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문제 정의
- 본 연구에서는 자외선 차단제품의 개발 시 이러한 자외선 차단 효율을 결정하는데 있어서 자외선 차단제를 제외한 나머지 베이스를 구성하는 요소 및 제품의 물성 등이 최종 SPF 지수 및 PA 등급의 변화에 어떠한 영향을 나타내는지를 조사해 보았다. 자외선 차단제품에서 유기 자외선 흡수제의 조합에 따른 자외선 차단 효율의 변화 및 시너지 효과도 자외선 차단능을 결정하는 중요한 인자 중 하나로 알려져 있으나[11], 이번 실험에서는 자외선 차단제를 제외한 순수한 베이스의 구성 성분 및 제품의 물성을 기준으로 실험을 실시하였으며, 오일의 종류와 함량, 에멀젼 제형의 형태, 증점제의 종류, 제품의 점도, 오일의 종류와 무기 자외선 차단제의 관계, 광안정제, 유화 입자 등 가능한 자외선 차단 효율에 영향을 줄 수 있는 모든 인자들을 대상에 포함시켜 연구를 진행하였다.
제안 방법
- 광안정제의 함량은 각 제조사의 추천 함량에 ± 20 % 또는 ± 50 %로 처방하여 실험하였다.
- 2 %로 적용한 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 에멀젼을 제조한 후 익일 점도 측정을 하였으며, in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 또한 Table 7에 나타낸 베이스의 조성으로 유연제의 함량을 각각 20 %, 15 %, 10 %, 5 %로 적용한 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 W/O 에멀젼을 제조한 후 익일 점도 측정을 하였으며, in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다.
- 자외선 차단제품에서 광안정제에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 총 4종의 광안정제를 선정하여 Table 10에 나타낸 베이스의 조성으로 Butyl methoxydibenzoylmethane(Abovenzone) 등 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 에멀젼을 제조한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 또한 각 샘플들을 일광 조건에서 투명 플라스틱(PET) 용기에 일주일 보관한 후 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하여 조건 및 시간경과에 따른 차이를 비교해 보았다. 광안정제의 함량은 각 제조사의 추천 함량에 ± 20 % 또는 ± 50 %로 처방하여 실험하였다.
- 자외선 차단제품에서 오일의 종류에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 총 11종의 오일을 선정하여 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 및 W/O 에멀젼에 각각 3 %씩 처방한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 또한 오일의 함량에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 3종의 오일을 선정하여 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 및 W/O 에멀젼에 각각 1~5 %씩 처방한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. O/W 에멀젼의 제조는 Table 2, 3에 나타낸 베이스의 조성으로 수상과 유상을 약 80 ℃까지 가열하여 완전 용해시키고 수상에 유상을 투입하여 H/M 2,000 rpm으로 10 min 유화한 후, 트리에탄올아민을 투입하여 H/M 2,500 rpm으로 5 min 중화하고 냉각하였다.
- 또한 제조된 각 시료의 자외선 차단력 측정을 위하여 in vitro SPF 측정기(SPF 290S analyser, Optometrics, USA)를 사용하였으며, 측정 방법은 샘플 홀더에 부착한 Transpore tape 전면의 6회 스캔이 되는 위치에 3×5 cm2의 사각형을 표시하고 그 위치에만 시료 2μl/cm2를 국소 도포하여 1회 측정 시마다 총 6회 스캔하였다.
- 무기 자외선 차단제가 함유된 제품에서 오일의 종류에 따른 자외선 차단 효율을 알아보기 위하여 Table 9에 나타낸 베이스의 조성으로 오일 3종 및 무기 자외선 차단제 2종이 함유된 O/W 에멀젼을 제조한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다.
- 무기 자외선 차단제가 함유된 제품에서 오일의 종류에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 무기 자외선 차단제의 종류에 따라 각각 다른 3종의 오일을 적용하여 제조한 O/W 에멀젼의 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 그 결과 티타늄디옥사이드 및 징크옥사이드가 함유된 샘플들 중 Butyloctyl salicylate를 적용한 L1 및 M1 샘플이 SPF 지수 및 PA 등급을 상승시켜 주는 것으로 나타났으며(L1: SPF 24.
- 에멀젼의 제조를 위하여 호모 믹서(T.K. robo mics, Tokushu kika, Japan)를 사용하였고, 점도 측정을 위하여 점도계(Brookfield viscometer RVT, Brookfield, USA)를 이용하였으며, 광학 현미경(Labophot-2, Nikon, Japan)과 이미지 분석기(CP15U, Mitsubishi, Japan)를 이용하여 유화 입자를 관찰하였다. 또한 제조된 각 시료의 자외선 차단력 측정을 위하여 in vitro SPF 측정기(SPF 290S analyser, Optometrics, USA)를 사용하였으며, 측정 방법은 샘플 홀더에 부착한 Transpore tape 전면의 6회 스캔이 되는 위치에 3×5 cm2의 사각형을 표시하고 그 위치에만 시료 2μl/cm2를 국소 도포하여 1회 측정 시마다 총 6회 스캔하였다.
- 오일의 함량에 따른 SPF 지수 및 PA 등급의 평가에서는 Butyloctyl salicylate, Cetyl dimethicone, Dimethicone을 선정하여 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 에멀젼에 각각 1~5 %씩 처방한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 그 결과 Butyloctyl salicylate가 함유된 샘플 중에서는 2 %가 처방된 B2 샘플이 가장 높은 자외선 차단 효과가 있었고(SPF 49.
- 오일의 함량에 따른 SPF 지수 및 PA 등급의 평가에서는 Butyloctyl salicylate, Cetyl dimethicone, Dimethicone을 선정하여 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 W/O 에멀젼에 각각 1~5 %씩 처방한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 그 결과 Butyloctyl salicylate가 함유된 샘플 중에서는 1 %가 처방된 F1 샘플이 3종류의 오일 샘플들 중 가장 높은 자외선 차단 효과를 나타내었고(SPF 45.
- 또한 제조된 각 시료의 자외선 차단력 측정을 위하여 in vitro SPF 측정기(SPF 290S analyser, Optometrics, USA)를 사용하였으며, 측정 방법은 샘플 홀더에 부착한 Transpore tape 전면의 6회 스캔이 되는 위치에 3×5 cm2의 사각형을 표시하고 그 위치에만 시료 2μl/cm2를 국소 도포하여 1회 측정 시마다 총 6회 스캔하였다. 이 6회의 스캔 과정을 1회 측정으로 보고 시료마다 3회 반복 측정하였으며, 이 값을 평균으로 하였다. 또한 Transpore tape은 안정적인 결과 값을 줄 수 있는 범위인 약 40~45회 사용 범위 내의 길이까지만 사용하였으며, 기기는 항상 사용 전 30분 정도의 워밍업 시간을 유지하였다[12-14].
- 자외선 차단제품에서 증점제의 종류에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 Table 8에 나타낸 베이스의 조성으로 증점제 4종 및 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 각각 동일 점도의 O/W 에멀젼을 제조하였다. 익일 점도 측정 및 유화 입자를 확인하였으며, in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다.
- 자외선 차단제품에서 광안정제에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 총 4종의 광안정제를 선정하여 Butyl methoxydibenzoylmethane (Abovenzone) 등 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 에멀젼을 제조한 후 익일 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였고, 일광 조건에서도 일주일 보관 후 그 수치를 비교, 측정하여 보았다. 그 결과 제조 후 익일에는 Sodium benzotriazolyl butylphenol sulfonate/buteth-3/tributyl citrate가 함유된 N 샘플을 제외한 모든 샘플에서 대조군 대비 높은 SPF 지수 및 PA 등급을 나타내었고, 처방 함량이 높아질수록 그 수치는 상승하는 경향을 보였으며, 특히 Ethylhexyl methoxycrylene이 함유된 S 샘플은 4종의 광안정제 중 가장 우수한 특성을 보였다(S1: SPF 32.
- 자외선 차단제품에서 광안정제에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 총 4종의 광안정제를 선정하여 Table 10에 나타낸 베이스의 조성으로 Butyl methoxydibenzoylmethane(Abovenzone) 등 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 에멀젼을 제조한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 또한 각 샘플들을 일광 조건에서 투명 플라스틱(PET) 용기에 일주일 보관한 후 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하여 조건 및 시간경과에 따른 차이를 비교해 보았다.
- 자외선 차단제품에서 오일의 종류에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 총 11종의 오일을 선정하여 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 및 W/O 에멀젼에 각각 3 %씩 처방한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 또한 오일의 함량에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 3종의 오일을 선정하여 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 및 W/O 에멀젼에 각각 1~5 %씩 처방한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다.
- 자외선 차단제품에서 오일의 종류에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 총 11종의 오일을 선정하여 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 에멀젼에 각각 3 %씩 처방한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 그 결과 Cetyl dimethicone이 함유된 A3 샘플이 대조군 대비 가장 높은 자외선 차단 효과를 나타내었고(SPF 67.
- 자외선 차단제품에서 오일의 종류에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 총 11종의 오일을 선정하여 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 W/O 에멀젼에 각각 3 %씩 처방한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 그 결과 O/W 에멀젼과 비교해서는 전체적으로 W/O 에멀젼이 상대적으로 높은 자외선 차단 효율을 나타내었다.
- 본 연구에서는 자외선 차단제품의 개발 시 이러한 자외선 차단 효율을 결정하는데 있어서 자외선 차단제를 제외한 나머지 베이스를 구성하는 요소 및 제품의 물성 등이 최종 SPF 지수 및 PA 등급의 변화에 어떠한 영향을 나타내는지를 조사해 보았다. 자외선 차단제품에서 유기 자외선 흡수제의 조합에 따른 자외선 차단 효율의 변화 및 시너지 효과도 자외선 차단능을 결정하는 중요한 인자 중 하나로 알려져 있으나[11], 이번 실험에서는 자외선 차단제를 제외한 순수한 베이스의 구성 성분 및 제품의 물성을 기준으로 실험을 실시하였으며, 오일의 종류와 함량, 에멀젼 제형의 형태, 증점제의 종류, 제품의 점도, 오일의 종류와 무기 자외선 차단제의 관계, 광안정제, 유화 입자 등 가능한 자외선 차단 효율에 영향을 줄 수 있는 모든 인자들을 대상에 포함시켜 연구를 진행하였다. 본 연구 결과를 활용하면 자외선 차단제의 증량 없이도 자외선 차단 효율을 더 높일 수 있는 제품의 개발이 가능할 것으로 보여 지며, 특히 자외선 차단제품의 경제적 효율성을 높이는데 큰 도움이 될 것으로 사료된다.
- 자외선 차단제품에서 점도에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 Table 6에 나타낸 베이스의 조성으로 증점제의 함량을 각각 0 %, 0.05 %, 0.1 %, 0.2 %로 적용한 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 에멀젼을 제조한 후 익일 점도 측정을 하였으며, in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 또한 Table 7에 나타낸 베이스의 조성으로 유연제의 함량을 각각 20 %, 15 %, 10 %, 5 %로 적용한 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 W/O 에멀젼을 제조한 후 익일 점도 측정을 하였으며, in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다.
- 자외선 차단제품에서 점도에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 증점제 및 유연제의 함량을 달리하여 제조한 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 및 W/O 에멀젼을 제조한 후 익일 점도 측정을 하였으며, in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 점도는 Table 11과 같이 측정되었으며, in vitro SPF 측정기를 이용한 SPF 지수 및 PA 등급 측정에서는 O/W 및 W/O 에멀젼 모두 점도가 높아질수록 자외선 차단 효율이 비례적으로 상승하는 경향을 나타내었다.
- 자외선 차단제품에서 증점제의 종류에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 Table 8에 나타낸 베이스의 조성으로 증점제 4종 및 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 각각 동일 점도의 O/W 에멀젼을 제조하였다. 익일 점도 측정 및 유화 입자를 확인하였으며, in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다.
- 자외선 차단제품에서 증점제의 종류에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 증점제 4종 및 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 각각 동일 점도의 O/W 에멀젼을 제조한 후, 익일 점도 측정 및 유화 입자를 확인하였으며, in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 그 결과 점도는 Table 12과 같이 모두 동일한 점도로 확인되었으며, 유화 입자는 K4 > K3 > K2 > K1 순으로 작고 조밀하게 관찰되었다(Fig.
대상 데이터
- ) (Nanogen, Korea)를 사용하였고, 오일로는 Phenethyl benzoate (ISP, Switzerland), Butyloctyl salicylate (Hallstar, USA), Cetyl dimethicone (Evonik, Germany), Diethoxyethyl succinate (Croda, USA), Dimethicone (KCC, Korea), Cyclopentasiloxane(MPM, USA), C12-15 alkyl benzoate(Innospec, USA), Caprylic/capric triglyceride(Inolex, USA), Cetyl caprylate (Lasem Asia, Japan), Mineral oil (Kukdong Oil & Chemical, Korea), Isopropyl myristate (Inolex, USA)를 사용하였으며, 유화제로는 Polysorbate 60(Uniqema, USA), Glyceryl stearate/PEG-100 stearate (Uniqema, USA), Sorbitan stearate(Croda, USA), Cetyl PEG/PPG-10/1 dimethicone (Evonik, Germany)을 이용하였다. 또한 광안정화제로 Sodium benzotriazolyl butylphenol sulfonate/buteth-3/tributyl citrate(BASF, Germany), Benzotriazolyl dodecyl p-cresol (BASF, Germany), Tris(tetramethylhydroxypiperidinol) citrate (BASF, Germany), Ethylhexyl methoxycrylene (Hallstar, USA)을 이용하였고, 증점제는 Carbomer(Noveon, USA), Hydroxyethyl acrylate/sodium acryloyldimethyl taurate copolymer (Seppic, France), Polyacrylamide/C13-14 isoparaffin/laureth-7 (Seppic, France), Polyacrylate-13/polyisobutene/polysorbate 20 (Seppic, Franc)을 사용하였으며, 이 외에 Triethanolamine (Mitsui, Japan), Sodium chloride (Hanju, Korea)를 실험 원료로 사용하였다.
- 본 실험에서 자외선 차단제로는 Bisethylhexyloxyphenol methoxyphenyl triazine(BASF, Germany), Butyl methoxydibenzoylmethane (DSM, Switzerland), Ethylhexyl methoxycinnamate (BASF, Germany), Ethylhexyl salicylate (Merck, Germany), Homosalate (DSM, Switzerland), Titanium dioxide (31 % Sol.) (Nanogen, Korea), Zinc oxide (46 % Sol.) (Nanogen, Korea)를 사용하였고, 오일로는 Phenethyl benzoate (ISP, Switzerland), Butyloctyl salicylate (Hallstar, USA), Cetyl dimethicone (Evonik, Germany), Diethoxyethyl succinate (Croda, USA), Dimethicone (KCC, Korea), Cyclopentasiloxane(MPM, USA), C12-15 alkyl benzoate(Innospec, USA), Caprylic/capric triglyceride(Inolex, USA), Cetyl caprylate (Lasem Asia, Japan), Mineral oil (Kukdong Oil & Chemical, Korea), Isopropyl myristate (Inolex, USA)를 사용하였으며, 유화제로는 Polysorbate 60(Uniqema, USA), Glyceryl stearate/PEG-100 stearate (Uniqema, USA), Sorbitan stearate(Croda, USA), Cetyl PEG/PPG-10/1 dimethicone (Evonik, Germany)을 이용하였다.
성능/효과
- 1. 오일의 종류와 함량에 따른 자외선 차단 효율을 측정해 본 결과, 오일의 극성도 및 Alkylmethylsiloxane류의 함유 여부는 자외선 차단 효과에 영향을 나타내며, O/W 에멀젼보다는 유기 자외선 차단제가 외상인 연속상에 존재하는 W/O 에멀젼에서 자외선 차단 효율이 더 높게 측정되었다. 처방 내 오일의 극성도는 유기 자외선 차단제의 극성과 유사해 질수록 최적의 자외선 차단 효율을 나타내는 것으로 사료된다.
- 2. 점도에 따른 자외선 차단 효율을 측정해 본 결과, O/W 및 W/O 에멀젼 모두 점도가 높아질수록 SPF 지수 및 PA 등급이 비례적으로 상승하였고, 실험 샘플의 최소 점도와 최대 점도간의 수치 차이가 크게 나타나는 것으로 보아 자외선 차단제품에서 점도는 자외선 차단 효율에 영향을 나타내는 중요한 인자 중 하나인 것으로 나타났다.
- 3. 증점제의 종류에 따른 자외선 차단 효율을 측정해 본 결과, 증점제의 종류 및 유화 입자의 상태는 SPF 지수 및 PA 등급 변화에 미치는 영향이 미미한 것으로 나타났다.
- 4. 오일의 종류에 따른 무기 자외선 차단제 함유 제품의 자외선 차단 효율을 측정해 본 결과, 처방 내 함유되는 오일의 극성도는 무기 자외선 차단제가 함유된 제품의 SPF 지수 및 PA 등급에 영향을 나타내는 것으로 나타났다.
- 5. 광안정제에 따른 자외선 차단 효율을 측정해본 결과, 광안정제의 종류 및 함량에 따라서 그 수치의 변동이 나타나, 자외선 차단제품에서의 광안정제 함유 여부는 SPF 지수 및 PA 등급에 영향을 나타내는 중요한 인자 중의 하나로 나타났다.
- 93), B4 샘플 이후로는 자외선 차단 효율이 대조군 대비 급격히 낮아지는 특성을 보였다. Cetyl dimethicone이 함유된 샘플에서는 3 %가 처방된 C3 샘플이 3종류의 오일 샘플들 중 자외선 차단 효과가 가장 높았고(SPF 67.36, PA 10.45), 전체적으로 대조군 대비 높은 자외선 차단 효율을 나타내었다. 반면에 Dimethicone이 함유된 샘플들은 처방 함량이 높아질수록 SPF 지수 및 PA 등급이 낮게 형성되었고, D3 샘플 이후로는 수치가 일정하게 유지되는 특성을 나타내었다(Fig.
- 특히, Benzotriazolyl dodecyl p-cresol과 Tris (tetramethylhydroxypiperidinol) citrate가 함유된 O, P 샘플은 처방 함량이 높아질수록 오히려 그 수치가 감소하였으며 대조군과의 비교에서도 낮은 수치를 나타내었다. Ethylhexyl methoxycrylene이 함유된 S 샘플은 익일 측정 대비 SPF 지수 및 PA 등급이 낮아졌지만 대조군 대비 여전히 높은 수치가 유지되었고 처방 함량에 비례해서도 그 수치는 증가하여(S1: SPF 24.8, PA 8.6, S2: SPF 36.3, PA 10.9, S3: SPF 40.2, PA 11.7), 4종의 광안정제 중 가장 우수한 특성을 보였다(Fig. 16, 17).
- 오일의 함량에 따른 SPF 지수 및 PA 등급의 평가에서는 Butyloctyl salicylate, Cetyl dimethicone, Dimethicone을 선정하여 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 W/O 에멀젼에 각각 1~5 %씩 처방한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 그 결과 Butyloctyl salicylate가 함유된 샘플 중에서는 1 %가 처방된 F1 샘플이 3종류의 오일 샘플들 중 가장 높은 자외선 차단 효과를 나타내었고(SPF 45.35, PA 9.43), Cetyl dimethicone이 함유된 샘플에서는 3 %가 처방된 G3 샘플이 가장 높은 자외선 차단 효과를 나타내었다(SPF 41.42, PA 9.17). 반면에 Dimethicone이 함유된 샘플들은 처방 함량이 높아질수록 SPF 지수 및 PA 등급이 낮게 형성되었고, H3 샘플 이후로는 수치가 일정하게 유지되는 특성을 나타내었다(Fig.
- 오일의 함량에 따른 SPF 지수 및 PA 등급의 평가에서는 Butyloctyl salicylate, Cetyl dimethicone, Dimethicone을 선정하여 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 에멀젼에 각각 1~5 %씩 처방한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 그 결과 Butyloctyl salicylate가 함유된 샘플 중에서는 2 %가 처방된 B2 샘플이 가장 높은 자외선 차단 효과가 있었고(SPF 49.94, PA 8.14), 그 다음이 B3 샘플이었으며(SPF 44.10, PA 7.93), B4 샘플 이후로는 자외선 차단 효율이 대조군 대비 급격히 낮아지는 특성을 보였다. Cetyl dimethicone이 함유된 샘플에서는 3 %가 처방된 C3 샘플이 3종류의 오일 샘플들 중 자외선 차단 효과가 가장 높았고(SPF 67.
- 자외선 차단제품에서 오일의 종류에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 총 11종의 오일을 선정하여 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 에멀젼에 각각 3 %씩 처방한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 그 결과 Cetyl dimethicone이 함유된 A3 샘플이 대조군 대비 가장 높은 자외선 차단 효과를 나타내었고(SPF 67.36, PA 10.45), 그 다음이 A2 샘플(Butyloctyl salicylate)로 나타났다(SPF 44.10, PA 7.93). 반면에 극성이 낮은 Dimethicone이 함유된 A5 샘플은 대조군 대비 낮은 자외선 차단 효과를 나타내었고(SPF 16.
- 자외선 차단제품에서 오일의 종류에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 총 11종의 오일을 선정하여 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 W/O 에멀젼에 각각 3 %씩 처방한 후 익일 in vitro SPF 측정기를 이용하여 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 그 결과 O/W 에멀젼과 비교해서는 전체적으로 W/O 에멀젼이 상대적으로 높은 자외선 차단 효율을 나타내었다. 그러나 O/W 에멀젼에서 높은 자외선 차단 효율을 나타내었던 Cetyl dimethicone 함유 샘플은 W/O 에멀젼에서 자외선 차단 효과가 큰 폭으로 높아지지는 않았으며(SPF 41.
- 자외선 차단제품에서 광안정제에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 총 4종의 광안정제를 선정하여 Butyl methoxydibenzoylmethane (Abovenzone) 등 유기 자외선 차단제 4종이 함유된 O/W 에멀젼을 제조한 후 익일 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였고, 일광 조건에서도 일주일 보관 후 그 수치를 비교, 측정하여 보았다. 그 결과 제조 후 익일에는 Sodium benzotriazolyl butylphenol sulfonate/buteth-3/tributyl citrate가 함유된 N 샘플을 제외한 모든 샘플에서 대조군 대비 높은 SPF 지수 및 PA 등급을 나타내었고, 처방 함량이 높아질수록 그 수치는 상승하는 경향을 보였으며, 특히 Ethylhexyl methoxycrylene이 함유된 S 샘플은 4종의 광안정제 중 가장 우수한 특성을 보였다(S1: SPF 32.0, PA 9.4, S2: SPF 46.7, PA 11.7, S3: SPF 67.6, PA 13.8). 일광 조건에서 투명 플라스틱(PET) 용기에 일주일 보관한 후의 조건에서는 모든 샘플에서 익일 측정 대비 SPF 지수 및 PA 등급이 낮아지는 경향을 나타내었다.
- 무기 자외선 차단제가 함유된 제품에서 오일의 종류에 따른 자외선 차단 효율의 영향을 알아보기 위하여 무기 자외선 차단제의 종류에 따라 각각 다른 3종의 오일을 적용하여 제조한 O/W 에멀젼의 SPF 지수 및 PA 등급을 측정하였다. 그 결과 티타늄디옥사이드 및 징크옥사이드가 함유된 샘플들 중 Butyloctyl salicylate를 적용한 L1 및 M1 샘플이 SPF 지수 및 PA 등급을 상승시켜 주는 것으로 나타났으며(L1: SPF 24.30, PA 6.30, M1: SPF 24.90, PA 6.41), Cetyl dimethicone이 함유된 샘플들은 수치가 소폭 낮아지는 것으로 확인되었고(L2: SPF 16.00, PA5.11, M2: SPF 16.40, PA 5.53), Dimethicone 함유 샘플들은 가장 낮은 수치를 기록하였다(L3: SPF 14.80, PA 4.83, M3: SPF 14.50, PA 4.97)(Fig. 14, 15). 상기의 실험 결과는 처방 내 함유되는 오일의 극성도가 높고 낮음에 따라서 무기 자외선 차단제가 함유된 제품의 SPF 지수 및 PA 등급의 상승 및 감소에 영향이 나타나는 것으로 판단된다.
- 그 결과 O/W 에멀젼과 비교해서는 전체적으로 W/O 에멀젼이 상대적으로 높은 자외선 차단 효율을 나타내었다. 그러나 O/W 에멀젼에서 높은 자외선 차단 효율을 나타내었던 Cetyl dimethicone 함유 샘플은 W/O 에멀젼에서 자외선 차단 효과가 큰 폭으로 높아지지는 않았으며(SPF 41.42, PA 9.17), Diethoxyethyl succinate가 함유된 E4 샘플은 점도저하 없이 대조군과 유사한 자외선 차단 효율을 나타내었다. 실리콘 오일이 함유된 E5와 E6 샘플은 O/W 에멀젼 에서처럼 상대적으로 낮은 SPF 지수 및 PA 등급을 나타내었고, 미네랄 오일이 함유된 E10 샘플 또한 낮은 수치를 나타내었다(SPF 31.
- 상기 결과들을 종합해보면 Cetyl dimethicone은 W/O 에멀젼에서 SPF 지수 및 PA 등급이 O/W 에멀젼 에서처럼 큰 폭으로 높아지지 않았는데, 이것은 에멀젼의 외상이 유상인 제형에서는 오일의 극성도 영향이 더 큰 것으로 판단된다. 따라서 Butyloctyl salicylate와 같이 극성이 높은 오일은 W/O 에멀젼에서 소량만 첨가되어도 SPF 지수 및 PA 등급이 높게 향상되는 것으로 사료된다. 그렇지만 너무 극성으로 치우치면 오히려 자외선 차단 효율이 낮아지는 특성을 나타내어, 이것은 처방 내 유기 자외선 차단제와의 극성과 유사해지도록 오일의 함량 조정이 필요함을 의미한다.
- 상기 결과들을 종합해보면 Cetyl dimethicone은 극성이 낮은 실리콘계 오일이지만 유기 자외선 차단제와의 친밀도가 높고 에멀젼 내에서 틱 소트로피 효과를 높여줌으로써 자외선 차단 효과를 높이는 것으로 판단되며[15], 이러한 Alkylmethylsiloxane류는 유기 자외선 차단제가 함유된 제품에서 자외선 차단 효율을 높여주는 것으로 알려져 있다[16]. 또한, Butyloctyl salicylate와 같이 극성이 높은 오일이 함유되면 오일상의 극성이 높아져 처방 내 원료간의 전자 이동이 최소화되어 유기 자외선 차단제의 안정화제 역할을 함으로써 SPF 지수 및 PA 등급이 향상되는 것으로 보여 지며, 오일의 함량에 따른 실험 결과로 보아 처방 내 오일상의 전체적인 극성의 정도는 유기 자외선 차단제의 극성과 유사해 질 수록 최적의 자외선 차단 효율을 나타내는 것으로 사료된다.
- 45), 전체적으로 대조군 대비 높은 자외선 차단 효율을 나타내었다. 반면에 Dimethicone이 함유된 샘플들은 처방 함량이 높아질수록 SPF 지수 및 PA 등급이 낮게 형성되었고, D3 샘플 이후로는 수치가 일정하게 유지되는 특성을 나타내었다(Fig. 3, 4).
- 17). 반면에 Dimethicone이 함유된 샘플들은 처방 함량이 높아질수록 SPF 지수 및 PA 등급이 낮게 형성되었고, H3 샘플 이후로는 수치가 일정하게 유지되는 특성을 나타내었다(Fig. 7, 8).
- 상기 결과들을 종합해보면 Cetyl dimethicone은 W/O 에멀젼에서 SPF 지수 및 PA 등급이 O/W 에멀젼 에서처럼 큰 폭으로 높아지지 않았는데, 이것은 에멀젼의 외상이 유상인 제형에서는 오일의 극성도 영향이 더 큰 것으로 판단된다. 따라서 Butyloctyl salicylate와 같이 극성이 높은 오일은 W/O 에멀젼에서 소량만 첨가되어도 SPF 지수 및 PA 등급이 높게 향상되는 것으로 사료된다.
- 12, 13). 상기 실험 결과들은 증점제의 종류 및 유화 입자의 상태가 SPF 지수 및 PA 등급 변화에 미치는 영향이 많지 않음을 의미하는 것으로 사료된다.
- 상기의 실험 결과는 자외선 차단제품에서 광안정제의 함유 여부가 자외선 차단 효율에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 광안정제의 종류 및 함량에 따라서도 그 수치의 변동 폭이 상이하여 자외선 차단제품에서의 광안정제 사용은 신중을 기하여 적용되어야 할 것으로 사료된다.
- 14, 15). 상기의 실험 결과는 처방 내 함유되는 오일의 극성도가 높고 낮음에 따라서 무기 자외선 차단제가 함유된 제품의 SPF 지수 및 PA 등급의 상승 및 감소에 영향이 나타나는 것으로 판단된다.
- 이는 에멀젼의 점탄성이 증가하면 에멀젼 도포 후 구조를 회복하려는 경향이 강하게 되어 결과적으로 균일한 차단막을 형성하여 자외선 차단 효과가 증대되는 것으로 이해된다[8]. 실험 샘플의 최소 점도와 최대 점도간 자외선 차단 수치의 차이가 크게 나타나는 것으로 보아 자외선 차단제품에서 점도는 SPF 지수 및 PA 등급에 영향을 나타내는 중요한 인자 중 하나인 것으로 나타났다(Fig. 9, 10).
- 8). 일광 조건에서 투명 플라스틱(PET) 용기에 일주일 보관한 후의 조건에서는 모든 샘플에서 익일 측정 대비 SPF 지수 및 PA 등급이 낮아지는 경향을 나타내었다. 특히, Benzotriazolyl dodecyl p-cresol과 Tris (tetramethylhydroxypiperidinol) citrate가 함유된 O, P 샘플은 처방 함량이 높아질수록 오히려 그 수치가 감소하였으며 대조군과의 비교에서도 낮은 수치를 나타내었다.
- 오일의 종류와 함량에 따른 자외선 차단 효율을 측정해 본 결과, 오일의 극성도 및 Alkylmethylsiloxane류의 함유 여부는 자외선 차단 효과에 영향을 나타내며, O/W 에멀젼보다는 유기 자외선 차단제가 외상인 연속상에 존재하는 W/O 에멀젼에서 자외선 차단 효율이 더 높게 측정되었다. 처방 내 오일의 극성도는 유기 자외선 차단제의 극성과 유사해 질수록 최적의 자외선 차단 효율을 나타내는 것으로 사료된다.
- 일광 조건에서 투명 플라스틱(PET) 용기에 일주일 보관한 후의 조건에서는 모든 샘플에서 익일 측정 대비 SPF 지수 및 PA 등급이 낮아지는 경향을 나타내었다. 특히, Benzotriazolyl dodecyl p-cresol과 Tris (tetramethylhydroxypiperidinol) citrate가 함유된 O, P 샘플은 처방 함량이 높아질수록 오히려 그 수치가 감소하였으며 대조군과의 비교에서도 낮은 수치를 나타내었다. Ethylhexyl methoxycrylene이 함유된 S 샘플은 익일 측정 대비 SPF 지수 및 PA 등급이 낮아졌지만 대조군 대비 여전히 높은 수치가 유지되었고 처방 함량에 비례해서도 그 수치는 증가하여(S1: SPF 24.
후속연구
- 자외선 차단제품에서 유기 자외선 흡수제의 조합에 따른 자외선 차단 효율의 변화 및 시너지 효과도 자외선 차단능을 결정하는 중요한 인자 중 하나로 알려져 있으나[11], 이번 실험에서는 자외선 차단제를 제외한 순수한 베이스의 구성 성분 및 제품의 물성을 기준으로 실험을 실시하였으며, 오일의 종류와 함량, 에멀젼 제형의 형태, 증점제의 종류, 제품의 점도, 오일의 종류와 무기 자외선 차단제의 관계, 광안정제, 유화 입자 등 가능한 자외선 차단 효율에 영향을 줄 수 있는 모든 인자들을 대상에 포함시켜 연구를 진행하였다. 본 연구 결과를 활용하면 자외선 차단제의 증량 없이도 자외선 차단 효율을 더 높일 수 있는 제품의 개발이 가능할 것으로 보여 지며, 특히 자외선 차단제품의 경제적 효율성을 높이는데 큰 도움이 될 것으로 사료된다.
- 본 연구의 결과들을 종합하면 자외선 차단제의 증량 없이도 자외선 차단 효율을 더 높일 수 있는 제품의 개발이 가능할 것으로 보여 지며, 특히 자외선 차단제품의 경제적 효율성을 높이는데 큰 도움이 될 것으로 사료된다.
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