■자외선에 대하여
1. 개요
Ultraviolet, 紫外線
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 UltraVioletrays. 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
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. 또한 조류와 어류 중에도 자외선을 볼 수 있는 것들이 많으며, 포유류 중에도 간혹 있다(고슴도치 등).
흔히 자외선 램프를 켜면 보이는 보랏빛 조명을 자외선이라고 생각하는 경우가 있는데, 앞에서도 언급되었지만 자외선은 사람의 눈으로는 볼 수 없다. 자외선 램프에서는 자외선만 나오는 것이 아니며, 그 중에서 보라색 가시광선이 우리 눈에 보이는 것. 마찬가지로 일반적으로 사용하는 적외선 등에서 보이는 붉은 빛은 그냥 붉은색 가시광선이다.
여담으로, 암시경 등의 특수 용도로 사용되는 적외선 램프의 경우, 필터가 달려 있어 적외선만 방출되고 가시광선은 차단되기 때문에 우리 눈으로는 램프가 켜졌는지 안 켜졌는지를 구별할 수 없다. 반면 자외선 램프는 이렇게 가시광선을 차단하는 경우가 없는데, 눈에 보이지 않는 자외선만 방출하는 램프를 만들 필요도 없는데다, 자외선이 방출되는 줄도 모르고 멍하니 램프를 들여다보는 일을 막기 위해서다.
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. 피부에 화상을 입혀 벌겋게 된다. 해수욕장에서 한번쯤 경험해봤을거다. 하지만 유리는 통과하지 못하므로 실내에서는 안심해도되는 파장이다. 많이 통과되는 양은 아니지만 주로 햇볕이 강한 날에 통과되며, 평균적으로 오후 2시 이후로는 통과량이 적어 걱정할 정도가 아니라고 전해진다. 태양광이 센 여름에는 오후 4시까지 통과된다고 한다. 유일한 장점이라면, 이 파장대는 프로비타민 D를 활성화시켜 인체에 꼭 필요한 비타민 D로 전환시키는 중요한 역할을 한다.
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 않지만 피부를 검게 타게 만드는 주범이다. 한번 탄 피부는 수개월 후에 원 피부색으로 복구된다. 이는 태양이 떠있기만 하면 시간대에 상관없이 항상 통과되므로 자외선에 민감한 사람은 대비를 해두어야한다.
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.
2.3. 자외선의 유해성
자외선은 인체에 해롭다. 주로 피부와 눈에 해로운 영향을 미친다.
자외선 때문에 한쪽얼굴만 늙은 사람
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 수소결합하여 이중나선을 만든다. 자외선은 적외선과 가시광선에 비해 매우 강한 에너지를 가직고 있어서 세포의 DNA 사슬을 끊기에 충분하기 때문에, 세포의 DNA 염기 사슬을 끊고 인접한 티민 혹은 시토신끼리 결합하게 만든다. 이런 식으로 끊어지거나 이상하게 결합한 DNA 사슬들은 대부분 신체의 여러 교정 기작에 의해 복구가 되지만, 자외선에 지속적으로 노출이 되어 인체의 복구 한도를 넘어설 정도로 변형이 누적되면 돌이킬 수 없는 돌연변이를 일으켜 암세포가 발생할 수 있다.
발암성 외에도 자외선은 피부와 눈, 면역체계에 손상을 입히며, 피부 노화를 일으킨다. 시중에는 피부의 노화를 막는다고 선전하는 각종 기능성 화장품들이 나와있지만, 피부과 의사들과 학계가 일반적으로 인정하는 피부 노화를 방지하는 화장품은 선크림 종류 뿐이다. 그리고 햇빛에 많이 포함된 UVB는 특히 피부 화상을 일으킨다. 자외선 살균에 쓰이는 UVC는 에너지가 커서 UVA나 UVB보다 더 위험하다. 그리고 과거에는 별로 해롭지 않다고 알려진 UVA 또한 높은 에너지를 가지고 있어서 활성 산소를 통한 DNA 손상이 가능한 것으로 밝혀졌다. 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.
이렇게 세포를 파괴하는 손상 능력 덕분에 세균을 죽이는 효과도 탁월하다. 자외선 살균기도 자외선이 균을 죽이는 효과를 이용한 것.
강한 자외선은 눈에도 치명적이다. 이는 전기 용접이 일으키는 눈의 증상을 통해 잘 알려진 사실이다. 자외선은 각막, 수정체, 망막 모두에 손상을 줄 수 있고, 백내장과 황반변성, 익상편 등 각종 위험한 안구 질환을 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 각종 야외활동 시나 스키장이라든가 여름 해변가, 장거리 운전시에도 쓰는 것이 좋다. 운전 기사나 사막 지역의 군인들이 선글라스를 착용하는 것은 절대 멋으로 하는 것이 아니다!
예전에는 자외선은 비타민D의 합성을 돕기 때문에 햇빛을 충분히 쬐는게 권장된다는 말이 돌기도 했으나, 사실은 건강에 해로운 일이다. 비타민은 건강한 식생활로 충분히 해결할 수 있다. 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.
그 밖에도 자외선은 염료나 잉크를 파괴해서 인쇄물의 색이 바래도록 한다. 길가다 보면 건물 외벽에 붙은 포스터가 햇빛을 받아 색이 바래진 것을 볼 수 있는데 자외선의 탓이다. 빨간색이 특히 더 잘 바래지는데, 강조한다고 빨간색으로 써 놓으면 나중에는 그것만 안 보인다.