알아도 별 도움은 안 되지만, 가끔은 재밌는 것들이 있지... (2)

2. 자외선 (紫外線, Ultra Violet light)

이런 영화가 있었드랬죠.

(난 칼부림 여전사 전문배우 밀라 요보비치.)

밀라 요보비치가 주인공이여서, 참 감명 깊을 것 같아 영화는 보지 않았습니다. 단, 영화가 개봉했던 2006년에 제가 Ultra Violet관련 업무를 보고 있던 터여서 기억에는 확실히 남은 영화입죠.

당시에 제가 담당했던 일은 자외선 차단을 제품에 접목하는 것과 관련된 일이었는데, 이것 저것 알아보니 재미난 것들이 많이 나오더라구요. 일단 자외선 차단과 관련된 걸 알아보다 보니, 빛이란 뭔지, 그 빛이란 놈을 통해 어떻게 우리가 볼 수 있는지, 나이트 가면 흔드는 봉안에 든 형광이란 무엇인지, 등등등에 그냥 흘려 지나던 것들에 대해 알아가는 솔솔한 재미가 있었죠.

태어난 후 수학과 과학을 일관되게 멀리한 제 주제에, 빛에 대해서 뭔가를 정리해 본다는 것은 참 주제넘은 짓이기도 하거니와, 또 딸리는 실력 탓에 글도 무지 길어질 것 같습니다만, 몇 가지 topic에 대해서만 간단하게 적어 보겠습니다.

UV 차단제 (?) / SPF (?) / UPF (?)

UV 차단제를 말하기 앞서, 당연히 UV를 먼저 말해야 하고, 그러기 위해서는 빛이란 놈을 알아야 할 필요가 있습니다. 빛이란… 어려운 말로 전자 방사선 혹은 전자 복사, 영어로 Electromagnetic radiation (ElectroMagnetic Pulse = EMP 입니다. 스타 좋아하시는 분들 참고 하시길…) 조금 더 풀어서 말하면 전하 입자가 가속을 받을 때 일어나는 에너지의 복사를 말하는데, 전계와 자계의 에너지는 전파 방향의 직각으로 직교하게 되어 주기적인 “진동”으로 전파되는 것입니다. 사실 여기서 요 “진동”이란 말 하나를 빼려고 길게 돌아온 것인데, 그냥 다 잊어 버리고 “빛” = “진동” 하셔도 나쁘진 않습니다. (사실 그게 저의 한계입니다. -_-)

다시, 이 빛이란 놈은 “진동”으로 돌아다니게 되는데, 이 진동은 일정한 주기를 갖게 됩니다. 우린 그걸 흔히 “주파수” (영어로는 frequency라고 해야겠죠.)라고 부르고, 이 주파수의 영역대에 따라 이름을 달리 붙여 줍니다.

위의 보시는 그림과 같이 진동의 횟수가 많고, 파장이 짧은 극초단 감마선부터 라디오 주파수까지 영역대에 따라 이름을 붙여 주고 있고, 그 실제의 쓰임새가 모두 다르죠.

전체적으로 봤을 때 매우 짧은 구간인 “가시광선” 구간이 있고, 가시 광선 중 빨간색 보다 파장이 긴 애들을 적외선 (Infrared) / 마이크로 wave / 라디오 wave 등등으로,

보라색보다 파장이 짧은 애들을 자외선 (UV) / X ray / 감마 ray 등으로 부릅니다. 파장이 긴 애들은 좀 느슨해서 힘도 약하고, 파장이 짧은 애들은 빨리 진동해서 힘이 좋고 그렇죠.

UV만 해도 피부암을 일으킬 수 있을 정도로 센 친구인데, 이 보다 더 짧은 X ray는 아예 사물을 뚫고 지나가 버립니다. (이 원리로 X 선 촬영을 하기도 하구요.) 또 파장이 긴 애들은 성격도 좋아서 장애물이 좀 있다고 삐져서 사라지거나 하지 않는데, 파장이 짧은 애들은 불 같은 성격이어서 장애물 등을 만나면 “픽”하고 잘 사라집니다.

이렇듯, UV란 가시광선보다 파장이 짧고 진동이 많은 빛의 범위를 부르는 말입니다만, 짜증스럽게도 사람들은 얘를 또 UVA와 UVB로 나눕니다. (극히 짧은 UVC도 있습니다만, 일단 지구표면까지 내려오질 않으니 생략하죠.) UVA는 파장의 길이가 400NM~315NM까지이고, UVB는 280~315NM까지로, 이 2개의 짧은 범위에서도 작용하는 것이 다르기 때문에 이름도 따로이 붙이게 된 거죠. UV안에서도 파장이 더 짧은 UVB는 진짜 성격이 급해서 대기권에 오존층만 제대로 붙어 있어주면 거의 다 사라지기 때문에 태양에서 지상까지 내려올 확률은 0%에 가깝게 떨어집니다만, 에너지가 강해서 피부에 닿을 때 sunburn을 일으키거나 혹은 멜라닌 색소를 올라오게 하거나 혹은 비타민D를 촉진시키거나 등의 일을 좀 합니다. UVA는 파장이 길어서 구름이 좀 있는 날씨에도 지상까지 잘 내려오고, 대신 힘이 좀 딸려서 sunburn 따위는 일으키지 않는 반면에 (물론 Melanin 색소를 올라오게 하거나 비타민 D를 촉진 합니다. UVB에 비해 힘이 약할 뿐이죠.), 오래 노출될 경우 DNA 변형을 통한 피부암을 일으킬 수 있는 것으로 알려져 있습니다. UVA가 피부암을 일으킬 수 있으면, UVB는 안전하냐?는 당연히 아니고 똑같이 위험합니다. 단, UVB가 힘이 더 좋아서 오래 쬘 수 없는 반면에 (화상을 입거든요…) UVA는 화상 등을 일으키지 않아서 우리가 노출되어 있는 것 자체를 모를 수가 있는 것이 위험한 것이죠. 마치 개구리를 뜨거운 물에 집어 넣으면 바로 튀어 나오지만, 찬물에 넣고 천천히 가열하면 빠져 나오지 못하고 죽는 것과 비슷하다고 할까요?

UV를 차단하는 이름의 정도 들에 대해서 안 짚고 넘어갈 수가 없죠. 왜 화장품 보면 SPF / PA+ / UPF 막 이렇게 써 있자나요? SPF와 PA 지수는 cosmetic계열에서 많이 쓰이고, UPF는 apparel에서 많이 사용되고, 또 그렇게 하는 것이 맞습니다만, (왜 맞는지는 밑에서 살펴 보겠습니다.) SPF와 UPF는 혼용되는 경우가 가끔 있습니다. 사람 살다 보면 그럴 수도 있는 것이니 뭐 보는 사람만 정확히 알면 되겠습니다. 흠흠.

(이건 도대체 뭔 뜻이야…쩝)

먼저, SPF. SPF (Sun Protection Factor)는 자외선 차단제 처리를 한 피부의 MED / 자외선 차단제 처리를 하지 않은 피부의 MED로 측정하는데, 여기서 MED란 Minimal Erythma Dosage로 홍반을 일으키는 최소 자외선 량(시간)입니다. 이를 풀어보면, 자외선 차단제를 처리하지 않은 피부에 1분 동안의 자외선으로 피부에 홍반이 생긴다고 가정할 경우, 차단제 처리를 한 피부에서 30분 이후에 홍반이 생긴다면, SPF 30의 grade를 주게 되는 것이죠. 홍반으로 check되기 때문에 홍반을 일으키는 UVB만 적용되는 것으로, 이 SPF 지수는 일단 Volunteer가 있어야 test가 가능하고 (돈으로 어느 정도 해결될 지 모르겠습니다만…), Volunteer의 조건도 키와 몸무게로만 한정되어서 각 개인별의 미묘한 차이는 담아내지 못하는 불완전한 지수입니다...만, 딱히 다른 방법이 별로 없기 때문에 거의 모든 cosmetic 제품의 자외선 차단 test에서 애용되고 있습니다.

PA (Protection grade of UVA)란 말 그대로, UVA 영역을 다루는 것으로 PA+, PA++, PA+++등으로 표시하게 됩니다. PA+이면 2시간 동안 UVA를 쪼여도 괜찮은 정도 이고, PA++는 4시간, PA+++는 8시간 뭐 그렇습니다.

선블록 화장품에 SPF와 PA 지수가 모두 표시된 제품은 UVA와 UVB를 모두 차단해 주는 제품이라고 보시면 되겠죠. 하지만, 2가지 지수를 모두 표기한 제품이 그렇지 않은 제품보다 좋은 제품이냐? 그건 사람에 따라 틀릴 수도 있기 때문에 확언하기 어렵습니다.

위의 2개의 지수가 주로 화장품에 사용되는 반면에 이 UPF (Ultra violet Protection Factor) 는 주로 의류에 사용되는데요, 고체 시험물 (보통은 시험되는 원단입니다.)의 한 쪽 면에서 광선을 발사한 후 반대면 일정 거리 뒤에서 검출되는 UV의 양에 따라 Grade를 주고, UVA와 UVB를 모두 측정합니다. 이러한 test 방식 때문에 액체와 고체의 중간 형태인 cosmetic을 test하기에는 적합하지 않죠. UPF30, 40, 50, 50+ 등의 grade로 나뉘게 되는데 (실제로는 15부터 시작합니다.), 50+이면 2~3% 미만의 자외선이 검출되는 경우이며, Excellent Protection이라는 comment도 같이 부여 받습니다.

그렇다면 이 자외선을 차단하는 방법은 무엇이냐…가 궁금해지는데요(저만 그런가요? -_-), 이 역시 cosmetic과 apparel 두 분야로 알아보자면,

Cosmetic에는 용매에 자외선을 흡수하거나, 빛을 굴절/반사시키는 물질을 섞어서 만들게 되는데, 자외선을 흡수는 놈들은 보통 organic 계열이고, 굴절/반사 하는 놈들은 metal 계열입니다. Organic 계열의 물질들은 햇볕을 받으면 자외선을 흡수하는 동시에 분해되어 사라지기 때문에 선블록을 짧은 시간 내에 여러 차례 발라줘야 합니다. 메탈 계열애들은 이산화티타늄과 산화 아연을 각각 혹은 동시에 같이 사용하는데, 이 친구들은 빛 자체를 굴절 혹은 반사시키기 때문에 자외선도 덩달아 굴절되거나 반사되는 효과를 갖게 됩니다만, 아무래도 metal 계열이다보니 자외선을 받는다고 분해 따위가 되지는 않고, 대신 피부에는 조금 안 좋을 수도 있겠습니다.

Apparel에서는 일반적인 티셔츠만 입고 있어도 UPF30~35 이상의 효과를 낼 수 있는데, 빛이란 놈이 옷에서 상당부분 반사되기 때문입니다. 우리가 입고 있는 옷은 만들어지는 재료의 특성상 모두 미세한 구멍 (업자 용어로 “공극”이라고 합니다.)을 갖고 있는데, 이 구멍을 어떻게 잘 막느냐에 따라 자외선 차단 효과도 달라지게 됩니다. 수영복의 경우, 대부분 Polyester나 Nylon등의 Synthetic fabric으로 만들게 되는데, Polyester나 Nylon으로 원단을 만들 때 광택을 죽이기 위해 이산화티타늄을 넣어서 만들게 되고, 그러다 보니 이산화티타늄 때문에 자연스럽게 자외선 차단 효과도 좋아지게 되고 뭐 그렇습니다. 이 부분은 제 밥줄과 관련이 있기 때문에 나중에 또 자세히 설명할 기회가 반드시 있겠으니 좀 기둘리시죠.