재료의 자외선 반사율 – 수치, 측정 방법 및 출처
자외선 반사율이란 표면에 입사한 자외선 중 반사되는 비율을 말합니다. 이는 파장, 재료, 표면 상태 및 측정 형상에 따라 달라지며, 자외선 영역에서는 가시광 영역에서 눈으로 인지하는 것과 근본적으로 다른 경우가 많습니다.
그 범위는 매우 넓습니다. 백색 에멀션 도료와 유성 도료는 254 nm에서 경우에 따라 10 % 미만을 반사하며 [1][7], 미세다공성 PTFE는 250~500 nm 범위에서 평균 97.4 %를 반사하고 [6], 자외선에 최적화된 미러 알루미늄은 254 nm에서 최소 90 %에 도달합니다 [10]. 소독 시스템, 조사 챔버 및 광학 측정 장치를 설계할 때 중요한 것은 재료의 명칭이 아니라 실제로 사용되는 파장에서의 반사율입니다.
본 페이지에는 70건이 넘는 공개된 측정값이 각각의 파장, 측정 방법 및 출처와 함께 정리되어 있습니다.
자외선(UV) 반사율이란?
반사율 ρ는 입사 복사속에 대한 반사 복사속의 비로서, 0에서 1 사이의 값 또는 백분율로 표시됩니다. 모든 파장에서 반사율 ρ, 흡수율 α, 투과율 τ에 대해 ρ + α + τ = 1의 관계가 성립합니다. 즉, 반사되지도 투과되지도 않은 복사는 모두 흡수됩니다. 이러한 양은 광학량 용어집과 복사 측정량 항목에서 설명하고 있습니다.
- 정반사(정규 반사): 반사각이 입사각과 같으며, 연마된 금속과 거울에서 전형적으로 나타납니다.
- 확산 반사: 복사가 모든 방향으로 산란되며, PTFE, 석고, 무광 도료 및 분말에서 전형적으로 나타납니다.
- 전반사율: 정반사 성분과 확산 성분을 합한 값입니다. 대부분의 표 값은 이 양을 가리키지만 전부가 그렇지는 않습니다. "공표된 값이 서로 다른 이유"를 참조하여 주시기 바랍니다.
파장이 결정적입니다
| 영역 | 파장 | 대표적인 광원 및 응용 |
|---|---|---|
| Far-UVC | 200~230 nm | 222 nm KrCl 엑시머 램프, 사람이 있는 공간의 소독 |
| UV-C | 100~280 nm | 254 nm 저압 수은 램프, UVC LED, 소독 |
| UV-B | 280~315 nm | 광선치료, 재료 노화 |
| UV-A | 315~400 nm | 자외선(UV) 경화, 형광 검사, 365~405 nm UV LED |
UV-A, UV-B 및 UV-C는 DIN 5031-7을 따르며, "Far-UVC"는 표준화된 한계값이 아니고 일반적으로 200~230 nm가 사용됩니다. 자세한 내용은 분광 영역 및 표준을 참조하여 주시기 바랍니다. 365 nm에서 반사율이 높은 재료라도 254 nm 또는 222 nm에서는 훨씬 강하게 흡수할 수 있으므로, 한 파장의 값을 다른 파장에 그대로 적용할 수 없습니다.
한눈에 보는 UV 반사율
각 값에 대해 표에는 파장이 표시되어 있으며, 마지막 열에는 출처가 기재되어 있습니다. 측정 방법은 아래에서 더 자세히 설명합니다. "200~400 nm"는 단일 파장에서의 값이 아니라 UV 영역 전체에 대한 평균값을 의미합니다.
알루미늄
| 재료 | 파장 | 반사율 | 출처 |
|---|---|---|---|
| Anolux MIRO UVC (UV 미러 알루미늄) | 254 nm | 최소 90 % | [10] |
| Anolux UVS | 254 nm | 최소 86 % | [10] |
| MIRO UV C (Alanod) | UV-C, 미지정 | 90 % 이상 | [9] |
| 알루미늄, 유리에 스퍼터링 | 254 nm | 75~85 % | [1] |
| 알루미늄 포일, 무광/광택 면 | 254 nm | 75.7 / 65.9 % | [2] |
| ALZAK 처리 알루미늄 | 254 nm | 65~75 % | [1] |
| 알루미늄, 표면 처리 | 254 nm | 60~89 % | [1] |
| 알루미늄, 양극산화 | 222 및 254 nm | 61~62 % (45°, 주로 정반사) | [5] |
| 알루미늄, 양극산화, 미러 등급 | 222 nm | 58~64 % | [4] |
| 알루미늄, 미처리 | 254 nm | 40~60 % | [1] |
| 알루미늄, 연마 | 222 nm | 42.8 % (NIST, 8°:d) ~ 55.6 % (d:d) | [4] |
| 알루미늄, 광택, 미처리 | 200~400 nm | 39 % | [7] |
| 알루미늄, 샌드블라스팅 처리 | 222 nm | 29.5 % (NIST) 또는 36 % | [4] [3] |
| 알루미늄 판재 | 254 nm | 32.2 % | [2] |
| 두랄루민 | 254 nm | 16 % | [1] |
| 알루미늄, 흑색 양극산화 | 222 nm | 4~7.8 % | [3] |
"알루미늄"이라는 표현만으로는 UV 반사율에 대해 알 수 있는 것이 거의 없습니다. UV 미러 알루미늄과 흑색 양극산화 판재 사이에는 10배가 넘는 차이가 있습니다. 합금, 거칠기, 산화막 및 양극산화 피막이 그 값을 결정합니다.
스테인리스강, 강철, 크롬, 구리, 황동, 티타늄
| 재질 | 파장 | 반사율 | 출처 |
|---|---|---|---|
| 크롬 도금 | 254 nm | 39 % | [1] |
| 스테인리스강 316 | 222 nm | 36 % | [3] |
| 스테인리스강, 연마 | 222 nm | 33.9 % | [3] |
| 크롬, 연마 | 222 nm | 32.6 % | [3] |
| 스테인리스강 / 주석 도금 강판 | 254 nm | 25~30 % | [1] |
| 연강, 브러시 가공 / 산화 | 200~400 nm | 29 / 10 % | [7] |
| 구리 포일 | 222 nm | 27.6 % | [3] |
| 구리 판 | 254 nm | 26.4 % | [2] |
| 스테인리스강 판 | 254 nm | 24.5 % | [2] |
| 황동 260 | 222 nm | 24.2 % | [3] |
| 스테인리스강 304 | 222 nm | 22.4 % | [3] |
| 티타늄 6Al4V | 222 nm | 21.4 % | [3] |
| 스테인리스강 #4, 브러시 가공 | 222 nm | 12 % (45°, 주로 정반사) | [5] |
| 구리 Cu-110 | 222 nm | 6.8 % | [3] |
가시광 영역에서 밝고 광택이 있어 보이는 금속이라도 일반적으로 UV-C의 20~40 %만 반사하며, 이는 최적화된 알루미늄보다 훨씬 낮은 값입니다.
PTFE 및 기타 확산 반사재
| 재료 | 파장 | 반사율 | 출처 |
|---|---|---|---|
| 미세다공성 PTFE, 2 mm | 250~500 nm (평균) | 97.4 % | [6] |
| e-PTFE | UV-C | 95 % 이상 | [8] |
| Spectralon | 250~2500 nm | 95 % 이상 | [11] |
| PTFE, 솔리드 | 250~500 nm | 85~95 % | [6] |
| PTFE 시트, 1.5 mm | 222 nm | 약 88 % | [4] |
| 산화마그네슘 | 254 nm | 75~88 % | [1] |
| 황산바륨 | 222 nm | 72.1 % | [4] |
| 탄산칼슘 | 254 nm | 70~80 % | [1] |
| 다층 단열재(MLI) | 222 nm | 66 % | [13] |
| PTFE 테이프 | 222 nm | 27.6 % | [4] |
모든 PTFE가 동일하게 반사하는 것은 아닙니다. 기공 구조와 두께가 결정적입니다. 얇은 PTFE 테이프는 복사의 상당 부분을 투과시키며 222 nm에서 27.6 %에 불과합니다. 약 240 nm 이하에서는 PTFE에서도 흡수가 증가합니다 [6].
황산바륨은 UV-A 및 가시광 영역용 반사재이며, UV-C용은 아닙니다. 300~400 nm에서는 90 %에 조금 못 미치고, 가시광 영역에서는 약 93 %에 도달하지만 그 이하에서는 감소하여 250 nm에서 약 80 %, 222 nm에서 72 %가 됩니다 [4]. 254 nm 및 222 nm에서의 측정에는 PTFE가 적합한 코팅입니다. 적분구를 참조하여 주시기 바랍니다.
건축 자재 및 실내 표면
| 재료 | 파장 | 반사율 | 출처 |
|---|---|---|---|
| 90 % BaSO₄ 함유 플라스터(실험실 배합) | 254 nm | 77.2 % | [2] |
| CaCO₃ 함유 플라스터(실험실 배합) | 254 nm | 73.4 % | [2] |
| 신규 석고 플라스터 | 254 nm | 55~60 % | [1] |
| 발포 폴리스티렌 | 230 nm 이상 | 51 % | [7] |
| 백색 플라스터 | 254 nm | 40~60 % | [1] |
| 일본식 플라스터(상용 제품) | 254 nm | 38.3 % | [2] |
| 타일 백색 / 회색 | 230 nm 이상 | 34 / 17 % | [7] |
| 모르타르 | 254 nm | 21.2 % | [2] |
| 콘크리트 | 254 nm | 14.9 % | [2] |
| 콘크리트, 미처리 / 실링 처리 | 222 nm | 8.6 / 6.1 % | [3] |
| 붉은 벽돌 | 230 nm 이상 | 7.1 % | [7] |
| 천장 타일, 37종 | 254 nm | 3.5~45.9 % | [14] |
| 천장 타일, 백색 | 222 nm | 4.9~33 % | [3] |
| 비닐 바닥재 / LVT | 222 nm | 6.3~9.4 % | [4] |
알루미늄은 왜 자외선을 그렇게 잘 반사하는가?
금속은 자유전자를 통해 반사합니다. 플라스마 주파수 이하에서는 자유전자가 복사의 전기장을 따라 움직이며 이를 되돌려 보냅니다. 알루미늄의 경우 이 한계는 진공 자외선 영역 깊은 곳, 약 80 nm에 위치합니다. 반면 띠간 전이(interband transition)에 의한 가장 강한 흡수는 약 800 nm 부근의 근적외선 영역에 있습니다. 따라서 순수하고 갓 증착된 알루미늄은 자외선 전 영역에서 약 90 %의 반사체로 유지됩니다.
다른 금속에는 이러한 장점이 없습니다. 가시광 영역에서 가장 우수한 거울인 은은 약 320 nm 이하에서 급격히 저하되며, 금과 구리는 띠간 전이를 통해 청색광과 자외선을 흡수합니다. 철, 크롬, 스테인리스강은 자외선 전 영역에서 띠간 전이를 통해 흡수하며 UV-C에서는 20~40 %만 반사합니다.
실제로는 표면 상태가 이 중 얼마가 남는지를 결정합니다. 자연 산화막은 두께가 수 나노미터에 불과하며 자외선에 대해 투명합니다. 그러나 아노다이징 층, 컬러 아노다이징의 염료, 오염 및 거칠기는 그 값을 상당히 낮춥니다. 흑색 아노다이징 처리된 알루미늄은 222 nm에서 4~8 %만 반사합니다 [3]. 따라서 자외선용 미러 알루미늄에는 자외선에 특화되어 설계된 반사층 및 보호층이 적용됩니다.
흰색 도료는 왜 자외선을 제대로 반사하지 못합니까?
흰색은 약 380~780 nm의 가시광 영역에서 느껴지는 인상일 뿐이며, 자외선에 대해서는 아무것도 말해주지 않습니다.
대부분의 흰색 도료는 안료로 이산화티타늄을 함유합니다. TiO₂는 약 3.0~3.2 eV의 밴드갭을 가지므로 대략 390~410 nm 이하의 복사를 거의 완전히 흡수합니다. 자외선 차단제에 사용되는 것과 같은 이유입니다. 산화아연도 비슷하게 거동합니다. 또한 유기 바인더는 UV-C 영역에서 흡수합니다.
따라서 흰색 벽면 도료, 에멀션 도료 및 유성 도료는 254 nm와 222 nm에서 대부분 10 % 미만에 머무릅니다. 석회, 황산바륨 또는 탄산칼슘을 기반으로 한 도료는 예외이며, 일본의 한 실험실 시험에서 황산바륨 90 %를 함유한 미장재는 77 %에 도달했습니다 [2].
공개된 값이 서로 다른 이유
이 페이지의 자료들은 네 가지 서로 다른 측정 방법을 사용하고 있으며, 방법이 다른 값들은 직접 비교할 수 없습니다:
| 방법 | 측정 대상 | 출처 |
|---|---|---|
| 적분구를 갖춘 분광광도계, 8°:d | 각 파장에서의 전반사율 | [4]의 NIST 값; [2], [6], [11], [14] |
| 램프 및 복사계, d:d (양반구) | 실제 램프 스펙트럼(예: 222 nm)에 대한 전반사율 | [3]; [4]의 Ushio 값 |
| 램프 및 복사계, 45°/45° | 주로 정반사 성분; 거친 표면은 더 낮게 나타남 | [5], [13] |
| 200~400 nm 평균 | 전체 자외선 영역에 대한 가중치 없는 평균; 현장 측정은 230 nm부터만 수행 | [7] |
이 밖에도 측정 방법이 명시되지 않은 취합 자료([1]의 표)와 정반사율인지 전반사율인지 명시하지 않은 제조사 데이터([8], [9], [10])가 있습니다. 기준 표준도 중요합니다. 절대 측정이 아니라 Spectralon을 기준으로 측정하면 자외선 값이 다소 높게 나오는데, Spectralon 자체가 250 nm에서 약 95 %에만 도달하기 때문입니다 [7].
반사율 직접 측정하기
반사율은 분광광도계와 적분구(울브리히트 구)를 사용하여 측정합니다. 적분구는 시료가 모든 방향으로 반사한 복사를 모읍니다. 8°:d 기하 조건에서는 복사가 8°로 시료에 입사하고 모든 방향의 합이 검출됩니다. 광택이 있는 시료의 경우 정반사 성분이 포함되었는지(SCI, Specular Component Included) 또는 광택 트랩으로 제외되었는지(SCE, Specular Component Excluded)를 명시해야 합니다.
UV-C 측정에는 적분구가 PTFE로 코팅되어 있어야 하며, 황산바륨은 약 300 nm까지만 사용할 수 있습니다. Opsytec은 PTFE, 황산바륨 및 금 코팅을 적용한 적분구를 제조합니다. Agilent Cary 60용 적분구는 분광광도계를 확장하여 200~1100 nm 범위에서 확산 반사율과 투과율을 0° 및 8° 기하 조건으로 측정할 수 있게 합니다. 코팅, 포트 및 직경이 어떻게 상호 작용하는지는 적분구 설계 도구에서 계산할 수 있습니다.
어떤 용도에 어떤 소재를 사용해야 할까요?
- UV-C 영역(254 nm, 222 nm)에서 높은 확산 반사율: 미세다공성 PTFE, e-PTFE, 솔리드 PTFE. Spectralon은 250 nm 이상에서만 규정되어 있습니다.
- UV-A 영역에서 높은 확산 반사율: 추가로 황산바륨, 산화마그네슘, 탄산칼슘.
- 높은 정반사율: UV 미러 알루미늄(예: MIRO UV C, Anolux UVC) 및 증착 또는 스퍼터링 알루미늄.
- 낮은 반사율(예: 차폐용): 흑색 도료(5 %), 흑색 아노다이징 알루미늄(4~8 %), 목재(5~9 %), 이산화티타늄 또는 산화아연 도료(10 % 미만).
자외선(UV) 소독이 이루어지는 공간에서 반사성 환경은 효과를 높이지만, 사람에게 도달하는 방사도 함께 증가시킵니다. 따라서 안전성 평가 시 실내 표면의 반사율을 반드시 고려해야 하며, 자외선(UV) 소독의 안전성을 참조하여 주시기 바랍니다. 조사 챔버에서는 벽체 소재가 시료에 얼마나 균일하게 조사(照射)되는지를 결정합니다. 이는 UV 챔버 복사조도 계산기에서 직접 확인해 보실 수 있습니다.
반사 재료의 노화
UV-C는 플라스틱, 코팅 및 유기 바인더를 변질시킵니다. 그 결과 황변, 취화, 산란 특성 변화 및 반사율 저하가 발생합니다. Spectralon조차도 장시간 자외선에 노출되면 250 nm에서 반사율이 크게 감소합니다 [11]. PTFE와 알루미늄은 상대적으로 안정적인 것으로 알려져 있습니다. 수년에 걸쳐 일정한 조건이 필요한 경우에는 반사율을 재측정하고 자외선 복사조도를 정기적으로 점검하시기 바랍니다. UVC 측정기를 참조하여 주시기 바랍니다.
자외선(UV) 반사율에 관한 자주 묻는 질문
자외선 복사를 가장 강하게 반사하는 재료는 무엇입니까?
확산 반사: 미세다공성 PTFE로 250~500 nm 구간에서 평균 97.4 % [6]. 정반사: 254 nm에서 최소 90 %인 UV 미러 알루미늄 [10].
알루미늄의 자외선 반사율은 어느 정도입니까?
표면 상태에 따라 다릅니다. 254 nm에서 미처리 알루미늄은 40~60 %, 표면 처리된 알루미늄은 60~89 %, UV 미러 알루미늄은 최소 90 %로 제시됩니다 [1][10]. 한 연구에서 알루미늄 판재는 32 %로 측정되었으며 [2], 흑색 양극산화 알루미늄은 222 nm에서 4~8 %만 반사합니다 [3].
UV-C 영역에서 스테인리스강의 반사율은 어느 정도입니까?
일반적으로 20~36 %입니다. 254 nm에서 25~30 % [1], 222 nm에서는 재질 등급과 표면에 따라 22~36 %입니다 [3]. 헤어라인 가공 스테인리스강 #4는 45° 측정에서 12 %에 그쳤습니다 [5].
흰색 페인트는 자외선 복사를 반사합니까?
거의 반사하지 않습니다. 일반적인 흰색 벽체용 페인트, 에멀션 페인트, 유성 페인트는 254 nm와 222 nm에서 대부분 10 % 미만에 머무릅니다 [1][2][3][7]. 흰색 안료인 이산화티타늄이 자외선을 흡수하기 때문입니다. 일부 수성 페인트와 석회 도료만이 10~35 %에 도달합니다.
PTFE의 자외선 반사율은 어느 정도입니까?
미세다공성 PTFE는 250~500 nm 구간에서 평균 97.4 %, 솔리드 PTFE는 85~95 %에 도달합니다 [6]. 1.5 mm PTFE 시트는 222 nm에서 약 88 %로 측정되었으나, 얇은 PTFE 테이프는 28 %에 불과했습니다 [4].
황산바륨은 UV-C 영역의 반사재로 적합합니까?
제한적으로만 적합합니다. 황산바륨은 300~400 nm 사이에서 90 %에 약간 못 미치는 반사율을 보이지만, 222 nm에서는 72 %에 그칩니다 [4]. UV-C 영역의 적분구와 챔버에는 PTFE가 더 나은 선택입니다.
자외선 측정용 적분구에는 어떤 코팅이 필요합니까?
300 nm 이하에서 측정하는 경우에는 PTFE가 필요합니다. 황산바륨은 UV-A 및 가시광 영역에, 금은 적외선 영역에 적합합니다. 적분구를 참조하여 주시기 바랍니다.
눈(雪)은 자외선 복사를 반사합니까?
예, 매우 강하게 반사합니다. 새로 내린 마른 눈은 태양 자외선의 85~94 %를 반사하며, 모래는 15~18 %, 물은 3~5 %에 불과합니다 [12].
반사율은 실제 파장에서 알고 있어야 합니까?
예. 222 nm, 254 nm, 365 nm에서의 값이나 200~400 nm 구간의 평균값은 서로 대체할 수 없습니다. 설계에서 중요한 것은 사용하는 광원의 스펙트럼에서, 비교 가능한 기하학적 조건으로 측정된 반사율입니다.
출처
- Signify/Philips (2020): UV Purification Application Information, 표 3 "Reflectance of various materials to UV-254 nm radiation" – 측정 방법 미기재 자료 모음 – 오픈 소스
- Endo et al. (2021), Scientific Reports – 254 nm, 적분구를 갖춘 분광광도계 – 오픈 소스
- Ushio America (2022): 222 nm에서의 재료 반사율 – KrCl 램프, d:d, 불확도 약 7 % – 오픈 소스
- Claus (Ushio) & Cooksey (NIST), CORM 2022 – 222 nm, NIST 8°:d 및 Ushio d:d – 오픈 소스
- Ma et al. (2023), Science of the Total Environment – 222 및 254 nm, 45°/45° – 오픈 소스
- Quill et al., Porex: Ultraviolet Reflectance of Microporous PTFE – 250~500 nm 전반사율 – 오픈 소스
- BAuA 보고서 F2422(독일 연방 산업안전보건연구원) – 200~400 nm 비가중 평균값, 230 nm부터의 현장 측정 – 오픈 소스
- CIS UVC (2024): AN011 Reflective Materials – 오픈 소스
- Alanod: UV Applications Brochure – 오픈 소스
- Anomet: Reflective Aluminum – Anolux MIRO UVC 및 UVS, 254 nm – 오픈 소스
- Labsphere: Technical Guide – Reflectance Coatings and Materials – 오픈 소스
- Turner & Parisi (2018): Ultraviolet Radiation Albedo and Reflectance in Review, Int. J. Environ. Res. Public Health – 태양 자외선 – 오픈 소스
- Petersen et al. (2025), Microbiology Spectrum – 222 nm, 45°/45° – 오픈 소스
- Wengraitis & Reed (2012), Photochemistry and Photobiology – 천장 타일 37종, 적분구를 이용한 분광 측정 – 오픈 소스
모든 수치는 해당 저자 및 제조사의 데이터이며, 2026년 9월 28일에 원 출처와 대조하여 확인하였습니다. 합금, 표면 가공, 층 두께, 노화 및 측정 기하 조건에 따라 결과가 달라지므로, 안전과 관련된 설계에는 실제 사용되는 재료에 대한 측정이 필요합니다.
