Ⅰ. 서 론
스마트폰과 컴퓨터 모니터 등 LED(light emitting diode)를 이용한 전자기기 디스플레이와 조명 사용의 증가로 인해 인간의 눈이 청색광에 노출되는 빈도와 시간이 증가하였다. 청색광은 가시광선 중 파장이 짧은 빛으로서 강한 에너지를 가지며 이로 인해 눈에 유해한 영향을 미치게 된다.1-3) 특히 강도가 높은 청색광을 이용하거나 지속적으로 많은 양의 청색광에 노출되는 직업을 가진 경우라면 청색광 차단을 위한 대처가 필요하다고 본다.
치과에서는 손상된 치아 형태를 수복하기 위해 심미성이 좋고 치질과의 결합력이 우수한 광중합형 복합레진을 많이 사용하고 있다. 420~480 nm 파장의 청색광을 흡수하는 캄포로퀴논이 광중합형 복합레진의 중합 개시제로 사용되며, 청색광이 조사된 개시제가 삼차아민에 에너지를 전달하게 되고 자유라디칼을 형성하여 중합이 시작된다.4) 조사되는 빛의 강도에 따라 경화시간이 달라 지므로 치료의 시간을 단축하기 위해서 짧은 시간 많은 양의 청색광을 광중합기를 이용하여 해당 치아에 조사하게 된다. 해당 치아에서 반사된 청색광으로부터 시술자의 눈을 보호하기 위해 광중합기에 청색광 차단용 큐링실드(curing shield)를 부착할 수 있다. 하지만 큐링실드의 크기가 작아서 주위의 다른 치아들과 구강 내 다른 조직들에서 여러 각도로 난반사되는 빛을 차단하는 것은 어렵게 된다.5,6) 특히 시술자가 아닌 보조자의 경우에는 빛의 반사 각도상 큐링실드를 통하지 않고 청색광이 조사되는 치아를 주시하게 되므로 유해성은 커지게 된다. 유해한 광선으로부터 눈을 보호하기 위해 고글 형태의 보안경 착용을 권장하고 있으나 잦은 탈부착 과정과 착용 시 불편함으로 인해 잘 지켜지지 않는 것으로 보고되고 있다.6,7)
일상생활에서 유해한 청색광으로부터 눈을 보호하기 위해 청색광 차단 안경렌즈를 사용한다. 청색광 차단 안경렌즈는 코팅을 이용한 방법과 착색을 이용한 방법이 있다. 코팅을 이용한 청색광 차단 렌즈는 시감투과율이 좋고 사물에 대한 색변형이 적어서 일상생활에서의 착용이 용이하지만 고스트 상이 발생하고 청색광 차단율이 높지 않다. 반면에 착색을 이용한 청색광 차단 방법은 시감투과율이 저하된다는 단점이 있으나 청색광 차단율은 높다고 보고되고 있다.8,9)
치과에서 광중합기 사용 시 착용과 탈착이 편리하고 착용 시 거부감이 덜한 청색광 차단 안경을 활용할 수 있다면 유해한 빛으로부터 눈을 효과적으로 보호할 방안이 되리라 생각된다. 광중합기에서 발생하는 강하고 많은 양의 청색광을 차단하기 위해서는 착색을 이용한 청광차단 방법이 더 적합해 보인다. 이에 본 연구에서는 염료의 색과 착색 시간을 달리한 착색 렌즈들이 광중합기 사용 시 눈을 보호하기 위해 사용하는 청색광 차단용 실드를 대용할 수 있는지를 알아보고자 하였다.
Ⅱ. 재료 및 방법
광중합기 사용 시 구강 내에서 반사되는 청색광을 차단할 목적으로 사용하는 큐링실드에 대한 청색광 차단효과를 알아보고자, 치과에서 일반적으로 사용하는 3종류의 큐링실드에 대한 광투과율을 측정하였다.
큐링실드를 대용할 수 있는 착색 렌즈를 알아보기 위해서 색과 착색 시간을 달리한 착색 렌즈들의 광투과율을 측정하여 청색광 차단효과를 분석하였다. 착색 시간은 5, 15, 30, 45, 60, 90분으로 하였으며, 큐링실드와 유사한 색인 오렌지색과 청색의 보색인 노란색, 선글라 스용으로 많이 사용되는 브라운과 회색의 총 4종류의 착색 렌즈들을 비교 분석하였다. 무코팅 플라스틱 안경렌즈들을 착색기를 이용하여 90도 온도에서 착색 염료를 사용하여 착색하였다.
UV-Vis 스펙트로미터(LAMBDA 265, Perkinelmer, Inc., USA)를 이용하여 200~800 nm 사이 파장의 빛들에 대한 광투과율을 1.8 nm 간격으로 각각 3회 측정한 후 그 평균값들을 비교 분석하였다. 가시광선은 파장이 380~ 750 nm 사이인 빛으로 하였으며, 청색광은 380~500 nm 사이인 파장의 빛으로 분류하여 투과율을 분석하였다.
Ⅲ. 결 과
1. 청색광 차단용 큐링실드의 광투과율
치과에서 광중합기를 이용한 치료 시 청색광 차단을 목적으로 일반적으로 사용하는 3종류의 큐링실드에 대한 광투과율 알아보았다. 그림 1은 3종류의 큐링실드에 대한 분광투과율 곡선을 나타낸다. 스펙트럼 곡선은 단파장 영역에서는 투과율이 매우 낮고 특정 파장 이후에 투과율이 급격히 증가하는 모습을 보여주고 있다. 큐링실드 B는 파장이 490 nm인 부근에서, 큐링실드 A와 C 는 530 nm 부근에서 투과율이 급격히 증가하는 것을 알 수 있었다. 큐링실드 B는 파장 370~400 nm 사이에서 다른 큐링실드들의 스펙트럼 곡선과는 다르게 투과율이 증가하는 부분이 존재함을 볼 수 있다.
파장 380~750 nm 사이의 가시광선과 380~500 nm 사이의 청색광에서의 투과율을 표 1에 나타내었다. 큐링실드 A의 가시광선 투과율은 48.53%이고 청색광 투과율은 0.15%이었다. 큐링실드 B의 가시광선 투과율은 46.12%이고 청색광 투과율은 1.00%이었으며, 큐링실드 C의 가시광선과 청색광 투과율은 각각 51.98%와 0.73%로 나타났다. 3종류의 큐링실드에 대한 가시광선 평균투과율은 48.88%이었으며 청색광 평균투과율은 0.63%로 나타났다.
모든 큐링실드들의 청색광 투과율이 1.00% 이하로 청색광 차단의 효과가 큰 것으로 나타났다. 큐링실드 A의 청색광 투과율이 0.15%로 청색광 차단의 효과가 가장 높았으며 가시광선 투과율은 48.53%로 약 50% 정도의 밝기를 유지하는 것으로 나타났다. 큐링실드 B의 가시광선 투 과율은 46.12%로 가장 낮고 반면에 청색광 투과율은 1.00%로 가장 높아 조사된 3종류의 큐링실드들 중에서 청색광 차단 효과가 가장 낮은 것으로 나타났다. 큐링실드 C는 청색광 투과율 0.73%, 가시광선 투과율 51.98%로 나타났으며, 세 종류의 큐링실드들의 평균 청색광 투과율은 0.63%이고 가시광선 투과율은 48.88%이었다.
2. 착색 렌즈의 광 투과율
큐링실드와 착색 시간을 달리한 오렌지색, 노란색, 갈색, 회색의 렌즈들에 대한 광투과율 스펙트럼 곡선을 그림 2에서 5에 나타내었다. 착색 시간이 길어질수록 가시광선 투과율은 낮아지며 대부분의 착색 렌즈들에서 청색광 영역의 투과율이 매우 낮아짐을 볼 수 있다. 오렌지색 착색 렌즈가 큐링실드와 가장 유사한 스펙트럼 곡선을 보였으며, 노란색 착색 렌즈도 착색 시간을 더 길게 하면 큐링실드의 스펙트럼 곡선 모양에 근접할 것으로 보인다. 갈색과 회색 착색 렌즈들은 큐링실드와 차이가 큰 다른 패턴의 스펙트럼 곡선을 나타냈다.
Table 2는 착색 시간 5, 15, 30, 45, 60, 90분에 대한 가시광선과 청색광의 투과율을 나타낸 것이다. 오렌지색 착색 렌즈들 중에서 착색 시간 60분인 렌즈의 가시광선 투과율이 48.14%로 광중합기용 팁과 유사하였으며, 청색광 투과율은 0.82%로 높은 청색광 차단율을 보였다. 착색 시간 90분인 렌즈의 가시광선 투과율은 47.50%, 청광투 과율은 0.59%로 큐링실드와 비슷한 밝기를 유지하면서 청색광 차단 효과도 거의 같은 것으로 나타났다. 5, 15, 30, 그리고 45분 착색 렌즈들의 청색광 투과율은 각각 12.34, 8.91, 7.08, 그리고 5.96%로 나타났다.
노란색 착색 렌즈의 경우에는 90분 동안 착색하여도 청색광 투과율이 12.43%를 보여 청색광에 대한 차단 효과가 큐링실드에 비해 떨어지는 것으로 나타났다. 또한, 90분 착색 시에 가시광선 투과율이 56.94%로 동일 시간대의 다른 착색 렌즈들에 비해 크게 높아 착색되는 속도가 느린 것으로 보인다. 따라서 더 긴 시간을 착색하여야 노란색에 대한 정확한 청색광 차단 효과를 알 수 있으리라 본다. 5, 15, 30, 45, 그리고 60분 착색 렌즈의 경우에는 청색광 투과율이 각각 48.66, 41.06, 36.32, 30.38, 그리고 17.79%로 나타났다.
갈색 착색 렌즈의 경우에는 5분 동안 착색된 렌즈의 가시광선 투과율이 48.77%로 큐랑실드와 비슷한 정도의 밝기를 보였으나, 청색광 투과율이 28.20%로 청색광에 대한 차단효과는 현저히 떨어지는 것으로 나타났다. 60분 착색 렌즈의 청색광 투과율은 1.19%, 90분 착색 렌즈의 청색광 투과율은 0.38%로 청색광에 대한 차단효과는 우수하였으나, 가시광선 투과율이 각각 19.78%와 17.23%로 낮아서 큐링실드만큼의 밝기 확보가 어려운 것으로 나타났다.
회색 착색 렌즈의 경우에는 5분 착색 렌즈의 가시광선 투과율이 47.16%로 큐링실드와 유사하였으나 청색광 투과율이 23.02%로 청색광 차단 효과는 크게 떨어지는 것으로 나타났다. 60분과 90분 착색 렌즈의 청색광 차단율은 각각 1.96%와 1.14%로 차단 효과가 우수하였으나 갈색 착색 렌즈처럼 가시광선 투과율이 너무 낮아서 밝기 확보가 어려운 것으로 나타났다.
Fig. 6에서 9는 착색 시간에 따라 각각의 착색 렌즈들의 가시광선과 청색광의 투과율이 감소되는 정도를 보여 주고 있다. 대부분의 착색 렌즈들에서 가시광선과 청색광의 투과율 감소 정도가 비슷한 기울기로 나타나고 있으나 노란색 착색 렌즈의 경우는 청색광의 투과율이 가시광선 보다 더 큰 기울기로 감소되는 것을 볼 수 있다.
Ⅳ. 고 찰
치과에서 사용되고 있는 광중합기는 높은 강도의 청색광을 이용함으로 인해 눈에 미치는 유해성이 크며 각 막과 망막에 손상을 줄 수 있다고 보고되고 있다.10,11) 짧은 시간에 레진을 중합시키는 광중합기의 발달은 치과 치료에 큰 도움을 주었으나 치과의사나 치과위생사는 높은 강도의 청색광에 눈이 노출되는 부작용을 주었다. 광중합기에서 방출되는 청색광으로부터 눈을 보호하기 위해 청색광 차단용 실드를 부착하게 되어있으며 고글 형태의 보안경을 착용토록 권고하고 있다. 하지만 불편함을 포함한 여러 이유로 보호 장비들을 제대로 갖추지 않는 경우가 많다.12) 또한, 청색광 차단용 실드의 사이즈가 작아서 치아 및 구강 내 다른 조직들에서 반사되는 청색광을 제대로 차단하기 어려우며, 특히 시술자가 아닌 보조자는 치아를 바라보는 각의 차이로 인해 구강 내에서 반사되는 대부분의 빛들이 청색광 차단용 쉴드를 통과하지 않고 눈으로 입사하게 된다. 이에 본 연구에서는 착색된 안경렌즈가 청색광 차단용 실드와 보안경을 대체 또는 보완할 수 있는지를 알아보고자 하였다.
연구된 착색 렌즈들 모두 착색 시간이 길어질수록 청색광 차단 효과는 커지는 것으로 나타났다. 노란색을 제외한 모든 착색 렌즈들에서 큐링실드와 유사한 청색광 차단 효과를 얻을 수 있었다. 하지만 큐링실드의 대용이 가능하게 하려면 청색광 차단뿐 아니라 가시광선 투과율이 큐링실드와 비슷해야 치료 시 사물에 대한 밝기 저하로 인한 문제가 발생되지 않는다. 착색이 되는 속도와 가시 광선 대비 청색광이 차지하는 비율은 착색염료의 색에 따라 차이가 있었다. 오렌지색 렌즈는 큐링실드와 유사한 청색광 차단 효과를 얻기 위해 약 60분의 착색 시간이 필요했으며, 이때의 가시광선 투과율도 큐링실드와 유사하여 광중합기를 이용한 치료 시 밝기 확보가 가능할 것으로 보인다. 반면에 갈색과 회색 착색 렌즈는 큐링실드와 비슷한 정도의 청색광 차단을 하려면 가시광선 투과율이 큐링실드의 절반 이하로 떨어져 치료 시 밝기 확보가 어려울 것으로 보인다. 노란색은 착색되는 속도가 다른 색에 비해 크게 떨어지는 것으로 나타나 본 연구의 최대 착색 시간인 90분보다 더 오랜 시간을 착색하여야 정확한 청색광 차단 효과를 알 수 있으리라 본다. 다만 노란색은 435~480 nm의 청색 파장의 빛이 흡수되어 나타나는 청색과 보색관계인 색이며, 그림 7의 시간에 따른 가시광선과 청색광 투과율 변화의 기울기를 볼 때, 착색 시간을 길게 하여 색 농도를 높이면 청색광 차단 효과를 가지면서 밝기 확보도 가능하리라 추측된다.
본 연구에서의 광투과율 측정은 스펙트로미터의 광원에서 나오는 각 파장별로 빛의 양이 동일한 백색광을 사용하였다. 하지만 치과에서 사용하는 대부분의 광중합기에서 방출되는 빛은 파장이 430~480 nm 사이인 청색광이므로 연구에서 사용한 빛과는 차이가 있다. 따라서 정확한 결과 도출을 위해서는 광중합기에서 나온 빛이 치아를 포함한 구강 내에서 반사되는 실제 빛에 관한 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다. 또한, 착색 렌즈 착용 시 사물의 색상이 원래의 색과는 다르게 보인다는 점과 색상 인식력의 변화, 입체시, 읽기 속도, 조절력과 조절용이성 등 눈의 여러 기능이 달라질 수 있음도 고려해야 할 것으로 보인다.13,14)
Ⅴ. 결 론
연구에 사용된 3종류의 큐링실드들 모두 청색광 투과율이 1.00% 이하로 청색광 차단 효과가 우수한 것으로 나타났다. 가시광선 투과율 평균은 46.20%로 큐링실드를 사용하지 않았을 때에 비해 약 50% 정도의 밝기를 유지하는 것으로 나타났다.
60분과 90분 동안 착색한 오렌지색 렌즈의 청색광 투과율은 각각 0.82%와 0.59%로 청색광에 대한 차단효과가 우수하였으며, 가시광선 투과율도 48.14%와 47.50%로 큐링실드와 비슷한 밝기 유지가 가능한 것으로 나타났다. 따라서 오렌지색 착색 안경렌즈는 광중합기 사용 시 큐링실드를 대체할 수 있으리라 보여진다.
노란색 착색 렌즈는 90분 동안 착색 시에도 가시광선 투과율이 56.94%로 색농도가 큐링실드에 비해 낮았고 청색광 투과율도 12.43%로 청색광 차단 효과가 좋지 않았다. 착색 시간을 90분보다 더 길게하여 큐링실드와 비슷한 농도의 착색이 되었을 때의 청색광 차단율을 비교해 보는 추가 연구가 필요할 것으로 보인다.
브라운 렌즈와 그레이 렌즈는 5분 동안 착색한 렌즈의 가시광선 투과율이 큐링실드와 비슷한 밝기의 농도를 보였으나, 청색광 투과율은 각각 28.20%와 23.02%로 청색광에 대한 차단 효과는 매우 낮았다. 브라운과 그레이 렌즈를 60분 이상 착색하였을 경우에는 청색광 투과율은 2.00% 미만으로 청색광에 대한 차단효과는 우수하였다. 하지만 가시광선 투과율이 25.00% 미만이 되어 밝기 확보가 어려워 큐링실드를 대신하여 사용기에는 적합하지 않은 것으로 나타났다.
