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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 원적외선 고효율 방사체인 경옥(jadeite) 파우더를 이용하여 화장품 제형을 제조하고 이의 피부 표면 온도에 미치는 영향을 확인하고 그 원인을 과학적으로 규명하고자 하였다. 이를 통해 보다 새로운 기능과 형태를 갖는 화장품의 개발에 기여하고자 한다.
- 따라서 본 연구자들은 이와 같은 경옥 파우더 함유 제형의 피부 온도 변화의 차이가 나타나는 지배적인 원인을 원적외선 에너지 전달이 아닌 다른 영역에서 찾고자 하였고, 경옥 파우더의 원소분석 결과에 주목하였다.
- 본 연구를 통해 원적외선 방사체로 알려진 경옥 파우더(jadeite powder)를 함유하는 화장품 제형이 피부 표면의 온도변화에 미치는 효과와 그 이유를 확인하였다. 먼저, 경옥파우더의 우수한 원적외선 방사율 및 방사 에너지를 측정 하고 이를 스킨케어용 O/W 제형에 도입하여 피부에 도포한 결과 피부 표면 온도에 비해 낮은 온도의 제형에 의해 저하된 피부 온도가 경옥 파우더가 포함되지 않은 대조군 제형이 도포된 경우에 비해 원래의 피부 온도로 빠르게 회복되는 것을 관찰하였다.
- 따라서 본 연구에서는 원적외선 고효율 방사체인 경옥(jadeite) 파우더를 이용하여 화장품 제형을 제조하고 이의 피부 표면 온도에 미치는 영향을 확인하고 그 원인을 과학적으로 규명하고자 하였다. 이를 통해 보다 새로운 기능과 형태를 갖는 화장품의 개발에 기여하고자 한다.
가설 설정
- 이때, 방사율이 서로 다른 원적외선 방사체가 동일한 양의 에너지를 흡수한 경우라면 방사율에 따라 원적외선 복사에 의한 에너지 감소 속도가 달라질 것이라고 가정하고 이를 확인하고자 하였다. 실험 결과 이산화티탄 파우더의 초기 온도가 옥파우더에 비하여 유의적으로 낮게 나타났으나 세 가지 종류의 파우더 모두 측정 시간 동안 온도 하강 속도의 차이가 유의하게 나타나지 않았다.
제안 방법
- 경옥과 연옥, 이산화티탄 파우더의 확산반사스펙트럼(diffuse reflectance spectra)은 분광분석기(Carry 5000 UV/VIS-NIR spectrophotometer, Agilent, USA)를 사용하여 측정하였다. 각 파우더 샘플은 KBr과 혼합하지 않고 순수한 파우더를 채워 넣은 상태에서 전 파장대의 흡광을 분석하였다.
- 경옥 파우더 및 이산화티탄 파우더를 함유하는 O/W 유화제형과 파우더가 포함되어 있지 않은 제형을 도포한 후의 피부 온도 변화를 열감지감도가 0.05 ℃, 해상도 320 × 240에 정확도는 ± 2% 수준인 열화상 카메라 (FLIR, E60, USA)로 측정하였다.
- 경옥, 연옥 및 이산화티탄 파우더를 각각 2%로 함유하는 O/W 유화 제형 및 파우더가 전혀 포함되지 않은 유화 제형은 솔비탄스테아레이트, 폴리솔베이트60, 10-하이드록시스테아릭애씨드, 세틸알코올, 호호바씨 오일, 사이클로펜타실록세인, 세틸에틸헥사노이트를 가온하여 용해한 후 폴리올류가 함유된 수상에 첨가하고 고속 교반한 후 경옥 파우더, 연옥 파우더 또는 이산화티탄 파우더를 첨가하고 재 교반하여 고르게 분산한 후 점증하여 제조하였다. 각 제형의 자세한 조성은 Table 1에 게시하였다.
- 경옥, 연옥, 이산화티탄 파우더의 원적외선 방사율과 방사에너지는 한국원적외선 시험연구원에 의뢰하여 FT-IR로 인체의 평균적인 체온 근처인 37 ℃로 가온한 상태에서 파장영역 5 ~ 20 µm로 미터 범위에서의 흑체(black body) 대비 방사율과 방사에너지(W/m2 ⋅ µm)로 나타내었다.
- 경옥과 연옥, 이산화티탄 파우더의 확산반사스펙트럼(diffuse reflectance spectra)은 분광분석기(Carry 5000 UV/VIS-NIR spectrophotometer, Agilent, USA)를 사용하여 측정하였다. 각 파우더 샘플은 KBr과 혼합하지 않고 순수한 파우더를 채워 넣은 상태에서 전 파장대의 흡광을 분석하였다.
- 경옥파우더 2% 함유 O/W 제형과 이산화티탄 파우더 2% 함유 O/W 제형 10 g을 각각 지름 12.2 cm 시계 접시에 올리고, 2 h 동안 20 min 간격으로 무게를 측정하여 증발된 수분량을 확인하였다.
- 따라서, 원적외선 에너지 방사체를 직접 피부에 도포하였을 경우에 피부의 표면 온도가 유의적으로 상승하는 지를 보다 직접적으로 확인하기 위하여 상대적으로 원적외선 방사율의 차이가 있는 이산화티탄과 연옥 파우더, 경옥 파우더가 각각 동일 함량(2%) 함유된 제형을 비교군으로, 파우더가 들어있지 않은 제형을 대조군으로 제조하고 적외선 열화상 카메라를 이용하여 동일한 피시험자의 안면 피부에 좌측과 우측으로 나누어 도포하기 전과 후의 피부 표면 온도의 변화를 측정하였다. 연구결과, 실온과 같은 온도(23 ℃)에서 평형 상태를 이룬 제형을 약 34 ℃의 평균 온도 분포를 갖는 피시험자의 안면 피부에 도포하는 즉시 피부의 평균 온도가 약 2 ℃ 하강하였다.
- ⋅ µm)로 나타내었다. 또한 각 파우더를 2% 포함하는 O/W 유화제형을 제조하여 동일한 방법에 의해 원적외선 방사율과 에너지를 측정하였다.
- 열 에너지를 흡수한 경옥, 연옥, 이산화티탄 파우더의 복사에 의한 에너지 감소 속도를 비교하기 위해 동일 질량의 파우더를 각각 유리 신틸레이션 용기에 담아 밀폐하고 45 ℃ 고온 오븐에 1 h 이상 방치하여 온도를 안정화 시킨 후, 이를 상온의 오븐에 넣고 5 min마다 각 파우더의 온도 변화를 측정하였다. 이때 최대한 전도에 의한 열 에너지 손실을 막기 위해 바닥과 일정 간격을 띄워 방치하여 관찰하고 공기의 열전도에 의한 에너지 손실은 무시하였다.
- 위와 같은 결과는 각 파우더의 표면에 노출된 원소와 분산 용매들과의 상호인력에 의한 것이므로 50% 1,3-부틸렌글리콜 수용액 상과 사이클로펜타실록산 상에 각각의 파우더를 동일량으로 분산하고 시간 경과에 따라 침강되는 정도를 측정하여 이를 추가적으로 확인하고자 하였다. 모든 입자가 동일 화학조성을 갖는 표면이라고 가정할 때 침강속도는 Stock’s law에 의해서식 (2)로 나타낼 수 있다.
- 열 에너지를 흡수한 경옥, 연옥, 이산화티탄 파우더의 복사에 의한 에너지 감소 속도를 비교하기 위해 동일 질량의 파우더를 각각 유리 신틸레이션 용기에 담아 밀폐하고 45 ℃ 고온 오븐에 1 h 이상 방치하여 온도를 안정화 시킨 후, 이를 상온의 오븐에 넣고 5 min마다 각 파우더의 온도 변화를 측정하였다. 이때 최대한 전도에 의한 열 에너지 손실을 막기 위해 바닥과 일정 간격을 띄워 방치하여 관찰하고 공기의 열전도에 의한 에너지 손실은 무시하였다.
- 이와 같은 온도 상승의 차이가 외부 환경에서 파우더가 흡수하는 빛 에너지 분포의 차이에 의한 것인지 확인하기 위하여 각 파우더들의 전 파장에서의 확산반사 스펙트럼(diffuse reflectance spectrum)을 측정하였다. 경옥과 연옥, 이산화티탄 파우더의 흡광 곡선에서 경옥 파우더는 연옥 파우더에 비해 자외선 영역 및 유해 가시광선 영역의 블루라이트의 흡광이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었으나 자외선 영역의 흡광은 이산화티탄에 비하여 절반 정도에 불과함을 확인하였다 (Figure 5).
- 5 g을 각각 사이클로펜타실록산(DC 345) 및 50% 1,3-부틸렌글리콜 수용액 10 g에 각각 분산하였다. 이후 각 분산액을 같은 양 만큼 15 cm 시험관에 넣은 후 초기 용액의 높이와 시간 경과에 따라 파우더가 가라앉아 용매가 투명해진 부분의 길이(l(t))의 비를 식 (1)으로 정의하여 각 파우더의 침강 속도를 비교 및 측정하였다[15].
- 피시험자는 총 5명으로 각 피시험자는 얼굴 전체를 세안한 후 항온 항습 조건(온도 25 ± 2 ℃, 상대습도 46 ± 2%)에서 1 h 동안 시험 부위의 온도를 안정화 시킨 다음, 동일 피시험자의 좌측 빰에 시험군인 경옥 파우더를 2 g 도포하고 반대편인 우측 뺨에 대조군인 파우더 미 함유 제형을 도포하였다. 이후 이산화티탄 파우더 함유 제형과 연옥 파우더 함유 제형 및 파우더 미 함유 제형을 동일질량으로 순차적으로 도포한 후 도포 전, 도포 직후, 도포 후 30 min 경과 시 피부 온도의 변화를 비교하였다. 본 실험은 기관생명윤리위원회 규정을 준수하여 진행되었으며, 본 실험으로 얻어진 데이터는 JMP 통계 프로그램 버전 10을 사용하여 온도의 변화 및 one-way ANOVA를 실시하여 신뢰수준 95%에서 판정하였다.
- 침강속도 상대비교(Sapp)를 측정하기 위해 경옥파우더와 연옥파우더, 그리고 이산화티탄 파우더 0.5 g을 각각 사이클로펜타실록산(DC 345) 및 50% 1,3-부틸렌글리콜 수용액 10 g에 각각 분산하였다. 이후 각 분산액을 같은 양 만큼 15 cm 시험관에 넣은 후 초기 용액의 높이와 시간 경과에 따라 파우더가 가라앉아 용매가 투명해진 부분의 길이(l(t))의 비를 식 (1)으로 정의하여 각 파우더의 침강 속도를 비교 및 측정하였다[15].
- 실험에 사용된 경옥 파우더(jadeite powder, (주)제드월드, 미얀마)와 연옥 파우더(nephrite powder, 반석춘 천옥, 한국)는 (주)에프지 뷰티에서 제공받았으며 이산화티탄 파우더(titanium dioxide powder, Ishihara Sangyo, Japan)는 (주)모아켐에서 제공받았다. 파우더의 성상과 입도 분석, 그리고 옥 파우더의 성분분석(EDS)에는 주사전자현미경(FE-SEM, Thermo Fisher Scientific, INSPECT F50, USA)을 사용하였으며, 비대칭인 입자의 크기 분포는 장축의 길이의 평균으로 계산하였다.
- 피시험자는 총 5명으로 각 피시험자는 얼굴 전체를 세안한 후 항온 항습 조건(온도 25 ± 2 ℃, 상대습도 46 ± 2%)에서 1 h 동안 시험 부위의 온도를 안정화 시킨 다음, 동일 피시험자의 좌측 빰에 시험군인 경옥 파우더를 2 g 도포하고 반대편인 우측 뺨에 대조군인 파우더 미 함유 제형을 도포하였다.
대상 데이터
- 각 제형의 자세한 조성은 Table 1에 게시하였다. 사용된 폴리올 및 오일, 계면활성제 등의 모든 물질들은 화장품 원료 등급의 물질을 사용하였다.
- 실험에 사용된 경옥 파우더(jadeite powder, (주)제드월드, 미얀마)와 연옥 파우더(nephrite powder, 반석춘 천옥, 한국)는 (주)에프지 뷰티에서 제공받았으며 이산화티탄 파우더(titanium dioxide powder, Ishihara Sangyo, Japan)는 (주)모아켐에서 제공받았다. 파우더의 성상과 입도 분석, 그리고 옥 파우더의 성분분석(EDS)에는 주사전자현미경(FE-SEM, Thermo Fisher Scientific, INSPECT F50, USA)을 사용하였으며, 비대칭인 입자의 크기 분포는 장축의 길이의 평균으로 계산하였다.
데이터처리
- 이후 이산화티탄 파우더 함유 제형과 연옥 파우더 함유 제형 및 파우더 미 함유 제형을 동일질량으로 순차적으로 도포한 후 도포 전, 도포 직후, 도포 후 30 min 경과 시 피부 온도의 변화를 비교하였다. 본 실험은 기관생명윤리위원회 규정을 준수하여 진행되었으며, 본 실험으로 얻어진 데이터는 JMP 통계 프로그램 버전 10을 사용하여 온도의 변화 및 one-way ANOVA를 실시하여 신뢰수준 95%에서 판정하였다.
성능/효과
- 그러나 실험 결과는 7 days 동안 1,3-부틸렌글리콜 수용액 상에서 경옥 파우더는 거의 침강되지 않았는데 반해 이산화티탄 파우더는 상대적으로 경옥 파우더보다 빠른 침강을 나타내어 연옥-이산화티탄-경옥 순이었고, 사이클로펜타실록산 상에서는 연옥과 경옥은 유의적인 속도 차이가 없이 빠르게 침강한 반면 이산화티탄은 상대적으로 서서히 침강하여 연옥(경옥)-이산 화티탄의 순이었다(Figure 7). 1,3-부틸렌글리콜 수용액 상에서는 이산화티탄이 이론적으로 가장 침강이 느려야 하지만 경옥의 표면 성질에 의해 이 결과가 역전된 것으로 판단되며, 사이클로펜타실록산 상에서는 이론적인 예측값과 유사한 결과가 나타났다. 이같은 결과는 이산화티탄 파우더 함유 제형의 수분 증발에 의한 질량 감소가 동일 함량의 경옥 파우더가 함유된 제형의 수분 증발에 의한 질량 감소보다 크다는 원인이 경옥 파우더의 화학적 조성과 관련이 있음을 간접적으로 뒷받침하며, 따라서 해당 파우더가 함유된 제형을 도포하였을 때 피부 온도의 변화에 차이가 발생하는 주요 원인이라고 판단할 수 있다.
- 각 파우더 자체의 방사율은 경옥과 연옥 사이에서는 의미 있는 차이가 없었고, TiO2의 경우에 약간 낮은 값을 나타냈으나, 2% 함유 제형에서의 방사율 및 방사에너지 차이는 세가지 시료 모두 유의미한 차이가 나타나지 않았다(Table 2).
- 경옥과 연옥 파우더를 각각 주사전자현미경(SEM)으로 입도와 표면구조를 분석한 결과 연옥은 평균 6.08 µm, 경옥은 3.92 µm의 입도 분포를 나타내었다(Figure 1).
- 이와 같은 온도 상승의 차이가 외부 환경에서 파우더가 흡수하는 빛 에너지 분포의 차이에 의한 것인지 확인하기 위하여 각 파우더들의 전 파장에서의 확산반사 스펙트럼(diffuse reflectance spectrum)을 측정하였다. 경옥과 연옥, 이산화티탄 파우더의 흡광 곡선에서 경옥 파우더는 연옥 파우더에 비해 자외선 영역 및 유해 가시광선 영역의 블루라이트의 흡광이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었으나 자외선 영역의 흡광은 이산화티탄에 비하여 절반 정도에 불과함을 확인하였다 (Figure 5). 태양광 스펙트럼의 에너지 분포는 500 nm 이하 파장의 자외선 및 일부 블루라이트 영역이 약 46%를 점유하므로.
- 그러나 실험 결과는 7 days 동안 1,3-부틸렌글리콜 수용액 상에서 경옥 파우더는 거의 침강되지 않았는데 반해 이산화티탄 파우더는 상대적으로 경옥 파우더보다 빠른 침강을 나타내어 연옥-이산화티탄-경옥 순이었고, 사이클로펜타실록산 상에서는 연옥과 경옥은 유의적인 속도 차이가 없이 빠르게 침강한 반면 이산화티탄은 상대적으로 서서히 침강하여 연옥(경옥)-이산 화티탄의 순이었다(Figure 7). 1,3-부틸렌글리콜 수용액 상에서는 이산화티탄이 이론적으로 가장 침강이 느려야 하지만 경옥의 표면 성질에 의해 이 결과가 역전된 것으로 판단되며, 사이클로펜타실록산 상에서는 이론적인 예측값과 유사한 결과가 나타났다.
- 이 같은 경옥 입자의 물리적인 형태는 피부에 도포하여야 하는 화장품의 특성상 피부의 결을 고르게 하고 매끄러운 사용감을 부여하기 위한 분체 원료로서 적합하다. 또한 EDS분석으로 경옥과 연옥 표면에서 나타나는 원소들의 비율을 확인해 본 결과 연옥에서 마그네슘의 함량이 21%로 높게 나타났고, 경옥에서는 산소와 규소의 함량이 연옥에 비해 각각 10%, 7% 이상 높게 나타났다(Figure 2).
- 5 ℃로 분명하게 나타났는데, 경옥 함유 제형 도포 직후 낮아졌던 실험자의 우측 뺨(사진 상 좌측) 피부 표면의 온도가 파우더가 포함되어 있지 않은 제형이 도포된 왼쪽 뺨(사진 상 우측)의 온도에 비하여 현저하게 빠르게 재상승하여 온도 차이를 나타내는 것으로 확인되었다. 또한 경옥 파우더 함유 제형과 함께 이산화티탄 파우더 함유 제형 및 연옥 함유 제형을 동일한 방법으로 비교 실험한 결과에서도 경옥이 포함된 제형을 도포한 쪽의 온도 회복이 더 빠르게 나타났다(Figure 4). 그러나 이와 같은 온도의 변화가 정상적인 인체 피부 온도 범위를 벗어나는 것은 아니었으며 원적외선 방사체를 함유한 제형을 피부에 도포한다고 해도 외부에서의 지속적인 에너지 공급이 없이는 원래의 피부 표면 온도보다 높게 상승하지 않는 것이 당연하다.
- 또한 추가 비교군으로서 사용된 연옥 파우더가 함유된 제형에서는 이산화티탄 파우더 함유 제형과의 비교 시에는 낮은 증발 속도를 나타내었으나 그 차이에 대한 통계적인 유의성이 부족하였고, 경옥 파우더가 함유된 제형에 비해서는 유의적으로 빠른 증발에 의한 질량 손실을 나타내었다(p < 0.05).
- 본 연구를 통해 원적외선 방사체로 알려진 경옥 파우더(jadeite powder)를 함유하는 화장품 제형이 피부 표면의 온도변화에 미치는 효과와 그 이유를 확인하였다. 먼저, 경옥파우더의 우수한 원적외선 방사율 및 방사 에너지를 측정 하고 이를 스킨케어용 O/W 제형에 도입하여 피부에 도포한 결과 피부 표면 온도에 비해 낮은 온도의 제형에 의해 저하된 피부 온도가 경옥 파우더가 포함되지 않은 대조군 제형이 도포된 경우에 비해 원래의 피부 온도로 빠르게 회복되는 것을 관찰하였다. 이후 원소분석, 확산반사스펙트럼 분석 및 침강속도 측정, 증발량 비교분석 등의 결과를 통해 경옥 파우더가 우수한 수분 유지 능력으로 피부 표면에서의 증발현상을 억제하여 피부의 온도가 저하되지 않도록 유지시켜 줄 수 있다는 결론을 도출하였다.
- 변화된 피부 온도는 비교군 제형의 종류나 피시험자에 따라 조금씩 다르게 나타났으나(Table 3), 약 1 ~ 1.5 ℃로 5명을 대상으로 하는 실험 결과를 통계처리 프로그램(JMP version 10)으로 ANOVA test 하여 유의성을 검증한 결과 경옥과 연옥, 경옥과 파우더 미 함유 제형은 신뢰수준 95% (p < 0.05)에서, 경옥과 이산화티탄 파우더 함유 제형의 온도변화는 신뢰수준 90% (p < 0.1)에서 유의한 차이가 나는 것으로 나타났다.
- 이때, 방사율이 서로 다른 원적외선 방사체가 동일한 양의 에너지를 흡수한 경우라면 방사율에 따라 원적외선 복사에 의한 에너지 감소 속도가 달라질 것이라고 가정하고 이를 확인하고자 하였다. 실험 결과 이산화티탄 파우더의 초기 온도가 옥파우더에 비하여 유의적으로 낮게 나타났으나 세 가지 종류의 파우더 모두 측정 시간 동안 온도 하강 속도의 차이가 유의하게 나타나지 않았다. 따라서 모든 파우더 원료에서 원적외선 방사율 차이 의한 열에너지 변화 속도에는 차이가 없는 것으로 판단하였다(Figure 3).
- 따라서 본 연구자들은 이와 같은 경옥 파우더 함유 제형의 피부 온도 변화의 차이가 나타나는 지배적인 원인을 원적외선 에너지 전달이 아닌 다른 영역에서 찾고자 하였고, 경옥 파우더의 원소분석 결과에 주목하였다. 앞서의 EDS분석에서 확인하였던 것처럼 경옥에서 특이적으로 높게 나타나는 산소(49.1%)와 규소(44.79%)에 의해 제형 내 수분과 수소결합 등의 인력을 형성하여 수분의 증발을 억제하고 있을 것으로 가정하고 이를 확인하기 위하여 동일 함량의 경옥과 이산화티탄 파우더 함유 O/W 제형을 제조하여 컨벡션 쳄버 내에서 2시간 동안 매 20 min 경과 시마다 질량의 변화를 측정한 결과 경옥 파우더 함유 제형에서의 증발에 의한 질량 감소는 비교군인 이산화티탄 파우더 함유 제형에 비해 절반으로 억제되는 것을 확인하였다(Figure 6). 따라서 이와 같은 증발량의 차이가 피부 표면에서의 온도변화에 직접적인 영향을 미치게 되어 경옥 파우더 함유 제형은 도포 직후 저하된 피부 온도가 체온에 의해 상대적으로 빠르게 상승되는 반면, 지속적으로 증발이 일어나는 이산화티탄 파우더 함유 제형에서는 피부 온도의 회복이 느려지는 것으로 판단된다.
- 따라서, 원적외선 에너지 방사체를 직접 피부에 도포하였을 경우에 피부의 표면 온도가 유의적으로 상승하는 지를 보다 직접적으로 확인하기 위하여 상대적으로 원적외선 방사율의 차이가 있는 이산화티탄과 연옥 파우더, 경옥 파우더가 각각 동일 함량(2%) 함유된 제형을 비교군으로, 파우더가 들어있지 않은 제형을 대조군으로 제조하고 적외선 열화상 카메라를 이용하여 동일한 피시험자의 안면 피부에 좌측과 우측으로 나누어 도포하기 전과 후의 피부 표면 온도의 변화를 측정하였다. 연구결과, 실온과 같은 온도(23 ℃)에서 평형 상태를 이룬 제형을 약 34 ℃의 평균 온도 분포를 갖는 피시험자의 안면 피부에 도포하는 즉시 피부의 평균 온도가 약 2 ℃ 하강하였다. 이는 제형으로 피부의 열이 전도 됨과 동시에 제형 내에 다량 존재하는 수분의 증발에 의해 피부 표면의 온도가 저하되기 때문으로 판단되었다.
- 1,3-부틸렌글리콜 수용액 상에서는 이산화티탄이 이론적으로 가장 침강이 느려야 하지만 경옥의 표면 성질에 의해 이 결과가 역전된 것으로 판단되며, 사이클로펜타실록산 상에서는 이론적인 예측값과 유사한 결과가 나타났다. 이같은 결과는 이산화티탄 파우더 함유 제형의 수분 증발에 의한 질량 감소가 동일 함량의 경옥 파우더가 함유된 제형의 수분 증발에 의한 질량 감소보다 크다는 원인이 경옥 파우더의 화학적 조성과 관련이 있음을 간접적으로 뒷받침하며, 따라서 해당 파우더가 함유된 제형을 도포하였을 때 피부 온도의 변화에 차이가 발생하는 주요 원인이라고 판단할 수 있다.
- 이는 제형으로 피부의 열이 전도 됨과 동시에 제형 내에 다량 존재하는 수분의 증발에 의해 피부 표면의 온도가 저하되기 때문으로 판단되었다. 이후 30 min 경과 후 시험군인 경옥 함유 제형과 대조군인 파우더 미 함유 제형이 도포된 양쪽뺨 부위에서의 온도 변화의 차이가 약 1.5 ℃로 분명하게 나타났는데, 경옥 함유 제형 도포 직후 낮아졌던 실험자의 우측 뺨(사진 상 좌측) 피부 표면의 온도가 파우더가 포함되어 있지 않은 제형이 도포된 왼쪽 뺨(사진 상 우측)의 온도에 비하여 현저하게 빠르게 재상승하여 온도 차이를 나타내는 것으로 확인되었다. 또한 경옥 파우더 함유 제형과 함께 이산화티탄 파우더 함유 제형 및 연옥 함유 제형을 동일한 방법으로 비교 실험한 결과에서도 경옥이 포함된 제형을 도포한 쪽의 온도 회복이 더 빠르게 나타났다(Figure 4).
- 먼저, 경옥파우더의 우수한 원적외선 방사율 및 방사 에너지를 측정 하고 이를 스킨케어용 O/W 제형에 도입하여 피부에 도포한 결과 피부 표면 온도에 비해 낮은 온도의 제형에 의해 저하된 피부 온도가 경옥 파우더가 포함되지 않은 대조군 제형이 도포된 경우에 비해 원래의 피부 온도로 빠르게 회복되는 것을 관찰하였다. 이후 원소분석, 확산반사스펙트럼 분석 및 침강속도 측정, 증발량 비교분석 등의 결과를 통해 경옥 파우더가 우수한 수분 유지 능력으로 피부 표면에서의 증발현상을 억제하여 피부의 온도가 저하되지 않도록 유지시켜 줄 수 있다는 결론을 도출하였다.
- 태양광 스펙트럼의 에너지 분포는 500 nm 이하 파장의 자외선 및 일부 블루라이트 영역이 약 46%를 점유하므로. 측정한 흡광 스펙트럼의 500 nm 이하 적분 면적을 고려할 때, 동일 세기, 동일 면적, 동일 시간에서 흡광 에너지의 크기는 이산화티탄-경옥-연옥의 순으로 나타나며, 따라서 각각의 파우더에 흡수된 에너지가 모두 원적외선의 형태로 방사된다고 가정할 때, 피부 온도의 상승은 이산화티탄, 경옥, 연옥의 순으로 나타나야 하지만, 열화상 측정 실험을 통해 확인한 피부 온도 변화 측정 결과에서는 경옥, 연옥, 이산화티탄의 순으로 나타났고 따라서 외부에서 빛으로 흡수된 에너지의 원적외선 에너지 방사는 본 연구의 시험 제형이 나타내는 피부 온도 상승의 주 원인이 될 수 없는 것으로 판단된다.
- 한편, 연옥과 경옥 모두 원적외선 방사율이 높은 광물질로 알려져 있는 바, 이를 실제로 한국원적외선 시험연구원에 위탁하여 37 ℃ 조건에서 방사율을 측정한 결과 각각 0.923으로 비교군인 이산화티탄의 방사율 0.89에 비해 높은 방사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 이를 아래의 Table 1의 조성을 갖는 제형 1 ~ 4에 적용하여 방사율을 비교해 보면, 파우더 비율 감소로 인하여 방사율은 각각 0.
후속연구
- 또한, 이산화티탄과 같은 화장품 자외선 차단용 파우더 원료 또는 피지 흡수를 위한 고분자 파우더 원료들은 대부분 다량의 분산제 없이는 제형 내 분산 안정도가 낮고 피부의 유분과 수분을 흡수하고 증발시켜 피부의 건조를 촉진하는 원인이 될 수 있는데 반해 경옥 파우더는 화장품 제형 내 수상에서의 분산 안정성이 매우 뛰어나 이를 화장품 제품에 적용할 경우, 사용감이 매끄럽고 수분감은 높으면서도 환경에 의한 피부의 온도 저하를 효과적으로 억제할 수 있는 새로운 화장품의 개발이 가능할 것으로 판단된다. 뿐만 아니라, 경옥 파우더의 흡광 데이터로부터 미루어볼 때, 자외선 흡광 능력이 우수하지만 유해 가시광선 영역인 블루라이트의 흡광이 없는 이산화티탄 파우더와 혼합 사용하면 종래의 선케어 제품에 자외선으로부터 블루라이트까지 유해한 빛 에너지 영역을 동시에 차단하는 효과를 부여할 수 있는 제품으로도 응용할 수 있을 것으로 생각된다.
- 또한, 이산화티탄과 같은 화장품 자외선 차단용 파우더 원료 또는 피지 흡수를 위한 고분자 파우더 원료들은 대부분 다량의 분산제 없이는 제형 내 분산 안정도가 낮고 피부의 유분과 수분을 흡수하고 증발시켜 피부의 건조를 촉진하는 원인이 될 수 있는데 반해 경옥 파우더는 화장품 제형 내 수상에서의 분산 안정성이 매우 뛰어나 이를 화장품 제품에 적용할 경우, 사용감이 매끄럽고 수분감은 높으면서도 환경에 의한 피부의 온도 저하를 효과적으로 억제할 수 있는 새로운 화장품의 개발이 가능할 것으로 판단된다. 뿐만 아니라, 경옥 파우더의 흡광 데이터로부터 미루어볼 때, 자외선 흡광 능력이 우수하지만 유해 가시광선 영역인 블루라이트의 흡광이 없는 이산화티탄 파우더와 혼합 사용하면 종래의 선케어 제품에 자외선으로부터 블루라이트까지 유해한 빛 에너지 영역을 동시에 차단하는 효과를 부여할 수 있는 제품으로도 응용할 수 있을 것으로 생각된다.
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