SEM-EDS와 머신러닝을 이용한 연필과 기계식펜으로 기재된 필적의 판별 (Discrimination of handwriting marks written by pencil and mechanical pencil using SEM-EDS and machine learning)

서지정보

· 발행기관 : 한국분석과학회
· 수록지 정보 : 분석과학 / 38권 / 3호 / 208 ~ 216페이지
· 저자명 : 이충식

초록

법과학적 문서감정에서 연필 종류의 필적이 위조 또는 변조되었는지 확인하기 위해 연필(pencil) 또는 기계식펜(mechanical pencil) 중 어떤 필기구로 기재되었는지 결정할 경우가 있다. 연필심과 기계식펜심은 흑연 또는 활성탄을 점토(clay) 또는 수지(resin)와 혼합하여 제조된다. 특히 점토의 차이는 연필심과 기계식펜심을 판별하는 좋은 기준이 될 수 있다. 본 연구는 14종 연필과 15종 기계식펜심으로기재된 필적 표면을 SEM-EDS로 분석하였다. 점토는 탈크(talc), 파이로필라이트(pyrophyllite), 카올리나이트(kaolinite), 스멕타이트(smectite), 그리고 일라이트(illite) 등의 광물들로 구성되며, 주요 원소성분은실리콘(Si), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 산소(O) 등이다. 연필 필적에서 점토의 존재는 Mg < Al < Si 순서로 원소 함량을 증가시키는 경향을 보였으나, 기계식펜 필적에서 Mg, Al, Si 의 함량이 적고 특히Al의 함량이 매우 적거나 없었다. 또한 종이의 영향을 고려하여 종이 펄프의 탄소(C)와 충전제(filler)로사용되는 탄산칼슘의 칼슘(Ca)을 바탕성분으로 포함하였다. 선형판별분석(LDA)과 서포트벡터머신(SVM)을적용하여 Al/Mg, Al/Si, Si/Ca 및 Ca/C의 상대비율을 기반으로 필적을 분류하는 모델을 확립하였다. 본연구결과는 연필 또는 기계식펜으로 기재된 필적을 판별하는 중요한 방법을 제공하며, 연필류 필기구로작성된 법과학 문서 감정에서 필적의 가필, 위조 또는 변조 여부를 검증하는데 기여할 것이다.

영어초록

In forensic document examination, it is often necessary to determine whether a handwriting mark has been forged or altered by identifying whether it was written with a pencil or a mechanical pencil. Pencil and mechanical pencil leads are composed of graphite or activated carbon mixed with clay or resin, depending on the type of pencil. Particularly, the difference in the clay can be a good criteria for distinguishing between pencil leads and mechanical pencil leads. In this study, the surface of handwriting marks written with 14 types of pencils and 15 types of mechanical pencil leads was analysed using SEM-EDS. Clay is composed of minerals such as talc, pyrophyllite, kaolinite, smectite and illite, etc., with the primary elements being silicon (Si), aluminium (Al), magnesium (Mg), and oxygen (O). In pencil handwriting mark, the presence of clay resulted in an increasing trend of Mg < Al < Si elemental content, while in mechanical pencil handwriting mark, the weight % of Mg, Al, and Si were significantly lower, with Al being particularly minimal or absent. Additionally, carbon (C) from the pulp and calcium (Ca) from calcium carbonate filler were considered as background components due to the influence of the paper. Linear discriminant analysis (LDA) and support vector machine (SVM) were applied to the ratios of Al/Mg, Al/Si, Si/Ca, and Ca/C to classify the handwriting mark.
This study provides a crucial method for distinguishing between pencil and mechanical pencil in handwriting mark, contributing to the verification of handwriting addition, forgery or alteration in the forensic document written by pencil-type instrument.

참고자료

· 없음