자외선을
이겨내요
학생용
이 보고서는 2018년도 교육부의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임
This work was supported by the Korea Foundation for the Advancement of Science and Creativity(KOFAC) grant funded by the Korea government(MOE)
Prologue
태양
태양은 우리 은하에 속해있는 천억 개의 항성, 즉 스스로 빛을 발산할 수 있는 별들 중에 하나이다.
태양은 대부분 수소와 헬륨으로 이루어진 항성이며 이외에 소량의 산소, 탄소, 네온, 질소, 마그네슘, 철, 실리콘 등이 존재한다. 이들 물질들은 대부분 고온에서 플라즈마 상태로 존재하게 된다. 겉으로 보이는 태양은 우주의 항성들 중에서 상대적으로 작은 편에 속하며 황색을 나타낸다. 하지만 실제 크기는 지구를 백만 개나 담을 수 있는 부피를 가진다. 태양의 반지름 약 700,000km로 지구보다 109배 더 크며 질량은 지구에 약 33 만 배 더 무겁다. 이러한 태양의 크기는 22cm의 축구공에 볼펜으로 작은 점(약 0.2cm)을 그리면 축구공은 태양의 크기이며 작은 점이 지구의 크기라고 생각하면 된다.
또한 태양은 엄청난 열과 에너지의 원천이다. 표면온도는 5500도를 넘고 초당 3800억 MW에 다시 10억을 곱한 만큼의 에너지를 생산한다. 지구상에서 가장 큰 댐인 후버댐 조차도 고작 2080W의 전력을 생산하고 있으므로 태양의 에너지 생산력이 어마어마하다는 것을 알 수 있다.
이처럼 태양은 눈 깜짝할 사이에 인류 역사상 생산했던 에너지보다 더 많은 에너지를 생산하고 있다. 그리고 이러한 상태를 지난 수십억 년 동안 유지해왔다는 사실에 더 놀라울 뿐이다. 과학자들은 태양이 이렇게 오랫동안 엄청난 에너지를 낼 수 있었던 것은 태양 중심에서의 핵융합 반응 때문이라고 생각하고 있다.
태양은 태양계의 중심으로 지구에 빛과 열 그리고 다른 에너지를 제공하여 지구에 다양한 생물들이 살 수 있도록 해줄 수 있기 때문에 아주 중요한 요소이다. 하지만 여기에는 지구와 태양사이의 거리가 매우 이상적으로 떨어져 있기 때문에 가능하다. 만일 태양이 지금보다 가까이 있다면 바다가 끓어오르며 땅이 녹아내릴 것이며 더 멀리 있다면 지구는 얼어붙은 불모지로 변할 것이다.
그러나 지금 지구는 너무 뜨겁지도 춥지도 않은 적당한 환경을 가지게 되었다. 어쩌면 태양으로부터 1억 5 천만 km 떨어져 있다는 사실이 행운일지도 모른다.
출처 : 국립전파연구원 우주전파환경예보
http://spaceweather.rra.go.kr/effect/earth/sun/about
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태양과 지구
햇빛은 지구의 주요 에너지원이다. 태양과 지구와의 거리는 평균 약 1억 4960만 킬로미터로 1AU이다.
직사광선을 통해 단위 면적에 축적되는 에너지의 양을 태양 상수라 하는데, 1 AU 의 거리에서 ㎡당 1368 와트의 값이 된다.
지구 표면에 도달하는 햇빛은 지구의 대기가 약화시켜 맑은 하늘에 태양이 머리 위에서 비출 때에 ㎡당 1,000 와트 정도가 된다. 이러한 에너지는 여러 자연적인 합성을 통해 동력으로 변환될 수 있다. 식물의 광합성은 햇빛의 에너지를 화학 물질(산소와 탄소화합물)로 바꾸며, 지표면을 데우거나 태양 전지를 이용해 전기로 바뀌기도 한다.
석유를 비롯한 화석 연료는 오래전에 광합성으로 햇빛이 바뀐 것이다.
태양의 자외선은 살균에 유용하며, 가구나 물의 소독에 사용된다. 자외선은 살갗을 태울 수도 있으며, 피부에서는 햇볕으로 비타민 D를 합성하기도 한다. 자외선은 지구의 오존층이 약화시키며, 이 때문에 위도에 따라 자외선 양이 크게 변하여 사람의 피부색이 달라지는 원인이 되기도 한다.
지구에서 관측할 때에, 태양은 1년 동안 하늘을 가로지르게 된다. 매일 같은 시간에 관측할 때에 태양 위치가 변하는 모양을 살펴보면, 남/북 방향의 축을 따라 ‘8’자를 그리고 있음을 알 수 있는데, 이를 ‘아날렘마(analemma)’
라 한다. 이는 지구의 자전축이 태양에 대하여 약 23.5˚기울어져 있기 때문이며, 남/북으로의 이동은 계절이 구분되는 주요 원인이 된다.
태양이 떠오르거나 서쪽으로 질 때 노루꼬리(그린 플래시)라는 흔치 않은 현상이 발생하기도 한다. 이 현상은 서쪽으로 막 넘어간 태양에서 나온 빛이 역전층을 통과하여 꺾여 관측자의 눈에 들어올 때 생긴다. 파장이 짧은 빛(보라, 파랑, 초록)은 파장이 긴 빛(노랑, 오렌지, 빨강)보다 더 많이 꺾이는데, 보라와 파랑색 빛이 좀 더 꺾여서 우리 눈에는 마치 초록색인 것처럼 보이게 된다.
태양은 활발하게 활동하고 있다. 태양에는 11년의 주기로 강도가 바뀌는 자기장이 형성되어 있다. 태양 자기장은 태양활동이라 불리는 여러 현상들을 발생시키는데, 태양 표면의 흑점이나 태양 플레어, 태양풍 등이 이에 속한다.
또한, 지구의 중위도나 고위도에 오로라를 발생시키며, 라디오 전파나 전력을 교란시키기도 한다. 태양활동은 또한 태양계 형성과 발전에 기여하기도 했다. 태양활동은 또한 지구 외부 대기의 구조를 변화시킨다.
출처 : 위키백과 https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%83%9C%EC%96%91 1차시
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자외선(紫外線, ultraviolet, UV) 혹은 넘보라살은 전자기파 스펙트럼에서 보라색 띠에 인접한, 사람의 육안에는 보이지 않는 영역으로 10에서 400나노미터의 파장 영역(750THz)을 가진다. 자외선의 파장은 가시광선보다 짧고, X선보다는 길다. 자외선은 햇빛에서 나온다. 아크방전 할 때 만들어지기도 하고 수은등, 태닝 등, 블랙라이트와 같은 장치로 만들어 낼 수 있다. 긴 파장의 자외선은 원자를 이온화시키기에는 에너지가 부족하지만, 물질들이 화학반응을 일으키게 해서 빛을 내거나 형광 효과가 나도록 할 수 있다. 따라서 자외선은 생물체를 단순히 가열시킬 뿐만 아니라 체내 분자의 상호작용을 일으키기도 한다.
자외선은 아크방전으로도 만들 수 있다. 아크용접을 하는 사람은 용접 헬멧을 착용해야 하며, 광각막염과 일광화상을 예방하기 위해 피부를 보호해야 한다. 일광욕, 주근깨, 일광화상 모두 자외선에 과노출된 영향이라는 공통점이 있으며, 이것이 심해질 경우 피부암의 위험이 있다. 지구의 대기가 태양으로부터 오는 자외선을 막아주지 않는다면 땅 위의 생물들은 자외선에 심각한 피해를 입을 것이다. 파장대가 121nm보다 작아 에너지가 더 높은 파장대의 자외선은 공기 중의 공기를 이온화시켜버려서 땅에 닿기 전에 공기에 흡수된다. 자외선은 인간을 포함한 대부분의 척추동물이 비타민D를 합성할 수 있게 해주는 중요한 요소이다. 따라서 자외선은 인간에게 이익과 불이익을 동시에 준다고 볼 수 있다.
충분히 에너지가 높은 전자기파는 생체 조직을 파괴시킬 수 있기 때문에 작은 미생물들을 파괴시킬 수 있고, 그 때문에 자외선은 일상에서 소독기 등으로 이용되며 과학자들은 지구의 초기에 대기가 자외선을 막아주지 못했을 때에 지상에는 생물이 살 수 없어 바다에서 최초의 생물인 원시어류가 생겨났으리라 추측한다.
몇몇의 곤충, 포유류, 새들은 근자외선대의 빛을 볼 수 있다. 작은 새들은 자외선파장의 빛을 볼 수 있게 해주는 제 4의 빛 수용체가 존재하며 새에게 '진짜' 자외선 볼 수 있는 시야를 제공한다. 순록은 눈의 색 때문에 잘 보이지 않는 북극곰을 보기 위해 근자외선 빛을 이용한다. 자외선은 또한 포유류들이 오줌의 자국을 볼 수 있게 해주어 사냥감들이 야생에서 먹을 것을 찾을 수 있도록 도와준다. 나비들의 눈은 인간들의 눈과 똑같아 보이지만 나비들의 눈은 자외선 파장대에 민감하며, 수컷 나비는 암컷을 유혹하기 위해 밝은 무늬를 띈다. 대부분의 자외선대의 빛을 인간은 볼 수 없다. 인간의 눈에 있는 렌즈가 중파장 자외선(UVB)대 진동수 이하의 진동수를 가진 빛을 걸러내며, 인간의 눈은 자외선대의 빛을 보기위한 수용체가 부족하다. 따라서 인간은 다른 동물들이 보는 만큼의 '빛의 색'을 보지 못한다. 아이들과 젊은 어른들 그리고 무수정체증환자는 몇몇 상황에서 310nm이하의 파장의 자외선을 볼 수 있다. 눈에 렌즈가 없는 사람들은 종종 자외선을 보고서 자외선이 "푸른 희끄무레한 색"
또는 "보라 희끄무레한 색"을 띈다고 말한다. 이는 우리 눈의 세 빛 수용체(원추세포)가 자외선대의 파장에 민감해서 세 수용체 모두 반응하되, 파란색 스펙트럼으로 치우쳐진 빛으로 감지되기 때문이다.
출처 : 위키백과 https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9E%90%EC%99%B8%EC%84%A0
자외선지수
1차시
▶ 제공기간 : 3월~11월(1일 2회 생산, 6시, 18시)
▶ 정의
(1) 자외선지수는 태양고도가 최대인 남중시간 때 지표에 도달하는 자외선 B(UV-B)영역의 복사량을 지수로 환산한 것임.
(2) 지상으로부터 약 13~15km 사이의 대기인 성층권의 오존은 태양광선 중 인체에 해로운 자외선(UV) 으로부터 지구상의 생명체를 보호하는 얇은 보호막 역할을 함. 그러나 1980년대에 들어서 과학자들은 성층권 오존이 감소되고 있다는 증거를 포착하였음. 오존의 감소는 지표면에 도달하는 해로운 자외선 (UV-B)을 증가시킴
▶ 산출방법
맑은 날씨의 자외선 값에 날씨예보를 통한 구름보정 값을 적용하여 산출 수치자료(기압, 하늘상태, 강수량, 강수형태 등)와 기상관측자료(오존 값 등) 이용
▶ 단계별 설명 및 주의 사항
단계 지수범위 설명 및 주의사항
위험 11이상 태양에 노출시 극도로 위험하며 노출된 피부는 몇 분내에 탈 수 있음. 겉옷을 입고 모자와 선글라스를 쓰고, 자외선 차단제를 2시간마다 충분히 발라야 함.
매우
높음 8~10 태양에 노출시 매우 위험하며 노출된 피부는 빠르게 타서 위험해질수 있음. 겉옷을 입고 모자와 선글라스를 쓰고, 자외선 차단제를 발라야 함.
높음 6~7 태양에 노출시 위험하며 햇볕에 노출시 보호가 필요함. 겉옷을 입고 모자와 선글라스를 쓰고, 자외선 차단제를 발라야 함.
보통 3~5 태양에 노출 시 위험 보통. 햇볕에 노출시 겉옷을 입고 자외선 차단제를 바르는 등 주의해야 함.
낮음 0~2 보통의 사람의 경우, 자외선 복사로 인한 위험 낮음.
출처 : 기상청 http://www.kma.go.kr/HELP/basic/help_01_06.jsp
자외선지수
1차시
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자외선 지수의 변화
1. 오전 10시부터 오후 3시까지의 자외선 지수를 표와 그래프로 나타내어 보자.
시간 오전 10시 오전 11시 정오(12시) 오후 1시 오후 2시 오후 3시
자외선지수
1차시
2. 2017년 3월부터 11월까지의 자외선지수 높음, 매우 높음, 위험단계의 빈도를 표와 그래프로 나타내어 보자.
월
단계 3 4 5 6 7 8 9 10 11
높음 매우 높음
위험
데이터 수집 - 기상자료개발포털 https://data.kma.go.kr
단계별 대응요령
단계 지수범위 대응요령
위험 11 이상
▶ 햇볕에 노출 시 수십 분 이내에도 피부 화상을 입을 수 있어 가장 위험함
▶ 가능한 실내에 머물러야 함
▶ 외출 시 긴 소매 옷, 모자, 선글라스 이용
▶ 자외선 차단제를 정기적으로 발라야 함
매우높음 8 이상 10 이하
▶ 햇볕에 노출 시 수십 분 이내에도 피부 화상을 입을 수 있어 매우 위험함
▶ 오전 10시부터 오후 3시까지 외출을 피하고 실내나 그늘에 머물러야 함
▶ 외출 시 긴 소매 옷, 모자 선글라스 이용
▶ 자외선 차단제를 정기적으로 발라야 함
높음 6 이상
7 이하
▶ 햇볕에 노출 시 1~2시간 내에도 피부 화상을 입을 수 있어 위험함
▶ 한낮에는 그늘에 머물러야 함
▶ 외출 시 긴 소매 옷, 모자, 선글라스 이용
▶ 자외선 차단제를 정기적으로 발라야 함
출처 : 날씨누리 http://www.weather.go.kr/weather/lifenindustry/jisudaymap_A07_1.jsp
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자외선 차단 방법
자외선 관련 뉴스를 살펴볼까요?
‘선크림’ 없이 자외선 차단하는 방법‘
기자 : 요즘같이 봄기운이 완연한 날씨엔, 자꾸만 밖으로 나가고 싶어지는데요. 하지만 강한 자외선에, 피부가 타고 노화가 빨리 오지 않을까 걱정하는 분들 많으시죠. 오늘은 자외선을 차단하는 옷차림과 식품에 대해 알려드릴게요.
앵커 : 자외선 차단하는 방법, 저는 선크림 바르는 것만 있는 줄 알았는데 먹는 걸로 또 입는 걸로도 차단할 수가 있다고요. 특히 흰색 옷이 자외선 차단에 좋다고요?
기자 : 맞습니다. 흰색처럼 밝은 계통의 옷은 자외선 차단 효과가 큽니다. 하지만 자외선을 반사하는 단점이 있습니다. 오히려 반사된 자외선으로 피부가 타게 되니까요, 검은색보다는 흰색, 흰색보다는 녹색과 파란색 옷을 입는 게 낫겠습니다. 그리고 물에 젖은 옷은 피부가 잘 탑니다. 물방울이 돋보기 효과를 내서 자외선을 흡수하기 때문인데요. 따라서 잘 젖지 않는 폴리에스테르나 폴리아마이드 소재 옷을 입는 게 좋겠습니다. 또 딱 맞는 옷보다는 헐렁한 옷이 자외선 보호 효과가 크다고 합니다.
앵커 : 그렇군요. 자외선 차단의 효과가 뛰어난 음식도 있다고요?
기자 : 바로 브로콜리인데요. 브로콜리에 함유된 기능성 물질인 ‘설포라판’이 자외선 차단 효과가 있습니다.
면역 기능이 약해 자외선 차단제를 바르기 어려운 민감성, 트러블성 피부인 분들은 이 브로콜리로 천연 자외선 차단제나 미스트를 만들어 사용하시면 좋은데요. 브로콜리와 정제수를 1:1의 비율로 믹서에 갈아 거름종이에 거른 후에 알로에 젤을 섞은 후 바르면 됩니다. 다만, 천연 화장품인 만큼 부패될 가능성이 높으니까요, 가급적 빠른 시간 내 사용하셔야 겠습니다. 그리고 오랜 시간 햇빛에 노출하면 햇빛 화상이 생길 수 있는데요. 이럴 땐 감자나 오이, 딸기, 상추, 무지방 우유가 피부 손상을 완화시키는데 효과가 있다고 합니다.
앵커 : 이렇게 오늘 배워본 자외선 차단 방법, 사용해야 되는지, 오늘 날씨는 어떤지 이어서 알아볼까요?
기자 : 어버이의 날인 오늘도 날씨 좋습니다. 구름 사이로 햇살이 내리쬐면서 서울 낮 기온 23도까지 올라 따뜻하겠고 대구 26도 등 남부 지방은 다소 덥겠습니다. 그만큼 일교차가 크게 나겠습니다. 이번 주말, 나들이 계획 세우셔도 좋겠습니다. 맑은 가운데 초여름 더위가 이어지겠습니다. 아침 안개와 큰 일교차만 주의하시면 되겠습니다.
앵커 : 오늘 어버이날인데, 돈 많지 않은 학생들 같은 경우에는 자외선 차단제를 부모님께 선물해 드리는 것도 좋을 것 같습니다. 지금까지 생활의 정석이었습니다. 수고하셨습니다.
1. 자외선을 차단하는 방법에는 무엇이 있나요?
2. 자외선을 차단에 좋은 옷의 색깔은 무엇인가요?
3. 우리 생활 속에서 천을 염색하는데 사용할 수 있는 재료로는 무엇이 있을까요?
4. 자외선 차단에 좋은 염색 재료를 조사해 봅시다.
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학습 평가하기
모둠원과 학습한 과정 중 자신의 수업태도 및 학습분량, 창의성을 평가해봅시다. 모둠원의 아이디어에 개선할 점을 안내해주고, 격려해줍시다.
▣ 수업 되돌아보기
▶ 스스로를 정직하게 평가하고, 다음 수업을 준비해봅시다.
첫째 태양이 지구의 에너지원임을 설명할 수 있나요? 5, 4, 3, 2, 1
둘째 자외선이 인간에게 미치는 좋은 영향과 나쁜 영향을 구별하여 말할 수 있나요? 5, 4, 3, 2, 1
셋째 자외선 지수의 단계별 주의사항을 알고 실천할 수 있나요? 5, 4, 3, 2, 1
넷째 자외선 차단 방법을 세 가지 말할 수 있나요? 5, 4, 3, 2, 1
다섯째
수업시간에 힘들었던 점은 무엇인가요?
1차시
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자외선이 인체에 미치는 영향
▣ 자외선이 미치는 좋은 영향
▶ 살균작용
250-320nm의 자외선은 살균작용이 크며, 특히 254nm의 파장에서는 최대가 된다. 자외선 살균기와 가정용 칫솔 살균기가 대표적인 것이다.
▶ 항구루병 작용
우리의 몸은 피부에 와 닿는 태양 광선의 활동에 의해 비타민 D를 만들어 낼 수 있다. 비타민 D의 중요성은 다음과 같다.
① 생화학적 작용 또는 기능: 비타민 D는 항구루병 인자인 동시에 칼슘대사에 있어서 가장 중요한 조절인자이다.
② 뼈 형성: 비타민 D는 동물체 내의 인산과 Ca을 결합시켜서 뼈를 이루게 하는 작용이 있다. 따라서 비타민 D가 부족하면 소아는 구루병, 어른은 뼈연화증에 걸리며, 임산부나 수유부는 뼈나 치아의 탈회현상이 있다.
③ 칼슘의 항상성 유지 : 비타민 D는 부갑상선 호르몬, 칼시토닌과 함께 칼슘과 인의 항상성 유지에 중요한 작용을 한다.
④ 기타 생리활성작용: 비타민 D는 단지 칼슘대사에 관계할 뿐만 아니라 다방면에 이르는 작용, 예를 들면 조혈계, 암세포와의 상호작용을 포함한 세포의 분화와 증식, 인슐린 분비 촉진 등에 있어서 중요한 역할을 한다.
⑤ 항암특성 발휘: 비타민 D는 또한 유방암과 결장암에 대해서 특히 많은 항암특성들을 발휘한다.
2차시
▣ 자외선이 미치는 나쁜 영향
자외선이 생물학적 영향을 미치는 주요부위는 눈과 피부이며 각각 파장에 따른 영향이 다르다. 각 파장별로 생물학적 영향을 미치는 정도를 나타내는 것을 action spectrum이라 하는데 눈에 대해서는 270nm에서 가장 영향이 크고, 피부에서는 295nm에서 가장 민감한 영향을 주는 것으로 알려져 있다.
표 1. 인체부위별 자외선 영향
인체 자외선 영향
눈 급성 - 광각막염과 결막염, 백내장 형성 만성 - 백내장 형성
피부
급성 - 선재하는 melanin과 홍반의 어두워짐
표피성 조직 성장과 광감성; 전신성 홍반성 루푸스의 악화 만성 - 비흑색종 피부암(편평세포암종과 기저세포암종)과
흑색종 피부암; 태양 탄력섬유변성, 짧아진 수명
면역 시험 동물에서 신생물 성장에 대한 접촉 과민성, 감수성 억제, 광감성
표 2. 자외선 파장별 인체에 대한 영향
파 장 인체 영향
UV-A (320~400nm)
에너지 강도가 UVB에 1/1000밖에 되지 못하나 지구상에 도달하는 빛의 양은 UVB의 100배정도 많으며, UVB와 마찬가지로 피부 홍반과 색소 침착을 유발시킨다. 또 UVA는 가장 침투력이 좋아 유리창을 투과하므로 실내 및 차안이라 할지라도 피부 깊숙이 투과되어 광손상을 준다. 대부분의 광알레르기성 피부 질환을 유발시키는 파장의 빛으로 장시간 노출되면 피부 노화는 물론 피부암과 백내장 등을 유발할 수 있다.
UV-B (280~320nm)
자외선 중 광생물학적으로 인체에 가장 영향을 많이 미치고 피부에 광손상을 일으키는 주원인이다.
피부의 핵산, 단백질 등의 합성을 억제시키고 화상을 입히며 새로운 색소를 만들어 색소침착을 유발하는가하면, 비타민D를 합성시키고 면역학적 기능을 저하시켜 세균감염 및 암을 유발한다.
그러나 유리창을 통과하지 못하므로 실내에서는 안전하며 10시에서 오후 3시까지 외출을 삼가면 영향을 적게 받을 수 있다.
UV-C (200~280nm)
세포와 세균을 파괴하는 힘이 매우 강하다. 그러나 파장이 짧아 침투력이 미약해 오존층과 성층권에서 대부분 흡수되므로 생물학적 큰 의미는 없다. 다만 환경오염으로 인해 오존층이 손상되면 파괴력이 강한 UVC가 지상까지 도달, 피부 노화는 물론 피부암을 유발시킬 수 있으므로 안심할 수만은 없다.
▣ 눈에 대한 영향
1. 증상
피부가 두꺼워지고 검게 탐으로써 자외선에 부분적으로 적응할 수 있는 피부와는 달리, 눈은 고유의 적응 메커니즘을 가지고 있지 않다.
눈의 각막은 주로 파장이 300nm미만인 UV-B, UV-C가 잘 흡수되며, 300nm보다 긴 파장을 가진 자외선은 각막을 투과하여 수정체까지 전달되어 흡수된다. 이러한 자외선의 파장에 따른 흡수정도에 따라 Arc eye라는 광각막염 및 결막염 등의 급성영향과 백내장과 같은 장기영향을 가져올 수 있다.
광각막염과 결막염은 주로 270-280nm의 파장에서 가장 잘 발생할 수 있으며 동통, 눈물, 충혈, 이물감 등의 증상을 수반하고 약 2일후면 완화되는 특성을 가진다. 백내장은 290-310nm의 파장이 가장 유효한 파장이며, 렌즈에 구름같은 것이 생겨 선명도를 잃게 하는 눈 손상의 한 형태이다.
2. 자외선이 눈에 미치는 작용
20세기 초반부터 안과 의사들은 백내장 등의 안과 질환과 자외선을 포함한 광선과의 영향에 주목하기 시작했다. 눈에 투사(投射)되는 자외선은 대부분 앞쪽의 얇은 필름막과 같은 각막과 렌즈에 의해서 흡수가 되나, 295㎚이상의 전자파는 앞쪽의 눈조직과 수정체에 일부분 노출되고, 망막도 일부분의 자외선이 닿게 된다.
UVB 노출에 따른 안과적 질환을 살펴보면, 급성노출에 따라 광각막염(photokeratitis), 각막이나 수정체 피막하 백내장(cortical or posterior subcapsular cataract)등이 나타나며, 만성노출에 따라 각막 혹은 수정체 피막하 백내장(cortical or posterior subcapsular cataract)등이 발생될 수 있다.
전세계의 실명인(失明人)은 약 3천5백만으로 추산되는데 그 중 약 반은 백내장에 의한 것으로 생각된다. 이 중 자외선(UVB)에 의한 백내장이 얼마를 차지할 것인가는 정확히 알려져 있지 않지만, 약 20% 정도일 것으로 추정되고 있다.
또한 익상편(pterygium)의 발생과 기후성각막증(氣候性角膜症, climatic droplet keratopathy)을 들 수 있는데 익상편이란 변형되거나 증식된 결막 조직이 각막 쪽으로 삼각형의 모양으로 침범한 형태를 말하고, 기후성각막증은 여름에도 눈이 쌓여있는 지역이나 해안 모래사장이나 사막과 같은 곳에서 잘 나타나며 그런 지역의 노년층에서 중요한 실명의 원인이 되는 질병이다.
▣ 피부에 대한 영향
1. 단기간 자외선 노출에 대한 영향
① 피부의 구조와 빛
자외선을 포함하는 태양광의 에너지는 사람의 뇌, 심장, 소화기관까지 이르지 못하고 피부의 일정 부분까지밖에 들어가지 못한다. 피부의 구조는 표피, 진피, 피하조직으로 되어있다. 태양광은 피부의 어느 깊이까지 들어가는 것일까? 파장이 짧은 UVC(지표에서는 인공광원에 의한 것)는 거의 표피까지밖에 도달하지 못하고 UVB는
일부만 진피까지, UVA는 진피까지 도달한다. 피부색과의 관계는 흰 코카서스인이 가장 투과가 잘 되며, 황색인종이 중간, 흑인이 가장 투과가 안 되는 것으로 알려져 있다.
② 홍반반응(Erythema Reaction)
30분 이상 뜨거운 여름의 태양광선에 피부를 쬐이면 피부에는 홍반이 나타난다(일반적으로 sun burn 현상이라고 불려진다). 태양광에 노출된 피부는 혈관이 확장하고 혈류가 증가하고 혈관의 투과성이 항진하는 등의 결과로 피부는 빨갛게 되는데 이것은 주로 UVB에 의한 영향이다. 홍반의 정도는 피폭된 자외선에 의존하며 보다 강한 자외선에 쬐이면 홍반이 생길 뿐만 아니라 통증, 부종, 수포가 형성되게 된다.
③ 일광화상반응(Sunburn Reaction)
일광화상반응은 일광조사 특히 일광속의 UVB에 의해 발생된다. 일광화상의 증상은 4-8시간의 잠복기 후 홍반이 나타나며 심하면 부종과 수포, 동통을 나타낸다. 두통, 오한, 발열, 오심과 심하면 쇼크 현상이 나타날 수 있다.
④ 색소반응(Pigment Reaction)
피부의 색깔은 멜라닌, 혈관분포와 혈색소, 카로텐 및 각질층의 두께 등에 의해 좌우되며 이 중 멜라닌 색소가 가장 주된 역할을 한다. 멜라닌은 피부색을 결정하는 주된 물질로서 인종, 개인에 따라 차이가 있으며 자외선에 의한 반응도 차이가 있다. 자외선을 조사하면 색소침착을 일으킨다. 여기에는 두 가지 반응이 있다. 하나는 즉시 색소침착으로서 자외선 조사 즉시 나타나며, 1차적 색소침착 반응이라고 부른다. 다른 하나는 지연 색소침착으로서 서서히 나타나는데 우리가 말하는 자외선에 의해 살갗이 탔다고 하는 경우가 이에 해당한다.
2. 장시간 자외선 노출에 대한 영향
피부가 일광(자외선)에 노출되면, 단기간에는 홍반, 색소침착이 일어나며, 장기간에 걸쳐 노출되면 피부노화가 촉진되고 피부암의 위험도 높아진다.
① 피부의 노화
장기간에 걸쳐 자외선에 노출되면 피부의 노화가 촉진된다. 즉, 피부가 얇아지고 주름이 증가하고 거칠어지며 가볍게 부딪혀도 피하출혈이 일어나게 된다. 이러한 피부의 변화는 진피결합조직이 장기간의 일광 피폭에 의해
변성하기 때문인데, 진피에 있는 피부의 탄력과 관계있는 단백질의 양이 감소하고 성질도 변성하며 탄력이 없어진다. 자외선에 반복 노출되는 어민, 농민, 실외작업자 등에는 반복노출로 인한 특이한 피부의 반응을 나타낸다. 즉 피부는 탄력이 없어지고 갈색의 주름진 피부가 된다. 또 안면에는 모세혈관이 확장하고 경부에서는 목의 움직임에 의한 선모양의 균열(다이아몬드형 피부)이 일어난다. 이러한 변화는 그 자체는 유해하지 않지만 피부암의 위험을 높이므로 주의가 필요하다.
② 자외선에 의한 피부암
태양광선 특히 자외선이 피부암의 주원인 중 하나인 것은 각종 역학조사에 의해 보고되어 있다. 자외선이 피부암을 유발하는 기구는 현재 명확하지 않지만 자외선이 피부암의 원인의 하나인 것은 확실하다.
▶ 흑색종 피부암
흑색종은 피부속에서 색소를 만드는 세포의 성장으로 시작된다. 흑색종은 남자와 여자의 등 위쪽이나 여자의 다리에서 가끔 발견되지만, 신체의 어느 부위에서도 발생할 수 있다. 이상한 피부상태 특히, 점의 크기나 색, 검고 불규칙한 색상을 띤 종기나 점의 변화, 즉 비늘모양의 피부, 염증, 혹에서 나타나는 변화나 출혈, 피부 주위를 싸고 있는 가장자리로부터 색이 번지는 것, 가려움증이나 부스럼, 통증 같은 감각적 변화에 주의하여야 한다.
▶ 비흑색종 피부암
흑색종과는 달리, 비흑색종 피부암은 그다지 치명적이지는 않다. 그러나, 퍼질 때까지 치료하지 않는다면, 건강에 심각한 문제가 생기게 된다. 비흑색종 피부암은 초기에 발견하여 치료했을 때 높은 치료율을 보인다.
증상을 유심히 살펴보고, 초기 단계에서 암을 발견하는 것이 중요하다.
͎기초 세포 악성종양 (Basal Cell Carcinomas)
이것은 보통 머리나 목에 작은 돌출 부위나 혹이 나타나는 피부의 종양이지만 다른 피부 부위에서도 마찬가지로 발견될 수 있다. 기초 세포 악성종양은 빨리 성장하지 않으며 신체의 다른 부분으로 잘 퍼지지는 않는다. 주의해야 할 증상은 기초 세포 악성종양은 보통 천천히 성장하여, 돌출한 후 반투명하고 진주모양을 한 혹처럼 나타나 만약 치료하지 않으면 부스럼 딱지가 생겨 염증이 생기고 때때로 피가 나기도 한다.
͎비늘모양 세포 악성종양 (Squamous Cell Carcinomas)
이것은 혹이나 붉은 비늘모양의 조각처럼 나타나는 종양이고, 검은 피부를 가진 사람들에게는 잘 발견되지 않는다. 이 암은 커다란 덩어리로 발달할 수 있고, 기초 세포 악성종양과는 달리 신체의 다른 부분에 퍼질 수도 있다. 비늘 세포 악성종양은 대개 돌출하여 붉거나 분홍빛 비늘 모양의 혹이나 사마귀 같은 종기로 나타나 중앙에 염증이 생기기도 한다. 귀나 얼굴, 입술, 입, 손의 가장자리와 신체의 다른 노출 부분에 잘 생긴다.
③ 화학선 작용의 각질 물질(Actinic kerayoses)
태양으로 인해 생긴 종양은 태양에 노출된 신체 부위에서 생긴다. 얼굴, 손, 팔뚝과 목의 "V"부분은 특히 민감하다. 악성이 되기 전에 치료하지 않고 내버려두게 되면 화학선 작용의 각질 물질이 악성으로 될 수 있다.
돌출하여 불그스레하고 거칠게 생긴 종기가 있는지 살펴보아야 한다. 만약 이러한 종양을 발견했다면 즉시 피부과 의사에게 보여야 한다.
3. 장시간 자외선 노출에 대한 영향 인자
기초 세포암(basal cell carcinoma)은 자외선에 의해 발생하는 피부암 중 가장 일반적인 것으로 주로 여성에게 잘 발생한다. 초기에 치료한다면 95% 이상의 회복이 가능하다.
두 번째의 비늘 세포암(squamous cell carcinoma)은 여성보다 남성에게 2-3배 높은 발병율을 나타내고 있다.
이 두 가지 암에 의한 치사율은 매우 낮은 편이다.
흑색종 피부암(Melanoma)은 전체 피부암으로 인한 사망율의 75%를 차지하며, 다른 기관 특히 폐와 간에 전이되기가 쉽다. 흑색종은 25-29세의 여성에게 가장 흔하며, 다음으로 30-34세의 여성에서 발병율이 높다.
▣ 면역 저하(Immune suppression)
과학자들은 태양에 살갗을 태우는 것이 태양에 노출된 후 24시간 동안 질병과 싸우는 백혈구의 기능과 분포를 변경시킬 수 있다는 것을 알아냈다. 자외선 복사에 계속해서 노출되면 신체의 면역체에 오래 지속되는 손상을 입게 된다. 피부가 검은 사람이라 하더라도 가볍게 볕에 타는 것조차도 피부의 면역 기능을 저하시킨다. 그러한 증거는 광선알레르기 반응, 일광두드러기의 일부, 다형 일광발진의 발생 등의 발생 예에서 찾아볼 수 있다.
흑색종피부암 비흑색종피부암 비늘모양세포
악성종양 화학선 작용의 각질 물질
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자외선 차단을 위한 보호 장비
▣ 선글라스
자외선을 99-100% 차단하는 선글라스는 백내장과 다른 눈의 손상을 일으키는 것을 크게 감소시킬 것이다.
구입할 때는 자외선 투과 정도를 확인해야 한다. 가장 효과적인 모자도 눈에 들어오는 자외선 양의 50%만을 차단해 줄 수 있다. 선글라스의 코팅렌즈는 가시광선의 투과율이 30%정도, 자외선 차단율이 70% 이상이라야 한다. 육안으로는 렌즈의 자외선 차단율을 구별하기 어렵고, 제품에 부착된 상표의 UV 마크를 보고서 구별하는 것이 가장 좋은 방법이다. 렌즈의 색이 더 짙다고 해서 자외선의 차단효과가 그만큼 큰 것은 아니다.
▣ 모자
넓은 챙을 가진 모자는 특히 태양에 과다 노출되기 쉬운 부분인 눈, 귀, 얼굴과 목 뒷부분을 잘 보호한다. 완벽한 모자는 없으나 최선의 것은 있다. 모자를 고를 땐, 다음의 주의사항을 준수하라.
- 피복율: 얼굴, 귀, 목 등을 모자로 얼마만큼 가릴 수 있는가? 테가 넓은 모자, 심이 있는 헬멧, 이중 챙 또는 탈부착용 귀덮개, 오스트레일리안 스타일의 넓은 챙 모자가 바람직하다.
- 통풍: 더운 날 착용해도 충분히 시원한가? 또한 고습, 강풍, 황사, 산발적 소나기 등의 상황 하에서도 유용해야만 한다.
- 쾌적: 모자 착용 시 쾌적한가? 시야? 청력에 영향은 없는가?
▣ 옷
촘촘하게 짠 직물이나 적당히 느슨한 옷이 가장 좋지만 그 어떤 옷이라도 전혀 입지 않는 것보다 좋다. 보기에 불투명한 직물이 자외선을 더 잘 흡수하는 경향이 있다. 촘촘히 짠 것이 자외선 방어력이 좋다. 면의 경우 젖게 되면 자외선차단지수가 감소하게 된다. 여름에 긴소매, 긴 바지를 입는 것은 불쾌하겠지만, 적절한 의복은 햇빛을 차단해주고 열 스트레스를 최소화시킨다. 가벼운 의복, 100% 면 소재가 쾌적과 보호를 둘 다 제공한다.
▣ 자외선차단제
옷이 덮이지 않는 부위는 자외선차단제를 바른다. 그러나 자외선차단제는 의복과 같은 정도의 차단이 되는 것은 아니다. 외출 시 권고되는 차단제의 자외선 차단지수(SPF)는 최소 15이상이다. 이것은 차단제 없이 노출되었을
2차시
때보다 햇빛의 영향을 15배 지연시켜주는 것을 의미한다. 사용설명서를 잘 읽고 방수 제품인지 확인한다. 매 2 시간마다 다시 발라주는 것이 좋다.
▣ 방수 광선 차단제
땀을 많이 흘리거나 물에 들어갔을 경우 차단제가 씻겨 나가면 도로아미타불. 당연히 광선 차단 효과가 없어지고 만다. 따라서 땀을 많이 흘리는 야외 활동 또는 수영, 해수욕 등 물놀이를 할 때에는 물에 씻겨 나가지 않는 제품을 선택해야 한다. 방수 광선 차단제는 20분 동안 물 속에 두 번 들어갔다 나와도 그대로 차단효과가 유지된다.
▣ 자외선 반사
만일 실내에 자외선 광원이 있다면 작업장의 벽면과 천장을 자외선을 흡수하는 페인트나 도료로 칠해야 한다.
공중에 전파되는 자외선이 벽면 등을 통해 반사되어 작업자에게 흡수되는 것을 방지하기 위해서이다.
출처 : ‘자외선 건강관리 요령’ - 한국산업안전보건공단 전남동부지도원 www.kosha.or.kr/cms/board/Download.jsp?fileId=51689
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자외선 차단 의류, 효과는? 옷감・색깔 따라 차단율 다르다.
▣ 자외선 관련 뉴스를 살펴볼까요?
▶ 앵커
방금 긴소매옷의 자외선차단 효과를 얘기했는데 그중에서도 여름에는 열이 덜 차는 흰색 옷을 많이 선호하실 겁니다. 그럼 같은 긴소매라도 방금 말씀드린 이 흰옷과 색깔 옷, 색깔에 따라서 자외선 차단 효과에 차이가 있는지, 물에 젖었을 때도 그대로 유지되는지, 이런 궁금증들을 실험으로 알아봤습니다.
▶ 리포트
똑같은 디자인의 면 100% 소재 티셔츠입니다. 색깔별로 자외선을 얼마나 막아주는지 실험해봤습니다. 흰색의 자외선 차단율이 94.8%로 가장 낮았고, 파란색 97.6%, 검은색이 99.5%로 가장 효과가 좋았습니다.
[FITI(한국직물시험연구원)]
"자외선도 태양광의 일부이기 때문에, 어두운 계열의 옷일수록 자외선이 투과되지 못하고 (옷에 흡수됩니다.)"
검은색이나 붉은색 옷은 자외선은 잘 차단하지만 열을 많이 흡수해 더워지기 쉽습니다.
때문에 여름철엔 자외선 차단 효과도 적당하고 열도 적게 흡수하는 푸른색과 녹색 옷이 좋습니다.
같은 옷이라도 땀이나 물에 젖으면 마른 상태일 때보다 자외선 차단 효과가 떨어집니다.
섬유 사이에 맺힌 물방울이 돋보기 역할을 해, 자외선을 더 잘 흡수하기 때문입니다.
통풍이 잘되는 성긴 소재의 옷도 구멍으로 빛이 들어와 자외선 차단 효과가 떨어졌습니다.
[피부과 전문의]
"감에 따라서도 자외선 차단 효과가 달라지기 때문에, 옷을 입었다는 자체만 믿지 마시고 자외선 차단제를 얼굴이나 팔, 다리에 꼭 발라야 합니다."
이렇게 딱 달라붙는 옷을 입으면 자외선이 옷감을 그대로 통과해 피부에 침투할 수 있기 때문에, 햇살이 좀 따갑다 싶으면 다소 넉넉한 옷을 입고 외출하는 게 좋습니다.
출처 : MBC뉴스데스크
1. 자외선을 차단하기 좋은 옷의 색깔은 무엇인지 뉴스의 내용을 바탕으로 조사해 봅시다.
2. 우리가 직접 만들 수 있는 자외선 차단 생활 용품에는 무엇이 있을까요?
2차시
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▣ 자외선 차단에 좋은 천연염색의 종류
천염염색재료 효 과
감물 풋감의 탄닌 성분으로 자외선 차단 기능과 통기성이 우수하고
시원함.
해조류-감태 자외선차단효과와 피부 자극 완화에 효과적, 인체 친화적임.
녹차
녹차 잎을 천에 염색을 하여 입게 되면, 피부병은 물론 자외선 차단까지 되어 외부로부터 여러 가지 공해 및 질병요소들을 차단 할 수 있음.
자외선 차단을 도와주는 천연염색
2차시
▣ 천연염색하기
(1) 재료준비하기 - 원단(면, 마, 광목, 인견 등),
염료(감물, 감태, 녹차 등) (2) 염색할 천을 미지근한 물에 씻는다.
(3) 물 200ml에 감복합염색분말 20g을 푼 후 고운체에 걸러낸다.(손수건 2장 또는 1마)
(4) 감복합 염액에 염색할 천을 담근 후 약 10분 동안 얼룩이 생기지 않도록 잘 주물러 준다.
(5) 염색된 천을 햇빛에 건조시킨다. (6) 건조된 천을 물에 적셔서 다시 햇빛에 건조시킨다.
(원하는 색을 얻을 때까지)
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염색이 끝난 원단으로 자외선을 차단할 수 있는 생활 용품을 만들어 보려고 합니다. 우리가 일상생활에서 착용하기 편리한 생활 용품을 쓰임새에 알맞게 디자인해 봅시다. (생활 용품의 예 : 덧소매, 스카프, 마스크 등)
만들고자 하는 생활 용품
생활 용품의 특징
디자인해 보아요.
자외선 차단 생활 용품 디자인하기
2차시
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학습 평가하기
모둠원과 학습한 과정 중 자신의 수업태도 및 학습분량, 창의성을 평가해봅시다. 모둠원의 아이디어에 개선할 점을 안내해주고, 격려해줍시다.
▣ 수업 되돌아보기
▶ 스스로를 정직하게 평가하고, 다음 수업을 준비해봅시다.
첫째 자외선 차단의 필요성에 대해 알게 되었나요? 5, 4, 3, 2, 1
둘째 자외선을 차단할 수 있는 방법을 설명할 수 있나요? 5, 4, 3, 2, 1
셋째 천연염색을 통한 자외선 차단의 이유를 말할 수 있나요? 5, 4, 3, 2, 1
넷째 목적에 알맞게 사용할 수 있도록 디자인하였나요? 5, 4, 3, 2, 1
다섯째
수업시간에 힘들었던 점은 무엇인가요?
2차시
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자외선 차단을 위한 생활 용품
▣ 자외선 관련 신문기사를 살펴 볼까요?
[자외선지수] 오늘(16일) 자외선지수 ‘매우 높음’...
살인더위에 서울, 경남 일부는 ‘위험’
<기상청 제공>
기상청에 따르면 16일 자외선지수가 '매우 높음'으로 나타났다. 전국적으로 폭염이 기승을 보이고 있는 가운데 서울과 경남 일부 지역에서는 지수가 '위험'까지 나타났다. 이날 전국 낮 최고 기온은 서울 33도, 대전 35도, 대구 37도, 부산 32도로 무더위가 이어질 것으로 보인다. 펄펄 끓는 폭염의 맹위로 인해 장시간 바깥 외출 시 수십 분 이내로 피부 화상을 입을 수 있다. 때문에 긴팔 얇은 옷을 입고 자외선 차단 용품을 필히 착용해야 한다.
▶ 자외선지수가 ‘위험’인 경우 필요한 자외선 차단 용품에는 무엇이 있을까요?
3차시
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1. 내가 만들 자외선 차단 용품 정하기
내가 만들 생활 용품
용품 이름
만들고 싶은 이유
<예시작품>
2. 구상하고 치수 정하기-구상도를 그려 보세요.
자외선 차단 생활 용품 만들기
3차시
3. 자외선 차단 용품 만드는 과정을 알아봅시다.
(1) 재료준비하기 – 염색한 원단, 옷핀, 실, 끈, 초크, 줄자,
바늘꽂이, 바늘, 시침핀, 쪽가위, 자, 마름질 가위, 본 등 (2) 구상도 정확하게 그리기
(3) 구상도에 알맞게 염색한 천에
마름질 하기 (4) 마름질한 천 자르기
(5) 자른 천을 알맞게 바르질 하기 (6) 자외선 차단 용품 완성하기
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나의 활동 되돌아보기
학습한 내용을 여러 친구들 앞에서 공유하며, 자신의 생각을 정교하게 다듬어 봅시다. 친구들이 발표할 때에는 경청하며, 비난 보다는 개선할 점을 찾아주는 시간이 되도록 합시다.
발표내용
1. 자외선 차단 용품으로 무엇을 만들었나?
2. 자외선 차단 용품을 만들게 된 이유는 무엇인가?
2. 자외선 차단 용품으로 우리 주변에 어려운 사람들을 도울 수 있을까?
[학생 활동지]
발표할 내용을 정리해 보아요.
3차시
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학습 평가하기
평가
방법 평가영역 평가기준 평 가
상 중 하
자기 평가
상황 제시
◆ 태양의 에너지가 지구에 미치는 영향을 설명할 수 있다.
◆ 자외선의 장단점을 알고 차단하는 방법을 말할 수 있다.
감성적 체험
◆ 과제에 대한 집중력이 좋으며 과제를 끈기 있게 해결한다.
◆ 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용으로 구체화 하였다.
창의적 설계
◆ 자외선을 차단할 수 있는 생활 용품을 창의적으로 제작할 수 있다.
◆ 생활용품이 자외선을 효과적으로 차단할 수 있다.
동료 평가
상황
제시 ◆ 자외선의 장, 단점을 기본으로 차단하는 방법을 알고 있다.
감성적 체험
◆ 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용으로 구체화 하였다.
창의적
설계 ◆ 생활용품이 자외선을 효과적으로 차단할 수 있다.
7-10차시
■참여연구원
연 구 원 : 윤 현(한남대학교) 연 구 원 : 한제준(남원 대산초) 연 구 원 : 김은정(전주 우림초) 연 구 원 : 정지현(광주 대성초) 연 구 원 : 정은정(대전 대룡초) 연 구 원 : 박종명(세종 두루중) 연 구 원 : 송옥수(경기 예봉중) 연 구 원 : 조규동(서울 명지고) 연 구 원 : 박종일(경기 동화고)
중 학 교 군 : 경기 장당중, 세종 두루중
자 유 학 기 제 : 대전 두리중, 경기 성호중, 세종 두루중
■자문 및 검토
교육과정 : 안유민(한국교육과정평가원) 초등교재 : 박수진(음성교육지원청)
중등교재 : 송주현(음성 생극중), 박기락(광주 하남중) 검 토 : 장순선(한국교통대)
저 작 권 : 법무법인 오름
본 연 구 서 는 비 매 품 으 로 서 교 육 을 위 하 여 정 당 한 범 위 안 에 서 공 정 한 관 행 에 합치되게 공표된 저작물을 일부 인용하였음을 확인합니다.
