자외선(UV), 자외선 차단제, 선글라스에 대해서

자외선이란?

전자기파에서 그 파장의 길이가 10~400nm 사이에 있는 것을 자외선이라고 하는데 사람이 눈으로 볼 수 있는 가시광선의 영역에서 가장 파장이 짧은 빛이 약 400nm의 보라색이고 이 보라색보다 더 바깥에 있는 빛이라서 자외선이라고 합니다. 10nm보다 파장이 더 짧아지면 X선의 영역이 됩니다. 그래서 자외선은 X선과 가시광선의 영역 사이에 있는 보이지 않는 전자기파를 지칭하는 겁니다.

출처: https://www.pngfly.com/png-ifu94v/download.html

자외선의 종류와 특징

자외선의 파장의 길이에 따라 그 종류를 더 세분화하여 A, B, C 세 가지로 구분을 하는데요. 각 구간별 특징은 다음과 같습니다.

UV-A

400~315nm 파장의 자외선이며 근자외선이라고도 얘기합니다. 자외선 중에서 가장 약하지만 대기에서 잘 흡수되지 않아서 태양이 떠 있는 날이면 언제나 조사가 되고 있는 그런 아이입니다. 다시 말해서 자외선 중에 투과를 가장 잘한다는 말인데 유리도 잘 통과하기 때문에 집안에 있어도 햇빛이 들어오는 상황이면 UV-A자외선에도 노출이 될 수 있습니다.

UV-B

315~280nm 파장의 전자기파로 중간자외선이라고 부릅니다. 흔히 비타민 D는 음식물로 섭취가 안되기 때문에 햇빛을 받아서 만들어 줘야 한다고 하는데 바로 그때 비타민D 합성을 도와주는 역할을 하는 것이 UV-B라고 합니다. UV-B는 UV-A에 비해서 투과력이 떨어져서 대부분 대기 중의 오존층에서 흡수가 됩니다. 그리고 지표면에 도달한 UV-B도 유리를 통과하기가 어렵기 때문에 창문이 닫혀 있으면 햇빛이 들어와도 UV-B는 거의 차단이 된다고 합니다.

UV-C

원자외선이라고 부르며 280~100nm 파장을 UV-C라고 합니다. UV-C는 생명에 영향을 미칠 정도의 강한 생리작용을 하는 에너지가 매우 높은 위험한 녀석입니다. 어떤 세균이나 바이러스든 100mW 출력의 자외선 LED기준으로 약 3~4초 노출만으로 99.9%를 제거할 수 있어서 살균용으로 다양한 분야에 사용되는 빛입니다. 물론 태양에서도 상당히 많은 UV-C가 방출이 되지만 대부분 성층권에서 흡수가 되어 지표면에는 도달하지 못한다고 합니다.

아래 그림은 고도에 따른 오존의 분포와 대기를 통과하는 자외선이 종류별로 대기에 흡수되는 정도를 나타낸 그래프입니다.

자외선이 인체에 미치는 영향

일상생활에서 우리가 유의미한 양의 자외선에 노출이 되는 경우는 햇볕을 쬐는 경우가 대부분입니다. 그리고 우리 인체에서 자외선에 직접 노출되는 장기는 바로 피부이기 때문에 자외선과 피부는 아주 밀접한 관계가 있습니다. 실제로 자외선은 피부노화의 주범으로 알려져 있습니다. 자외선은 분자를 파괴시킬 수 있으며 DNA 변이를 유발할 수 있는 강력한 에너지를 가진 빛입니다. 그래서 오래 노출이 되면 검버섯, 주름을 만들기도 하고 심한 경우 피부암을 유발하기도 합니다.

앞에서 자외선을 파장에 따라 A/B/C 3가지로 나눈다고 했는데요. UV-C는 치명적인 자외선이지만 거의 대부분 대기에서 흡수가 되기 때문에 지구인의 일상에 미치는 영향은 무시될 수 있어서 자외선에 의한 영향이라고 한다면 보통 UV-A와 B만 고려합니다. 그리고 UV-A와 UV-B가 영향을 주는 방식에도 약간의 차이가 있습니다.

먼저 UV-A는 약하기는 하지만 높은 투과력을 가지고 있기 때문에 피부 진피에 침투하는 특징이 있습니다. 그래서 피부노화의 주범이라고 합니다. 멜라닌 색소를 진하게 만들어서 피부를 검게 변하게 하고 피부탄력을 떨어뜨려 주름살을 만듭니다. 

출처: https://m.hankookilbo.com/News/Read/201805241301336526

 

그리고 UV-B는 이로운 빛이기도 하면서 반면에 피부화상을 일으키는 범인이기도 합니다. 대부분 UV-B는 대기 중 오존층에 흡수가 되긴 하지만 여름에 뜨거운 햇빛을 많이 받을 경우 피부가 붉게 변하고 화끈거리며 물집 생기거나 껍질이 벗겨지게도 만듭니다. 그리고 멜라닌 색소를 증가시켜 색소 침착을 일으키기도 합니다. 지표에 도달하는 UV-B의 양은 적을지라도 원래 에너지가 높은 빛이기 때문에 영향을 무시할 수 없습니다. 그리고 근래에는 태양빛이 더 강해지면서 더욱 주의를 해야 한다고 합니다.

피부라는 큰 장기와 함께 자외선에 직접적인 영향을 받는 장기가 하나 더 있죠. 바로 눈입니다. 자외선은 각막에 염증 및 변형을 일으키고 수정체를 변색시켜서 투명도가 떨어지게 만들어 백내장을 일으킬 수도 있습니다. 그리고 눈 안으로 침투한 자외선은 시간이 지남에 따라 황반 변성을 일으키기도 하기 때문에 자외선은 눈 여러 곳에 손상을 야기합니다.

아래 그림은 자외선 파장별로 안구 부분에 얼마나 흡수되고 얼마나 침투하는지를 보여주고 있습니다. 대부분의 자외선은 각막과 수정체사이에서 흡수가 됩니다. 특히 UV-B, C는 각막에서 거의 차단이 되는 걸 알 수 있습니다. 그러나 투과를 잘하는 UV-A는 안구의 수정체에 상당량의 에너지가 흡수되고 아주 소량이 망막까지 침투하게 되는데 이를 통해서 백내장이나 황반변색 등을 야기할 수 있다고 하네요.

출처: Walsh K. UV radiation and the eye. Optician 2009;237:6204 26-33.

태양(자외선)을 피하는 방법

지금까지 자외선이 뭔지 그리고 왜 조심해야 하는지 공부를 해봤는데요. 지금부터는 무서운 자외선을 피하는 법에 대해서 알아보겠습니다.

먼저 피부를 자외선에서 보호하는 방법입니다. 자외선을 피하려면 자외선 지수가 높은 날은 외출을 안 하는 게 상책이고 그다음은 최대한 가리는 겁니다. 그런데 무더운 여름에 집에만 있을 수도 없고, 치렁치렁 둘러싸고 있을 수도 없기 때문에 유일한 자외선을 피하는 방법은 바로 자외선 차단제를 사용하는 것입니다.

자외선 차단제

자외선 차단제를 잘 사용하기 위해서는 꼭 알아야 하는 상식이 있는데 바로 자외선 차단제가 얼마나 잘 기능하는지를 나타내는 PA, SPF라는 수치입니다. 자외선 차단제를 보면 숫자로 15, 30, 50 이런 식으로 쓰여 있는 게 SPF이고, "+" 기호로 1개에서 4개까지 표시된 것이 PA입니다. SPF는 대부분의 차단제에 공통으로 사용되는 수치인데 PA는 국내 포함 일부국가에서만 사용한다고 합니다. 그래서 요즘 판매되는 자외선 차단제를 보면 국내제품은 대부분 두 가지 지수를 모두 포함하고 있는데, 해외에서 구매한 제품들은 PA가 표시되지 않은 경우도 있습니다. 표기방법에 대한 규정이 다른 국가에서는 그 나라에 맞는 방법으로 제품을 골라야겠지만 국내에서는 SPF, PA 두 가지 지수를 모두 확인하시는 게 중요합니다.

위 사진은 집에 있는 차단제들인데 보시는 것처럼 왼쪽 두 재품에는 SPF, PA 지수가 모두 표시되어 있지만 나머지 오른쪽 두 가지 제품은 미국에서 구매한 제품이라서 PA에 대한 표기는 없는 걸 볼 수 있습니다.

SPF

SPF는 Sun Protection Factor의 약자로 차단제가 막아주는 UV-B의 양을 나타내는 지수입니다. 제가 가지고 있는 제품들은 모두 50 이상이라고 되어 있었는데요. 50 이상이면 UV-B를 얼마나 막아준다는 걸까요?

SPF는 쉽게 생각해서 그 숫자의 역수만큼 백분율로 자외선이 통과한다라고 생각하면 됩니다. 그러니까 만약 "50"이라면 50의 역수인 1/50 % 다시 말해서 2%의 자외선은 통과하고 98%는 차단한다는 겁니다. 차단제를 전혀 사용하지 않은 상태인 SPF1을 기준으로 제품의 차단효과를 비교해서 그 숫자가 클수록 차단의 효과가 높은 걸 의미합니다. 따라서 SPF 지수는 높을수록 좋습니다.

SPF와 UVB차단률의 관계

해외 제품에서는 100 이상으로 표기된 제품도 볼 수 있지만 국내에서는 50이 표기 최대 수치입니다. 위 그래프를 보시면 SPF 수치가 증가함에 따라 차단율은 급격하게 늘어나고 30 이상에서는 증가폭이 미미한 것을 알 수 있습니다. 15만 돼도 93%의 UV-B가 차단되며 50에서는 98%가 차단됨을 의미합니다. 그리고 50과 100은 차단율로는 겨우 1%의 차이입니다.

때문에 아무리 SPF지수가 낮은 제품이라도 발랐을 때와 그렇지 않았을 때 차이가 극명합니다. 따라서 이왕이면 숫자가 큰 제품을 이용하되, 이미 구매한 SPF 15 이상의 제품이라도 있다면 숫자 따지지 말고 무조건 바르는 게 이득이다라는 걸 알 수 있습니다. 

PA

다음으로, PA는 Protection Grade of UVA의 약자로 말 그대로 UVA를 차단하는 양을 나타내는 지수이고 SPF와는 다르게 숫자가 아니라 "+"개수로 표시합니다. 그리고 "+"의 개수에 따른 PFA(UVA차단지수)와 UVA차단율은 아래 그래프와 같습니다.

PA와 UVA차단률의 관계

가장 차단율이 높은 "++++"는 PFA 16 이상이라는 의미인데 PFA16은 그 역수인 1/16 %의 UVA과 통과된다고 볼 수 있으니 93.75%의 차단율을 가진다라고 볼 수 있습니다. 이 역시 "+"의 개수가 많을수록 차단율이 높음을 의미합니다.

PA는 SPF와는 다르게 가장 낮은 등급인 "+" 제품은 피하는 게 좋다고 합니다. 최소 "++" 등급의 제품 사용을 권장한다고 합니다.

자외선 차단제의 올바른 사용법

지금까지 자외선 차단제에 표기되는 SPF, PA의 의미에 대해서 알아봤는데요. 여기서 아주 중요한 점 한 가지가 있습니다. 바로 차단제를 얼마나 충분히 발라야 하느냐입니다. SPF50 제품이라 하더라도 대충 발라서는 98% 차단 효과를 기대할 수 없다는 소리입니다. 

상기 지수들은 모두 피부 1㎠ 당 2mg을 도포했을 때 기준으로 측정된 값이기 때문에 기대하는 효과를 보기 위해서는 아주 충~분한 양을 도포해야만 합니다. 성인을 기준으로 얼굴면적은 대략 400㎠ 정도 된다고 하는데요. 얼굴에만 충분히 바르더라도 차단제의 적정 도포량은 800mg입니다.

820mg의 자외선 차단제는 이정도입니다.

적정량을 바르려면 거의 떡칠을 하는 수준이다라고 생각했었는데 생각보다 그렇게 많지 않은 것 같습니다. 제가 평소에 바르는 양보다 살짝 부족한 느낌이네요. 성인남성은 쉽게 한 번에 1g 정도 바른다라고 생각하면 좋을 것 같습니다.

그리고 또 하나 중요한 것이 차단제의 지속시간입니다. 자외선 차단제를 한번 발랐다고 오늘은 괜찮아라고 생각하시면 안 됩니다. 보통 기대하는 차단효과는 2~3시간 정도만 지속된다고 합니다. 그리고 물놀이를 하거나 땀을 많이 흘린다면 이 시간은 급격히 줄어들겠죠. 따라서 자주자주 다시 발라주는 것도 중요합니다.

자외선 차단제의 종류

자외선 차단제는 물리적 차단제와 화학적 차단제로 나뉠 수 있습니다.

물리적 차단제는 산화아연이나 이산화티타늄 등 굴절률이 높은 무기화합물을 피부표면에 코팅되어 자외선을 산란, 반사시킴으로써 자외선을 차단하는 작용을 합니다. 말 그대로 뭔가로 해를 가리는 거죠. 이런 차단제의 대표적인 단점이 백탁현상입니다.

반면 화학적 차단제는 아보벤존, 옥시벤존 같은 유기물이 자외선 에너지를 흡수하여 구조가 변했다가 에너지를 방출하면서 다시 원래 구조로 돌아가는 식으로 작용을 한다고 합니다. 물리적 차단제에 비해 발림성이 좋으나 유해성 논란. 에너지를 방출하면서 발생하는 가스로 인해서 눈이 시린(?) 증상이 있다고 합니다. 

이런 특성으로 인해서 보통의 자외선 차단제는 사용성이 우수한 화학적 차단제가 많은 것 같습니다. 다만 피부나 눈에 자극이 있기 때문에 어린이용으로는 적합하지 않은지 어린이용 자외선 차단제 제품은 물리적 차단제가 많은 걸 알 수 있습니다.

성인용과 아동용 자외선 차단제 비교

선글라스

이제 마지막으로 자외선으로부터 눈을 보호하는 방법 알아보겠습니다.

피부는 자외선 차단제가 답이라면 눈은 당연히 선글라스겠죠. 그리고 선글라스는 자외선 차단제와 다르게 좀 더 간단합니다. 일단 자외선 특성상 UVB는 유리를 투과하지 못하기 때문에 일단 선글라스를 쓴다면 UVB의 직접적인 영향을 피할 수 있습니다. 그래서 UVA만 신경 쓰면 되죠.

그렇지만 선글라스라고 다 똑같은 선글라스가 아닙니다. UVB는 선글라스가 아니라 보통의 시력교정용 안경이라도 차단이 되는 반면 투과력이 좋은 UVA는 제대로 된 선글라스를 써야지만 차단할 수 있다는 점을 유의해야 합니다. 그리고 선글라스도 수명이란 게 있기 때문에 오래 사용한 선글라스는 교체를 해주는 게 좋습니다.

하지만 겉으로 보기에 어떤 차이가 있는 것도 아닌데 선글라스 제대로 된 자외선 차단 효과가 있는지 아니면 수명이 다했는지 어떻게 알 수 있을까요?

가장 좋은 방법은 안경점에 가서 자외선 차단이 잘 되는지 확인을 의뢰하는 겁니다. 가서 확인을 부탁드리면 아래 사진과 같은 기계로 파장별 투과율을 확인해서 사용해도 되는지를 판단해 주십니다.

그런데 평소에 잘 다니는 곳도 아닌 안경점에 찾아가서 자외선 확인 좀 해주세요 하기는 좀 죄송스럽습니다. 저도 딱 한번 안경 맞출 때 부탁을 드려서 확인해 본 적은 있지만 무작정 찾아가긴 좀 그렇더라고요.

선글라서의 수명(UVA 차단능력) 확인하기 

그래서 집에서도 간단히 선글라스의 자외선(UVA) 차단능력을 확인할 수 있는 방법 소개해 드립니다. 위 안경점 기계처럼 정량적 수치를 확인할 수는 없지만 제가 몇 가지 비교해 본 결과 나름 유용하게 써먹을 수 있는 방법인 것 같았습니다.

먼저 준비물은 테스트할 선글라스와 지폐 그리고 UV손전등 준비해 주시면 되겠습니다. 

이런 어른들의 장난감에 익숙하지 않으신 분들은 UV 손전등은 또 뭔가 저런 건 어디서 구해야 하나 하실 수 있는데요. 요거 인터넷에서 쉽게 구할 수 있습니다. 저는 알리에서 7천 원인가 주고 구입했습니다. 지금 다시 들어가 보니 꽁돈대첩으로 3천 원에 구매할 수 있네요.

대부분 이런 형태의 UV LED를 사용하는 라이트는 395nm 파장의 자외선을 방출합니다. 그리고 UV LED 특성상 방사 파장의 폭도 ±5nm 정도로 매우 좁게 형성된다고 합니다. 바로 확인하고 싶은 UVA대의 파장이며 그중에서도 투과성도 높은 400nm에 가까운 파장이라서 딱 맞는 것 같습니다.

모든 준비물이 갖추어졌다면 테스트하는 방법은 간단합니다. UV라이트를 지폐에 비추어보면 다음과 같이 위폐를 구분하는 데 사용하는 숨은 페턴을 확인할 수 있는데요. 테스트하려는 선글라스 랜즈를 통해서 UV라이트를 비춰봤을 때 숨겨진 패턴이 보이는지 여부를 통해서 선글라스의 상태를 유추해 볼 수 있습니다. 여기서는 지폐 우측에 있는 세로 띠를 테스트 기준으로 삼겠습니다.

UV라이트를 비췄을 때 볼 수 있는 숨은패턴들중 일부

자 제가 비교해 볼 안경 3가지입니다. 안경원에서 UV 차단이 잘 된다고 확인받은 선글라스와 일부 자외선 차단이 확인된 블루라이트 차단용 안경 그리고 마지막으로 시력교정용 일반 안경입니다.

참고로 블루라이트 차단안경의 경우 UVA 투과 검사를 했을 때 아래와 같이 405nm파장이 24%가량만 통과된다고 확인하였습니다.

블루라이트 차단안경의 UVA 투과률

먼저 일반 안경입니다. 자외선 라이트를 비춰보면 안경 렌트를 통과할 때와 그렇지 않을 때 큰 차이가 없는 걸 볼 수 있습니다. 다시 말해 395nm 파장의 빛이 안경알을 통과해서 지폐까지 도달하여 지폐에 있는 숨은 패턴에 형광을 발현시켜서 그 발현된 빛을 눈으로 확인하게 되는 겁니다.

다음으로는 295nm 파장이 약 9% 통과하는 그리고 405nm는 약 24%가 통과하는 블루라이트 차단안경의 테스트 결과입니다. 일반 안경과 비교했을 때는 확실히 형광발현이 줄어든 것을 볼 수 있긴 합니다만 여전히 형광띠를 명확히 확인할 수 있습니다. 이 정도 형광은 빛이 밝은 곳에서는 구분이 어려울 수 있어서 어두운 곳에서 확인하시길 추천드립니다. 그런데 사진에서는 눈으로 보는 것처럼 형광띠가 잘 보이지 않네요. 아래 오른쪽 사진은 카메라를 찍기 전에 미리 보기 화면을 캡처한 것인데 여기서는 좀 더 눈으로 보는 것에 가깝게 보이더라고요.

자 그럼 대망의 선글라스 결과입니다. 짜잔~

선글라스를 통해 UV라이트를 비춰보면 신기하게도 잘 보이던 형광띠가 사라집니다. 앞에서 확인한 블루라이트 차단 안경 결과와는 다르게 맨눈으로 봐도 발현되는 형광을 전혀 확인할 수 없었습니다. 이런 선글라스라면 사용해도 괜찮다 정도로 생각하실 수 있을 것 같습니다.

물론 이런 약식 검사로 무조건적 신뢰는 무리가 있다는 점 감안하셔서 안전한 선글라스를 검증하는 수단보다는 수명이 다한 혹은 사용하면 안 되는 선글라스를 거르는 용도로 사용하면 좋을 것 같습니다.

마무리

지금까지 자외선의 기본에서부터 자외선이 건강에 미치는 영향 그리고 자외선을 피하는 방법에 대해서 열심히 알아봤습니다. 이제 곧 뜨거운 여름이라서 자외선의 총공격이... 아니죠 봄부터 이미 자외선의 공격은 시작되었습니다. 스마트하게 자외선을 방어할 무기들을 잘 준비해서 즐겁고 신나는 여름 보내시길 바랍니다.

 

끝!