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UV 개요

 
자외선이란 간단히 말하면 태양광의 스펙트럼을 프리즘을 통과시켰을 때, 가시광선의 보라색 보다 바깥쪽에 나타나는 눈에 보이지 않는 빛을 말한다. 자외선은 1801년 독일의 화학자 J.W.리터가 자외선이 가지는 사진의 감광 작용[感光作用]에서 처음 발견하였다.

자외선은 약 380∼10nm에 이르는 파장으로 된 넓은 범위의 전자기파의 총칭으로서, 극단적으로 파장이 짧은 자외선
X선과 거의 구별되지 않는다. 자외선은 화학작용이 강하므로, 적외선을 열선(熱線)이라 하는 것에 대응하여 화학선이라 하기도 한다. 또 파장에 따라 근자외선(파장 290nm 이상), 수정범위(水晶範圍)의 자외선(수정을 투과하는 290∼190nm), 슈만선(190∼120nm), 라이만선(120∼60nm), 밀리컨선(60nm 이하) 등으로 나누거나, 190nm 이하의 파장을 가지는 자외선을 원자외선(遠紫外線)이라고 부르기도 한다.

자외선을 산업에 적용키 위해 인공적으로 만든 것이 자외선 램프이다.
살균에 사용하는 자외선은 UV-C(단파장) 중에서 살균력이 가장 강력한 257.3nm선을 사용한다.
자외선 램프는 유리관 대신 자외선을 효율적으로 투과시키는 석영관을 사용하여 램프의 양 끝에 텅스텐 필라멘트가 있고 필라멘트 외부에 산화바륨, 산화칼슘, 산화 스트론듐 등 열전자를 방사하기 쉬운 물질을 도포하여 열전자 방출을 원활히하는 구조로 설계한다.

석영관 내부를 진공시킨 다음 적당량의 수은과 알곤가스 또는 희유 가스를 충진시킨다.
여기에 2개의 전극에 전류를 흘려 전극을 예열하면 열전자가 방출된다. 이 열전자는 램프 내부의 희유 가스를 매개로하여 방전(점등)이 일어난다. 방전에 의해 관내에 흐르는 전자는 포화상태의 수은 분자와 급격히 충돌하여 수은 고유의 스펙트럼을 방사한다. 이렇게 발생된 자외선을 이용하여 표면 개질, 세정, 살균, UV 경화 등 여러가지의 용도로 사용한다.

많은 물질은 자외선에 대하여 불투명하지만 그 정도는 물질의 종류나, 자외선의 파장에 따라 여러 가지 값을 가진다. 보통의 유리는 매우 파장이 긴 자외선만을 통과시키지만(크라운유리에서는 350nm), 수정이나 형석(螢石) ·암염 등은 대략 190nm까지의 비교적 단파장의 자외선을 잘 통과시키므로 이들 물질이 자외선 분광기 등에 이용되기도 한다.

또 액체 속에서는 물이 자외선에 대한 투명도가 높아서 185nm까지의 자외선을 통과시키며, 250nm의 자외선은 파장이 길므로 비교적 투과도가 좋다. 한편 사람의 피부에 대해서도 긴 파장의 자외선일수록 투과력이 강하여, 390nm보다 파장이 긴 자외선은 진피(眞皮)까지 도달하지만 300nm 이하인 단파장의 자외선은 표피 내에서 차단 된다.


자외선은 화학작용 ·생리작용이 크며, 사진건판을 강하게 감광시킨다. 표백작용이 강하므로 안료 ·염료 등은 햇빛에 포함되어 있는 자외선에 의해 색이 바랜다. 또, 피부가 햇볕에 그을리게 되는 것도 자외선의 화학작용에 의한 것으로서, 파장 325∼290nm의 범위에 있는 자외선은 이 작용[紅斑作用]을 뚜렷하게 나타낸다. 더욱이 자외선에는 살균작용이 있으며, 특히 250nm 부근의 파장을 가진 것은 큰 살균력을 가지고 있어서 1cm2 당 100μW의 강도를 가진 자외선을 1분간 쪼이면 대장균, 디프테리아균, 이질균 등은 99%가 죽는다.