M42 렌즈의 그늘 - 방사능(방사성) 렌즈/Radioactive Lenses

Notice - 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.

 

M42 마운트 대응 수동 렌즈들은 매력적이다. 그 결과물에서 보여주듯 광학적 성능은 새로운 렌즈와 비교해 크게 뒤처지지 않고, 각 렌즈 고유의 특성과 세월이 묻어나는 듯한 독특한 감성도 있다. 여러 메이커의 렌즈들을 하나의 마운트로 장착해 볼 수도 있다. 렌즈의 만듦새 또한 튼튼하고 기계적 완성도도 뛰어나다. 희소성 높은 일부의 렌즈를 제외하고, 현재의 구매 가격 대비 성능(가성비)과 결과물에 대한 만족도 또한 탁월하다. 하지만 언제나 세상 일들이 그러했듯이 이런 장점만 있는 것은 아니다. 60/70년대의 기술적 문제에 기인한 일부 렌즈의 발삼/렌즈 속 기포발생이나 황변(갈변) 현상도 있고, 오랜 세월과 관리의 미흡으로 발생한 곰팡이, 각종 흠집을 경계해야 한다. 이러한 일반적인 구형 렌즈의 문제 외에도 m42 마운트 대응 렌즈들은 방사능 렌즈(Radioactive lenes)라는 주홍글씨가 새겨져 있다.

 

 

• M42 렌즈에서 방사선이 검출되는 원인

방사능? 렌즈라 불리는 주된 원인은 광학적 성능의 개선 즉, 보다 높은 수준의 광학성능을 위하여 20세기 중반에 발명된 고굴절/저분산 희토류 광학유리 사용이 그 원인이다. 2차 세계대전 중 등장한 신소재 광학유리로 원재료(raw material glass)를 만드는 과정에서 산화 토륨이나 산화란탄을 함유한 희토류를 첨가하여 광학적 물성이 뛰어난 고굴절/저분산 소재를 카메라용 렌즈에 사용한 것에서 기인한다. 1950년대에서 70년대 중반에 걸쳐 굴절률을 높이기 위해 희토류를 용융하여 제조한 광학유리를 기반으로 설계된 고성능 상용 제품에 다수 제조되고 판매되었다. 이 렌즈들 중 상당 수는 희토류의 방사선 방출이 검출되었지만, 이에 대한 명확한 환경 기준 등이 존재하지 않았던 탓이다.

 

방사선 검출 문제뿐만 아니라 광학유리 요소가 황색, 심해질 경우에는 갈색을 띠게 되는데, 이를 '황변 현상'이라 불린다. 이는 투과하는 빛의 파장 중 황색파장이 내부에서 이상 산란하는 것이 원인이 아닌가 생각한다. 방사선 방출량에 대한 문제뿐만 아니라 황변으로 인하여 촬영 결과물의 균형적인 색 재현력에 문제가 발생할 여지가 있다.

 

일본에서는 방사능 렌즈(Radioactive Lenses)를 '아톰 렌즈'라고 부른다. 일본식 조어는 때로는 이해할 수 없다. Atom은 원자라는 뜻이고 아톰 렌즈라고 하면 원자 렌즈? 정도로 이해할 수 있는데, 이를 방사선이 나오는 렌즈라고 누가 이해하겠는가? 콩글리쉬보다 더 황당하고 저급한 일본식 영어 조어법인 듯하다. 종종 방사능 렌즈(이것 또한 정확한 표현은 아니다. 아래에서 언급하겠지만 방사성 물질이 함유된 렌즈, 방사선이 검출된 렌즈, 줄인다면 '방사성 렌즈' 또는 '방사선 렌즈'가 더 맞지 않을까 싶다)를 '아톰 렌즈'라고 부르는 분들이 있는데, 이런 엉터리 왜색 영어식 표현은 무시하고 쓰지 않는 것이 타당할 듯하다.

 

 "방사능? 렌즈"라고 지칭되는 당시의 몇몇 렌즈 사용에 따른 유해성 여부에 대해서는 현재까지도 논란이 있다. 하지만 백번 문제없다고 양보하고 자연상에 미량의 방사성 물질이 존재한다는 사실을 인정하여도 대부분의 우리는 방사능 물질/방사선과 관련된 무엇이라도 결코 가까이하고 싶지 않을 것이다. 너무 매력적이라 '죽음과 맞바꾸는 맛?'이라 선택할 수밖에 없는 경우는 별개로 하더라도, 대체하여 선택 가능한 렌즈들이 존재하므로 우리는 자신의 의지로 이러한 렌즈의 사용 여부를 선택할 수 있다. 하지만, 이 매력적인 렌즈를 그냥 지나칠 수 없다면 안전하게 사용할 수는 없을까. 관리 가능한 위험이라면 그래도 어느 정도 마음이 놓이지 않을까.  관련 정보를 검색해 보았다.

 

• 토륨과 란탄(란타넘) / Thorium & Lantanum

 먼저 렌즈의 어떤 부분/성분과 관련된 것인지를 간략하게 기술해 보자. 렌즈의 광학적 성능을 향상하기 위하여 사용한 물질 산화 토륨(THO2)이 그 주요 요인이라고 한다. 그리고 이는 렌즈 황변(갈변) 현상의 원인이다. 가장 널리 사용되는 토륨화합물은 산화토륨이고 산화토륨이 포함된 광학 유리는 굴절률이 높고 빛 분산률은 적은 장점이 있다. 따라서 산화토륨이 40% 포함된 광학유리가 만들어져 사진용 렌즈와 과학 기기등에 사용되었다.

* 토륨 - 원자번호 90번의 원소 토륨(thorium)은 방사성 원소로, 자연에는 거의 전부가 232Th(반 감기 140.5억년)로 존재한다. 자연계에 존재하는 방사성 원소 중에서 가장 흔하며, 우라늄보다도 4배나 많이 존재하는데, 방사능이 약해 크게 위험하지는 않다. 흙과 암석에도 미량 들어 있으며, 체내에도 약간 존재한다. 토륨의 자연 방사성 붕괴는 우라늄의 자연 방사성 붕괴와 함께 지구 내부 열의 주된 원천으로 여겨진다. 토륨은 대표적인 희토류 광석인 모나자이트에서 희토류 생산의 부산물로 주로 얻는데, 이전에는 가스등의 그물망(맨틀, mantle), 항공 산업에서의 고온 합금제, 전극과 필라멘트용 텅스텐 합금제, X-선 조영제, 치약 구성 성분, 화학 반응 촉매 등으로 널리 사용되었다.

* 산화토륨 - 토륨은 주로 +4가 상태의 화합물을 만드는데, 몇 가지 +3가 상태의 화합물들도 알려져 있다. 가장 중요한 화합물은 산화토륨(ThO2)   - 출처 네이버캐스트 화학산책

 

이러한 위험을 어떻게 관리할 수 있을까. 일단, 토륨의 생물학적 위험성에 대해 알아보자.

토륨은 방사성 원소로 생물학적 역할은 없다. 식물은 뿌리를 통해 흙 속의 토륨을 흡수할 수 있으며, 채소에는 건조 무게의 약 5~10 ppb (1 ppb=1x10-7%)의 비율로 토륨이 들어있다. 사람은 음식물을 통해 하루에 평균 약 3 마이크로그램(μg)(1μg =1x10-6g)의 토륨을 섭취하는데, 이중의 0.02%만 흡수되며, 흡수된 토륨의 약 3/4은 골격에 축적된다. 체내에 있는 토륨 양은 약 40 밀리그램(mg)으로, 혈액에 0.2 ppb, 뼈에 2~12 ppb농도로 들어있는 것으로 추정된다. 토륨 분말은 공기 중에서 자연 발화할 수 있으므로 주의해야 한다. 토륨의 자연 방사성 붕괴는 아주 느리고, 이에서 방 출되는 α입자는 피부를 투과하지 않으므로 자연에서의 토륨이 건강에 미치는 위험은 거의 없다. 토륨 화합물은 약한 독성을 나타내는 것으로 여겨지는데, 이를 취급하는 사람은 가끔 피부염을 일으키고, 장기간 노출된 사람은 암에 걸릴 확률이 높아지며, 특히 토륨을 포함하는 공기에 노출되면 폐암 등이 유발될 수 있다고 알려져 있다. - 출처 네이버캐스트 화학산책

 

산화란탄(lanthanum oxide)을 포함한 유리는 굴절률을 높은 장점이 있다. 산화란탄 광학 유리의 방사성 검출은 미미한 편이라서 현재에도 산환 란탄 광학 유리는 사용되고 있다.

자연적인 란타넘은 두 가지 동위원소 형태로 존재하는데, 그 둘은 안정한 139La와 반감기가 긴 방사성 동위원소인 138La이다. 전체 란타넘의 99.910 %가 139La이고 s 과정과 r 과정에 의해서 생성되었다. - 출처 위키피디아 

 

 

• 차선으로서 사용과 관리에 대하여 / 방사선 차폐

통상 방사능(방사성 원자가 자기의 몸을 쪼개는/붕괴하는 일이나 능력) 렌즈라고 불리지만, 정확하게 용어 정리하자면 방사성(몸을 쪼개는 성질) 물질 산화 토륨을 함유한 렌즈이다, 이러한 렌즈에서 방출되는 방사선(동위원소 붕괴 시 발생하는 입자의 흐름)을 어떻게 막을까. 방사선 차폐의 문제이다.

방사선 차폐는 시간과 거리 그리고 물질의 밀도와 관련이 있다고 한다. 시간은 방사선에 노출되는 시간이니 길수록 많이 노출되는 것이며, 거리는 멀수록 기하급수적으로 감소(역자승 법칙)하며, 차폐하는 물질의 밀도가 높을수록 방사선 투과량이 감소한다. 따랏 밀도가 높은 물질(납)이 방사선 차단의 용도로 널리 사용된다고 한다.

산화토륨이 렌즈에 코팅되지는 않는다. 단지 렌즈(광학유리) 내에 일정 분포로 균일하게 존재하며 빛 분산을 억제하고, 높은 굴절률을 가지게 한다. 토륨은 반감기(140억년 이상)을 가지고 있고, 붕괴하면서 알파 입자 방출한다. 알파 입자는 낮은 운동에너지를 가지고 있어서 보통 카메라와 렌즈의 금속, 플라스틱, 다른 광학유리 등으로 차폐되고, 우리의 의복이나 피부에 의해 침투가 막힌다. 가장 좋은 차폐는 거리를 두는 것이다. 하지만 이러한 알파선 입자도 의복이나 피부가 보호하지 못하는 눈 표면에 근접하는 경우에는 위험하다. 이러한 이유 탓에 접안 렌즈에 토륨 산화물을 사용하는 것은 오래 전에 금지되었다고 한다. 토륨의 알파 방사선은 민감한 내부 장기에 위험할 수 있다. 이러한 가능성은 렌즈의 연마나 산화토륨이 포함된 렌즈가 파손 된 경우, 호흡기 등을 통해 미세한 먼지 형태로 흡입될 위험이 있으므로 주의하여야 한다. 하지만 렌즈의 통상적인 사용 용도에서는 크게 문제되지 않는다.

 

평소 M42 렌즈의 방사선 양은 약 1미터 정도만 떨어져도 그 영향력은 거의 없다고 한다. 따라서 평소 보관은 주 생활공간에서 조금 떨어진 곳에 보관하는 것이 좋으며, 적당한 차단 또한 도움이 될 듯하다. 카메라와 렌즈를 사랑하는 마음에 매일 안고 지내는 경우를 지양하자. 그리고 렌즈 사용 시에도 렌즈 구면에 입김을 불어 오염물질을 닦거나, 렌즈 상태 확인을 위해 접안렌즈 부에 눈을 가까이 가져가는 행위 등은 자제하는 것이 좋겠다. 눈이나 구강 등은 두터운 피부조직이 없는 부위와의 장시간 접촉을 주의하고, 렌즈를 닦는 등의 관리 시에도 조금만 더 주의를 기울고, 렌즈의 수리 등을 직접 하거나 직업으로 하는 경우에는 되도록 작업 시간을 짧게 하는 것이 좋겠다. 어쩌면 우리를 둘러싸고 있는 콘크리트보다 더 영향력이 미미할 수도 있겠지만, 조심해서 나쁠 것 없다.

 

렌즈의 황변 현상. 황변/갈변 현상이 심해진 렌즈의 경우 자외선을 쬐어주면 다시 투명한 상태로 복원된다고 한다.

 

좌측 상단부터 시계방향으로 S-M-C 1.8/55,  Super Takumar 1.4/50, Nikkor 1.4/50 S-M-C Takumar 55.8 옅은 황색(호박색)을 보인다. 방사능 렌즈 끝판왕으로 불리는 슈퍼 타쿠마 50.4의 황색이 눈에 띈다. 렌즈의 산화 토륨 구성비가 높은 것으로 추정. 니코르 50.4는 대조군이다.

 

 

대조군 렌즈를 니콘에서 S-M-C Takumar 3.5/135mm로 교체. 같은 제조사의 렌즈라 하여도 차이가 있다. 렌즈 코팅의 색이 황색을 띄우는 영향도 있다.

2016/04/01 - [카메라에 관한 잉여 Know-how/관리 및 보관, 자가수리 방법 탐구] - 렌즈 황변의 원인과 개선/치유/관리 방법

렌즈 황변의 원인과 개선/치유/관리 방법

 

웹 검색 중 참고한 자료 중, Radiation detector에 의해 방사선이 확인된 렌즈들 목록이다.

 

* 비교적 최근에 출시/생산되는 미타콘 Mitacom 렌즈 50mm F0.95 (중국 Zhongyi 제조), 선호도와 인지도가 높은 보이그랜드 nokton 50mm 등도 포함되어 있다. 이는 산화 토륨이 아닌 란탄 Lathanum에 의한 것으로 생각된다. 근래에 생산된 렌즈에서도 일부 방사선이 검출되는 경우도 있다.

 

 

 

출처 : http://camerapedia.wikia.com/wiki/Radioactive_lenses

Lenses Tested Radioactive (by the author)Edit

Kodak Ektar 101mm f/4.5 (Miniature Crown Graphic camera) lens mfg. 1946

Kodak Ektar 38mm f/2.8 (Kodak Instamatic 814 camera) lens mfg 1968-1970

Kodak Ektanar 50mm f/2.8 (Kodak Signet 80 camera) lens mfg. 1958-1962 (3 examples)

Kodak Ektanar 90mm f/4 (Kodak Signet 80 camera) lens mfg. 1958-1962

Kodak Ektanar, 44mm f/2.8 (Kodak Signet 30, Kodak Signet 50, Kodak Automatic 35/Motormatic 35 cameras) lenses mfg. 1959-1969

Kodak Ektanon 50mm f/3.9 (Kodak Bantam RF camera) lens mfg. 1954-1957

Kodak Ektanon 46mm f/3.5 (Kodak Signet 40 camera) lens mfg. 1956-1959

Kodak Anastar 44mm f/3.5 (Kodak Pony IV camera)

Kodak Color Printing Ektar 96mm f/4.5 lens mfg. 1963

Lenses Reported Elsewhere As RadioactiveEdit

Argus Cintagon 50mm f/2.8

Bell & Howell Director Series (Model 1208?) XL Super 8 movie camera; Zoom Lens f: 1.2 \ F: 9-22.5 mm

Canon FL 50/1.4 (#15324) Up to 770 cpm at the rear lens. (very early version) http://www.billead.com/canonfl/

Canon FL 50/1.8 I (#58233): Up to 450 cpm / 26 µSv/h at the back lens, up to 7 cpm / 0.4 µSv/h behind camera or at the lens barrel. (early version with graphic hyperfocal distance scale) 

Canon FL 58/1.2 (#25516, #44528): Up to 180 cpm / 10 µSv/h at the back lens, up to 30 cpm / 1.7 µSv/h behind camera or at the lens barrel. YouTube

Canon FD 17mm f/4

Canon FD 35mm f/2.0 (versions from the early 1970's, concave; chrome filter ring)

Canon FD 55mm f/1.2 S.S.C. Aspherical (Measured at 46532 CPM @ front element; S.S.C non-Aspherical is not radioactive) YouTube

Canon (SUPER-CANOMATIC LENS) R 50mm 1:1.8 No.78xxx YouTube

Carl Zeiss Jena Pancolar 55mm f1.4 (measured at 2360 nSv/h)

Carl Zeiss Jena Pancolar 50mm f1.8 "Zebra"

Carl Zeiss Jena Biometar 80mm f2.8 "Zebra" "(Only P6 mount version )

Carl Zeiss Jena Flektogon 50mm f4 "Zebra" "(Only P6 mount version ) YouTube

Carl Zeiss Jena Flektogon 35mm f2.8 (source?)

Carl Zeiss Jena Prakticar 50mm f1.4 (1st version with engravings around the outer side of barrel)

Carl Zeiss Tessar 80mm f/2.8 (old silver Hasselblad version https://www.youtube.com/watch?v=dKyc4LIIB6c)

Focal (Kmart store brand) 35mm f/2.8

Fujica Fujinon 50mm f/1.4 non-EBC early style = non-uniformly segmented focusing ring (measured at 35137 CPM @ back element)

Fujica Fujinon 50mm f/1.4 EBC early style = non-uniformly segmented focusing ring YouTube (unspecified EBC or not)

GAF Anscomatic 38mm f/2.8 (GAF Anscomatic 726 camera)

Industar 61 L/Z MC (L is for Lanthanum - radioactive element)

Kodak Aero-Ektars (various models) YouTube

Kodak Ektanon 4-inch Projection Lens f/3.5

Kodak Instamatic M24/26 Super 8 Camera YouTube

Kodak Ektar 80mm f/2.8 (for Hasselblad 1600F and 1000F, made 1948-1950)

Kodak Ektar 135mm f/3.5 (for Hasselblad 1600F and 1000F, made 1949)

Konica Hexanon AR 50mm f1.4 (smallest aperture 16; green AE marking)

Konica Hexanon 57mm f1.2 YouTube

Konica Hexanon 21mm f4 SN 7029XXX, primarily thorium and thorium decay products

Leica 50mm f/2 Collapsible Summicron YouTube

Mamiya/Sekor 55mm f/1.4 (m42, chrome+black, flat rear element) (Measured by specialists, 25th april 2014 @ Poissy, France: from 5 to 10 µSV/h by direct touch & 1720 CPM).

Mitakon (Zhongyi) 50mm f0.95 Ver I Speedmaster （4 Lanthanum optic elements)

Mitakon (Zhongyi) 50mm f0.95 Ver II Dark Knight（1 Lanthanum optic element)

Nikkor 35mm f/1.4 (early variant with thorium glass elements)

Olympus Zuiko MC Macro 20mm f/3.5 (http://www.flickr.com/photos/s58y/6802092736/)

Olympus Zuiko Auto-S 1:1,2/55 mm (first version with thorium glass elements)

Olympus Zuiko Auto-S 1:1,4/50 mm (only first version "Silvernose" is Radioactive) YouTube

Olympus Zuiko Pen F 1:1.4/40mm (rear element) 

Rikenon AUTO 55mm f/1.4 (22937 CPM rear element) 

SMC Takumar 20mm f/4.5 (http://www.flickr.com/photos/s58y/6802092736/)

SMC Takumar 35mm f/2.0 (Asahi Optical Co.)

Super Takumar 35mm f/2.0 (Asahi Optical Co.)

SMC Takumar 50mm f/1.4 (Asahi Optical Co.) YouTube YouTube

Super Takumar 50mm f/1.4 (only the latest version with 7 elements)

SMC Macro Takumar 50mm f/4.0 (http://forum.mflenses.com/radioactivity-of-old-manual-lenses-t25714.html) 

Super Takumar 55mm f/1.8 (Asahi Optical Co.)

SMC Takumar 55mm f/1.8 (Asahi Optical Co.) YouTube YouTube (not all)

Super Takumar 55mm f/2.0 (Asahi Optical Co.) YouTube

SMC Takumar 55mm f/2.0 (Asahi Optical Co.)

SMC Takumar 85mm f/1.8 (Asahi Optical Co.)

Super Takumar 6x7 105mm f2.4 (Asahi Optical Co.)

Steinheil Auto-Quinon 55mm f/1.9 KE mount

Tele-Takumar 6.3 300mm (Asahi Optical Co.) http://jbmedia.zenfolio.com/tt300_63/he0cf60f#he0cf60f

Topcor RE GN 50/1.4 (Lanthanum glass) 

Topcor UV 50mm f/2

Yashinon-DS 50mm f1.4 (Yashica) (Measured at 680 nSv/h)

Yashinon-DS 50mm f1.7 (Yashica) (Measured at 762 nSv/h)

Yashinon-DX 50mm f/1.4  (Yashica) (Measured at 1359 nSv/h)

Yashinon-DX 50mm f/1.8 (Yashica) YouTube

Yashinon-DS-M 50mm f/1.4 (Yashica) (Measured at 572 nSv/h)

Yashinon-DS-M 50mm f/1.7 (Yashica) (Measured at 798 nSv/h) YouTube

Yashinon-DS-M 55mm f/1.2 (Yashica) (Measured at 1056 nSv/h)

Yashinon-ML 50mm f/1.7 (Yashica) YouTube (likely only the older design with 'YASHICA LENS ML 50mm 1:1.7 YASHICA MADE IN JAPAN' writings is radioactive)

Yashinon 55mm f1.2 (Tomioka) (also branded as Cosinon, Chinon, Tominon, Tomioka or Revuenon; Measured at 981 nSv/h)

Leitz Wetzlar Summicron 5cm f2 (M39)

Vivitar Series 1 28mm f1.9 

Voigtlander 50mm Nokton Prominent

Zenitar-M 50mm f1.7 (Lanthanum glass)