에너지 비교: 자외선 vs 적외선

자외선(UV)과 적외선(IR)은 가시광선 영역 바깥에 위치하지만, 에너지·파장·응용 분야 면에서 명확한 차이를 보입니다. UV는 높은 광자 에너지로 생화학적 반응을 촉진하며, IR은 주로 열 에너지로 활용됩니다. 이번 글에서는 두 파장의 에너지 특성을 중심으로, 분류·물리적 원리·응용·안전까지 심도 있게 다룹니다.

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목차

1. 광자의 에너지와 파장 관계

2. 자외선 에너지 범위 및 분류

3. 적외선 에너지 범위 및 분류

4. 응용 분야별 에너지 중요성

5. 에너지 측정 및 안전 기준

1. 광자의 에너지와 파장 관계

전자기파의 광자 에너지는 다음 식으로 계산됩니다:

E=hcλE = \frac{hc}{\lambda}E=λhc​

• $h$: 플랑크 상수(6.626×10⁻³⁴ J·s)

• $c$: 빛의 속도(3×10⁸ m/s)

• $\lambda$: 파장(미터)
  에너지가 높을수록 물질과의 상호작용 에너지가 커져, 생체·물리적 효과가 다릅니다.

2. 자외선 에너지 범위 및 분류

• UVA (315–380nm): 3.26–3.94 eV

• UVB (280–315nm): 3.94–4.43 eV

• UVC (100–280nm): 4.43–12.4 eV 
  자외선은 에너지가 높아 DNA 손상·살균·광화학 반응에 이용됩니다.

3. 적외선 에너지 범위 및 분류

• 근적외선(NIR, 750–1400nm): 0.89–1.65 eV

• 중적외선(MIR, 1400–3000nm): 0.41–0.89 eV

• 원적외선(FIR, 3µm–1mm): 0.00124–0.41 eV 
  적외선은 낮은 에너지로 주로 열·감지·조리·원격 센싱에 활용됩니다.

4. 응용 분야별 에너지 중요성

• 살균·소독(UVC): 10–12 eV의 고에너지 광자로 미생물 DNA 파괴.

• 광치료(UVB): 4 eV대 광자 이용해 피부 질환 치료.

• 열화상(NIR): ~1 eV 파장으로 물체 온도 감지.

• 통신·원격 센싱(FIR): 0.001–0.1 eV 파장으로 원격 거리측정·리모컨.

5. 에너지 측정 및 안전 기준

• 측정 기기: 스펙트로미터·포토다이오드 센서로 λ별 세기 측정.

• UV 안전: WHO 권장 일일 UV 지수(0–11+) 확인, SPF·PA 지수 자외선 차단제 선택.

• IR 안전: IEC 기준 열 화상 카메라 감도·열 출력을 준수, 보호 장비 사용.

• 국제 기준: ICNIRP·ANSI·ISO에서 제시하는 노출 한계치 준수.