자외선

전자기파의 종류
전파	적외선	가시광선	자외선	X선	감마선

Ultraviolet, 紫外線

1 개요

자외선은 가시광선보다는 파장이 짧고 X선보다는 파장이 긴 전자기파이다. 10 nm 에서 400 nm의 파장을 가진다. 사람이 볼 수 있는 빛 중 가장 파장이 짧은 보라색(자색)의 바깥에 위치했기 때문에 紫外線이다. 영어로는 UltraViolet rays. 줄여서 UV라고도 한다. 일부 곤충이나 새는 볼 수 있다. 사람은 일반적으로 자외선을 볼 수 없다. 각막이 자외선을 차단하기 때문. 그래서 각막이 벗겨진 환자는 자외선을 볼 수 있다!!대신 눈 안쪽이 망가지기 딱 좋다일반적으로 자외선은 에너지가 높아 화학작용을 할 수 있고 건강에 악영향을 미친다.

2 상세

건전지를 발명한 리터가 빨간색 너머에 적외선이 있다면 보라색 너머에도 뭔가 있지 않을까? 하고 실험하다가 발견하였다.흥미롭게도 눈의 원추 세포(색상 감지)는 가시광선 영역에 가까운 자외선에 반응을 한다. 하지만 실제로는 눈의 각 부분이 자외선을 흡수한다. 수정체가 약 300nm~400nm 부분을, 각막이 그보다 짧은 영역을 흡수한다. 따라서 일반적인 사람은 자외선을 볼 수 없다.

하지만 백내장 수술 등으로 수정체를 적출하거나 해서 수정체가 없는 사람은 그만큼의 자외선을 볼 수 있다. 실험 결과 3종(빨강/초록/파랑) 원추 세포 모두가 자외선에 반응을 하며, 파랑 원추 세포가 좀 더 잘 반응을 한다고 한다. 그래서 이런 사람들이 자외선을 보면 푸른듯한 흰색으로 느껴진다고 한다.

인상파 화가인 클로드 모네가 백내장 수술을 받은 후 그림에 푸른 색이 많아진 것도 이것 때문이라는 주장도 있다.

곤충 대부분은 자외선을 볼 수 있다. 단색으로 보이는 꽃을 자외선으로 촬영해보면 꽃의 중앙에 새로운 무늬가 나타나는 종류가 많은데 곤충을 유인해 꿀을 제공하고 수분을 원활하게 하려는 것이다. 배추흰나비 같은 곤충은 사람이 볼 때에는 암수가 똑같이 흰색이지만 자외선으로 찍어 보면 수컷은 검게, 암컷은 희게 보인다.

2.1 구분

자외선은 파장별로 여러 종류로 나뉘는데, 그 중에서 햇빛에 포함된 자외선만을 요약해 보면 다음과 같다.

• UV-C (Ultraviolet C)

280 nm–100 nm 파장의 자외선. 자외선 살균기에서 나온다. 햇빛에도 포함되어 있으나 대기에 거의 완벽히 흡수돼서 지표에는 잘 도달하지 못한다. 파장이 짧아 에너지가 자외선 중 가장 높기에 피부에 매우 해롭다. 피부암 등을 유발할 수도 있다.

• UV-B (Ultraviolet B)

315 nm–280 nm 파장의 자외선. 햇빛에 포함되어 있는데, 오존층에서 대부분 흡수되지만 일부는 지표까지 도달한다. 역시 건강에 해롭다.

• UV-A (Ultraviolet A)

400 nm–315 nm 파장의 자외선. 햇빛에 포함되어 있다. 과거에는 해롭지 않은 것으로 알려졌으나 그렇지 않다. 즉, 이것도 건강에 해롭다. 다만 피부를 벌겋게 만들지는 않는다.

자외선은 다음과 같은 것에서 발생된다.

• 태양

UV-A, UV-B, UV-C을 방출한다. 지구의 대기와 오존층이 97~99%를 흡수해버리고 나머지가 지표면에 도달하는데, 도달한 자외선의 98.7%는 UVA다.

• 자외선등

자외선만을 방출하도록 특수하게 만든 형광등의 일종이다. 블랙 라이트 라고도 한다. 이 등은 형광 물질을 칠하지 않은 특수한 형광등이다. 원래 형광등은 자외선을 방출시킨 후 그것을 관 안쪽에 칠한 형광물질을 이용해서 가시광선으로 바꾸는데, 형광물질을 칠하지 않게 되면 자외선이 그대로 방출되게 된다. 덜 위험하도록 UV-A만 나오도록 만들어졌다. 이 등은 주로 자외선을 이용한 살균에 사용된다.바로 위에 살균기는 UV-C라며 자세한 것은 블랙 라이트 항목 참조.

• 기타

자외선 LED나 자외선 레이저 기기, 전용의 가스 방전관도 자외선을 방출하는 기구다.

자외선을 비추거나 받아들여야 하는 기구에는 석영유리라는 특수 유리가 쓰이는데, 보통의 유리보다 자외선을 잘 투과시키기 때문이다.

적외선 측정기는 찾아보기 힘들지만 자외선 측정기는 만원이 안되는 값에도 팔고 있다. 이 제품의 경우 민감하게 측정하진 못하고, 대략적으로 0~9정도 숫자로 표기한다. 신뢰성은 확실친 않지만 일단 사용해 본 결과, 흐린 날엔 대개 수치가 좀 더 작게 나왔다. 자외선이 7정도로 상당한 날은 집 그늘에서도 2 정도는 유지됐고, 형광등엔 아무리 가까이 들이대도 0이었다. 창문 근처는 2정도 유지되지만 방의 반대편 정도로 떨어지면 0.

2.2 자외선 지수

자외선의 강도를 피부를 태우는 정도를 기준으로 측정하는 국제표준. 대략 캐나다의 여름 맑은날 한낮에 태양의 강도를 10으로 잡고 비례적으로 표시한다. 저위도 지방이나 바닷가 고산 지방은 당연히 자외선이 더 강하다. 지수가 2배가 되면 피부가 2배로 더 빨리 탄다는 것.

단계	지수	대책
낮음	~2	안전. 따로 대비하지않아도 무방
보통	3~5	모자 선글라스 사용권장
높음	6~7	1-2시간에 피부화상. 긴소매옷과 양산, 자외선 차단제 권장
매우 높음	8~10	1시간 내로 피부화상. 한낮에는 외출자제 권장
위험	11+	수십분 정도로 피부화상. 가능한 실내활동.

2.3 자외선의 유해성

자외선은 인체에 해롭다. 주로 피부와 눈에 해로운 영향을 미친다. 왜 자외선이 주로 살균(殺菌)에 많이 쓰이는 지 생각해보라.

햇빛에 포함된 자외선을 비롯한 모든 자외선은 발암물질이다. 국제 암 연구기관인 IARC 는 모든 종류의 자외선을 1군 발암물질, 즉 암 유발이 확인된 물질로 분류하고 있다.

자외선에 의한 DNA의 변형 전후. 이를 응용한 것이 바로 살균기

DNA의 염기들은 본디 아데닌과 티민, 시토신과 구아닌끼리 수소결합하고, 이중나선을 만든다. 그러나 자외선은 DNA의 인접한 티민끼리, 혹은 시토신끼리 결합하게 만든다(...)

발암성 외에도 자외선은 피부와 눈, 면역체계에 손상을 입히며, 피부 노화를 일으킨다. 햇빛에 많이 포함된 UVB는 특히 피부 화상을 일으킨다. 자외선 살균에 쓰이는 UVC는 에너지가 커서 UVA나 UVB보다 더 위험하다. 예전에는 UVA 는 덜 위험한 것으로 알려졌으나, 오늘날에는 UVA도 위험하다는 것이 밝혀졌다. 특정 피부 질환은 자외선에 의해 상태가 악화되기도 한다. 이렇듯 유해한 자외선이 많기 때문에, 햇빛을 받았을 때 피부가 타는 것은 위험물질로부터 피부를 지키는 인체의 방어장치라고 보면 된다. 피부 노화, 피부 손상 같은 건강상의 피해 외에도 주근깨나 점을 만드는 등 미용적으로도 자외선은 해를 끼친다.

강한 자외선은 눈에도 해롭다. 이는 전기 용접이 일으키는 눈의 증상을 통해 잘 알려진 사실이다. 자외선은 각막, 수정체, 망막 모두에 손상을 줄 수 있고, 백내장을 유발할 수 있다. 따라서 자외선이 강한 환경에서는 적절한 보호 고글을 써서 눈을 보호해야 한다. 전기 용접을 할 때는 말할 것도 없고, 자외선이 강해지는 고산지대를 등반할 때도 보호 고글을 써야 한다. 그외 스키장이라든가 여름 해변가에서도 쓰는 것이 좋다.

자외선은 비타민D의 합성을 돕기 때문에 햇빛을 충분히 쬐는게 권장되기도 한다. 그러나 식품에서 특히 꽁치에 비타민 D가 풍부하고, 고등어에도 많이 들어 있다. 간유 한 숫갈에는 미국 1일 권장량의 2배가 들어있는 등 비타민D의 흡수는 건전한 식단의 음식물 섭취로 해결할 수 있는 것이기도 하다. 다만, 논란이 있기 때문에 비타민D 항목에서는 되도록이면 햇볕으로 비타민D를 만들라고 나와있다.

그 밖에도 자외선은 염료나 잉크를 파괴해서 인쇄물의 색이 바래도록 한다. 길가다 보면 건물 외벽에 붙은 포스터가 햇빛을 받아 색이 바래진 것을 볼 수 있을 것이다. 햇빛보다는 약하지만 형광등에서도 자외선이 나오므로 실내에서도 색이 바랠 수 있다. 편의점에 있는 음료 진열용 냉장고를 보면 문짝마다 좌우로 형광등이 설치돼 있는데, 형광등에 가까이 놓인 가격표일수록 유독 색이 바래져있는 경우가 많다. 그리고 많은 종류의 폴리머들을 약하게 만드는데, 특히 폴리에틸렌이나 아라미드(케블라의 소재) 등이 자외선에 의해 쉽게 상한다. 플라스틱으로 만든 싸구려 형광등 등기구를 오래 사용하다가 형광등을 갈려고 보면 플라스틱들이 가루처럼 부스러지는 경우가 있다.

2.3.1 자외선 차단제

최근에는 각종 노화와 주름의 주범으로 여겨져 남녀노소 자외선 차단제가 권장되고 있다. 오존층이 얇고 햇빛이 강렬한 호주는 피부암 발병율이 세계에서 가장 높은데, 주요 원인으로 바로 자외선이 꼽힌다. 햇빛(자외선)이 가장 강한 시간에 유아들의 야외 수업이 금지되고, 모자와 선크림이 등교 준비물이 되었을 정도...

갈색으로 태닝된 피부를 건강함의 상징으로 선호하는 유럽인이나 미국인들이 바닷가나 휴양지에서 하루종일 선탠을 하곤 하는데, 이들의 자외선 사진을 찍어보면 심각할 정도로 피부 손상이 진행된 것을 알 수 있다. 일부 백인들이 빨리 얼굴이 노화되는 이유 중 하나. 린제이 로한?

멜라닌 정도에 따라서 자외선 저항력이 다르다곤 하지만 어떤 인종이라도 자외선을 너무 많이 쬐면 안 좋기는 마찬가지다. 주름 등 피부 손상은 한번 입으면 다시 원상태로 복원하기 매우 어렵기 때문에 자외선이 강한 날이나 휴양지(바닷가건 스키장이건)에서는 꼬박꼬박 차단제를 챙겨 바르자. 특히 설원 등에 반사된 강한 자외선은 시력에도 영향을 주기 때문에(설맹 등) 선글라스나 고글도 꼭 같이 써주자. 제대로 UV 코팅이 된 선글라스는 훌륭한 패션 아이템일 뿐만 아니라 당신의 안구 역시도 지켜줄 것이다. UV 차단제가 함유된 립밤도 역시 얼굴에서 가장 부드러운 조직인 입술을 지켜줄 것이다.

자외선 차단에 대한 더 자세한 설명은 자외선 차단제 항목 참조.

2.4 자외선의 이점

비타민D항목에도 서술되어있고, 이미 신문에서도 이에 대한 의견이 여러차례 게시된 바 있다.기사

주로 비타민D의 흡수와 섭취등에 대한 것이 주된 이유인데, 식품에 있는 비타민D는 주로 대부분 생선들에 몰려있고 나머지 식품군에서는 극히 소량만 함유되어 있어, 식품의 섭취만으로는 인체의 비타민D의 합성과 흡수를 도와주기는 부족하고, 충분한 영양섭취가 있다고 하더라도 자외선에 노출되는 빈도가 적은 사무직 근로자나 광부등의 직종군에서 비타민D 결핍증이 꽤 많이 발견되어 관련질병에 시달리는 경우가 많다는 것이다.

단순히 비타민D 하나의 흡수에만 영향력을 끼치는 것이 아니라 비타민D 하나에 여러 질병의 예방이나 발병이 관련되어 있다. 예를들면, 비타민D가 칼슘 흡수를 돕기 때문에 이로 인한 골다공증 예방할 수 있고 이외에도, 심장병, 다발성경화증, 파킨슨병 등의 예방, 그외에도 감기, 독감, 천식, 만성폐쇄성폐질환 등의 발병을 줄일 수 있다.

떄문에 비타민D의 흡수와 합성에 관련해서는 자외선은 꽤 긍정적인 기능을 수행하고 있다.

그런데 이것만으로 건강상의 유해 유무를 판별하며 구분하기가 매우 애매한 것이, 비타민D를 섭취하려면 일정한 시간동안 햇볕에 노출되어야 하는데 반대로 장시간 햇볕에 노출되는 것은 피부암의 원인이기 때문이다. 적정한 량의 자외선을 접하는 것이 어느정도인지 정확하게 가늠하기가 매우 어렵고, 반드시 유해하다고 하기도 힘들고, 반대로 건강에 반드시 유익하다고만 하기도 애매한 점이 있다.

이밖에도 자외선의 건강상 이점으로는 자외선에 노출될 경우 인체에서 갈색지방이 활성화되 지방을 태워 체중조절에 도움을 준다거나, 자외선을 기준으로 하는 생체 시계의 리듬이 올바로 맞춰져 불면증을 예방한다거나, 뇌에서 세로토닌 호르몬의 분비를 촉진시켜 우울증을 예방하는 효과가 있다는 점등이 지적된다.

연구결과에 따라서는 자외선 노출량이 적은 여성들은 고혈압에 걸리기 쉽다는 주장도 있다.

3 활용

• 자외선의 용도는 매우 다양하다. 벌레를 유인하는 등에 쓰이고, 식기나 기타 살균이 필요한 기구를 살균하는데 사용되기도 한다. 식수 소독에도 자외선이 사용될 수 있다. 자외선을 비출 때만 보이는 특수 염료로 비밀표식을 만들고, 자외선으로 그것을 확인하는 보안 용도로 쓰이기도 한다. 주민등록증, 운전면허증, 여권 등 정부에서 발행하는 신분증에는 자외선을 비추면 무늬가 나타나는 특수 코팅이 되어 있다. 고액권 지폐나 우표, 상품권에도 UV 섬유가 들어있기도 하다. 범죄 현장에서 체액을 찾아내는데도 사용되기도 한다. 전자분야에서 EPROM 이라는 지울 수 있는 ROM의 내용물을 지울 때도 자외선이 사용된다. 미용을 위한 선탠에 사용되며, 파충류를 키울 때 비춰주기 위해 따로 자외선 형광등을 달아주기도 한다. 또한 젤네일의 경화에도 사용된다.

• 과학적으로는 자외선-가시광선 분광계(UV-Vis)에서 광원으로 쓰인다. 분자에 자외선이나 가시광선 영역의 빛을 쪼이면 분자 내의 전자가 들떴다가 바닥 상태로 돌아오면서 에너지 차이만큼 빛을 내어놓는다. 이 빛이 자외선과 가시광선 영역에 걸쳐 있는 경우가 매우 많기 때문에 자외선과 가시광선을 쪼여서 어떤 종류의 물질이 얼마나 많이 들어있는지를 알 수 있다. 보통 UV-Vis에서는 자외선을 얻기 위해 중수소 아크 램프나 제논 아크 램프를 쓴다.

• 위의 예 처럼 의료용으로도 쓰인다.

• UV Glue 라는 것도 있는데, 투명한 본드같아서 원하는 곳에 바르고 자외선(보통 365nm)을 쬐어주면 굳는다. 얇게 나오는 최신 휴대폰의 유리만 갈 때 접착제로 쓰이며, 최근에는 다용도 접착제로 간간히 홈쇼핑광고에도 올라온다.

3.1 의료용 자외선

위에서 몸에 해롭다며?
건선, 백반증, 아토피 등을 치료할 때 쓰인다. 피부과에 가면 앉아서 쬐는 기계와 옷벗고 들어가 전신에 쬐는 기계가 있고, 필립스사의 narrow band - UVB 램프가 장착되어 있다.

고출력이기 때문에 보통 얼굴과 성기는 가리고 치료하며, 전문의가 지시한대로의 치료시간을 지켜야 한다. 다만 이것도 의사마다 기준이 달라서 환자 본인과 의사가 잘 상의해야 한다. 너무 적게 쬐면 돈만 날리고 치료효과가 없고, 너무 오래 쬐면 화상 입는다. 일주일에 1~2회 치료 받는데, 피부가 화상을 입지 않고 자외선에 적응하게 점점 시간을 늘려가며 쬔다. 보통은 그냥 쬐지만, 환부에 오일을 바르기도 하는듯. 처음부터 장시간을 쬐면 마치 해변가에서 종일 일광욕 한 듯한 화상을 입게 되는데 이게 치료기 안에서는 단 몇십초의 차이이므로 자연광에 비하면 상당히 고출력임을 알 수 있다.

참고로, 치료비가 매회 만원 내외로 들다보니 개중에는 이 UVB 램프를 직접 구매하여 치료를 시도하는 사람도 있는데, 그다지 추천할 방법은 아니다. 위험해서이기도 하지만 그보다는 램프가 고가다 보니 보통 램프를 한개만 구매하여 만드는데, 그럴 경우 출력이 턱없이 낮아서 치료시간이 길어지고 조광량을 추산할 수 없게 되기 때문. 램프를 여러개 달면 그냥 시중에 나온 개인용 의료기 가격과 같다. 참고로 의료용 UVB 램프는 개인이 구입하기에 매우 비싸지만, 거북이나 파충류 등의 일광욕용 UVB 램프는 그보다는 훨씬 저렴하다. 똑같은 파장을 방출하는 UVB 램프지만 의료용을 갖다 붙임으로서 몇 배는 더 비싸진다카더라.(...) 중고로 썬탠기 하나 사면 되나 아니면 베란다에서 홀라당 벗고 일광욕해서 피부병 나았다는 경험담도 있는걸 봐선 얼굴 가리고 햇빛 쬐는게 가장 비용은 저렴할지도.(...) 물론 책임은 본인이 지는거다

3.2 창작물에서의 응용(?)

이런 살상력(?)과 피부를 태우는 현상 때문인지 흡혈귀가 나오는 현대 작품에서는 흡혈귀들이 태양을 싫어하는 이유를 자외선 때문이라고 해석하는 경우가 많다.

그런 덕분인지, 햇빛이 없는 밤에도 자외선을 이용한 무기를 이용하여 흡혈귀들을 관광보내는 전개도 종종 보인다. 대표적인 사례가 죠죠의 기묘한 모험 2부에서 루돌 폰 슈트로하임과 그가 거느린 독일군, 스피드웨건 재단의 특별 과학 전투대가 사용하는 자외선 조사장치. 블레이드에서는 자외선 수류탄이 나오기도 했다.

월야환담 시리즈에선 이런 부분이 언급되지 않는데, 아마도 진마급 이후부턴 별 약발이 없기 때문인 것으로 추정된다.

정 반대로, '햇빛에 약한 흡혈귀라도, 자외선 차단제를 떡칠하면 낮에도 별 탈 없이 다닐 수 있다'는 전개도 자주 활용된다. 대표적인 사례가 뱀파이어 번드로 30분이 지나면 효과가 떨어지기 때문에 30분간 햇빛 아래 노출시키는 것으로 인간 속에 숨은 흡혈귀를 찾는 장면이 있다. 게다가 자외선 차단제가 증발할 때 나는 특유의 냄새로 추적하는 장면도 나온다.

다잉 라이트 에서는 특수 좀비가 자외선에 약하다는 설정이 있어 이를 응용해 안전지대를 만들며, 자외선등을 쬐는 걸로 특수 좀비를 경직시키기도 한다.

노르웨이를 배경으로 하는 페이크 다큐멘터리 트롤 사냥꾼 (Trolljegeren)에서도 이와 유사한 장면이 등장한다. 햇빛을 본 트롤은 돌이 되어 버린다는 북유럽 전설을 재해석한 듯 하다.

어머니가 싫다고 하셨다고 한다.