실험 컵에 묻어 있는 지문을 찾아라
☼ 실험목표
1. 지문 현출기법 중 분말법(고체법)의 원리를 알 수 있다.
2. 분말법을 더욱 개선하기 위한 방법을 창의적으로 제시한다.
☼ 실험 시 유의사항
1. 브러시에 너무 많은 분말이 묻지 않도록 한다.
2. 지문 분말이 날리지 않도록 조심한다.
☼ 지도 시 주의사항
1. 지문 분말을 들이마시면 건강에 좋지 않으므로 유의시킨다.
2. 분말과 브러시를 가지고 장난치지 않도록 유의시킨다.
☼ 실험 준비물
콤팩트지문분말, 콤팩트분말용 브러시, 지문리프터, 밝은 색의 컵(대 신에 밝은 색의 음료수 캔도 좋은 재료이며 준비하기 어려울 경우 슬라이드글라스로 대신한다) 핸드크림
☼ 실험방법
1. 손바닥에 핸드크림을 아주 조금 바른 다음 자신의 지문을 컵에 살짝 찍고 옆사람에게 건 네준다.
2. 비닐장갑을 착용한 후 옆 사 람에게서 건네받은 컵을 빛에 비스듬히 비추어 지문의 유무와 위치를 확인한다.
3. 콤팩트를 열고 브러시에 분 말가루를 조금 묻힌 후 지문 위 에서 부드럽게 돌려준다.
4. 나타난 지문을 리프터(또는 폭이 넓은 스카치테이프)를 사 용해 조심스럽게 떠낸 후 활동 지에 붙인다.
☼ 실험 결과 및 토론
1. 지문이 잘 나타났는가? 두 번 이상 실시하여 좋은 결과를 아래 상자 안에 붙이자.
컵에서 발견된 범인의 지문
2. 지문이 잘 드러나지 않았다면 그 이유는 무엇일까? 또 브러시를 최대한 부드럽 게 사용해야 하는 까닭은 무엇인지 생각해보자.
☼ 실험 원리
1. 지문이란 무엇인가?
지문은 손가락 끝의 손바닥 쪽에 표피가 융기돼 생긴 선(융선)에 의해 형성된 줄무늬다. 이는 피부층 중 표피 밑층인 진피에서 만들어진 것으로 진피 부분이 손상되 지 않으면 평생 동안 변하지 않는 특성을 갖는다. 지문 패턴이 다양한 인자의 영향을 받는 형질로, 유전에 의 해서도 많은 부분 결정되는 측면이 있기도 하지만 환경 의 영향을 많이 받는데, 지문이 형성되는 시기가 태아 시기인 약 6주에서 13주 경에 나타나기 때문에 엄마의 뱃속 환경의 영향을 받는다는 것을 짐작할 수 있다.
주로 태아가 손가락 끝이나 발가락 끝으로 양막을 터치할 때의 영향을 받는다고 하는데, 정확하게 알려진 것은 없다. 이는 지문이 태아의 발생 과정에서 ‘볼라패 드’(volar pad)라 불리는 판이 자랐다가 피부로 흡수되면서 무작위로 생성되기 때 문이다. 이렇게 환경의 영향을 받기 때문에 일란성 쌍둥이라고 할지라도 지문의 패턴은 다를 수 있다.
2. 지문이 찍히는 이유
피부는 손바닥과 발바닥을 비롯하여 어디에나 분비샘들이 있다. 때문에 손가락 이 닿은 물체에는 우리 살갗의 자국이 찍힌다. 유리, 도기, 자기, 금속면, 벽면 등 과 같이 매끈한 표면에 특히 지문이 선명하게 남는다. 이 곳에 브러시를 이용하여 고운 분말가루를 도포하면 육안으로 쉽게 구별할 수 있는 지문이 드러나게 된다.
닌히드린법을 이용한 지문 뜨기
유리나 컵과 같이 표면이 매끄러운 곳에 지문이 묻었을 때는 자세히 보면 지문이 살짝 보이기도 한다. 그러나 종이와 같이 표면이 거친 곳에 묻은 지문은 절대 맨 눈으로 관찰할 수가 없다. 이럴 때 사용하는 닌히드린법은 마술과도 같이 지문을
실험 종이에 묻어 있는 지문을 찾아라
☼ 실험목표
1. 지문 현출기법 중 닌히드린법(액체법)을 이용하여 지문을 찾을 수 있다.
2. 닌히드린 발색 반응의 원리를 알 수 있다.
☼ 실험 시 유의사항
1. 닌히드린 용액이 손에 묻지 않도록 비닐장갑을 착용한다.
2. 용액을 사람을 향해 분무하지 않는다.
3. 다리미에 화상을 입지 않도록 주의한다.
4. 가연성 알코올을 사용하므로 화기에 주의한다.
☼ 지도 시 주의사항
1. 지문은 신선할수록 떠내기 쉬우므로 핸드크림을 잘 바르고 지문을 찍도록 한다.
2. 닌히드린용액이 피부에 직접 닿으면 보라색으로 변색되므로 반드시 비닐장갑 을 착용해야 하며, 용액의 증기를 들이마시지 않도록 환기를 잘하거나 마스크 착 용을 권장한다.
☼ 실험 준비물
종이(A4 용지), 닌히드린용액, 분무기, 다리미, 신문지, 코팅 용지, 코팅기, 핸드크림, 1회용 비닐장갑
☼ 실험방법
1. 손바닥에 핸드크림을 충분히 바른 뒤 A4 용지에 손바닥 전 체를 잘 눌러 찍는다.
2. 분무기에 담긴 닌히드린 용 액을 종이에 뿌려 종이가 충분 히 적셔지도록 한 뒤, 종이가 마르도록 5분 정도 놓아둔다.
3. 지문 위에 종이 또는 수건을 한 장 깔고 지문이 나타날 때 까지 다리미로 다려준다.
4. 손바닥 모양과 지문 등이 잘 드러나면 코팅하거나 비닐봉투 에 넣어 보관한다.
☼ 실험 결과 및 토론
1. 지문 또는 장문의 모양이 잘 나타났는가? 무슨 색깔인가?
2. 흑연가루를 사용하는 분말법(고체법)과 닌히드린 용액을 사용하는 액체법을 실 험에 소요되는 시간, 조작방법, 편리성, 적용대상 물체 등을 중심으로 비교해보자.
3. 아래 그림은 닌히드린 반응의 원리를 간단히 나타낸 것이다. 반응식을 보고 원 리를 생각해보자. 또 실험과정에서 다리미를 사용한 까닭은 무엇인지 생각해보자.
닌히드린 + 아미노산 → 보라색 물질 +이산화탄소 +물 +기타
☼ 실험 원리
1. 손가락 끝의 분비물 중의 아미노산에 화학적 반응을 일으켜서 지문을 검출하 는 방법으로 종이류에서 지문을 검출하는 경우에 자주 사용한다. 닌히드린은 아미 노산의 -NH2기와 반응하여 Ruheman purple이라 불리는 보라색 물질로 변한다.
닌히드린 + 아미노산 → 보라색 물질 +이산화탄소 +물 +기타
닌히드린 보라색 (Ruhemann's purple)
즉, 닌히드린은 아미노산에 반응하며, 신선한 지문 성분 중 닌히드린에 반응할 수 있는 아미노산의 분율이 적어 처음에는 색깔이 나타나지 않지만, 온도와 습도 를 조절하면 단백질의 분해가 이루어져 반응이 잘 일어난다. 보통 24시간 정도가 경과하면 자연스럽게 지문이 드러나는데, 그 속도를 빠르게 하기 위하여 다리미로 열을 가한다.
2. 닌히드린은 생물학적 착색제로서 잠재지문에 함유된 아미노산과 반응을 한다.
닌히드린은 종이와 같은 다공성 표면의 잠재문을 현출하는 가장 일반적인 방법으 로써 피부 분비물이 분해하여 생성되는 아미노산과 반응하여 오렌지색에서 자주 색에 이르기까지 적용 환경과 분비물의 성분에 따라 조금씩 다른 색깔 반응을 보 인다. 닌히드린 반응은 가열 및 가습 조건에서도 몇 주일이 지나야 완료되기도 하 며 때로는 몇 개월 이상이 걸리는 경우도 있다. 닌히드린은 단백질에 반응하는 시 약이 아니고 단백질이 분해되어 생성되는 아미노산에 반응하는 시약이기 때문에
“아미노산 시약”이라
부른다. 따라서 찍힌 지 얼마 되지 않은 신선한 지문은 단백질이 아미노산으로 분 해된 진행률이 크지 않기 때문에 닌히드린 반응이 잘 나타나지 않는다. 발효조건 에 가까운 고온 다습한 환경에서 단백질 분해가 왕성하므로 증거물을 이런 환경 에 보관했다가 닌히드린 처리를 하는 것도 하나의 요령이 될 수 있다.
토 의 어떤 방법으로 지문을 떠낼까?
n 위의 그림은 CSI 수사대원이 닌히드린법을 이용하여, 생일파티 때 피의 자가 썼던 고깔모자에서 지문을 떠내는‘CSI 라스베가스’의 한 장면이 다. 그러나 실제 현장에서 근무하고 있는 CSI 대원들은 이 장면을 보고 닌히드린법 보다는 분말법이 더 적합하다고 말한다. 이유가 무엇인지 생 각해보자.
1. 사진에서 비이커에 담긴 것은 무엇이라 생각하는가? 또 그렇게 생각한 이유는 무엇인가?
2. 분말법이 더 적당하다고 생각하는 이유는 무엇인가?
참고 자료
지문인식 시스템
지문인식을 위해 광학방식(프리즘, 홀로그램)과 비(非)광학방식(반도체센서, 초음 파 등)의 센서를 이용한다. 이러한 지문인식 센서에는 기본적으로 전류를 흘리거 나 맥박, 온도를 감지하는 기능이 추가되어 생체가 아닌 모형 물질로 속이는 것 을 방지한다. 지문 정보가 입력되면 그림과 같은 방법으로 특징점을 추출하는 등 의 이미지 프로세싱을 통해 미리 등록된 지문정보와 비교하여 본인여부를 최종 판정하게 된다.
강한 빛을 플래튼(platen)에 쏘아 플래튼에 얹혀진 손 끝의 지문 형태를 반사하 면, 반사된 지문의 이미지가 고 굴절 렌즈를 통과해 CCD(빛을 전기로 변환시켜 판독될 수 있도록 만든 장치)에 입력되는 방식이다. 후자는 피부의 전기전도 특 성을 이용해 실리콘 칩 표면에 직접 손 끝을 접촉시키면 칩 표면에 접촉된 지문 의 특수한 모양을 전기 신호로 읽어 들이는 방식으로, 생체학적 특징을 이용한 것이다.
두 가지 방식 모두 제조회사마다 약간씩 다르기는 하지만 기본 구조는 같다. 즉 지문인식기술의 기본 구조는 크게 입력부와 인증부로 이루어져 있는데, 입력부는 지문을 읽어 올 수 있도록 촬영하는 센서 기능을, 인증부는 데이터 베이스와 현 재 사용자의 지문을 대조해 본인 여부를 인증하는 기능을 한다. 보통 지문 돌기 의 분기점·끝점 또는 끊어진 점 등으로 구성되는 특징점의 위치와 속성을 추 출·저장·비교하는 알고리즘을 채택하고 있다.
[비광학방식] [광학방식 ; 프리즘, 홀로그램]
생체인식기술 가운데 안정성과 편리성 면에서 기능이 뛰어나고, 가장 간편하면서
참고 자료 사라지는 지문의 미스테리
1993년 테니시주의 녹스빌에서 Art Bonahan은 어린 여자 아이의 유괴 사건을 해결하는데 지문 감정법을 사용할 수 있으리라 생각했다. 소녀는 집에서 끌려나 와 녹색 차에 태워졌는데, 곧 공격자로부터 탈출할 수 있었고, 경찰에 그 차에 대 해 묘사할 수 있었다. 4일 후 경찰은 차를 발견했고 그 소유주를 체포했다. 그러 나 그 소녀가 정말 그 차에 있었을까? Art Bonahan은 소녀의 지문을 찾기 위해 차를 조사했고, 접착제를 사용한 훈증법이라는 최신의 지문 감정 기술을 사용했 다. 그러나 지문은 발견되지 않았다.
소녀의 유괴자는 다른 증거들을 바탕으로 결국 유죄 선고를 받았지만, Art Bonahan은 왜 자신이 그 차에서 지문을 발견하지 못했는지 이상하게 생각했다.
그래서 그는 아이들과 어른의 지문이 지속되는 정도를 비교하는 테스트를 하기로 결심했다. 그는 어른들의 지문은 며칠 동안 유지되는 데 반해, 아이들의 지문은 몇 시간 안에 사라지는 것을 발견하고 놀라움을 금치 못했다. Art Bonahan이 말 하기를, " 그건 마치 아이들의 지문 속 화합물들은 어른들의 것보다 빨리 증발한 다는 것 같았다."
지문에 의해 남겨지는 잔류물의 99%는 물이다. 다른 1% 안에는 기름, 에스테르, 염류, 요소, 아미노산 등이 들어있다. 오크 리지 국립 연구소의 과학자들은 50명의 아 이들과 어른 자원자들의 지문에 존재하는 화합물을 질량분석기와 같은 기술을 사용 해서 밝혀내었다. 그들이 발견한 결과는 사 라지는 지문의 미스테리를 해결해주었다.
아이들의 지문은 어른들의 것보다 좀 더 분자량이 작은 지방산을 포함하고 있 었다. 상대적으로 가벼운 분자량과 적은 극성으로 인해 그들의 분자간 인력은 약 했고, 그 화합물들은 휘발성을 가졌으며, 그 결과, 아이들의 지문은 쉽게 증발한 것이다. 대조적으로, 어른들의 지문에는 긴 사슬의 알코올과 긴 사슬의 지방산이 만든 에스테르가 포함되어 있었다. 이것들이 왁스 - 반고체나 고체로 존재하는, 분자량이 커서 휘발성이 적은 유기화합물-이다. 왁스의 예로는 라놀린이 있는데, 이것은 wool의 성분이고, carnuba 왁스는 가구 광택제로 사용된다. 사춘기 이전 의 아이들은 피부에 왁스 화합물을 생산하지 않는다. 그러나 어른들의 피부에 있 는 피지선에서는 피지- 유기화합물의 복잡한 혼합물(트리글리세라이드, 지방산, 콜레스테롤, 왁스 등)-가 생산된다. 이런 분비선들은 손에는 거의 없고, 대부분 등 가운데, 이마, 뺨 등에 존재한다. 당신이 얼굴을 만졌을 때 그 화합물들이 손