한국과학창의재단 공동기획
아하! 그렇군! 과학은 내친구 시리즈 6


[아시아경제 김철현 기자]'빛 좋은 개살구'라는 속담이 있다. '겉은 그럴 듯 하지만 실속은 없다'는 뜻이다. 개살구는 살구와 비슷한 모양으로 먹음직스럽지만 실제로는 맛이 없어 천덕꾸러기 취급을 받는다.

여기서 '빛 좋은'은 '밝다'는 의미가 아니라 '색깔이 좋다'는 의미로 쓰인다. '색깔'은 '빛깔'이라는 단어로도 바꿔 쓸 수 있다. 우리가 일상생활에서 시각을 통해 접하는 모든 색에는 이처럼 '빛'의 과학적 원리가 포함돼 있다. 우리는 눈을 뜨는 순간, 빛의 과학 속에서 살고 있는 셈이다.

◆'빛'의 과학적 원리...'가시광선'

우리가 눈으로 사물의 모양을 인식할 때 '빛'이 꼭 필요하다는 것은 누구나 알고 있는 사실이다. 이를 보는 것(視)이 가능한(可) 빛이라는 뜻으로 '가시(可視)광선'이라고 표현한다. 과학계 전문가에 따르면 우리가 인식할 수 있는 가시광선의 파장은 400nm에서 750nm 정도다.

가시광선

가시광선의 빛은 각 파장에 따라 고유한 색깔을 갖는다. 이른바 '무지개 색깔'이다. 우리는 이 범위 안에서 사물의 색을 인식할 수 있다. 여기서 400nm 파장의 빛은 자색(보라색), 750nm 파장의 빛은 적색(빨간색)을 띤다.

400nm보다 파장이 짧은 자색 바깥의 빛인 '자외선'과 750nm보다 파장이 길어 적색 바깥의 빛인 '적외선'이 여기서 나오는 것이다. 결국 자외선과 적외선은 육안으로 볼 수 없는 빛이다.

◆자외선 vs 적외선

그렇다면 자외선과 적외선은 어떤 역할을 할까? 여름이면 '자외선 차단제'가 불티나게 팔리는 데서 알 수 있듯이 '자외선'은 인체에 해로운 것으로 알려져 있다. 과학계 전문가에 따르면 자외선은 그 파장이 짧아질수록 피부조직을 뚫고 들어가 피부암을 발생하는 요인이 되기도 한다.

이를 보호하는 것이 '오존층'이다. 오존층은 태양광선 중 자외선을 차단하는 역할을 한다. 대기오염 등으로 인한 오존층 파괴가 인류의 생존을 위협하는 문제가 되는 이유 중 하나도 바로 지표면에 도달하는 자외선의 양이 증가하기 때문이다.

선탠

하지만 자외선에는 '선탠'의 원리도 숨겨져 있다. 햇볕에 노출되면 자외선으로부터 피부를 보호하기 위해 '멜라닌'이라는 갈색 색소가 생성되기 때문이다.

반면에 적외선은 다양한 분야에서 이용되고 있는 이로운 빛이다. 당장 최근 급증하고 있는 신종플루 환자를 가려내는 데도 적외선 카메라가 이용된다. 적외선을 이용해 눈에 보이지 않는 발열 증상을 발견 할 수 있다는 얘기다.

적외선열화상카메라

또한 적외선은 파장이 길어 공기를 비교적 잘 투과하기 때문에 항공사진이나 원거리사진, 야간촬영, 우주관측 등에도 이용된다. 다른 광선과 다른 반사율은 위조지폐 검사 등에 사용되기도 한다.

찜질방에만 가도 '원 적외선'이라는 용어를 어렵지 않게 발견할 수 있다. 이는 파장이 긴 적외선으로, 피부에 침투해 열을 만들고 이 열작용은 혈액순환, 세균소독, 세포생성 등을 촉진해 만성피로 등 각종 성인병 을 예방하는 효과가 있는 것으로 알려지고 있다.

◆빛의 속도와 첨단과학

'빛의 속도'라는 말은 가장 빠르다는 것을 표현한다. 빛 보다 빠른 물체는 존재하지 않기 때문이다. 첨단과학은 바로 이 같은 빛의 속도를 제어하는 데서 발전의 가속페달을 밟게 됐다.

한국과학기술단체총연합회(이하 과총)는 4~6일 사흘간 제주도에서 빛의 속도를 제어하는 '느린 빛'을 주제로 컨퍼런스를 개최한다.

과총에 따르면 지난 1999년 빛의 속도지연 현상이 발견된 이래 이를 활용한 연구는 양자광학, 나노과학 등 첨단 과학 분야에서 10년간 꾸준히 진행돼 왔다.

과총 관계자는 "진공에서 빛의 속도가 일정한 것과 달리 빛이 통과하는 매질내에서는 파장에 따른 굴절률 차이에 따라 빛의 속도가 다른 값을 갖게 된다"며 "이같은 빛의 속도 제어는 반도체, 광섬유, 광자결정 등 원자물리에서부터 광학(photonics) 전분야에 걸쳐 광범위하게 연구되고 있다"고 강조했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr
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