LED와 Laser의 차이

태양 光 스펙트럼 중 사람의 눈에 보이는 것은 가시광선 (무지개색 7가지), 그 외 자외선, 적외선, X레이 등의 스펙트럼은 사람의 눈에는 보이지 않는다. 인간은 각 스펙트럼의 전자기파를 이용 다양한 분야에 응용해 왔지만 아직 인간이 이 전자기파를 활용해온 범위는 극히 미미하다 할 것이다.

여기서는 건강, 치료에 사용하는 광 스펙트럼인 근적외선과 가시광선에 대해 알아보자. 과거에는 태양광을 직접 쬐는 것으로 치료에 활용한 적도 있었지만, 자외선의 부작용을 알면서 35년 전 독일에서는 물속에 할로겐램프를 켜서 그 열을 이용한 온열 치료기가 등장한 적이 있었다. 열이 나는 이 온열기 (사우나 기기)는 땀이 나는데, 실제로 땀은 올라가려고 하는 체온을 식혀주는 역할을 하므로 심부 체온은 상승하지 않는다. 항온동물인 인간은 땀으로 체온을 조절하는 인체 기능 때문에 외부의 열에 의해 좀처럼 체온이 올라가지 않는다는 사실은 상식으로 알고 있을 필요가 있다.

또한 할로겐램프에서 나오는 극미한 근적외선은 흔히 사무실이나 가정의 조명등에서 나오는 근적외선 수준으로 아무런 치료 효과를 내지 못한다. 하지만 LED나 레이저는 이야기가 다르다. 지금은 거의 단일 파장 대역의 저 레벨의 LED 광 칩들이 생산되면서 훌륭한 의료기기들이 등장하고 있다.
치료 목적으로 사용되는 저레벨의 광원은 주로 LED를 이용하는데 광스펙트럼은 800nm~1,060nm까지의 근적외선과 610nm~ 680nm까지의 가시광선 대역을 사용하고 있으며, 스펙트럼별 치료 효과가 다르다.

조사량 단위는 줄 (Joule)로 표현한다. 조사 시간과 조사량이 너무 높으면 높은 열로 인해 치료의 효과가 줄어든다. 조사 시간과 광량이 너무 낮으면 효과가 전혀 발생하지 않을 수 있다. 파장은 나노 미터 (nm) 단위로 측정되며, 가시광선 스펙트럼은 파장 범위가 크게 4가지 색상으로 구분되며, 약 380nm (자색) ~ 약 750nm (적색)까지다. 가시광선 자색(보라색) 밖에는 자외선으로 380nm 이하이며, 가시광선 적색 밖은 적외선이며 750nm~ 이다. 이 두 파장은 사람의 눈에는 보이지 않는다.

적외선은 근적외선과 원적외선으로 구분되며 근적외선은 광원이 피부 조직 속으로 깊이 침투하는 장점이 있어 치료 목적으로 많이 사용한다. 원래 LED는 치료를 목적으로 설계된 것이 아니고 산업용으로 설계된 것이었다.

그동안의 연구자들은 의학적 연구를 위해 현재까지 산업용으로 설계된 LED를 사용해왔다. 하지만 연구 프로토콜의 공통된 보고서에 따르면 나노 미터 단위의 LED 스펙트럼이 모두 치료 효과가 뛰어난 것이 아니고 치료 효과가 높은 스펙트럼을 아주 정확하게 사용해야 한다는 것이다. 연구에 의하면 적색 스펙트럼 610nm~750nm까지, 근적외선 780nm~1,100nm까지 이중 치료 효과가 높은 스펙트럼이 따로 있다는 것이다. 반면, 이 스펙트럼 중 치료 효과가 없는 스펙트럼도 있고, 광량, 이용 시간에 따라 부작용이 있는 스펙트럼도 있다고 주장한다. 하나의 파장이나 색상보다는 치료 효과가 높은 다양한 파장 대역의 집합과 신체 부위별, 병증별 스펙트럼 적용과 적합한 광량이 중요한 사실은 많은 연구에 의해 보고되고 있다. 앞으로 더욱 정교한 연구가 필요한 대목이다.