원적외선
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1. 개요
원적외선은 5K에서 340K 사이의 물체에서 방출되는 전자기파의 일종으로, 천문학, 인체 감지, 난방, 의학적 활용 등 다양한 분야에서 사용된다. 천문학에서는 별 탄생 영역 및 은하 중심부 관측에 활용되며, 인체 감지 센서, 난방 시스템, 그리고 고혈압, 심부전 등의 치료에 활용될 수 있다는 연구가 진행되고 있다. 원적외선 난방은 기존 난방 방식보다 효율적이며, 의료 분야에서는 사우나 요법 등으로 활용되기도 한다.
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| 원적외선 | |
|---|---|
| 파장 | |
| 파장 범위 | 15–1000 μm |
| 특징 | |
| 설명 | 전자기파의 한 종류로, 가시광선보다 파장이 길고 마이크로파보다는 짧은 영역의 적외선이다. |
| 분류 | 근적외선 중적외선 원적외선 |
| 응용 | |
| 활용 분야 | 열화상 분광학 천문학 의료 통신 산업 군사 보안 감지 기상학 재료 과학 환경 감시 문화재 감정 |
| 주요 응용 예시 | 적외선 카메라 적외선 센서 적외선 통신 적외선 분광기 적외선 열 치료기 적외선 감지기 적외선 레이저 적외선 망원경 적외선 현미경 적외선 조명 적외선 탐지기 |
| 역사 | |
| 최초 발견 | 19세기 후반 윌리엄 허셜에 의해 발견됨 |
| 연구 발전 | 20세기 초부터 본격적인 연구 시작 |
| 최초 측정 | 1924년 알렉산드라 글라고레바-아르카디에바가 82 마이크로미터 파장까지 측정 |
| 기타 | |
| 참고 | 캘리포니아 공과대학교의 적외선 처리 및 분석 센터에서는 근적외선, 중적외선 및 원적외선으로 분류 |
2. 천문학
약 5K에서 340K 사이의 온도를 가진 천체는 빈의 변위 법칙에 따라 흑체 복사를 통해 원적외선 영역의 복사를 방출한다. 이러한 특징은 별의 탄생과 관련된 성간 기체를 관측하는 데 활용된다.
은하수 중심부의 원적외선 영상이 밝게 보이는 이유는 별들의 밀도가 높아 주변 먼지가 가열되고, 이 먼지가 원적외선 스펙트럼에서 복사를 방출하기 때문이다. 은하수 중심 외에, M82 은하는 하늘에서 가장 두드러진 원적외선 천체로, 그 중심 영역은 은하수 전체 별들의 복사량을 합친 것과 맞먹는 양의 원적외선을 방출한다. M82 중심의 먼지를 가열하는 원인은 아직 밝혀지지 않았다.[3]
2. 1. 별 탄생 영역 관측
온도가 5K에서 340K 사이인 물체는 원적외선 영역의 복사파를 낸다. (빈 변위 법칙과 흑체 복사 참조) 이 특징은 별이 탄생하는 성간 가스 일대를 관찰하는데 쓰인다.[14] 우리 은하 중심부는 별의 밀도가 매우 높아서 그들이 발산하는 열로 인해 성간 먼지들이 데워지는데, 흡수된 에너지가 원적외선 영역의 전자기파로 주로 방출되므로 은하 중심부의 원적외선 영상들은 아주 밝다. 원적외선을 강하게 방출하는 천체 중에서 은하 중심부에 있지 않은 것으로 시가 은하 M82가 있다. M82 중심부의 강력한 원적외선 복사는 그를 제외한 우리 은하 전체의 원적외선 복사량을 합친 것만큼 강하다. 그 이유는 아직 밝혀지지 않았다.[14][3]2. 2. 은하 중심부 관측
온도가 5K에서 340K 사이인 물체는 원적외선 영역의 복사파를 낸다. (빈 변위 법칙과 흑체 복사 참조) 이 특징은 별이 탄생하는 성간 가스 일대를 관찰하는 데 쓰인다. 우리 은하 중심부는 별의 밀도가 매우 높아서 그들이 발산하는 열로 인해 성간 먼지들이 데워지는데, 흡수된 에너지가 원적외선 영역의 전자기파로 주로 방출되므로 은하 중심부의 원적외선 영상들은 아주 밝다.[14] 시가 은하 M82는 은하 중심부가 아닌데도 원적외선을 강하게 방출하는 천체이다. M82 중심부의 강력한 원적외선 복사는 우리 은하 전체의 원적외선 복사량을 합친 것만큼 강하다. 그 이유는 아직 밝혀지지 않았다.[14]3. 인체 감지
일부 인체 근접 센서는 원적외선 파장 범위 내에서 수동 적외선 감지를 사용하여 정지[5] 또는 이동하는[6] 사람의 존재를 감지한다.
4. 난방
원적외선 난방은 가스나 전기 대류 난방보다 효율적으로 공간을 가열하는 방법이다.[7][8] 건물 내 점유 구역에서 국부, 구역 및 스마트 난방을 달성하기 위한 설계 계획의 일부로 활용되고 있다.[7]
4. 1. 효율성
적외선 난방(IR)은 가스나 전기 대류 난방보다 효율적으로 공간을 가열하는 방법이다. 연구에 따르면 적외선 난방은 기존의 전통적인 시스템보다 더 빠르고, 더 고르게, 그리고 더 효율적으로 가열된다.[7][8] 점차 적외선 난방은 건물 내 점유 구역에서 국부, 구역 및 스마트 난방을 달성하기 위한 설계 계획의 일부로 활용되고 있다.[7] 장파장 또는 원적외선 난방의 여러 응용 분야가 있지만, 일반적인 예는 복사 패널 히터이다. 복사 패널 히터는 일반적으로 방출 다이 위의 얇은 전기 절연판과 뒷면의 단열재 사이에 끼워진 저항 와이어 또는 리본 그리드를 포함한다.[9] 크기와 유연성 덕분에,[10] 적외선 패널 히터는 벽과 천장에 설치하여 공간 절약 효과를 높일 수 있다. 전기 원적외선 패널 히터는 공급에서 열 생산까지 최대 98.5%의 효율을 보이며, 만족스러운 열적 편안함, 온도 조절 장치 및 낮은 초기 투자를 제공한다.[11]4. 2. 활용
적외선 난방(IR)은 가스나 전기 대류 난방보다 효율적으로 공간을 가열하는 방법이다. 연구에 따르면 적외선 난방은 기존의 전통적인 시스템보다 더 빠르고, 더 고르게, 그리고 더 효율적으로 가열된다.[7][8] 점차 적외선 난방은 건물 내 점유 구역에서 국부, 구역 및 스마트 난방을 달성하기 위한 설계 계획의 일부로 활용되고 있다.[7] 장파장 또는 원적외선 난방의 여러 응용 분야가 있지만, 일반적인 예는 복사 패널 히터이다. 복사 패널 히터는 일반적으로 방출 다이 위의 얇은 전기 절연판과 뒷면의 단열재 사이에 끼워진 저항 와이어 또는 리본 그리드를 포함한다.[9] 크기와 유연성 덕분에,[10] 적외선 패널 히터는 벽과 천장에 설치하여 공간 절약 효과를 높일 수 있다. 전기 원적외선 패널 히터는 공급에서 열 생산까지 최대 98.5%의 효율을 보이며, 만족스러운 열적 편안함, 온도 조절 장치 및 낮은 초기 투자를 제공한다.[11]5. 의학적 활용
원적외선은 고혈압, 울혈성 심부전, 류마티스 관절염 등의 만성 질환 치료에 효과가 있다는 보고가 있으나, 아직 분명하게 검증되지는 않았다.[15]
연구자들은 모든 형태의 복사열 중에서 원적외선만이 인체가 감지할 수 있는 열 형태로만 에너지를 전달하며, 피부를 약 약 3.81cm 깊이까지 침투할 수 있다는 것을 관찰했다.[12][13] 생의학 분야에서 FIR 방출 세라믹이 섬유에 포함된 직물을 사용한 실험 결과, 참가자들의 근육 수축으로 인한 피로 발병이 지연될 가능성이 나타났으며, 이러한 세라믹(cFIR)의 원적외선 방출이 세포 복구를 촉진할 수 있다고 제안했다.[13]
일부 온열 패드는 더 깊은 침투를 제공한다고 주장하며 "원적외선" 요법을 내세워 판매되기도 한다. 그러나 물체가 방출하는 적외선은 온도에 따라 결정되므로, 온도가 같으면 모든 온열 패드는 동일한 유형의 적외선을 방출한다. 온도가 높을수록 더 많은 적외선이 방출되지만, 화상을 입지 않도록 주의해야 한다.
5. 1. 원적외선 사우나 요법
원적외선 사우나 요법이 고혈압, 울혈성 심부전, 류마티스 관절염 등의 만성 질환 치료에 효과가 있다는 보고가 있으나, 아직 분명하게 검증되지는 않았다.[15] 대체 의학 리뷰(Alternative Medicine Review)에 실린 보고서에 따르면, "사우나 요법은 심혈관계 병세에 효과가 있는, 널리 알려지지 않은 방법"이며, "2종, 3종, 4종 울혈성 심부전 환자는 저온 원적외선 사우나 요법을 주 3-5회, 매 15분씩 반복할 경우 병세가 호전될 수 있다"고 설명한다.[16]5. 2. 치료 기전
원적외선 사우나 요법이 고혈압이나 울혈성 심부전, 류마티스 관절염 등의 만성 질환 치료에 효과가 있다는 보고가 있으나, 아직 분명하게 검증되지는 않았다.[15] 대체 의학 리뷰(Alternative Medicine Review)에 실린 보고서에 따르면, "사우나 요법은 심혈관계 병세에 효과가 있는, 널리 알려지지 않은 방법"이며, "2종, 3종, 4종 울혈성 심부전 환자는 저온 원적외선 사우나 요법을 주 3-5회, 매 15분씩 반복할 경우 병세가 호전될 수 있다"고 설명한다.[16]연구자들은 모든 형태의 복사열 중에서 원적외선만이 인체가 감지할 수 있는 열 형태로만 에너지를 전달한다는 것을 관찰했다.[12] 이 복사열은 피부를 약 약 3.81cm 깊이까지 침투할 수 있다.[13] 생의학 분야에서 FIR 방출 세라믹이 섬유에 포함된 직물을 사용한 실험 결과, 참가자들의 근육 수축으로 인한 피로 발병이 지연될 가능성이 나타났다.[13] 연구자들은 이러한 세라믹(cFIR)의 원적외선 방출이 세포 복구를 촉진할 수 있다고 제안했다.
일부 온열 패드는 더 깊은 침투를 제공한다고 주장하며 "원적외선" 요법을 내세워 판매되기도 한다. 그러나 물체가 방출하는 적외선은 온도에 따라 결정되므로, 모든 온열 패드는 온도가 같으면 동일한 유형의 적외선을 방출한다. 온도가 높을수록 더 많은 적외선이 방출되지만, 화상을 입지 않도록 주의해야 한다.
참조
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Short electromagnetic waves of wave-length up to 82 Microns
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http://www.altmedrev[...]
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