마법의 알약은 없다
바이러스와 박테리아는 오랫동안 인간이 매일 마주하는 적이며, 특히 독감 시즌에 더욱 그러하다. 사람들은 스프레이, 물티슈, 손 세정제를 사용해 자신을 보호하려고 하지만, 이러한 노력에도 불구하고 추운 겨울철에는 질병이 여전히 퍼진다. 과학자들은 질병을 퇴치할 새로운 방법을 고민하고 있지만, 사실 이미 100년 이상 알려진 강력한 소독제가 있다: 바로 자외선이다. 그런데도 자외선은 우리에게 감기 철 일상생활에 사용되게 발전되지 않았다.
그렇다면 왜 우리 주변에는 자외선 조명이 가득하지 않을까? 만약 소독을 위한 모든 곳에 자외선 조명등을 설치한다면, 따라오는 위험이 있을까?
2020년, 사람들은 바이러스와 박테리아 같은 보이지 않는 위협의 위험성을 더욱 절실히 깨닫게 되었으며, COVID-19 팬데믹은 질병과 사망을 막기 위해 이러한 병원균을 이해하고 억제하는 것이 얼마나 중요한지를 다시 일깨워 주었다.
자외선(UV) 빛이 병원균을 죽일 수 있다는 사실은 100년이 넘도록 알려져 있었지만, 여전히 일상적으로 자외선을 소독제로 활용하는 데에는 한계가 있다. UV 빛은 병원균을 죽이는 능력이 입증되었음에도 불구하고, 일상 생활과 공간에 정기적으로 적용되는 사례는 아직 흔하게 보이지 않는다.
전자기 스펙트럼은 낮은 에너지의 라디오파부터 높은 에너지의 감마선에 이르기까지 모든 종류의 방사선을 포함하는 영역을 의미한다. 이 스펙트럼에는 가시광선, 마이크로파, X선 등 다양한 파장과 주파수의 방사선이 포함되며, 단위는 나노미터로 측정된다.
전자기 스펙트럼에서 가시광선의 파장은 약 380~780나노미터 사이에 위치한다.
자외선은 전자기 스펙트럼에서 약 100~400나노미터에 위치하는 작지만 강력한 영역에 속한다. 자외선은 UV-A, UV-B, UV-C 세 가지 유형으로 나뉘며, 각각의 파장이 다르다.
태양에서 지구로 도달하는 자외선은 주로 자외선-A와 자외선-B가 대부분이지만, 소독에 특히 유용한 것은 자외선-C이며, 병원체를 죽이는 능력이 연구되어 왔다.
자외선-A와 B는 인간에게 해롭다. 이러한 자외선은 피부와 눈에 손상을 주고, 특히 DNA를 손상시켜 암을 유발할 수 있기 때문에 인간이 직접적으로 노출되는 데 적합하지 않다.
아이러니하게도, 자외선이 인간에게 위험한 DNA 손상 특성은 바이러스와 박테리아에도 효과적으로 작용해 이들의 복제 과정을 방해하며, 감염 통제를 위한 유용한 도구가 된다.
연구자들은 19세기 후반에 자외선-C의 살균 효과를 발견했으며, 이로 인해 낮은 파장의 자외선을 소독제로 사용하는 연구가 수십 년 동안 이어졌다. 특히 자외선-C는 박테리아와 바이러스를 죽이는 효과가 뛰어나 공중 보건 분야에서 중요한 연구 대상이 되었다.
1940년대에는 공기 중 바이러스를 억제하기 위해 교실에 자외선 조사 장치가 설치되었다. 이 자외선은 학생들 머리 위 공기 중에 안전하게 투사되어 직접적인 노출을 방지했다.
자외선을 설치한 교실에서 홍역 감염률은 15% 이하로 낮았던 반면, 자외선이 없는 교실에서는 55% 이상 감염이 발생했다. 자외선-C는 공기 중 바이러스 확산을 억제하는 강력한 도구가 될 가능성이 명백히 드러났다.
후속 연구에서는 결핵에 대한 자외선의 효과를 테스트했다. 설치류를 대상으로 한 연구에서 자외선을 조사하면 동물이 결핵에 걸리지 않는다는 사실을 발견하기도 했다.
이처럼 자외선-C는 낮은 파장에서 병원균에 효과적으로 작용하지만, 사람에게도 해를 끼칠 가능성이 있다. 특히, 이 빛을 안전하게 설치하려면 고가의 "천장 자외선(UV)" 시스템을 통해 천장 높이에서 사용해야 한다.
자외선은 효과적이지만, 실내 천장에 설치하는 것은 바닥에 있는 세균이 사람들 사이로 퍼지는 것을 방지하는 데 거의 도움이 되지 않는다.
최근의 연구는 공공장소에서 자외선을 더 안전하게 사용할 수 있는 방법을 찾는 데 초점을 맞추고 있다. 과학자들은 박테리아와 바이러스를 죽이는 자외선-C 의 능력을 극대화하는 동시에 인체 건강에 미치는 해를 최소화하는 방법을 연구해 왔다. 그 결과 스펙트럼에서 약 222나노미터에 해당하는 원적외선이라는 더 안전한 형태의 자외선-C가 개발되었다.
원자외선은 파장이 훨씬 더 짧은 자외선-C의 한 형태로, 사람의 피부 깊숙이 침투하여 손상을 일으키지 않는다. 연구에 따르면 원자외선은 병원균을 죽이는 데 효과적이면서도 인체에는 훨씬 더 안전하다고 한다.
COVID-19 팬데믹 동안 진행된 2020년 연구에서는 원자외선이 제어된 실험실에서 코로나바이러스를 99% 제거할 수 있다는 사실이 확인되었다. 이는 원자외선이 공기 중 병원체를 제거하는 데 매우 효과적이라는 점을 보여준다.
또한 코로나바이러스 외에도 포도상구균 감염을 유발하는 박테리아 등 다양한 병원균에 대해서도 효과가 입증되었으며, 이러한 박테리아를 최대 98%까지 줄일 수 있다는 연구 결과가 있다.
그럼에도 불구하고, 원자외선에 대한 잠재적인 위험에 대한 우려는 여전히 남아 있다. 비록 원자외이선 암을 유발하지 않지만, 자외선이 공기 중 화학 반응을 일으켜 유해한 오존을 생성할 가능성이 있다는 점에서 주의가 필요하다.
오존에 과도하게 노출되면 호흡기 질환이 악화되거나 기존 건강 상태가 악화될 수 있으며, 과연 자외선이 얼마만큼의 오존을 발생시키는지에 대해서는 여전히 불확실한 점이 많다.
원자외선은 기존의 HVAC(난방, 환기, 공기조화) 시스템이나 공기 필터 시스템을 대체하려는 것이 아니다. 오히려 이러한 시스템과 함께 작동하여 병원균 확산을 줄이는 전체적인 효과를 높이는 역할을 한다.
기존 난방, 환기, 공기조화 시스템은 기본적으로 실내 기후를 조절하며, 공기 중 바이러스 농도를 줄이는 보조적인 기능을 수행한다. 이러한 시스템은 모든 병원균을 완전히 제거할 수는 없지만, 실내 공기 질을 유지하는 데 중요한 역할을 한다.
공기 필터 시스템은 스모그나 산불 연기와 같은 무기 오염 물질을 제거하는 데 유용하지만, 원자외선은 공기 중 생명체 병원균을 제거하는 데 있어서는 독보적인 능력을 지닌다. 이 기술들을 결합하여 사용하면 공기 질 개선에 더 포괄적인 접근이 가능할 수 있다.
전문가들은 원자외선은 모든 환경에 성급하게 설치하는 것에 대해 경고하며, 비용 대비 이익을 신중히 고려해야 한다고 지적한다. 병원과 같이 고위험 환경에서는 원자외선이 매우 유용할 수 있지만, 일반적인 장소에서는 불필요할 수 있다.
원자외선이 공공장소에 널리 도입되기까지는 시간이 걸릴 수 있다. 연구자들과 공중보건 전문가들은 원자외선이 큰 잠재력을 지니고 있음을 인정하면서도, 일상 환경에서 안전을 보장하기 위해서는 그 사용이 신중히 검토되어야 한다고 강조한다.
또한, 자외선이 어느 파장에 위치하든 무생물에도 손상을 줄 수 있다는 점을 기억하는 것이 중요하다. 자외선은 화학 결합을 파괴할 수 있어 컴퓨터, 가전제품, 벽의 페인트, 심지어 예술 작품에도 예상치 못한 수리 비용이 나올 수도 있다.
전문가들은 또 다른 팬데믹이 언제 발생할 것인가의 문제일 뿐 "발생 여부"의 문제가 아니라고 예측한다. 이에 따라 원자외선과 같은 기술을 포함한 다양한 도구를 갖추는 것이 미래 전염병 관리에 중요할 것이다.
원자외선의 효과는 유망하지만, 공중 보건 전문가들은 하나의 기술만이 "기적의 해결책"이 될 수 없기에, 백신, 마스크, 소독제 등과 같은 다층적인 접근을 결합해야 한다고 경고하고 있다.
출처: (Vox) (Healthline) (Scientific American) (National Institutes of Health) (Britannica) (Nature)
자외선이 바이러스를 죽인다는데, 왜 상용화되지 않았을까?
특수 자외선 전구가 팬데믹을 영원히 종식시킬 수 있을까?
건강 자외선
바이러스와 박테리아는 오랫동안 인간이 매일 마주하는 적이며, 특히 독감 시즌에 더욱 그러하다. 사람들은 스프레이, 물티슈, 손 세정제를 사용해 자신을 보호하려고 하지만, 이러한 노력에도 불구하고 추운 겨울철에는 질병이 여전히 퍼진다. 과학자들은 질병을 퇴치할 새로운 방법을 고민하고 있지만, 사실 이미 100년 이상 알려진 강력한 소독제가 있다: 바로 자외선이다. 그런데도 자외선은 우리에게 감기 철 일상생활에 사용되게 발전되지 않았다.
그렇다면 왜 우리 주변에는 자외선 조명이 가득하지 않을까? 만약 소독을 위한 모든 곳에 자외선 조명등을 설치한다면, 따라오는 위험이 있을까?