UV 필터

UV filter
55mm 필터 나사산이 있는 L39 UV 필터

UV 필터는 자외선(UV) 빛을 차단하거나 흡수하는 화합물, 혼합물 또는 물질이다. UV 필터의 주요 적용 분야 중 하나는 햇볕에 그을린 피부 및 다른 태양/UV 관련 손상으로부터 피부를 보호하기 위한 자외선 차단제로 사용하는 것이다. 디지털 카메라의 발명으로 사진 분야가 바뀐 후, UV 필터는 UV 빛에 민감한 하드웨어를 보호하기 위해 카메라 렌즈에 장착된 유리 디스크를 코팅하는 데 사용되어 왔다.

배경

초기 사진 필름의 종류는 위험성이나 안개성을 유발하던 자외선과 컬러 필름의 푸르스름한 빛깔에 상당히 민감했다. 자외선 필터는 가시광선까지 투명하게 유지하면서 짧은 자외선 파장을 걸러내는 데 이용됐다. 그러나 현대의 사진 필름과 디지털 카메라는 UV 파장에 덜 민감하다.

UV 필터는 필터링하는 빛의 파장에 따라 L37 또는 L39 필터라고도 한다. 예를 들어 L37 필터는 370나노미터(nm)보다 짧은 파장으로 자외선을 제거하고, L39 필터는 390nm보다 짧은 파장으로 빛을 제거한다.

인쇄 및 사진 분야의 응용 프로그램

UV 필터는 색상 스펙트럼에 걸쳐[clarification needed] 있으며 다양한 용도로 사용된다. 소위 Ortho Red와 Deep Ortho Red 조명은 일반적으로 확산 전달, 필름 또는 종이 유형화, 그리고 직교색 물질을 다루는 다른 용도에 사용된다. 옐로 골드, 옐로, 리토스타 옐로 및 후지 옐로 필터 또는 안전광은 스크린 인쇄 및 플레이트 제작과 같은 접촉 방지 응용 프로그램을 위한 안전한 작업 공간을 제공한다. Pan Green, 적외선 녹색 및 Dark Green 필터 또는 안전광은 일반적으로 스캐닝 애플리케이션, 범색 필름, 종이 및 X선 작업에 사용된다.

많은 사진작가와 영화 제작자들은 여전히 렌즈의 유리와 코팅을 보호하기 위해 UV 필터를 사용한다. 그러나, UV 필터는 다른 광학 필터와 마찬가지로 렌즈 플레어를 도입하고 대비와 날카로움을 해칠 수 있다. 후드는 충격과 음영 광학 요소에 대한 보호를 제공하므로 렌즈 플레어를 방지하므로 이에 대응할 수 있다. 또한, 질 좋은 UV 필터는 렌즈 오염으로부터 약간의 보호를 제공함과 동시에 내재된 추가적인 왜곡을 최소화한다.

사진에서 'UV 필터'라는 용어는 광 스펙트럼의 다른 파장을 차단하면서 UV를 통과하는 필터로도 오용될 수 있는데, 같은 방식으로 'IR 필터'라는 용어는 전체 스펙트럼을 필터링하는 데 사용된다. 이러한 필터의 정확한 이름은 각각 "UV 패스 필터"와 "IR 패스 필터"로, 매우 전문화된 사진 촬영에만 사용된다.

개인 관리 제품의 응용 프로그램

과도한 자외선은 햇볕에 타는 것, 광택제, 피부암 등을 유발할 수 있기 때문에 자외선 차단제와 같은 케어 제품은 대개 그들이 걸러내는 특정 파장에 대한 분류를 포함한다.[1] UV 분류에는 UVA(320-400nm), UVB(290-320nm), UVC(200-280nm)가 포함된다. 자외선 흡수 화합물은 자외선 차단제뿐만 아니라 립스틱, 샴푸, 헤어 스프레이, 바디워시, 화장실 비누, 방충제 등 다른 개인 케어 제품에도 사용된다.[2] 화학 필터는 자외선을 흡수, 반사 또는 산란시켜 자외선으로부터 보호한다.[2][3] 반사 및 산란은 이산화티타늄(TiO2)과 산화아연(ZnO)과 같은 무기물 물리적 UV 필터에 의해 이루어진다. 주로 UVB를 중심으로 한 흡수는 화학 UV 필터로 알려진 유기 UV 필터에 의해 이루어진다.[4] 자외선 차단제의 자외선 필터 수준은 때때로 [5]25%에 도달하기도 하지만, 일반적으로 0.5%에서 10%까지 다양하다.

유기 UV 필터의 예

많은 다른 유기 화합물들이 UV 필터 역할을 할 수 있다. 이들은 다음과 같은 몇 가지 구조 등급에 속한다.[6]

환경적 측면

최근 자외선과 피부암에 대한 우려가 커지면서 자외선 필터 사용이 증가했고, 특히 오존 파괴로 인해 환경적 영향이 우려되고 있다.[3]

여과 물질은 직접, 산업용 폐수 방출을 통해 또는 샤워, 목욕, 소변 배출 중 국내 용수 방출을 통해 간접적으로 환경으로 유입될 수 있다. 폐수처리장(WWTP)은 이러한 오염물질을 제거하는데 그다지 효과적이지 않다.[5] 지표수와 폐수의 ppb 또는 ppt 수준에서 여러[vague] 개의 UV 필터가 검출되었으며, 여름철에는 최대 농도를 보였다.[7][8]

대부분의 UV 필터는 지방흡수성이기 때문에 수생 환경이나 이 필터에서 유래한 먹이 사슬에서 생체누출되는 경향이 있다. 생체적응을 확인하면서 여러 연구에서 수생생물에서 UV필터가 존재한다는 것이 밝혀졌다. 스위스·독일 해역의 송어 근육 조직에서 4메틸-벤질리덴 캄포르가 검출됐고, 프랑스 지중해와 대서양 연안의 조개류에서 에틸헥실 메톡신나메이트와 옥토크릴렌의 흔적이 발견됐다.[9][10] 게다가, 18개의 유기 태양 흑점이 일본 강과 호수의 퇴적물에서 2에서 약 3000 ng/g의 농도에서 발견되었다.[11] 생물체에 유기 UV 필터가 축적되는 것은 그들 중 일부(및 그 대사물들)가 체외와 체내 모두에서 내분비 교란 작용을 할 수 있기 때문에 주요 관심사다.[12] 또한, Goksøyr 외. (2009)는 태평양의 공해상에 있는 유기 UV 필터의 농도를 보고하여 해양 환경에서 이러한 구성 요소의 지속성과 광범위한 분산을 증명하였다.[13]

자외선 필터는 환경 조건에서는 항상 안정적이지 않기 때문에 다른 화합물로 변하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 자연 저수지의 물은 태양 조사를 받는 반면, 수영장 물은 종종 염소화, 브로민화, 오존화 또는 UV 조사에 의해 소독된다.[14] 이러한 부산물은 종종 원래의 UV 필터보다 더 독성이 있을 수 있다. 예를 들어, 아보벤존은 염소 처리된 소독 제품과 UV 방사선이 있는 곳에서 변형되어 독성으로 알려진 염소 처리된 페놀과 아세토페논을 대체 생산한다.[5]

자외선 복사에 따른 일부 유기 UV 필터는 반응성 산소종(ROS) (OH, HO22) (예: BP-3, 옥토크릴렌 (OCR), 옥틸 메톡신나메틸(OMC), 페닐 벤지미다졸 술폰산(PBS, PABA 등)을 생성할 수 있다. 일부 연구는 UV 필터 변환에 직접 기인하는 해변에서 과산화수소나 HO 수치를22 증가시켰다고 기록하였다.[15] HO는22 지질, 단백질, DNA를 손상시키고 해양 유기체에 높은 스트레스를 유발하는 역할을 한다.[16] 무기질 UV 필터(즉, TiO2)는 또한 해양 식물성 플랑크톤에 또 다른 독성 물질인 ROS를 발생시킬 수 있다.

산호 표백

표백 또는 황갈색 불가사리 피해 흔적이 있는 딥사스트레이아 팔리다(하드 산호)

자외선 필터는 매우 낮은 농도의 산호초 표백으로 인해 산호초에 심각한 영향을 주었다. 그 결과 소량의 자외선 차단제는 18~48시간 내에 다량의 산호 점액을 생성하며 96시간 이내에 경질 산호 표백 효과를 낸다. 연구에 따르면 산호 표백 현상을 일으키는 자외선 필터로는 매우 낮은 농도에서도 에틸헥실 메톡시네마이트, 벤조페논-3, 4메틸벤질리덴 캄포르 등이 있다. 표백은 상승 요인으로 작용하는 고온에 의해 선호되었다. 실험 결과 산호 표백은 용량에 의존하지 않기 때문에 매우 적은 양에 노출될 때 발생할 수 있다.[17]

산호초 지역 연간 7800만 명의 관광객을 대략 추산한 결과 열대 국가에서 연간 사용되는 자외선 차단제의 양은 1만6000t에서 2만5000t에 이른다. 이 양의 25%는 목욕 활동 중에 씻겨져 암초 지역에 연간 4000~6000t이 방류된다. 이것은 산호 표백만을 유도하는 선크림을 통해 세계 암초의 10%를 위협하게 된다.[17] 자외선 차단제는 바닷물의 바이러스 생산을 현저하게 향상시킬 수 있다.[17]

변환 메커니즘

벤조프리아졸이 있는 벤조페논-3 광분해

광분해

광분해는 UV 필터의 변형을 위한 주요 생화학 경로다. 광분해는 유기 필터를 활성산소로 분리한다.[6]

광분해는 직간접적일 수 있다. 직접방법은 유기필터의 색소가 특정 파장에서 햇빛을 흡수할 때 발생한다. 간접 경로는 광감지기가 있는 곳에서 발생한다. 지표수에서 용해된 유기물(DOM)은 광감지제 역할을 하며 히드록실산소, 페록실산소, 싱클레트산소와 같은 반응성 광산화물을 생성한다.

자외선 차단제 제품의 광분해는 이 예에서 보듯이 개별 UV 필터의 동작보다 더 복잡하다. 다른 UV필터, 벤조트리아졸, 허미산 등이 있는 곳에서는 히드록실 및 벤조일 기능군의 상실을 통해 벤조페논 -3 열화가 관찰되어 2,4개의 디메틸 아니솔이 형성되었다.[18]

광이소머리즘

광이소머라이제이션

광이소머라이징은 모화합물보다 자외선을 덜 흡수하는 제품을 만들 수 있다.[19] 이것은 시나몬, 살리실산염, 벤질리딘 캄포르, 디벤조일메탄 유도체로 증명된다. 옥틸메톡신나메틸(OMC)은 광이소머화, 광분해, 광다이얼화 등을 거치면 여러 개의 다이머와 사이클로디머 이소머를 얻을 수 있다. 대부분의 상용 제품은 트랜스포머이지만 방향족 링에 인접한 C=C 이중 결합이 존재하기 때문에 UV 방사선에 노출될 때 트랜스와 시스 이소머의 혼합물로 환경에 존재한다. 이소머는 동일한 물리화학적 특성을 가질 수 있지만 생물학적 행동과 효과에서 차이가 있을 수 있다.[6]

소독부산물

수영장 물은 보통 염소 처리, 브롬화, 오존화 또는 자외선에 의해 소독된다. 수영장에 Avobenzone과 같은 일부 UV 필터가 있을 때, 이것들은 Avobenzone과 활성 염소 및 UV 방사 사이의 상호 작용으로 인해 분해되고 독성 제품을 포함한 소독 부산물을 만들 수 있다.[5]

일부 유기 UV 필터의 운명

벤조페논

벤조페논3길

벤조페논(BP)은 UV필터, 향신료, 플라스틱 첨가물에 널리 사용된다. BP-3의 주요 공급원은 인간 레크리에이션 활동과 폐수처리장(WWTP) 배출물인 것으로 보고되고 있다. BP-3와 4-OH-BP3의 음이온 형태는 직접 광분해를 겪을 수 있다. 자연수면에서의 두 화합물의 광학률은 순수수면보다 빠르다. 급진적인 청소 실험 결과, 삼중으로 배출된 용존 유기 물질(3DOM*)이 바닷물에서 BP-3와 4-OH-BP3의 간접 광분해 원인이었던 반면, 담수에서는 이 두 화합물의 간접 광분해 원인이 용존 유기 물질과 OH 급진 때문이라고 밝혀졌다.[20]

P-아미노벤조산(PABA)

물 속 p-아미노벤조산 UV 필터의 간접 광분해

P-아미노 벤조산은 자외선 차단제(1943)에 사용된 최초의 자외선 필터 중 하나이다. 최대 5%의 농도로 사용되었다. 1982년까지 PABA가 인간 세포에서 특정한 DNA 결함의 형성을 증가시킨다는 것이 발견되었다.[citation needed] PABA의 광화학적 운명은 예를 들어 NO3−, 용해 유기 물질(DOM), HCO3와− 같은 물 구성 요소에 의해 영향을 받을 수 있다.[21] PABA는 NO3. 직접 광분해가 PABA 분해의 25%를 차지하면서 솔루션에서 직접 광분해 및 간접 광분해를 모두 겪으며, 2차 경로로 간주된다. 반면 간접 광분해가 지배적인 경로였다.

저우와 모퍼는 질산염이 PABA의 광분해를 2배 증가시켰다는 것을 보여주었다. 그러나 탄산염 형태와 천연 유기물(NOM) 등 자유 급진적 스캐빈저들이 존재하면서 PABA의 광분해율이 감소했다. PABA의 간접 광분해가 주로 NO3 광분해 제품 •OH 때문이라고 제안되었다.[citation needed]

중탄산염 음이온은 물에 풍부하다. 중탄산염은 •OH 청소의 10%를 유발했다. 중탄산염과 •OH 사이의 반응은 탄산염 급진(•CO3)을 산출하며, 이는 •OH보다 반응성이 낮다. 자연수역에서는 반응성이 낮기 때문에 •OH보다 •CO3가 더 높은 정상 상태 농도에 도달할 수 있다. 중탄산염에 의한 PABA 광분해가 강화된 것은 탄산염기 때문이다.[21]

수용성 NOM은 유기산으로 구성되어 있다. 이러한 유기산은 주로 허밍 물질로, 풀빅과 허밍산 분율로 분류할 수 있다. NOM은 햇빛을 흡수하고 그 강도를 약화시킴으로써 간접 광분해를 선호한다.

그림에서와 같이 물에 질산염이 존재하는 상태에서 PABA가 분해되는 동안 두 가지 반응이 발생할 수 있다. 네 가지 제품 중 세 가지는 페놀 그룹을 포함하고 있어 에스트로겐성일 수 있다. 따라서 PABA 광물질 반응 중에 생성된 위험한 부산물은 에스트로겐성을 고려해야 한다.

4-테르트-부틸-4'-메톡시디벤조일메탄(아보벤존)

Avobenzone tautomic 형식

4-테르트-부틸-4'-methoxydibenzoylmethane으로 알려진 아보벤젠존은 디벤조일메탄에 속한다. 자외선 차단제 제형에 가장 많이 사용되는 UVA(400~320nm) 필터 중 하나이다. 그것은 파솔 1789 또는 유솔렉스 9020이라는 상표명으로 판매된다. 아보벤존은 에놀과 케토의 두 가지 자동형태로 존재한다. 자외선 차단제 제제에서는 아보벤존이 주로 에놀 형태로 존재하는데, 에놀 형태는 사용하는 용매에 따라 350~365nm의 파장에서 최대 흡수를 한다. 엔롤릭 형태의 이중 결합은 방향제 링보다 수생 염소화 조건에서 더 반응하는 것으로 나타났다. 염소 처리된 수생 환경에서 아보벤존은 그림과 같이 두 개의 해당 알데히드와 산으로 변한다. 두 알데히드는 CO-CH2 결합의 결과로 형성된다. 산화 조건에서 안정성이 떨어지고 해당 산으로 쉽게 변형된다.

염소 처리된 아세토페논 유도체도 같은 CO-CH2 결합의 갈라짐으로 인해 형성된다. 염소 처리된 아세토페논 유도체는 최루 가스, 방아 피부염, 그리고 다른 건강상의 문제들이다. 원래 아보벤존을 방향족 링 위치로 염화시키는 것은 가능성이 적은 것으로 알려졌다. CO-Ar 본드의 갈라짐으로 4-클로로아니솔레가 형성된다.[5]

염소 처리 수생 시스템에서 아보벤존 변환 제품

Ethylhexyl methoxycinnamate

Ethylhexyl methoxycinnamate(EHMC)는 전 세계적으로 가장 흔히 사용되는 UVB 필터 중 하나이다. Eusolex 2292와 Uvinul MC80으로 알려져 있다. 연간 1000t 이상의 비율로 EU에서 생산하거나 수입하는 화학물질이 포함된 고생산량화학(HPVC) 리스트에 포함돼 있다. EHMC의 수명은 몇 시간에서 며칠로 예측되었다. EHMC는 피부에 의해 잘 용인된다. 다만, 자외선에 노출된 후 반응성 산소종(ROS)을 생산해 사람의 피부를 관통하는 능력 등 일부 부작용이 있다. EHMC는 또한 ng/g 수준의 조개류, 어류, 가마우지에서 발견되었는데, 이는 먹이사슬에 축적될 수 있음을 시사한다.[22] EHMC는 바이러스 감염을 촉진함으로써 산호 표백에 책임이 있다는 것이 증명되었다.[17] 독성학적 관점에서 EHMC는 체외와 체내 에스트로겐 특성을 모두 가지고 있다. 예를 들어, 이 화합물에 노출되면 쥐를 위한 자궁의 체중이 증가하게 된다. EHMC에 대한 태아 피폭은 쥐의 자손의 생식 발달과 신경학적 발달 모두에 영향을 줄 수 있는데, 이는 인간이 자외선 차단제와 다른 화장품을 통해 일상적으로 이 화합물에 노출되기 때문에 우려의 원인이 될 수 있다.

EHMC의 주요 변환 경로는 광분해다. 직접 광분해는 지배적인 변환 경로를 나타낸다. 반면 OH로 인한 간접 광분해는 무시할 수 있으며, 용해된 유기 물질로 인해 2차 경로가 될 것이다. UV방사선 피폭시 EHMC에서 4가지 변환제품이 검출되었으며, 4-메톡시벤츠알데히드(MOBA)와 4-메톡시씨나믹산은 탈킬화를 통한 EHMC의 2가지 변환제품이다. 중간 MOBA는 EHMC보다 박테리아에 더 독성이 있다.

UV 필터 제조업체

이 공간에서 활동하는 핵심 플레이어는 BASF, Symrise AG, Koninklijke DSM N.V, Ashland, Sunjin Beauty Science 등이다. Ltd, Croda International PLC, Salicylates and Chemical Pvt. Ltd, MFCI CO. 유럽과 북미의 주요 기업들은 동아시아에서 대다수의 UV 필터 생산의 위치를 정했다. 단지 밀도 경제를 지원하고, 제품의 한계 비용을 절감하며, 그 지역의 마크업을 향상시키기 위해서였다.[23]

참고 항목

참조

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외부 링크

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