[논문]화장품 유형별 유해 중금속 함량 비교 연구

이진희; 김지연; 박상규; 이재호; 윤종호; 김경태; 김혜정

doi:10.5668/jehs.2019.45.2.154

화장품 유형별 유해 중금속 함량 비교 연구
Comparative Study of Hazardous Heavy Metal Contents by Cosmetic Type 원문보기

韓國環境保健學會誌 = Journal of environmental health sciences, v.45 no.2, 2019년, pp.154 - 163

이진희 (대구광역시 보건환경연구원 약품화학과) , 김지연 (대구광역시 보건환경연구원 약품화학과) , 박상규 (대구광역시 보건환경연구원 약품화학과) , 이재호 (대구광역시 보건환경연구원 약품화학과) , 윤종호 (대구광역시 보건환경연구원 약품화학과) , 김경태 (대구광역시 보건환경연구원 약품화학과) , 김혜정 (경운대학교 간호보건대학 임상병리학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives: The hazardous heavy metal contents of cosmetics were investigated and the resulting values were compared by type of cosmetics: skin care preparations (SCP), hair preparations (HP), makeup preparations (MP), and eye makeup preparations (EMP). Methods: The hazardous heavy metal contents (Pb, As, Cd, Sb, Ni and Hg) were analyzed for 358 cosmetics products (187 SCP, 82 HP, 56 MP, and 33 EMP). Hg was measured by the amalgamation method, and other hazardous heavy metals were measured by inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP-OES) after decomposition using the microwave method. Results: The mean contents of Pb, As, Cd, Sb, Ni, and Hg in cosmetics were 0.424, 0.068, 0.024, 0.398, $0.567{\mu}/g$, and Not Detected, respectively. All of the hazardous heavy metals were detected in most products, but below the recommended maximums of the Ministry of Food and Drug Safety. The level of Cd was the lowest at 14.8%, and Sb was the highest at 41.2%. Pb, Sb and Ni showed the highest mean value and detection rate in EMP. As, Cd, and Hg showed the highest in SCP, HP, and MP, respectively. Conclusion: Hazardous heavy metals were detected in most products. In particular, Pb, Sb, and Ni were broadly detected in EMP, meaning more stringent quality control is required.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. The number cosmetics by type used in experiment
그림 Fig. 1. The schematic diagram of analysis for Pb, As, Cd, Sb and Ni.
표 Table 2. The operation conditions of ICP-OES and Mercury analyzer
표 Table 3. The validation results of 6 kinds of hazardous heavy metals
표 Table 4. The results of certified reference material (CRM)
표 Table 5. The hazardous heavy metal concentration (µg/g) in cosmetics
표 Table 6. The acceptable concentration of hazardous heavy metals in cosmetics
표 Table 7. The hazardous heavy metal concentrations (µg/g) by cosmetic types

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 유형별 화장품의 유해 중금속 함량을 조사하기 위하여, 「화장품 안전기준 등에 관한 규정」에 따른 납, 비소, 카드뮴, 안티몬, 니켈 및 수은 등 6개 항목에 대한 결과를 비교해 보고자 하였다.

제안 방법

「화장품 안전기준 등에 관한 규정」에 의거 납, 비소, 카드뮴, 안티몬 및 니켈의 전처리는 유도결합 플라즈마분광기(ICP-OES: Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer)를 이용하는 방법에 따라 실험 재료를 마이크로웨이브용 Vessel에 약 0.2 g 정도 취하여 질산 7mL, 염산 2mL 및 황산 1mL를 가한 후 Hood에서 16시간 이상 방치하였다. 이와 같이 예비분해를 한 후 시료를 마이크로웨이브로 20분간 분해하였다.
2014년부터 2017년 까지 대구시내 유통 화장품 가운데 기초화장용 187건, 두발용 82건, 색조 화장용56건, 눈 화장용 제품류 33건 등 총 358개 제품을 대상으로 납 등 여섯 항목의 유해 중금속 함량을 조사하였다. 그리고, 그 결과를 유형별로 분류하여 여러 종류의 유해 중금속 함량을 조사한 다른 연구결과와^13-20) 비교 하였다.
기초화장용 187건, 두발용 82건, 색조 화장용 56건, 눈 화장용 제품류 33건에 대하여 납, 비소, 카드뮴, 안티몬, 니켈 및 수은의 유해 중금속 함량을 분석하였다(Table 5). 대부분의 화장품에서 유해 중금속이 검출되었으며, 검출률은 카드뮴이 가장 적은14.
기초화장용, 두발용, 색조 화장용, 눈 화장용 제품류에 대해 유형에 따른 유해 중금속 함량을 분석하였다(Table 7). 제품 유형별로 비교했을 때, 납은 눈화장용 제품류에서 검출률(69.
기초화장용, 두발용, 색조 화장용, 눈 화장용 제품류에 대해 유형에 따른 유해 중금속 함량을 분석하였다. 인체에 축적되며 뇌와 신장이 손상되어 사망할 수도 있는 납은 눈 화장용 제품류에서 가장 높은 검출률을 보였다.
납, 비소, 카드뮴, 안티몬 및 니켈에 대한 검량선 작성을 위하여 0.01, 0.2, 1, 2 µg/mL의 농도로 표준용액을 2% 질산용액으로 희석하였다.
납, 비소, 카드뮴, 안티몬 및 니켈에 대한 검출한계를 구하기 위하여 7개의 공시험용 시료에 표준용액(희석 후 농도 0.05 µg/mL)을 첨가하여 전 처리한 후 측정하였다.
회수율 검증 및 분해효율과 측정감도를 비교하기 위하여 일정농도의 중금속을 함유하고 있는 표준인증물질(certified reference material: ERA (A Waters Company, P255-500))를 사용하였다. 납, 비소, 카드뮴, 안티몬 및 니켈에 대한 회수율을 구하기 위하여 3개의 공시험용 시료에 표준인증물질을 추가하여 전처리 한 후 측정하였다. 수은에 대한 회수율을 구하기 위하여 3개의 공시험용 시료에 표준인증물질을 추가하여 전처리 없이 측정하였다(Table 4).
납, 비소, 카드뮴, 안티몬 및 니켈에 대한 회수율을 구하기 위하여 5개의 공시험용 시료에 표준용액(희석 후 농도 0.5 µg/mL)을 첨가하여 전 처리 한후 측정하였다.
납, 비소, 카드뮴, 안티몬 및 니켈은 마이크로웨이브(MARS X traction, CEM, USA)를 사용하여 전처리 하였으며, 그 시험용액을 ICP-OES (Optima 8300 DV, Perkin Elmer, USA)를 사용하여 분석 하였다. 수은은 수은분석기(DMA-80 Direct Mercury Atomizer, MILESTONE S&T Co.
대구시내 유통 화장품의 유해 중금속 함량을 조사하기 위하여 2014년부터 2017년까지 수집한 기초화장용, 두발용, 색조 화장용, 눈 화장용 제품류 등 총 358개 제품을 대상으로 납, 비소, 카드뮴, 안티몬, 니켈, 수은의 함량을 구하고 화장품 유형별로 함량을 비교하였다.
대상 화장품의 년도 별 확보 된 개수와 그 분류는 Table 1과 같다. 매년 수거 또는 구매된 화장품은 전처리 후 보관하여 일괄적으로 분석하였다.
수은에 대한 검량선 작성을 위하여 0.001, 0.002, 0.005, 0.01 µg/mL의 농도로 표준용액을 0.001% L-cysteine용액으로 희석하였다.
납, 비소, 카드뮴, 안티몬 및 니켈에 대한 회수율을 구하기 위하여 3개의 공시험용 시료에 표준인증물질을 추가하여 전처리 한 후 측정하였다. 수은에 대한 회수율을 구하기 위하여 3개의 공시험용 시료에 표준인증물질을 추가하여 전처리 없이 측정하였다(Table 4).
1). 수은은 수은분석기(Mercury analyzer)를 이용하는 방법에 따라 전처리 없이 시료 약 50 mg을 정밀하게 달아 수은분석기로 분석하였다.^2,7)
이 액을 증류수로 전체량을 50 mL로 한 후 Syringe filter (Nylon filter media, 0.45 µm×13 mm Diameter, Whatman)로 여과 한 후 시험용액으로 하여 분석하였다(Fig. 1).

대상 데이터

2014년부터 2017년 까지 대구시내 유통 화장품 가운데 기초화장용 187건, 두발용 82건, 색조 화장용56건, 눈 화장용 제품류 33건 등 총 358개 제품을 대상으로 납 등 여섯 항목의 유해 중금속 함량을 조사하였다. 그리고, 그 결과를 유형별로 분류하여 여러 종류의 유해 중금속 함량을 조사한 다른 연구결과와^13-20) 비교 하였다.
2014년부터 2017년까지 유통 화장품 가운데 소비가 증가하고 있는 제품을 중심으로 백화점, 대형마트 및 로드 샵에서 수거 또는 구매 된 기초화장용 187건, 두발용 82건, 색조 화장용 56건, 눈 화장용 제품류 33건을 대상으로 조사 연구 하였다. 대상 화장품의 년도 별 확보 된 개수와 그 분류는 Table 1과 같다.
Nitric acid (Junsei Chemical Co., Ltd. Japan), Hydrochloric acid (Daejung chemicals & Metals Co., Ltd., Korea) 및 Sulfuric acid (Daejung chemicals & Metals Co., Ltd., Korea)는 유해 중금속용을 사용하였으며, 증류수는 Millipore사의 초 순수장치(Milli-Q Direct 16 system, Darmstadt, Germany)로 제조한 저항 값 18.2 MΩ 이상인 정제수를 사용하였다.
검출한계 및 회수율 실험을 위하여 납, 비소, 카드뮴, 안티몬, 니켈 및 수은의 공시험용 시료로 기초화장용 제품류(2015년산)를 사용하였다.
분석을 위한 표준용액은 Quality control standard 21 (As, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Se, Sr, Ti, Tl, V, Zn 100 µg/mL, Perkin Elmer, USA)과 Hg (1000 mg/L, Perkin Elmer, USA)을 사용하였으며 회수율 검증을 위해 ERA 표준인증물질(A Waters Company, P255-500)을 사용하였다.
회수율 검증 및 분해효율과 측정감도를 비교하기 위하여 일정농도의 중금속을 함유하고 있는 표준인증물질(certified reference material: ERA (A Waters Company, P255-500))를 사용하였다. 납, 비소, 카드뮴, 안티몬 및 니켈에 대한 회수율을 구하기 위하여 3개의 공시험용 시료에 표준인증물질을 추가하여 전처리 한 후 측정하였다.

데이터처리

검출한계 이하의 결과 값은 불검출(Not Detected, ND)로 처리한 후 통계상에서는 0.000 µg/g으로 처리하였다.
기초화장용, 두발용, 색조 화장용 및 눈 화장용 제품류의 검출 결과 통계처리는 SPSS 21.0 for windows (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 통계프로그램을 이용하였으며, 유해 중금속별 검출 농도를 제품 유형별로 비교하기 위하여 일원배치분산 분석(one-way ANOVA)으로 실시하였다. 분석결과 검증을 위하여 Tukey’s multiple range test를 이용하였으며, 통계학적인 유의성 검증은 p<0.
분석결과 검증을 위하여 Tukey’s multiple range test를 이용하였으며, 통계학적인 유의성 검증은 p<0.05의 수준으로 하였다.

성능/효과

1,2,3) 약 5,000년 전 고대 사람들이 종교 의식에 사용했던 향수를 시작으로 화장품은 유구한 역사와 더불어 오랫동안 우리와 함께 해왔다고 할 수 있을 것이다.^4,5) 현대는 경제의 발달로 인한 소득의 증가로 아름다움에 대한 관심이 더욱 증대되고 있으며, 생활수준의 향상으로 남녀노소를 불문하고 화장품은 소비자들에게는 없어서는 안 될 생활필수품이 되었다.
⁹⁾ 이에 정부는 화장품 안전 기준 등에 관한 규정으로 납, 비소, 카드뮴, 안티몬, 수은 뿐 만 아니라 2017년 12월에 니켈을 추가하여 총 6종의 유해 중금속을 관리하고 있다.³⁾ 유해 중금속은 비중이 5.0 이상 되는 금속 원소로 현재 화장품에 대한 관리 항목인 납, 비소, 카드뮴과 수은은 인체에 대한 독성이 매우 강한 것으로 알려져 있다. 이들 유해 중금속은 인체내에서 쉽게 소실되지 않고 축적 되어 장기간에 걸쳐 인체에 해를 가하는 특성이 있으며,^10,11) 각 중금속에 대한 특징적인 유해성은 다음과 같다.
^1,2,3) 약 5,000년 전 고대 사람들이 종교 의식에 사용했던 향수를 시작으로 화장품은 유구한 역사와 더불어 오랫동안 우리와 함께 해왔다고 할 수 있을 것이다.^4,5) 현대는 경제의 발달로 인한 소득의 증가로 아름다움에 대한 관심이 더욱 증대되고 있으며, 생활수준의 향상으로 남녀노소를 불문하고 화장품은 소비자들에게는 없어서는 안 될 생활필수품이 되었다.^1,2,6,7) 여성뿐만 아니라 남성들도 아름다운 피부를 가꾸기 위해 화장품을 애용하고 소비량 또한 많아지고 있는 추세이다.
가장 높은 평균값과 검출값도 눈 화장용 제품류 이었다. 가장 높은 검출률, 평균값, 검출값이 눈화장용 제품류였다.
예전부터 독약으로 사용되고, 일부는 발암 물질인 비소는 기초화장용 제품류에서 가장 높은 검출률을 보였다. 가장 높은 평균값은 기초화장용 제품류, 검출값은 색조 화장용 제품류 이었다. 수렴·유연·영양화장수, 마사지 크림, 에센스, 오일, 파우더 등이 속하는 기초화장용 제품류에서 비소의 검출률과 평균값이 가장 높았는데, 색조 화장용에서 높은 평균값을 보인 백의⁸⁾ 보고와 색조 화장용이나 눈 화장용에서 높은 평균값을 보인 김 등의²⁶⁾ 보고와는 차이를 보여주었다.
급성 중독으로 죽음에도 이르게 할 수 있는 수은은 색조 화장용 제품류가 가장 높은 검출률을 보였다. 제품 유형별 평균값은 큰 차이가 없었다.
173 µg/g으로 가장 높았다. 기초화장용 제품류의 검출값이 눈 화장용 제품류와 비교했을 때 통계적으로 유의하게 차이가 있었다.
기초화장용 제품류의 평균값이 가장 높았으며, 검출값은 색조 화장용 제품류가 1.173 µg/g으로 가장 높았다.
001% L-cysteine용액으로 희석하였다. 납, 비소, 카드뮴, 안티몬 및 니켈에 대한 검량선의 결정계수(R²)는 0.9999 이상이었으며, 수은에 대한 검량선의 결정계수(R²)는 0.9995으로 양호한 직선성을 보였다(Table 3).
463 µg/g으로 가장 높았다. 눈 화장용 제품류의 검출값이 기초화장용, 두발용, 색조 화장용 제품류와 비교했을 때 통계적으로 유의하게 차이가 있었다.
눈 화장용 제품류의 평균값이 가장 높았으며, 검출값도 눈 화장용 제품류가 2.838 µg/g으로 가장 높았다.
눈 화장용 제품류의 평균값이 가장 높았으며, 검출값도 눈 화장용 제품류가 7.463 µg/g으로 가장 높았다.
눈 화장용 제품류의 평균값이 가장 높았으며, 검출값도 눈 화장용 제품류가10.457 µg/g으로 가장 높았다.
기초화장용 187건, 두발용 82건, 색조 화장용 56건, 눈 화장용 제품류 33건에 대하여 납, 비소, 카드뮴, 안티몬, 니켈 및 수은의 유해 중금속 함량을 분석하였다(Table 5). 대부분의 화장품에서 유해 중금속이 검출되었으며, 검출률은 카드뮴이 가장 적은14.8%이며 안티몬이 가장 많은 41.2%이었다. 화장품 358건의 평균값은 납 0.
독성이 강하고 생체 내에 축적되어 여러 중독 증상을 일으키는 카드뮴은 두발용 제품류에서 가장 높은 검출률을 보였다. 가장 높은 평균값과 검출값도 두발용 제품류 이었다.
312 µg/g으로 가장 높았다. 두발용 제품류의 검출값이 색조 화장용, 눈 화장용 제품류와 비교했을 때 통계적으로 유의하게 차이가 있었다.
두발용 제품류의 평균값이 가장 높았으며, 검출값도 두발용 제품류가 0.312 µg/g으로 가장 높았다.
민감성 피부염, 알레르기성 천식, 폐렴을 일으키는 니켈은 눈 화장용 제품류에서 가장 높은 검출률을 보였다. 가장 높은 평균값과 검출값도 눈 화장용 제품류 이었다.
화장품 유형에 따른 유해 중금속 함량을 분석한결과, 납, 안티몬, 니켈이 눈 화장용 제품류에서 검출률, 평균값과 검출값이 가장 높았다. 비소, 카드뮴, 수은은 검출 된 평균값이 대체로 낮은 편이지만, 비소는 기초화장용, 카드뮴은 두발용, 수은은 색조 화장용 제품류에서 검출률이 높았다.
008 µg/g로 가장 높았다. 색조 화장용 제품류의 검출값이 두발용 제품류와 비교했을 때 통계적으로 유의하게 차이가 있었다.
연구 결과 기초화장용, 두발용, 색조 화장용, 눈 화장용 모두 유해 중금속이 다양하게 검출되었으며, 특히 눈 화장용 제품류는 납, 안티몬, 니켈이 높게 검출되어 보다 철저한 안전성 품질관리가 필요한 것으로 생각된다. 향후에는 이번 연구에서 다루지 못한기타 유해 중금속에 대한 추가적 함량 조사를 통하여 화장품 안전관리가 더욱 내실 있게 다루어지기를 바란다.
예전부터 독약으로 사용되고, 일부는 발암 물질인 비소는 기초화장용 제품류에서 가장 높은 검출률을 보였다. 가장 높은 평균값은 기초화장용 제품류, 검출값은 색조 화장용 제품류 이었다.
567 µg/g으로 나타났고 수은은 불검출(ND)로 조사되었다. 유해 중금속 검출률은 안티몬이 가장 높았으며, 카드뮴이 가장 낮았다. 화장품 유형별로 살펴보면, 기초화장용 화장품에서는 비소가 검출률이 높았으며 평균함량은 0.
기초화장용, 두발용, 색조 화장용, 눈 화장용 제품류에 대해 유형에 따른 유해 중금속 함량을 분석하였다. 인체에 축적되며 뇌와 신장이 손상되어 사망할 수도 있는 납은 눈 화장용 제품류에서 가장 높은 검출률을 보였다. 가장 높은 평균값과 검출값도 눈 화장용 제품류 이었다.
전체 화장품의 함량 평균값은 납 0.424 µg/g, 비소0.068 µg/g, 카드뮴 0.024 µg/g, 안티몬 0.398 µg/g,니켈 0.567 µg/g으로 나타났고 수은은 불검출(ND)로 조사되었다.
제품 유형별 평균값은 기초화장용, 두발용과 눈 화장용 제품류가 불검출(ND)이고 색조화장용 제품류가 0.001 µg/g로 큰 차이가 없었다.
기초화장용, 두발용, 색조 화장용, 눈 화장용 제품류에 대해 유형에 따른 유해 중금속 함량을 분석하였다(Table 7). 제품 유형별로 비교했을 때, 납은 눈화장용 제품류에서 검출률(69.7%)이 가장 높았다. 제품 유형별 평균값은 기초화장용 0.
피부염, 각막염, 결막염을 유발한다고 알려진 안티몬은 눈 화장용 제품류에서 가장 높은 검출률을 보였다. 가장 높은 평균값과 검출값도 눈 화장용 제품류 이었다.
화장품 유형별로 살펴보면, 기초화장용 화장품에서는 비소가 검출률이 높았으며 평균함량은 0.125 µg/g, 두발용 화장품은 카드뮴의 검출률이 높았으며 평균함량은 0.053 µg/g, 색조 화장용 화장품은 수은의 검출률이 높았으며 평균함량은 0.001 µg/g 그리고 눈 화장용 화장품은 니켈, 안티몬, 납이 높은 검출률을 보였으며 각각 평균함량은 2.514, 1.084, 1.686 µg/g으로 나타났다.
화장품 유형에 따른 유해 중금속 함량을 분석한결과, 납, 안티몬, 니켈이 눈 화장용 제품류에서 검출률, 평균값과 검출값이 가장 높았다. 비소, 카드뮴, 수은은 검출 된 평균값이 대체로 낮은 편이지만, 비소는 기초화장용, 카드뮴은 두발용, 수은은 색조 화장용 제품류에서 검출률이 높았다.

후속연구

이번 연구를 수행함에 있어서, 수집한 검체의 표본 수가 화장품 유형별로 고르지 않고 대구지역에서 유통되는 화장품만을 대상으로 한 연구의 제한점이 있었으나 화장품 유형별 유해 중금속 함량을 비교연구함으로써 화장품 유해성 연구 기초자료로 제공되는데 의의가 있다고 할 수 있겠다.
연구 결과 기초화장용, 두발용, 색조 화장용, 눈 화장용 모두 유해 중금속이 다양하게 검출되었으며, 특히 눈 화장용 제품류는 납, 안티몬, 니켈이 높게 검출되어 보다 철저한 안전성 품질관리가 필요한 것으로 생각된다. 향후에는 이번 연구에서 다루지 못한기타 유해 중금속에 대한 추가적 함량 조사를 통하여 화장품 안전관리가 더욱 내실 있게 다루어지기를 바란다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	화장품법에서 화장품의 정의는 무엇인가?	화장품법에서 ‘화장품’의 정의는 인체를 청결·미화하여 매력을 더하고 용모를 밝게 변화시키거나 피부·모발의 건강을 유지 또는 증진하기 위하여 인체에 바르고 문지르거나 뿌리는 등 이와 유사한 방법으로 사용되는 물품으로서 인체에 대한 작용이 경미한 것이라 하고 있다.1,2,3) 약 5,000년 전 고대 사람들이 종교 의식에 사용했던 향수를 시작으로 화장품은 유구한 역사와 더불어 오랫동안 우리와 함께 해왔다고 할 수 있을 것이다.
	화장품의 사용 목적은 무엇인가?	화장품의 사용 목적은 주로 피부 기능을 정상화하기 위해 필요한 성분을 공급하고 자외선으로부터 피부를 보호하기 위해 장벽 기능을 강화하여 피부 손상과 노화를 억제하며 다양한 환경적인 요인들로부터 깨끗한 피부를 유지 및 보호하는 것이라 할 수 있다.7,8) 경기 침체로 다수의 소비재 시장이 어려움을 겪었음에도 화장품 사업은 국내 시장에서 성장세를 이어갔다.
	화장품에 함유되어 있는 유해 중금속 중에서, 납은 어떤 유해성을 가지고 있는가?	납은 인체의 거의 모든 조직에 영향을 미치고 인체에 축적되는 독성물질이며, 중독 증상은 두통, 복통, 구토, 빈혈, 경련, 혼수, 만성 신장염, 중추 신경계 장애이다. 고농도의 납에 중독되면 성인이나 어린이 모두 뇌와 신장이 손상되어 사망할 수도 있다. 임산부는 유산을 할 수 있으며, 남성의 생식 기능도 저하 시킨다.10,11)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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