자외선은 감마선과 X선과 같이 우리 눈으로 볼 수 있는 빛의 영역에서 벗어나기 때문에 우리의 시각으로는 볼 수 없지만 우리의 일상생활과 밀접해있습니다 자외선은 10nm~40nm의 파장을 가지며 주파수는 750 THz ~30 THz이며 감마선, X선 다음으로 파장이 짧고 빠릅니다 가시광선인 보라색 바로 위의 파장이라고 해서 한자로 자외선이라고 칭했다고 합니다 영어로는 UV로 많이 알려져 있는데 UltraViolet rays의 줄임말이라고 합니다 자외선은 주로 피부노화의 주범으로 많이 인식하고 있는데 일조량이 적은 영국이나 북유럽과 같은 곳에서는 햇볕이 조금만 비춰도 일광욕을 즐긴다고 합니다 이렇게 우리를 즐겁게 하면서도 조심해야 하는 자외선을 처음 발견한 사람과 자외선의 종류, 그리고 특징, 자외선차단제의 사용법과 인공적으로 자외선을 생성하여 활용하는 분야에 대해서 알아보겠습니다
자외선의 발견
독일의 의사겸 화학자인 빌헬름 리터는 1801년(X선이 발견된 해는 1895년) 프리즘을 통과한 빛을 사진감광유제인 염화은에 닿게 한 다음 염화은에 어떤 반응이 나타나는지 관찰하고 있었습니다 염화은 가루는 가시광선의 빨간색에서 보라색으로 갈수록 까맣게 변했는데(빨강~보라로 갈수록 파장이 강합니다) 이상하게도 보라색 너머의 지점에는 아무것도 보이지 않는데 염화은은 더 까맣게 되는 것이었습니다 아무런 빛도 보이지 않는데 더 까맣게 된다면 그곳에는 분명히 보이지는 않지만 그 지점을 까맣게 태우는 무엇인가가 있는 것이 분명하다고 생각한 리터는 실험을 계속한 결과 자외선의 영역을 발견하게 되었습니다
특징
●자외선은 사람의 눈에는 보이지 않는 영역입니다
그러나 새나 곤충은 자외선을 대부분 볼 수 있다고 합니다 새들은 암컷을 유혹하기 위해서 깃털을 사용해서 자외선을 반사시킨다고 합니다 또한 꽃들을 자외선 카메라로 촬영하면 보이지 않던 무늬들이 나타나는데 벌이나 나비들을 유인하기 위해서라고 합니다 또한 어떤 종류의 나비는 우리 눈에는 모두 흰색으로 보이지만 자외선 카메라로 보면 암컷은 흰색이고 수컷은 검은색이라고 합니다
● 적당한 자외선은 인체의 비타민D의 작용을 활성화시켜 줍니다
●햇볕은 세로토닌의 분비를 촉진해 우울증 치료에 좋다고 합니다
● 살균이나 소독작용을 합니다 빨래를 햇볕에 말리면 자외선의 파장이 박테리아나 세균, 곰팡이를 제거합니다
●그러나 자외선에 너무 많이 노출되면 활성산소가 과도하게 증가되어 콜라겐, 엘라스틴, 섬유질, 히알루론산과 같은 피부 조직을 파괴합니다
피부가 햇볕에 쉽게 타는 것은 자외선 때문인데 자외선의 파장이 우리 피부에 닿을 때 우리 몸은 멜라니 색소를 형성됩니다 이것은 자외선이 피부 깊숙이 들어오는 것을 막기 위해서라고 합니다 그런데 멜라닌 색소가 과다분비되면 기미, 잡티, 주근깨등이 된다고 합니다
아프리카 지역에 살고 있는 흑인들의 피부가 검은 것은 태양 빛이 너무 강한 지역에 살기 때문에 피부를 보호하기 위해서 멜라닌이 많이 생성되었기 때문이라고 합니다 또한 백인의 경우는 일조량이 너무 적은 지역에 거주하므로 멜라닌이 적게 생성되어서라고 합니다
자외선의 종류
자외선은 UV-A, UV-B, UV-C 파장으로 나뉩니다
●UV-A
315~400nm의 파장으로 대부분 대기권에 의해서 필터링되지 않고 지표면에 도달합니다
파장의 폭이 넓고 느리기때문에 인체에 큰 영향은 없으나 장시간 노출 시 피부노화와 주름의 원인이 됩니다
유리창을 통과합니다
●UV-B
280~320nm파장 영역으로 90%는 대기권에서 걸러지고 10% 미만이 지표에 도달합니다
비타민D를 활성화시키며 비타민D의 합성을 돕습니다
햇볕이 강한 시간에 주로 통과하나 유리창에 의해 대부분 차단됩니다
파장이 빠르고 강해 장시간 노출되면 광노화, 색소침착, 햇볕으로 인한 화상, 피부암, 백내장등을 유발할 수 있습니다
●UV-C
100nm~280nm 파장의 자외선입니다
대기권의 오존층에 의해 대부분 차단되기 때문에 지표면에는 거의 도달하지 않으나 자외선 중 에너지와 파장이 가장 높아 인체에 해롭습니다
uvc자외선은 인공적을 빛을 생성해서 살균기로 많이 사용합니다
이러한 기기를 사용할 때는 눈에 쪼이지 않도록 주의해야 하며 오존가스가 발생되기 때문에 환기에 주의해야 합니다
자외선의 지수에 영향을 주는 요인들
자외선의 양은 여러 가지 요인으로 달라지는데 태양의 높이, 구름의 두께, 오존층의 두께, 위도, 지표면의 반사 등의 조건에 따라서 달라집니다
●자외선은 태양의 높이에 따라서 강도와 양이 달라지기 때문에 계절과 시간의 영향을 받습니다
●적도에 가까울수록 자외선의 강도가 높아집니다
●고도가 1000 미터 높아질 때마다 자외선의 수치가 10%씩 증가한다고 합니다
●구름은 자외선을 차단시켜 주는 역할을 하는데 얇은 구름은 오히려 빛의 산란현상으로 인해 자외선의 강도를 높일 수 있다고 합니다
●오존층의 두께
오존층이란 지구 위 24~32km를 떠다니는 분자들인데 특히 지구 상공의 25km의 높이에서 분자들이 합쳐져 오존층을 형성한다고 합니다 오존은 산소원자 3개로 이루어져 있는데 오존분자는 자외선을 받으면 이온화되어 분열되고, 분열된 분자들은 다시 새로운 오존분자를 만들며 일정한 양으로 유지시켜 간다고 합니다
그러나 현대에 들어와 냉장고, 에어컨, 반도체와 정밀부품 세척제, 드라이클리닝 용제등에서 사용하는 프레온 가스와 할론가스등으로 오존층이 파괴되어서 프레온 가스의 대체물질을 개발이 시급하다고 합니다
●자외선차단제의 종류
자외선(UV) 차단제는 선크림이라고도 부르기도 하고 선블록(sunblock)라고 부르기도 합니다
자외선차단제는 SPF와 PA로 나뉘는데 SPF는 UV-B의 차단을 나타내는 약자이고 PA는 UV-A의 차단을 나타내는 약자입니다 SPF의 지수는 숫자로 표시하고 PA는+로 강도를 표시합니다
★SPF
SPF의 숫자가 높을수록 더 강한 자외선의 강도를 차단할 수 있습니다 보통 가벼운 산책정도의 일상생활은 SPF~15, 가벼운 실외운동은 SPF15~30, 스키 또는 등산 갈 때 SPF30~40, 강이나 바다에서 오랜 시간 동안 활동 시에는 SPF~50 제품을 사용하시면 됩니다
★PA
자외선 UV-A를 차단하는 제품입니다 +표시로 강도를 나타냅니다
UV-A제품은 +로 자외선의 강도를 표시하는데 일상생활 시에는 PA+, 가벼운 실외활동 시 PA++, 등산이나 스키장 등의 레포츠 활동 시에는 PA+++,강 또는 바다에서 장시간 레저 활동 시에는 PA++++를 사용합니다
자외선차단제는 화학적인 차단제와 미네랄을 피부 표면에 보호 장벽으로 도포하여 자외선을 피부에서 반사하고 산란시키는 물리적인 필터로 2가지 종류가 있습니다
●화학적인 차단제는 옥시벤존, 아보벤존, 옥토크릴렌, 호모살레잍, 옥티녹세이트, 옥티살레이트 등의 화학성분들이 자외선을 흡수해서 피부에 침투하는 것을 막는 방식입니다 화학적인 차단제는 피부에 흡수돼야 하므로 야외 활동하기 20~30분 전에 발라주어야 합니다 피부가 하얗게 되는 현상은 없지만 화학적인 성분이 들어가므로 민감한 피부를 가지신 분들은 조심해야 합니다
●물리적인 차단제는 산화아연, 이산화티타늄과 같은 미네랄로 피부의 장벽을 만들어 자외선이 피부에 닿았을 때 자외선을 반사시키는 방법입니다 천연성분이 함유되어 있어 피부에 자극이 적고 민감한 피부에도 사용하기 좋으며 UVA, UVB 모두 다 사용할 수 있습니다
얼굴이 하얗게 되는 단점이 있습니다 (백탁현상)
인공적인 자외선의 활용
자외선은 주로 태양에서 발생하지만 의료분야 및 산업시설 등에서 인공적으로 자외선을 생성시켜 사용하기도 합니다 일상에서 흔히 볼 수 있는 대표적인 사용 기기들은 UVA태닝기기, UVB피부병 광선치료기, UVC산업용수, 정수기 등의 자외선 살균, 아크용접등이 있습니다 자외선 살균기등에 보면 조명의 색이 푸른빛을 띠고 있는데 실제의 자외선의 색 아니라 자외선이 방출되고 있음을 알리는 가시광선의 푸른색 램프입니다
또한 과학수사 분야에서도 많이 활용되고 있는데 그중 하나가 지폐에 사용하는 위조방지기술입니다 위조지폐를 방지하는 기술은 여러 가지가 있는데 그중 자외선을 이용하는 방법은 '형광색사'라고 하는 기술은 햇볕이나 일반적인 조명 아래서는 보이지 않으나 자외선 조명 아래서는 빨간색, 녹색, 파란색으로 나타난다고 합니다
자외선은 우리의 세포들을 깨우고 활성화시켜 주는 등 여러 가지 유익힘을 주는 빛이지만 과다하게 되면 해가 되는 커피와 같은 역할의 빛은 아닌가 생각해 보았습니다