기준이 있는 것이 아니고 애매하며, 금속광택과 비금속광택의 중간에 위치하는 분류이다.[17] 자주 매우 높은 굴절률을 가진 불투명에 가까운 광물에서 볼 수 있으며,[19] 그 대표적인 것으로 섬아연광, 주사, 적동광 등이 있다.
3. 3. 비금속 광택 (Nonmetallic Luster)
'''비금속 광택'''(非金属光沢, nonmetallic lustre|논메탈릭 러스터영어[9])은 금속 광택을 제외한 다양한 광택을 통칭한다. 비금속 광택은 아래와 같이 여러 종류로 나뉜다.- '''금강 광택'''(金剛光沢): 다이아몬드처럼 굴절률이 매우 높은 광물에서 나타난다.
- '''유리 광택'''(vitreous lustre|비트리어스 러스터영어): 유리와 같은 광택으로, 석영, 방해석 등에서 볼 수 있다.
- '''지방 광택'''(Greasy Luster): 기름진 광택으로, 오팔 등에서 나타난다.
- '''수지 광택'''(Resinous Luster): 수지(樹脂)와 같은 광택으로, 호박이 대표적이다.
- '''진주 광택'''(真珠光沢, pearly lustre|피얼리 러스터영어[9]): 진주를 연상시키는 은은한 광택으로, 운모 등에서 나타난다.
- '''견사 광택'''(絹糸光沢, silky lustre|실키 러스트영어[9]): 비단과 같은 광택으로, 석면 등에서 볼 수 있다.
- '''납 광택'''(Waxy Luster): 밀랍과 비슷한 광택으로, 경옥 등이 있다.
- '''무광택/토광택'''(Dull/Earthy Luster): 광택이 거의 없는 경우로, 카올리나이트 등이 있다.
3. 3. 1. 금강 광택 (Adamantine Luster)

'''금강 광택'''(金剛光沢)은 다이아몬드에서 가장 두드러지게 나타나는 광택이다.[18] 이러한 광물은 투명하거나 반투명하며 1.9를 넘는 높은 굴절률을 가지고 있다.[19] 금강 광택을 가진 광물은 매우 드물며, 그 예로는 Cerussite|백연광영어와 지르콘이 있다.[19]
금강 광택보다는 약간 떨어지지만 굴절률이 높고 다른 광석과 비교하여 금강 광택에 가까운 광택을 가진 것은 준금강 광택(subadamantine)이라고 불리기도 한다. 그 예로는 석류석(굴절률 1.73 - 1.89)과 코런덤(굴절률 1.76 - 1.77)이 있다.[18]
3. 3. 2. 유리 광택 (Vitreous Luster)
'''유리 광택'''(vitreous lustre영어)은 유리와 같은 광택을 말한다.[9] 유리 광택을 나타내는 "vitreous"라는 단어는 라틴어로 유리를 의미하는 "vitrum"에서 유래했다. 유리 광택은 가장 일반적으로 볼 수 있는 광택 중 하나이며[20], 비교적 낮은 굴절률을 가진 투명하거나 반투명한 광물에서 관찰된다.[19] 방해석, 석영, 토파즈, 녹주석, 전기석, 형석 등이 대표적인 유리 광택 광물이다.
3. 3. 3. 지방 광택 (Greasy Luster)

'''지방광택'''은 지방이나 그리스와 같은 기름진 광택이다. 오팔이나 남청석과 같이 미세한 포유물을 다량으로 함유하는 광물에서 자주 볼 수 있다.[19] 지방광택을 가진 많은 광물은, 그 촉감에서도 또한 끈적거린다.[21]
3. 3. 4. 수지 광택 (Resinous Luster)

'''수지 광택'''은 츄잉검이나 매끄러운 표면을 가진 플라스틱과 같은 수지(樹脂)의 광택이다. 대표적인 예로는 호박이 있으며, 이것은 수지가 화석화된 것이다.[22]
3. 3. 5. 진주 광택 (Pearly Luster)
'''진주광택'''(真珠光沢, pearly lustre|피얼리 러스터영어[9])은 얇은 판상이 층층이 쌓인 운모와 같은 결정습관을 가진 광물에서 나타나는 광택이다. 이러한 층에 반사되는 빛에 의해 진주를 연상시키는 은은한 광택이 나타난다.[20] 쪼개짐이 완전하며, 대표적인 광물로는 백운모(白雲母)와 스틸바이트(Stilbite)가 있다.[19]
3. 3. 6. 견사 광택 (Silky Luster)

'''견사 광택'''(絹糸光沢, silky lustre|실키 러스트영어[9])은 매우 질서 정연하게 평행으로 배열된 섬유상의 결정을 특징으로 하는 광택이다.[19] 그 구조 때문에 비단을 연상시키는 광택이 나타난다. 석면, 우렉사이트, 석고의 한 종류인 섬유석고 등이 대표적인 견사 광택 광물이다.
3. 3. 7. 납 광택 (Waxy Luster)

납 광택은 밀랍과 비슷한 광택이다. 경옥[23], 옥수[24] 등이 이에 해당한다.
3. 3. 8. 무광택/토광택 (Dull/Earthy Luster)

'''무광택''' 또는 '''토광택'''을 갖는 광물은 빛을 사방으로 산란시키는 거친 입자 때문에 람베르트 반사에 가까운 현상이 나타나므로, 거의 광택을 보이지 않는다. 토광택 광물에는 카올리나이트 등이 있다.[25] 무광택과 토광택은 종종 구분되며,[26] 토광택 광물일수록 더 거칠고 광택이 적다.
4. 광택 측정
광택은 광택계(glossmeter)를 사용하여 정량적으로 측정할 수 있다. 측정 각도에 따라 20°, 45°, 60°, 75°, 85° 등 다양한 기하 구조가 사용된다. ASTM, ISO 등 국제 표준화 기구에서 광택 측정 방법을 규정하고 있다.
1930년대 A. H. Pfund[3]의 연구는 정반사 광택이 광택의 기본적인 증거이지만, 실제 표면 광택은 정반사 광택과 주변 표면 영역의 확산광 사이의 대비와 관련이 있다는 것을 밝혔다. 1937년 Hunter[4]는 광택에 관한 연구 논문에서 외관 광택에 기인하는 6가지 시각적 기준을 설명했다.
- 정반사 광택: 인지되는 밝기와 하이라이트의 광채
- 광택: 낮은 저각에서 인지되는 광택
- 대비 광택: 정반사 및 확산 반사 영역의 인지되는 밝기
- 블룸(bloom) 부재: 정반사 방향 근처의 반사에서 인지되는 흐릿함
- 상의 선명도 광택: 표면에 반사된 상의 선명도로 식별됨
- 표면 질감 광택: 표면 질감과 표면 결함의 부재로 식별됨
4. 1. 표준 광택 측정

헌터(Hunter)와 ASTM은 광택 측정 표준화를 주도했다.[4][5] 1939년 헌터는 ASTM D523 표준 시험 방법을 제정했는데, 이 방법은 60° 정반사각에서 광택을 측정하는 방법을 포함한다. 이후 ASTM D523은 개정을 통해 20° 및 85° 측정 방법도 추가되었다.
도료 산업에서는 ISO 2813 표준에 따라 정반사 광택을 측정한다. 연마된 금속 표면 및 양극 산화 처리된 알루미늄 자동차 트림의 광택 측정은 ASTM E430 표준을 따른다.
5. 광학적 현상
일부 보석이나 광물에서는 특수한 광학 현상이 나타나기도 한다. 주요 광학 현상은 다음과 같다.
현상 | 설명 | 주요 보석 | 이미지 |
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캣츠아이 효과 (Chatoyancy) | 회전하는 것처럼 보이는 빛줄기가 나타나는 현상. 평행하게 배열된 섬유상 결정이나, 결정 내부의 공극, 포유물 등에 의해 유사한 구조가 형성된 보석에서 나타난다. | 호안석(타이거즈아이), 캣츠아이(묘목석), 아쿠아마린, 월장석(문스톤), 전기석 | ![]() |
별 효과 (Asterism) | 보석에 별 모양의 빛줄기가 나타나는 현상. 캣츠아이 효과가 3방향으로 나타난 것이다. | 사파이어, 루비, 석류석, 투휘석, 스피넬 | ![]() |
변색 효과 (Color Change) | 광원의 종류에 따라 다른 색을 나타내는 현상. 알렉산드라이트의 이름을 따서 알렉산드라이트 효과라고도 불린다.[28] | 알렉산드라이트, 사파이어, 석류석, 스피넬 | ![]() |
실러 효과 (Schiller) | 돌 표면 아래에서 금속성의 무지갯빛 변색 효과가 나타나는 현상. 광물의 층상 구조에 의해 발생한다. "실러"는 독일어로 "반짝임"을 뜻한다.[29] | 월장석, 라브라도라이트 | |
유색 효과 (Play of Color) | 돌의 표면에서 간섭한 빛이 반사되어 변색을 보이는 현상. 실러 효과와 유사하지만, 불균일한 층상 구조로 인해 더 다채로운 색상을 보인다. | 진주, 암모라이트, 자개, 오팔 | ![]() |
아벤츄린 효과 (Aventurescence) | 반짝이는 듯한 빛의 반사 현상. 모암 속에 포함된 판상 결정의 미세 구조에 의해 발생한다. | 아벤츄린 | ![]() |
5. 1. 캣츠아이 효과 (Chatoyancy)
'''캣츠아이 효과'''는 회전하는 것처럼 보이는 빛줄기가 나타나는 현상이다. 결정이 평행하게 배열된 섬유상의 결정습성을 가지고 있거나, 결정 내부의 공극이나 포유물에 의해 유사한 구조가 형성된 보석에서 나타난다. 그러한 구조의 결정 배열에 수직 방향으로 빛이 입사하면, 그 반사광이 좁은 빛의 띠를 형성한다. 이 효과가 나타나는 보석으로 가장 유명한 것은 호안석(타이거즈아이) 및 캣츠아이(묘목석)이지만, 아쿠아마린, 문스톤(월장석), 전기석 등에서도 볼 수 있다.
5. 2. 별 효과 (Asterism)
'''별 효과'''는 보석에 별 모양의 빛줄기가 나타나는 현상이다. 캣츠아이 효과가 같은 원리로 3방향으로 나타난 것이다. 사파이어, 루비에서 볼 수 있으며, 불순물로 포함된 루틸에 기인한다.[24][27] 별 효과는 석류석, 투휘석, 스피넬에서도 볼 수 있다.
5. 3. 변색 효과 (Color Change)
'''변색 효과'''는 광원의 종류에 따라 다른 색을 나타내는 현상으로, 변색 효과를 나타내는 대표적인 보석인 알렉산드라이트의 이름을 따서 '''알렉산드라이트 효과'''라고도 불린다.[28] 예를 들어 우랄 산맥에서 산출되는 알렉산드라이트는 햇빛 아래에서는 녹색을 띠고, 백열전구 아래에서는 적색을 띤다. 이러한 특징적인 녹색에서 적색으로의 색 변화는 광물 내 알루미늄의 일부가 산화크롬으로 치환됨으로써 발생한다. 알렉산드라이트 등 금녹석에서 유래한 보석에서 가장 흔히 볼 수 있으며, 그 외에도 사파이어, 석류석, 스피넬에서도 관찰된다.
5. 4. 실러 효과 (Schiller)
'''실러 효과'''는 돌 표면 아래에서 금속성의 무지갯빛 변색 효과가 나타나는 현상이다. 광물의 층상 구조에 의해 표면 근처로 들어온 빛이 층 사이에서 간섭하여 반사되기 때문에 발생한다. "실러"는 독일어로 "반짝임"을 뜻하는 Schiller|실러de라는 단어에서 유래했다.[29] 월장석, 라브라도라이트에서 볼 수 있다.5. 5. 유색 효과 (Play of Color)
'''광채'''(이리데센스, iridescence영어) 또는 '''변색 효과'''(play of Color영어)는 돌의 표면에서 간섭한 빛이 반사되어 변색을 보이는 현상으로, 실러 효과와 유사하다. 하지만, 불균일한 층상 구조로 인해 간섭광에 다양한 파장이 포함되어 실러 효과보다 다채로운 색상을 보인다. 진주, 암모라이트, 자개 등 방해석을 외골격으로 하는 생물에게서 유래한 보석에서 많이 나타난다.

오팔은 수정과 같은 이산화규소가 잠정질이 되어 다른 성분과 함께 유탁해 있는 것으로 마노와 가깝다. 하지만, 약간의 결정질이 간섭을 일으켜 변색 효과를 보이는 것이 있으며, 이것을 "프레셔스 오팔"이라고 부른다. 보석업자에 따라서는 이것을 이리데센스와 구분하여 "'''오팔레센스'''(유백광, opalescence영어)"라고 부르는 경우가 있다.
5. 6. 아벤츄린 효과 (Aventurescence)
'''아벤츄린 효과'''는 반짝이는 듯한 빛의 반사 현상이다. 이는 모암 속에 표면의 색에 영향을 줄 만큼 다량으로 포함된 판상 결정의 미세 구조(우선 배향)에 의해 발생한다. 크로뮴(Chromium)을 함유한 백운모(Muscovite)인 푸크사이트(Fuchsite)가 미세 구조로 포함된 아벤츄린(석영(Quartz))에서는 돌의 색이 녹색이 되고, 적철광(Hematite) 등의 산화철 계열 결정이 미세 구조로 포함된 아벤츄린은 돌의 색이 적색이 된다.참조
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