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*UV 플래시라이트!
 
 
2005/12/01 (19:11)
작성자 : curse 조회수 : 10802
 


Ultra Violet Flashlight

빛(Light)

Fig. 1.1  Optical portion of the electromagnetic spectrum.

빛은 전자기파의 일종으로 그 파장의 길이에 따라 여러 종류로 나눌 수 있습니다. 우리의 눈으로 구분할 수 있는 광선은 가시 광선이라고 하여 그 파장은 약 400nm(나노미터, 파장의 단위)에서 770nm 정도의 파장을 가지고 있습니다.

즉 가시 광선보다 파장이 짧거나 파장이 길면 인간의 눈으로는 볼 수 없은 비가시 영역에 속하는 것입니다.

가시 광선은 무지개색을 생각하시면 되는데 무지개 색상은 빨강-주황-노랑-초록-파랑-남색-보라 순으로 파장의 길이가 짧아 집니다.

그러므로 가시 광선의 파장 중에서 가장 낮은 400nm 의 파장인 빛은 보라로 보이고 가장 긴 파장인 770nm 정도의 파장은 빨강으로 보이게 됩니다.

위 표에서 보듯이 사람이 볼 수 있는 가시 광선의 파장은 전체 전자기파 중에서 극히 일부분에 해당하는 것을 알 수 있습니다. 이 중에서 가시 광선은 눈으로 볼 수 있는 것이니 만큼 설명이 필요없지만 적외선과 자외선에 대해서는 들어 보신 적은 있으실 것입니다.

가시광선 보다 파장이 짧으면서 100nm에서 400nm에 이르는 전자기파의 파장을 자외선이라 합니다. 자외선은 보라색의 범위보다 바깥에 있으므로 이러한 이름이 붙은 것인데 영어로는 Ultra Violet이라고 합니다.

이와는 반대로 가시 광선의 최장 파장인 770nm이상이면서 1,000,000nm사이의 전자기파를 적외선이라 합니다. 적외선 역시 빨강의 바깥에 있으므로 이러한 명칭을 사용합니다.

가시 광선(Visible Light)

가시 광선은 파장의 변화에 따라 색상이 달라지는데 대표적인 색상의 파장은 다음과 같습니다.


Blue 470nm
Green 525nm
Red 625nm

색은 파랑, 초록, 빨강으로 만들어 지는데 위에 나열된 색상과 파장의 중간 색상에 노랑과 주황, 남색 등이 있습니다. 이를 표로 나타내면 다음과 같습니다.

위의 표를 보면 각 파장에 대한 색상을 알 수 있는데 적외선과 자외선에 해당되는 색상은 구분하기 위한 색상이고 실제 눈으로는 볼 수 없습니다. Visible이라고 표시된 부분이 바로 가시 광선의 영역입니다.

가시 광선에서 가장 파장이 긴 것은 빨강으로 파장이 짧아지면서 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라로 바뀌게 됩니다. 검은색과 흰색은 파장에 의한 변화가 아니라 밝기의 변화입니다.

가시 광선 중에서 눈으로 느끼기에 가장 큰 에너지를 가지는 파장은 555nm 로 이를 색상으로 보면 옐로우 그린으로 연두색 정도에 해당합니다. 즉 밝은 초록으로 생각할 수 있는데 이러한 색상이 시인성이 가장 좋으므로 신호등이나 안전 표지 등에 사용되며 플래시 중에서도 식별램프는 대개 이 색상을 사용합니다.

자외선(Ultra Violet)

자외선은 가시 광선보다 짧은 400nm에서 100nm의 파장을 가진 전자기파라고 했는데 이를 다시 분류하면 다음과 같이 세 종류로 나눌 수 있습니다.

* UV-A:315~400nm

* UV-B:280~315nm

* UV-C:100~280nm

UV-A는 파장이 긴 자외선으로 일반 대기 중에 포함되어 있습니다. 일반 대기에는 가시광선이 약 45%, 적외선이 약 50%, 자외선이 약 5% 정도 포함되어 있는데 대기 중에 포함된 자외선은 대개 UV-A입니다.

또한 대기의 자외선에는 UV-B도 일정량이 포함되어 있지만 293nm 이하의 자외선은 지표면에 도달하지는 않습니다. 자외선은 지구 전체의 대기에 고루 있지만 지역마다 같은 것은 아니며 바다나 산 등에서는 특히 자외선의 함유량이 높습니다.

자외선 중 가장 짧은 파장에 속하는 UV-C는 원자외선이라고 하며 오존을 생성시키는 기능이 있으며 대기에는 포함되지 않은 인공적인 자외선입니다.

자외선은 다음과 같은 작용이 있습니다.

1) 광화학 반응(화학선:365nm)

빛의 작용에 의해 일어나는 화학반응 - 형광작용.

UV-A의 대표적인 작용으로 대개의 UV 플래시는 UV-A를 방사합니다.

2) 홍반현상(건강선:297nm)

바다나 산등의 자외선이 강한 곳에서 특히 일어나는 홍반현상

UV-B에 해당되는 작용으로 선탠이나 피부암과 관련이 있습니다. 흔히 스키장에서 고글을 착용하는데 이는 자외선이 많은 산 속에서 눈에 반사된 자외선이 안구에 영향을 주어 시력을 저하시키는 설맹을 방지하기 위한 것입니다. 마찬가지로 해변가나 산등에서는 선글래스를 착용하고 자외선 방지 크림이나 화장품을 사용하는 이유도 지나친 자외선에 노출되므로 피부암을 방지하고 안구를 보호하는데 있습니다.

3) 살균작용(살균선:253.7nm)

인공적인 자외선 - 살균 작용

UV-B에 해당되는 작용으로 세균의 DNA 합성에 자외선이 오류를 일으켜 세균이 사멸한다고 합니다. 일반적으로 침구류나 의류를 맑은 날 태양 광선에 건조시키는 것을 자외선 소독이라고 합니다.

4) 오존(O3)발생(O3발생선:184.9nm)

인공자외선, 오존 생성- 살균, 탈취작용.

UV-C의 작용으로 인공 자외선입니다.

이 중에서 1번을 제외한 나머지는 사항은 공업용이나 실험용, 의료용으로 사용되는 자외선이고 일반 휴대형 자외선 플래시는 UV-A를 사용하므로 여기서는 UV-B,UV-C에 관한 사항은 간략하게 설명드리고 UV-A에 관한 활용 및 특성을 중심으로 서술하겠습니다.

UV-C의 파장을 방사하는 자외선 램프는 보통 원자외선 램프 또는 오존 생성기로도 불리는데 이는 빛의 파장을 이용하여 오존을 생성하는 기능이 있으며 보통 공업용으로 사용하는 경우가 많습니다.

UV-B는 선탠 장비, 살균 장비에 많이 사용되면 정수기 소독 장치는 대개 UV-B를 이용합니다. 또한 UV-B는 의료용으로 많이 사용되며 피부 계통의 질병을 치료하는데 이용합니다.

UV-A는 형광 작용이 주된 기능입니다. 형광이란 일명 냉광이라고도 하는데 보통의 빛은 열을 동반하는데 반해 형광은 발광은 있으나 열이 없는 현상입니다. 즉 야광 등을 보면 어둠 속에서 빛나고 있지만 열은 느낄 수 없습니다. 이를 형광이라 합니다.

트리튬 이온 튜브가 내장된 루미녹스의 문자판은 어두워 지면 그 형광이 드러납니다. 그러나 이는 항상 방사되는 것으로 낮에는 주위가 밝아 보이지 않는 것입니다. 여기에 자외선 램프를 비추면 낮에도 트리튬의 선명한 형광을 볼 수 있습니다.

같은 트리튬 이온을 사용하는 글로우링에 자외선을 비추어 보면 낮에도 선명한 형광이 빛을 발합니다.

트리튬과는 다른 축광식 야광도 자외선을 비추면 반응을 보입니다.

이러한 UV-A의 형광 작용은 여러 분야에 응용되는데 그 예는 다음과 같습니다.

1. 위조의 감별 여부

보통 어떤 나라든 지폐에는 위조 방지를 위해 여러 가지 보호 장치를 합니다. 잉크색, 지질, 은선, 음화 등을 넣고 여기에 다시 자외선 투사시에만 볼 수 있는 특수한 표시를 합니다.

각 나라마다 그 방식에는 차이가 있는데 미국의 달러에는 액면 금액에 따라 띠가 나타납니다.

5달러 자외선 라이트로 비추어 보면 윗 사진처럼 푸른 띠가 나타납니다. 1달러는 이러한 표시가 없고 액면에 따라 띠가 나타나는 위치가 다릅니다.

윗 사진은 펜형 자외선 라이트로 지폐를 비추어 본 것인데 이 지폐는 띠같은 것은 없지만 곳곳에 흰 무늬들이 나타납니다. 이 무늬들은 형광으로 우리나라 지폐에도 이러한 표시가 있습니다.

상단은 우리나라 만원권 지폐이고 하단은 중국의 100원 권입니다. 가치로 보면 중국의 100원이 우리나라의 16,000원 정도니 중국 돈의 가치가 더 높군요.

윗 사진은 일반 자연 조명 하에서 본 것이고 여기에 자외선을 비추어 보면 변화가 있습니다.

우리나라의 만원권에 자외선을 비추어 보면 달러처럼 띠같은 것이 보이는 것은 아니지만 빨간원 내의 형광 무늬들이 나타납니다.

중국 100원 화에 자외선을 비추어 보면 감추어져 있던 100이라는 숫자 표시가 드러납니다.

윗 사진은 노르웨이의 크로넨 지폐를 자외선을 비춘 것인데 높은 음자리표가 나타납니다.

지폐는 위조는 어느 나라를 막론하고 사회의 기초 질서를 무너뜨리는 중범죄이므로 그에 따른 단속도 철저하지만 지폐 역시 상당한 안전 장치를 마련하여 쉽게 위조하는 것을 막고 있습니다.

물론 그에 따라 위조 기술도 나날이 발전하여 실제와 거의 흡사한 위폐들도 있는데 이를 식별하기 위해 여러 가지 검사를 합니다. 자외선 검사도 그 한가지로 이외에도 여러 가지 방법으로 진폐와 위폐 여부를 가려 냅니다.

이러한 자외선 감별은 신용 카드 및 유가 증권에서도 이용할 수 있습니다.


국민카드에 자외선을 비추어 보면 Kookmin이라는 글자가 나타납니다.


핀란드의 여권에 자외선을 비추었을 때 나타나는 FINLAND 라는 문자

이외에도 고미술품의 감정이나 복원에 자외선이 사용됩니다. 예를 들면 도자기에 자외선을 비추어 보면 눈에 보이지 않는 실금이나 깨진 자국도 선명하게 그 선단이 드러납니다.

중세 이전에 그려진 그림들은 천연 도료를 사용하므로 자외선의 형광 반응이 적거나 없지만 화학 도료를 사용한 그림들은 형광 반응이 나타납니다.

서적의 감별에 있어서도 자외선이 사용되는데 대략 1950년 이전의 책들은 지금의 종이와는 지질이 달라 형광 반응이 없습니다.(그 이후에 제작된 책들도 지질에 따라서는 형광 반응이 없을 수 있습니다.)

또한 축광식 야광 도료 등에 자외선을 조사하면 일반 광선보다 훨씬 오래 가는 것을 볼 수 있으며 단시간으로도 많은 양의 빛에너지를 축적합니다.

위 사진은 왼쪽으로부터 야광지를 일반 조명 어두운 곳에서 30분 경과 상태, 어두운 곳에서 1시간 경과한 상태를 나타내는 것입니다.

야광지의 형광성에 따라 다르기는 하지만 야광은 기본적으로 자연광선을 통해 축광을 한 후 어두운 곳에서 한 축광식 야광 도료 등에 자외선을 조사하면 일반 광선보다 훨씬 오래 가는 것을 볼 수 있으며 단시간으로도 많은 양의 빛에너지를 축적합니다.

2. 생화학적 반응 - 범죄 수사 및 생물학적 응용

인기 외화인 CSI(과학범죄수사대)를 보면 살인 사건 등의 현장에서 자외선 램프를 켜고 혈흔이나 지문을 채취하는 과정이 곧잘 나오는 것을 볼 수 있습니다.

실제로 지문을 채취할 때는 자외선 만이 아니라 적외선 등의 여러 방법을 사용하지만 가장 손쉽게 할 수 있는 방법 중의 하나가 자외선 검사입니다.

자외선으로 지문을 직접 식별할 수 있는 것은 아닙니다. 먼저 지문을 식별하기 위해 분말을 뿌려야 하는데 이 분말에도 여러 종류가 있어 자외선, X선, 적외선 용이 있고 복합적으로 사용할 수 있는 제품들도 있습니다.

위 사진은 자외선용의 형광 분말인데 역시 녹색이 시인성이 좋습니다. 다만 지문이 있을 만한 곳의 바탕색에 따라 선택하여 사용합니다.

이 원리는 지문이 묻어 있는 곳에 형광 분말을 뿌리는 것입니다.

지문에 융기에 분말이 내려 앉으며 여기에 다시 자외선을 비추면 뚜렷한 지문이 나타나게 됩니다.

혈흔을 찾거나 체액 역시 형광에 반응을 하므로 이같은 원리를 이용하여 그 흔적을 찾아 내고 범죄 수사에 응용합니다.

참고로 고양이 오줌도 형광 반응이 있다고 하니 고양이를 키우시는 분들은 고양이가 지정된 곳 이외에 실례를 하지 않았는지 확인하실 수도 있겠군요.

독침이 달린 전갈을 다 아시고 계시겠지만 대부분의 전갈도 자외선에 반응을 하므로 전갈이 자주 출몰하는 지역에 가시는 분들에게도 자외선 램프가 필요할 것 같습니다.

참고로 전갈은 절지동물이지만 곤충과는 달리 거미와 친척인 동물입니다. 우리나라에는 한 종류가 있다고 하는데 제 나이 30이 넘도록 전갈을 본 적은 없습니다.

3. 실내 조명 및 장식

나이트 클럽 등에서는 자외선 조명을 사용하여 형광 효과를 주는 경우가 있는데 특히 흰 옷을 입은 사람은 푸르스름한 형광을 띄게 됩니다.

또한 자동차에도 자외선 램프를 사용하여 장식하는 경우도 있습니다.

실외 조명에도 자외선 램프를 사용하여 신비스러운 분위기를 연출할 수도 있습니다.

이외에도 UV-A는 의료 치료용, 인쇄용으로 사용됩니다.

UV 플래시라이트

앞에서는 자외선의 특성과 응용에 대하여 살펴 보았습니다. 이번에는 자외선 플래시 라이트에 대하여 살펴 보겠습니다. UV 램프를 응용한 전구나 플래시는 그 종류가 상당히 많지만 여기서는 휴대용 UV 플래시라이트에 대하여 알아 보겠습니다.


PHOTON UV

열쇠고리용 플래시로 유명한 포톤의 UV라이트입니다. 기본적인 형태는 포톤 3와 같으며 램프를 보호하기 위한 캡이 있는 코버트 버전입니다.


INOVA MICROLIGHT UV

포톤과 더불어 열쇠고리용 플래시의 대표 제품인 이노바 마이크로라이트의 UV 모델입니다. 기존의 마이크로라이트와 외관이 같으며 덮개 회색인 점이 다릅니다. 소형 UV라이트 중에서는 가장 빔이 셉니다.


ARC AAA Uv

프리미엄 LED 플래시메이커인 아크라이트의 AAA UV 버전입니다. 외관은 AAA 모델과 같습니다. 가격대 성능비로는 그다지 좋은 제품은 아닙니다.


INOVA X5 UV

휴대용 UV라이트 중에서는 대형에 속하는 이노바 X5의 UV 버전입니다. 사진의 두 모델 중 헤드에 경고 표시가 있는 것이 UV 버전입니다. 사람의 눈에 직접 비추지 말라는 경고 문구가 있습니다. 이 모델은 기본적으로 5구의 LED를 사용하므로 위에 열거한 제품 중에는 가장 광량이 높습니다.

보통 자외선 플래시는 수요가 많은 편이 아니므로 생산량이 적고 쉽게 품절이 되어 구하기 쉬운 제품은 아닙니다. 위에 열거한 제품들은 비교적 공급이 용이한 제품들이지만 수시로 품절이 될 수 있습니다.

위 제품들은 모두 UV-A를 방사하는 제품들이지만 제품에 따라 방사 파장에는 조금씩 차이가 있습니다.

Photon III Covert - 1 UV LED - 370nm

Inova X5 Tactical - 5 UV LED - 395nm

ARCUV - 1 UV LED - 395nm

이노바 마이크로라이트 UV 버전도 약 369nm의 파장을 방사할 것을 추측됩니다. 제품에 따른 파장의 차이는 쉽게 육안으로 구분할 수 있는 것이 아니며 차이 역시 근소하므로 실제 사용상에 있어서 큰 차이는 없을 것으로 생각합니다.

                     
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*UV 플래시라이트! curse 2005/12/01 10802
 
 
 
 
 
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