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UVC
UVC는 세균 곰팡이와 미생물에 대하여 살균효과가 있는 200~280nm 영역의 자외선 파장이다. 열권과 중간권에서 대부분 흡수된다. 어떤 세균이나 바이러스도 99.9% 살균할 수 있는 친환경적이고 건강한 빛이다. UVB는 280~315nm, UVA는 315~400nm 영역의 파장을 뜻한다.
최근에는 자동차들이 공기 순환 시스템과 UVC 살균 모드를 탑재해 승객들의 안전하고 건강한 주행을 돕는다. UVC 살균 모드는 시동을 끄고 모든 탑승객이 하차하면 컨트롤 스틱이 올라오고 수납 공간이 열리면서 시트 하단과 차량 도어에 있는 UVC 자외선 LED가 차량 안에 있는 세균과 바이러스를 없애는 모드다.
자외선 비교
- UV-A (Ultraviolet A)
400 nm~315 nm 파장의 자외선. 750THz~950THz. 벌레 유인등이나 블랙 라이트에서 나온다. 파장이 비교적 길어 몇몇 사람들은 가시광선에 가까운 끄트머리 부분을 볼 수 있다. 오존층에 흡수되지 않는다. 과거에는 해롭지 않은 것으로 알려졌으나, 사실은 그렇지 않다. 피부를 벌겋게 만들지는 않지만 피부를 검게 태우는 주범이다. 한번 탄 피부는 수개월 후에 원래의 피부색으로 돌아온다. 이는 태양이 떠 있기만 하면 시간대와 계절에 상관없이 항상 통과되므로 자외선에 민감한 사람은 겨울에도 썬크림을 바르는 등의 대비를 해둬야 한다.
- UV-B (Ultraviolet B)
315 nm~280 nm 파장의 자외선. 950THz~1.07PHz. 여기서 부턴 완전히 안 보인다. 대부분은 오존층에 흡수되지만 일부는 지표면까지 도달한다. 피부에 화상을 입혀 벌겋게 만드는데, 해수욕장 등에서 한번쯤 경험해 봤을 것이다. 하지만 유리는 통과하지 못하므로 실내에서는 안심해도 된다. 많이 통과하는 양은 아니지만 주로 햇볕이 강한 날에 통과되며, 평균적으로 오후 2시 이후로는 통과량이 적어 걱정할 정도가 아니라고 전해진다. 태양광이 강한 여름에는 오후 4시까지 통과된다고 한다. 유일한 장점이라면, 이 파장대는 프로비타민 D를 활성화시켜 인체에 꼭 필요한 비타민D로 전환하는 중요한 역할을 한다.
- UV-C (Ultraviolet C)
280 nm~100 nm 파장의 자외선. 1.07PHz~3PHz. 자외선 살균기에 있는 자외선 램프에서도 나온다. 오존층에 완전히 흡수된다. 파장이 가장 짧아 에너지가 자외선 중 가장 높기에 건강에 매우 해롭다. 265 nm 부근의 파장이 바이러스나 박테리아를 살균하는 데 제일 효과적이지만 인체에 많이 노출되면 화상이나 피부암, 백내장을 일으킨다. 또 공기중의 산소를 여기시켜 호흡기에 해로운 오존가스를 발생시킨다. 그래서 살균등을 사용할 때는 피부나 눈에 쪼이지 않도록 주의해야 하며 환기에 주의해야한다.
- EUV 극자외선 (Extreme ultraviolet)
100 nm~10 nm의 파장을 가진 자외선. 3PHz~30PHz. UV-C와 X선 사이에 있으며, 대기에 의해 완전히 흡수된다. 이 중 13nm의 파장을 갖는 것은 리소그래피에 이용된다.
UVC가 나오는 곳
- 태양 : UV-A, UV-B, UV-C를 방출한다. 97~99%는 지구의 대기와 오존층이 흡수하고 나머지는 지표면에 도달하는데, 도달한 자외선의 98.7%는 UV-A다.
- 자외선등 : 살균용으로 UV-C를 발생시키는 데는 보통 연속 조사용으로는 저압수은방전관 (피크 254nm) 또는 수은-크세논 방전관을 이용하고 순간조사용으론는 카메라 플래시에 쓰이는 제논 방전관 (피크 230 nm)을 이용한다. 살균력은 자외선의 광도×조사시간이므로 카메라 플래시 같이 순간적으로 강력한 펄스 자외선은 지속시간이 짧아도 살균력은 충분하다. 요즘은 270nm 부근의 UV-C를 발생시키는 UV-LED 제품도 나오고 있다. 일반 유리는 자외선을 흡수하므로 석영유리 등 자외선을 흡수하지 않는 유리로 방전관을 만든다. 오존 발생을 억제하기 위해 더 짧은 파장은 차단하는 코팅을 하기도 한다. 공기나 물, 투명한 액체 등을 소독하는 데 매우 효과적이다.
UVC LED
UVC LED는 이름 그대로 '특별한 빛'인 UV-C 자외선을 방출하는 광원을 말한다.
- 다양한 활용
- 식품 위생 분야 : 서울대학교 식품위생공학실의 연구에 따르면 UV-C LED가 식중독균을 죽이는 데 뛰어난 효과를 발휘하는 것으로 나타났다. 이는 UV-C LED가 만들어 내는 200~280나노미터의 짧은 자외선 파장이 세균의 DNA를 파괴시키 때문이다. 기존 식품 살균에는 주로 수은 UV 램프가 사용되었다. UV-C LED는 수은 UV 램프에 비해 친환경적일 뿐만 아니라 파손 위험이 적고, 수명이 길며 크기도 현격히 작다. 특히 지난 2014년 발효된 미나마타조약에 의해 수은 사용에 대해 강력한 규제가 생기면서 차세대 살균 방식으로 더욱 각광을 받게 되었다.무엇보다 UV-C LED가 갖는 장점은 순간적인 살균 효과를 낼 수 있다는 점이다. 수은 UV 램프의 경우 2~3분의 예열시간이 필요하지만 UV-C LED는 켜는 순간 즉각적인 살균 효과를 발휘한다. UV-C LED는 켜고 끄고에 상관 없이 일정한 효과를 내는 것이다. 또한 수은 UV 램프의 가스는 온도에 민감하지만, UV-C LED는 온도에 영향을 거의 받지 않아 냉장고 같이 온도가 낮은 곳에서도 사용할 수 있다. UV-C LED는 일명 햄버거균이라고 불리는 대장균부터 식중독을 유발하는 살모넬라와 황색포도상구균, 리스테리아, 비브리오, 콜레라균 등 주요 세균을 99.9% 살균한다. 세균뿐만 아니라 장염을 유발하는 노로 바이러스, A형 간염, 독감, 메르스, 헤르페스 등의 바이러스, 식품 표면에 생기는 곰팡이를 억제하기도 합니다. 0.07mm 이하의 비닐(PE, PP) 포장재를 투과하기 때문에 식품을 포장한 상태에서도 살균할 수 있다.
- 상하수 처리 분야 : UV-C LED는 물을 깨끗하게 정화하는 데에도 사용된다. 수처리에 쓰는 소독 방식에는 염소 소독, 오존 소독, 자외선 소독 등이 있는데 염소 소독은 효과가 우수하지만 소독 부산물로 발암물질인 트리할로메탄(THMs)을 발생시키고 유독가스 사고 위험이 있어 취급과 저장 관리가 어렵다는 단점이 있다. 오존 소독의 경우 염소 소독보다 강한 살균력을 가지고 있지만 많은 부대설비가 필요하고, 관리가 어렵다. 그래서 최근 주목을 받는 것이 바로 자외선(UV)을 활용한 소독 방식이다. UV 소독은 태양의 소독 방식을 그대로 재현하기 때문에 현존하는 가장 자연친화적인 소독 방식으로 소독 부산물이 발생하지 않고 염소나 오존으로 제거하기 어려운 물질까지 제거할 수 있다. UV-C는 단순히 물을 소독하는 것이 아니라 물 속 유기물까지 분해하기 때문에 반도체 공정에 사용되는 초순수(超純水)를 만들 수 있을 정도로 물을 깨끗하게 정화한다. 정수기뿐만 아니라 UV LED를 사용하면 화학약품을 사용하지 않고도 공기청정가습기 내부를 살균할 수 있다. 특히 공기청정기의 헤파(HEFA) 필터에 UV LED 모듈을 결합시키면 곰팡이와 세균은 물론 악취까지 제거할 수 있다.
- 표면 살균 분야 : UV-C LED는 특정 영역만 선별하여 물성 변화 없이 강력하게 살균하므로 표면 살균에 적합하다. 그 대표적인 예가 '핸드레일'이다. 핸드레일은 에스컬레이터나 무빙워크의 손잡이를 일컫는데 영국의 위생 솔루션 기업인 'Earth Ecco' 조사결과 일상생활 속 사람들이 많이 만지는 물건 중 가장 많은 세균이 있는 곳은 바로 '에스컬레이터 손잡이' 였다. 하루에도 수만 명의 손이 닿지만 손걸레 청소 외에 마땅한 살균 방법이 없어 위생에 취약할 수 밖에 없다. UV-C LED를 적용한 핸드레일 UV LED 살균기를 설치하면 병원이나 쇼핑몰, 공항, 지하철역 등 공공시설물에 설치되어 많은 사람들의 안전을 지켜줄 수 있다.
참고자료
- 〈자외선〉, 《나무위키》
- UV-C, 《쇼핑용어사전》
- LG, 〈빛으로 바이러스와 세균을 99.9% 없앤다? 아주 특별한 빛 UV-C LED〉, 《네이버 포스트》, 2018-03-20
같이 보기
