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A study on the optimal conditions for latent fingerprint development using cyanoacrylate fuming method in vacuum chamber

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& TECHNOLOGY Vol. 25, No. 3, 164-170, 2012

http://dx.doi.org/10.5806/AST.2012.25.3.164

A study on the optimal conditions for latent fingerprint development using cyanoacrylate fuming method in vacuum chamber

Je-Seol Yu

, jin-Sung Jung, Seung Lim

1

and Sung-Woo Park

2

Soonchunyang Univ. Graduate School of Forensic Science, Asan 336-745, Korea

1Scientific Investigation Section, Gyungnam Provincial Police Agency, Changwon 641-797, Korea

2Department of Scientific Investigation, National Police Agency, Seoul 120-704, Korea (Received February 28, 2012; Revised May 25, 2012; Accepted June 4, 2012)

시아노아크릴레이트 진공 훈증법에 의한 잠재지문 현출 최적화에 관한 연구

유제설·정진성·임 승1·박성우2

순천향대학교 법과학대학원, 1경남지방경찰청 과학수사계, 2경찰청 과학수사센터 (2012. 2. 28. 접수, 2012. 5. 25. 수정, 2012. 6. 4. 승인)

Abstract: Cyanoacrylate fuming mehod is effective for latent fingerprints developing on non-porous surfaces.

In this study, we investigated optimal conditions for latent fingerprint development using cyanoacrylate fuming method in vacuum chamber. The effects of temperature, relative humidity, fuming method and processing time were checked throughly. The amount of evaporated cyanoacrylate was increased at higher temperature, but cyanoacrylate polymerization on the fingerprint ridge was best at 30 oC. With a relative humidity of 40% to 50% conditions, good quality of fingerprints were developed. If a relative humidity is lower than 30% or higher than 60%, polymerization rate of cyanoacrylate monomers on the fingerprint ridge was decreased. It was identified that application of OMEGA-PRINTTM dispersal pad or cotton ball with sodium hydroxide fuming method in vacuum chamber was more effective than natural fuming method. We found that cyanoacrylate processing time in vacuum chamber did not have more significant than relative humidity.

요 약: 시아노아크릴레이트훈증법은비다공성표면에유류된잠재지문을현출할때효과적이다. 본연 구는, 진공챔버에서시아노아크릴레이트를훈증할온도, 습도, 훈증방법등이잠재지문현출에미치는

영향을확인한후최적반응조건을찾는데있다. 진공챔버의온도가높을수록시아노아크릴레이트증발 량은증가했지만, 지문융선에서시아노아크릴레이트의중합반응은 30 oC에서가장일어났다. 상대습도

가 40%, 50% 조건에서는좋은상태의지문이현출되었지만, 30%보다낮거나 60%보다높은조건에서는

지문융선에서시아노아크릴레이트중합반응속도가느려졌다. 진공챔버에서시아노아크릴레이트를자연

적으로증발시키는방법보다는 OMEGA-PRINTTM dispersal pads와수산화나트륨을포함한솜을이용해시 아노아크릴레이트훈증하는방법이효과적이란사실을확인할수있었다. 진공챔버에서시아노아크릴레이

트처리시간은상대습도에비해큰영향을주지않았다.

Key words: cyanoacrylate, latent fingerprint, vacuum chamber, temperature, relative humidity

Corresponding author

Phone : +82-(0)41-530-4928 Fax : +82-(0)41-530-4755 E-mail : haplf@naver.com

(2)

1. 서 론

DNA 프로파일링과같은기법의발전에도불구하고

지문은아직까지도범죄현장에서신원을확인하는데 가장유용한방법으로평가되고있다.1잠재지문현출

은지문분비물의화학적 구성성분에의해크게좌

우되는데, 지문분비물의 98% 이상은물이며 그외

왁스, 지방, 지방산, 단백질, 아미노산그리고 무기물 등으로구성되어있다.2-5

범죄현장에서 잠재지문을찾아내고 증강하는데

분말, 닌히드린, 1,8-diaza-9-fluorenone (DFO), 피지

컬디벨로퍼(PD)등과 같은다양한시약들이사용되고 있지만,6-9플라스틱, 금속, 유리, 비닐 등과같은

다공성증거물에유류되어있는잠재지문을현출할 때는시아노아크릴레이트가가장효과적이라고알려 져있다.1,10-13

시아노아크릴레이트는 1978년에일본경찰청에서 잠재지문을현출할때처음 사용한이후로현재까지 가장많이사용되고있는시약이다. 액체상태의시아 노아트릴레이트가단량체상태로증발해지문분비물 과반응하여흰색의딱딱한 중합체가만들어져잠재

지문융선이보이게되는원리를이용한다.11,13,14지문

분비물과시아노아크릴레이트간의중합반응기작은

정확히알려져 있지않지만 Allison 등에의해

지모델이제시되기도했다.15-17지문융선에서시아노

아크릴레이트중합반응에수분이가장 큰역할을담

당하고있다고알려져있지만 Dadmun 2009년에

성한보고서에서수분보다는젖산염과같은이온들이 주요개시제일거란가능성을제시했다.15

상온에서증거물이시아노아크릴레이트증기에장 시간노출될경우증거물표면에서원하지않는과도

한중합이일어나현출된지문의 contrast가문제될수

있다. 이에대한해결책으로서 Kendall과 Rehn는솜과 수산화나트륨을사용해시아노아크릴레이트를빠른 속도로증발시키는방법을발표했고, 다른연구자들은

열을이용해시아노아크릴레이트의증발속도를높이 는방법을제안했다.18최근에는시아노아크릴레이트

를보다효과적으로증발시켜지문의 contrast를높일 목적으로온도와습도조절이가능한 장비와진공을 이용한장비가사용되고있다. 온도와습도조절이가 능한장비는가열기를이용해시아노아크릴레이트의 증발속도를조절하여과도한증발을 억제하고해로 운시아노아크릴레이트분해물의생성을막아준다. 또 한, 습도조절이가능하므로최적의습도조건에서잠

재지문을현출할수있도록해준다.12진공을이용한 장비를사용하면상태가매우좋은 지문이현출되며 지문이외의증거물표면에서중합반응은거의일어

나지않으므로 contrast뛰어난지문을현출해

있다. 시아노아크릴레이트증기는상압조건에서보다

는 1 mmHg 이하의진공조건에서매우빠르게확산

되므로지문현출장비내부의공기를강제적으로순 환시킬필요가없다는장점이 있다. 물론, 진공방식 으로현출된잠재지문은반투명해사진촬영이쉽지 않기때문에로다민 6G 등과같은형광 염료를사용 하여다시증강시켜야한다.12,19,20 Bessman 등은습도 조절방식과진공방식의장비를사용해동일한재질 의증거물에유류된잠재지문을현출할때재질에따 라현출된지문의상태는각각다르지만, 진공장비로

현출된지문은온도, 습도방식으로현출된지문보다

융선이선명하고지문이외의증거물표면에서원하 지않는중합반응이거의 일어나지않는다고보고하 였다.12

이전의연구들에서는진공조건에서현출된지문과 가열방식으로현출된지문을비교해진공장비의사 용가능성을제시했을뿐진공조건에서잠재지문현 출최적화에대한연구는수행하지않았다. 이런사실 들을토대로본연구에서는온도와습도조절이까다 로운고진공장비대신에주변에서쉽게구할수있 는저진공장비를사용하여온도와습도, 시아노아크

릴레이트증발방법등이잠재지문현출에미치는영 향을확인했고, 잠재지문현출에필요한최적조건을

찾아냄으로서대용량의진공장비개발시에기초자 료로활용하고자했다.

2. 실험방법 2.1. 시약 및 장비

본실험에서잠재지문을현출할때사용한 시아노 아크릴레이트는 Axia 025 Gold (Axia, Korea)로서 ethyl

cyanoacrylate 함량이 96%, 기타성분이 4%제품이

다. 훈증방식에의해잠재지문의현출정도를확인하

기위해 OMEGA-PRINTTM dispersal pads(Sirchie, USA)

와수산화나트륨을포함한솜을사용했으며, 수산화나

트륨을포함한솜은 3% (w/v)의수산화나트륨수용액

에솜을담군후꺼내상온에서완전히 건조시켜제 조하였다. 진공챔버내의습도변화를확인하기위해

KS-201 온습도계(Lavisen, China)를사용했으며장비

의오차율은온도 ±2 oC, 습도 ±8%이다. 잠재지문을

(3)

현출할때진공챔버내의온도를조절하기위해 VS

1202D3N 건조오븐(Vision, Korea)사용했고, 진공

조건을만들기위해사용한 SF-2100 (Gwell, Korea)

시중에서판매되는주방용가전제품으로서챔버의체

적이약 2 L, 최대진공도는 320~400 mmHg 정도이다.

2.2. 진공 상태에서 시아노아크릴레이트 증발량 진공챔버의온도에따라시아노아크릴레이트를담 은용기의단위면적 (cm2)에서시간당증발하는시아 노아크릴레이트량과챔버의단위체적 (L) 당증발할

수있는 최대양을확인하기위해, 표면적이 7.4 cm2

인플라스틱용기에 2 g의시아노아크릴레이트를넣

은후진공챔버안에넣고진공을걸었다. 30 oC, 40

oC, 50 oC설정한건조오븐에진공챔버를넣고 30

분단위로꺼내증발한시아노아크릴레이트량을측정 하였다. 1시간동안증발한시아노아크릴레이트량

을용기의표면적으로나눈값을시간당단위면적에 서증발한시아노아크릴레이트량으로, 해당온도에서 더이상증발이일어나지않는시간에측정된시아노 아크릴레이트증발량을진공챔버의체적으로나눈 값을단위체적에서증발할수있는 최대시아노아크 릴레이트량으로정의하였다. 3회측정후평균값을사 용하였다.

2.3. 지문 유류 및 현출 정도 평가

OHP 필름매끄러운플라스틱표면에지문을

류한후실온에서 24시간 동안보관한 실험에

용하였으며, 지문이유류된각각의증거물들은실험 직전에반으로나눠서서로다른조건에서현출한후,

현출된지문의상태를비교하였다. 현출된지문융선 에서특징점이 12개이상관찰될경우개인식별이가 능하므로, 현출된지문의상태는특징점, 지문융선의 선명도, 지문융선에서시아노아크릴레이트중합정도 를기준으로하였으며 현출된지문융선이육안상 선명하면서특징점관찰이용이할수록상태가좋은 지문으로판단하였다.

2.4. 온도 조건이 지문 현출에 미치는 영향 진공챔버를사용해시아노아크릴레이트로잠재지문 을현출할때챔버내온도조건이현출에미치는영 향을확인하고자, 지문이유류된 OHP 필름과시아노 아크릴레이트 2 g을담은표면적이 7.4 cm2인플라스 틱용기를 진공챔버에같이넣은 후진공을 걸고 20

oC, 30 oC, 40 oC, 50 oC로설정한 건조오븐에서 1시

간동안반응시켰다. 각각의온도조건에서현출된지 문을촬영했다. 객관적인비교를위해동일실험을

복하였다.

2.5. 습도 조건이 지문 현출에 미치는 영향 습도 조건이지문현출에미치는 영향을확인하고 자, 시아노아크릴레이트 2 g을담은표면적이 7.4 cm2

인플라스틱용기와지문이유류된 OHP 필름을진공

챔버에넣은후진공을걸고 30 oC로설정한건조오 븐에서 1시간동안반응시켰다. 반응시진공챔버내

의습도는 30%~70%로유지시켰고, 실험조건에맞추

기위해증류수를담은용기를 같이넣어챔버내의 습도가자연적으로높아지도록설계하였다. 증거물을

넣지않은진공챔버에증류수 10 µL, 20 µL, 40 µL,

60 µL온습도계를같이넣고진공을걸어 30 oC

설정한건조오븐에서 1시간동안보관한진공챔버

내부의습도변화를확인하여사용할증류수의양을 결정하였다.

2.6. 진공 챔버 내 훈증 방법이 지문 현출에 미치는

영향OMEGA-PRINTTM dispersal pads와수산화나트륨을

포함한솜을사용해단위체적당시아노아크릴레이트 증발량을높인후진공챔버의장점인공간내시아노 아크릴레이트의빠른확산을접목해봄으로서진공챔 버의단점인지문의선명도와잠재지문현출 속도가 개선되는지를확인했다. OHP 필름에유류한지문을

반으로나눈후각각의방법으로현출된지문과진공 만을이용해현출된지문의상태를비교했다. 반응시 간은모두 1시간이었다. 3가지훈증방법을사용했으

며, 2 g의시아노아크릴레이트를표면적이 7.4 cm2

플라스틱용기에담아자연적으로 증발시키는방법,

OMEGA-PRINTTM dispersal pads에시아노아크릴레이

트를 1 g 떨어뜨린증발시키는방법, 수산화나트륨

을포함한솜에 시아노아크릴레이트 1 g떨어뜨려

증발시키는방법이었다. 실험할당시의실내온도는 20 oC, 습도는 20%였다.

2.7. 진공 처리시간에 따른 지문 현출

진공챔버내에서시아노아크릴레이트처리시간에 따라현출되는지문의상태변화를확인하기위해매 끄러운플라스틱에유류시킨잠재지문을사용했다. 지 문이유류된플라스틱과 시아노아크릴레이트 2 g을

담은표면적 7.4 cm2의용기를진공챔버에같이넣은

(4)

후진공을걸고 30 oC설정한건조오븐에보관하였

다. 1시간, 3시간, 10시간경과했을플라스틱을

내현출된지문을촬영했고, 촬영을끝낸후에는동일 한방법으로진공을걸어실험을지속하였다. 실험할

당시의진공챔버내의습도는 20%, 50%였다.

3. 결과 및 고찰

3.1. 진공 상태에서 시아노아크릴레이트 증발량 Fig. 2진공챔버를사용할각각의온도에서

간당단위면적(cm2)에서증발하는시아노아크릴레이

트량를보여준다. 시아노아크릴레이트증발량은온도

에 비례하지 않았고, 30 oC에서 0.0027 g/cm2·hr, 40

oC에서 0.0041 g/cm2·hr, 50 oC에서는 0.0108 g/cm2·hr

를나타냈다. 단위체적 (L) 당각각의온도에서 증발

할수있는최대량은단위면적에서시간당증발하는

양과비슷한경향을나타냈는데이를 Fig. 3에나타냈

다. 그림에서 알수있듯이, 50 oC에서증발할수있

는시아노아크릴레이트량은 30 oC에서증발량보다약

3배정도 많았다. 상기결과들을토대로, 시아노아크 릴레이트를증발시키는용기의표면적과진공챔버온 도가증발량과증발속도에영향을주는인자라는것 을확인할수있었다.

3.2. 온도에 의한 영향

Fig. 4진공챔버의온도조건에따라현출된지문

의상태를보여준다. 20 oC에서현출된지문은융선의

선명도및융선에서시아노아크릴레이트의중합정도 가다른온도에서현출된지문과큰차이를보였지만,

30 oC~50 oC 조건에서현출된지문들은비슷했다. 진

공챔버의온도가높을수록단위체적당증발할수있 는시아노아크릴레이트량또한증가한다. 30 oC 보다

50 oC 조건에서반응에 참여할수있는시아노아크 릴레이트량이 3 정도많지만 30 oC~ 50 oC 조건

에서현출된 지문의 상태가 비슷하다는 것은 지문 융선에서시아노아크릴레이트의중합반응은 30 oC

서보다잘이루어졌음을 의미한다. 결과는 지문

융선에서 시아노아크릴레이트의중합반응은 온도가 낮을수록증가한다는 Dadmun의실험 결과13와유사 하다. 즉, 시아노아크릴레이트와 지문 분비물 간의 반응특성은사용한훈증 방식에의해변하지 않는다

는것을알수있다. 20 oC 조건에서현출된지문의

상태가좋지않았던것은반응에 필요한충분한양 의시아노아크릴레이트가증발되지 않았기때문이라 고추정된다.

Fig. 1. Photograph of SF-2100.

Fig. 2. The amount of evaporated cyanoacrylate on the unit area (cm2) of cyanoacrylate loading dish per hour at various temperature in vacuum chamber.

Fig. 3. The maximum amount of evaporated cyanoacrylate per the unit volume (L) at various temperature in vacuum chamber.

(5)

3.3. 습도에 의한 영향

진공챔버를사용할때챔버내의습도조건이시아 노아크릴레이트로현출된지문의상태에미치는영향 을검토했고, 그결과를 Fig. 5에나타냈다. 진공챔버 내에는별도의습도조절장치가없으므로온도최적 조건이었던 30 oC에서자연적으로증발하는증류수 양을고려해적용하였다. 그림에보이듯이, 현출되는

지문의상태는습도 40%~50% 조건에서가장좋았다.

물론, 30% 이하, 60% 이상조건에서도지문융선에

서시아노아크릴레이트중합반응이관찰되긴했지만

사진촬영에적합하지는않았다. 이런결과는지문융 선에서시아노아크릴레이트중합반응은습도 50% 조 건에서잘이루어진다는 Dadmun의실험결과13와유 사하다.진공챔버내의온도와진공도에따라 습도가 달라지겠지만, 진공챔버와시아노아크릴레이트를이 용하여잠재지문을현출해내기위해서는습도역시 고려되어야하는인자라는것을알수있었다.

3.4. 훈증 방법에 따른 지문 현출

낮은 온도습도조건에서진공챔버방식을 사용할 경우에, 증거물에유류된잠재지문을짧은시간 내에 선명하게현출해낼수없다는사실을 실험을통해 확인하였다. 저진공챔버는온도습도조절이쉽지않 기때문에 실험할당시의외부환경에 영향을받기 쉽다. 동일한온도습도및진공조건에서시아노아크 릴레이트를자연적으로증발시키는방법과수산화나

트륨을포함한솜과 OMEGA-PRINTTM dispersal pads

를사용해증발량을강제적으로높이는방법을사용 Fig. 4. Effect of temperature for the polymerization of cyanoacrylate on the latent fingerprint ridge in vacuum chamber. (a) 20

oC/30 oC, (b) 30 oC/40 oC, (c) 40 oC/50 oC.

Fig. 5. Effect of relative humidity for the polymerization of cyanoacrylate on the latent fingerprint ridge in vacuum chamber. (a) 30%/40%, (b) 40%/50%, (c) 50%/60%, (d) 60%/70%.

Fig. 6. Effect of cyanoacrylate fuming method for the poly- merization of cyanoacrylate on the latent fingerprint ridge in vacuum chamber. (a) normal vacuum method/

OMEGA-PRINTTM dispersal pads loading method, (b) OMEGA-PRINTTM dispersal pads loading method/

cotton ball with sodium hydroxide method.

(6)

했을때현출된지문을Fig. 6에나타냈다. 그림에보이 듯이, 강제적으로증발량을높이는방법으로현출된

문의상태가진공조건에서시아노아크릴레이트를자 연적으로증발시켜현출된지문의상태보다좋았다.

제적으로증발량을높이는방법으로현출된지문은지 문융선전반에걸쳐동일한수준의중합이일어났고 융선의특정부분에서과도한중합이관찰되지않았는 데, 진공상태에서시아노아크릴레이트의빠른확산에 의한결과로판단되었다. 자연적인증발방법을사용해 현출한지문의상태는좋지않았는데, 실험할당시의

실내온도와습도가각각 20 oC, 20%였으므로, 온도가

낮아시아노아크릴레이트증발량이충분하지못했고 습도도현출에부적절했기때문에발생한결과로추정 된다. 진공챔버를사용할현출된지문의상태를

선하기위해서는온도습도조건과는별개로챔버내 에서시아노아크릴레이트증발량을강제적으로높이는 방법을적용하는것이가장좋다고판단하였다.

3.5. 처리시간에 따른 영향

진공챔버내의습도조건에따라 현출되는지문의 상태가변한다는사실을실험을통해확인하였다. 진 공챔버내의습도가낮을경우에는지문융선에서시 아노아크릴레이트의중합반응이매우느리게진행되

었고, 2~3시간이경과한후에는지문융선에서

상의중합반응이관찰되지않았다(Fig. 7). 그에반해,

습도가비교적높았던 50% 조건에서는지문융선에

서시아노아크릴레이트중합반응이 20% 조건에서

다빠르게진행되었다. 그렇지만, 20% 조건에서처럼

3시간이상이경과했을때부터는처리시간에 비해 융선의선명도가뚜렷하게개선되지않았다(Fig. 8).

진공챔버내의습도는지문융선에서시아노아크릴레 이트의초기중합반응속도에영향을주는 인자로서 지문융선에서시아노아크릴레이트가지속적으로반 응할때관여되는인자는아닌것으로추정된다. 처리 시간에따른결과를토대로, 잠재지문을현출할

공챔버를사용하면시아노아크릴레이트증기에증거물 이장시간노출되어도증거물에유류된지문융선에서 과도한중합반응이일어나지않을것이므로상태가좋 은지문을현출해낼가능성이높다고판단된다.

4. 결 론

기체의확산속도를높여공간내농도균일화를만 들어주는진공챔버를시아노아크릴레이트훈증에적 용하는것은온도습도조절이가능한챔버를사용하 는방식에 비해지문융선이외에증거물 표면에서 Fig. 7. Development of latent fingerprint on plastic surface using cyanoacrylate fuming method in vacuum chamber by processing

time at 30 oC, RH 20%. (a) 0 hrs, (b) 1 hrs, (c) 3 hrs, (d) 10 hrs.

Fig. 8. Development of latent fingerprint on plastic surface using cyanoacrylate fuming method in vacuum chamber by processing time at 30 oC, RH 50%. (a) 0 hrs, (b) 1 hrs, (c) 3 hrs, (d) 10 hrs.

(7)

시아노아크릴레이트의과도한중합반응을막아줌으로

서 contrast높여준다는장점이있다.

본실험에서는시아노아크릴레이트와진공챔버를 이용해잠재지문을현출할때관련된인자를파악한 후최적조건에서잠재지문을 현출하고자했다. 진공

챔버내부의온도가상승할수록시아노아크릴레이트 증발량역시증가했는데, 30 oC 이상의조건에서현출 된지문의상태는모두비슷하였다. 즉, 반응후에현 출된지문의상태는진공챔버내의시아노아크릴레이 트의농도보다는 온도에영향을받는다고생각된다.

온도와달리습도는현출된지문의상태에비교적큰

영향을미쳤고, 습도가 30% 보다 낮거나 60% 보다

높은조건에서는지문 융선에서시아노아크릴레이트 의중합반응속도가매우느려졌다. 진공챔버는습도

를낮춰주므로진공챔버를사용해지문을현출할경 우에는 시아노아크릴레이트 중합에 필요한 40%~

50%습도를유지할있는추가적인방법을고려

해야할것이다.

진공챔버내에서시아노아크릴레이트가지문융선 에반응해상태가좋은지문이현출되기 위해서는 진공챔버내의시아노아크릴레이트농도가중요했는 데, 이를위해수산화나트륨을포함한솜과 OMEGA-

PRINTTM dispersal pads 등을사용할수있다. 다량의

시아노아크릴레이트가짧은시간에증발했지만진공 챔버내에서의빠른확산때문에지문융선에서균일 한정도의중합반응이이루어졌고상태가좋은지문이 현출되었다. 진공챔버를이용해잠재지문을현출할

필요한시간을줄이고육안으로선명한지문을현출하 기위해서는온도습도조절과함께강제적인증발방 법의사용도고려해봐야할것이다. 진공챔버내에서 시아노아크릴레이트처리시간은현출된지문의상태 에큰영향을주지 않는것으로보였고, 습도가높을 경우에는반응초기에지문현출속도가빨라져융선 의선명도가증가했고습도가낮을경우엔반응이매 우느리게진행되었다. 진공챔버의습도조건에따라

현출된지문의상태가결정되었다. 물론, 습도조건에

관계없이반응은 3시간이내에대부분완료되었고

후에는지문융선에서더이상의중합은관찰되지않 았다. 본실험에서는저진공장치를이용해온도, 습 도, 증발방식, 처리시간등이현출되는지문의상태 에미치는영향을 확인했지만장비의 진공도가현출 된지문의상태에미치는영향은고려하지않았다. 차 후실험에서는지문현출에필요한최적의조건에서 진공챔버의진공도가잠재지문현출에미치는영향에

대한추가연구가필요할것으로생각된다.

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