자외선

Contents

1. 개요
2. 정말로 안 보이는가?
3. 자외선 개객끼
4. 자외선 차단제
5. 활용
6. 창작물에서의 응용(?)

전자기파의 종류
전파 적외선 가시광선 자외선 X선 감마선

Ultraviolet, 紫外線

1. 개요

자외선은 가시광선보다는 파장이 짧고 X선보다는 파장이 긴 전자기파. 10 nm 에서 400 nm의 파장을 가진다. 사람이 볼 수 있는 빛 중 가장 파장이 짧은 보라색바깥에 위치했기 때문에 紫線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 좋다 사륜안?일반적으로 자외선은 에너지가 높아 화학작용을 할 수 있고 건강에 악영향을 미친다.

건전지를 발명한 리터가 빨간색 너머에 적외선이 있다면 보라색 넘어에도 뭔가 있지 않을까? 하고 실험하다가 발견하였다.

자외선은 파장별로 여러 종류로 나뉘는데, 그 중에서 햇빛에 포함된 자외선만을 요약해 보면 다음과 같다.
  • UVC (Ultraviolet C)
    280 nm–100 nm 파장의 자외선. 자외선 살균기에서 나온다. 햇빛에도 포함되어 있으나 대기에 흡수돼서 지표에는 잘 도달하지 못한다. 에너지가 높아 건강에 해롭다.
  • UVB (Ultraviolet B)
    315 nm–280 nm 파장의 자외선. 햇빛에 포함되어 있는데, 오존층에서 흡수되지만 일부는 지표까지 도달한다. 건강에 해롭다.
  • UVA (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
    UVA, UVB, UVC을 방출한다. 지구의 오존층이 97~99%를 흡수해버리고 나머지가 지표면에 도달하는데, 도달한 자외선의 98.7%는 UVA다.
  • 블랙 라이트
    블랙 라이트는 자외선만을 방출하도록 특수하게 만든 형광등의 일종이다. 덜 위험하도록 UVA만 나오도록 만들어졌다. 그런데 비록 UVA가 덜 위험하긴 하지만, 그렇다고 완전히 해가 없지는 않다.
  • 자외선 램프
    자외선을 방출하도록 만든 전용 등에서 나온다. 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. 이 등은 주로 자외선을 이용한 살균에 사용된다.
  • 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. 정말로 안 보이는가?

흥미롭게도 눈의 원추 세포[1]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.


3. 자외선 개객끼

자외선은 인체에 해롭다. 주로 피부와 눈에 해로운 영향을 미친다.

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.
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 주근깨을 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.

오존층 파괴 이슈가 떠오를 때마다 자외선을 방사선 마냥 나쁜 것으로 취급하는 사람들도 있는데, 오버스럽긴 해도 현대에 와서는 맞는 인식이다. 자외선은 비타민D의 합성을 돕기 때문에 영양이 충분치 않았던 옛날에는 햇빛을 충분히 쫴야 했다. 그러나 요즘처럼 좋은 영양환경에서는 피부암을 감수하면서까지 햇빛으로 비타민 D를 만들 필요가 없다. 꽁치에 비타민 D가 풍부하고, 고등어에도 많이 들어 있다. 간유 한 숫갈에는 미국 1일 권장량의 2배가 들어 있다. 굳이 안 찾아 먹어도 애초에 건전한 식단으로 해결할 수 있는 것이기도 하다. 이도 저도 귀찮으면 비타민제 한알 먹어도 되고. 얼마 안한다. 하지만 비타민 D의 활성을 위해서는 어느 정도의 자외선이 필요하다. 많은 사무직들이 비타민 D부족인 이유가 자외선을 충분히 쬐지 않기 때문이다.

자외선이 인체에 주는 의미있는 이점을 굳이 찾아보자면 미용적인 면에서의 선탠 정도?

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. 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.

4. 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 선크림 항목 참조.

5. 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 지폐우표, 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.

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.

6. 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 슈트로하임이 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.

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  • [1] 색상을 감지하는 역할을 한다.

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