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화장품 속 계면활성제 어디까지 알고 있니?

2019.03.15

 



 
대부분의 화장품 뒷면에 빠짐없이 등장하는 핵심 조연, 계면활성제. 갖은 설왕설래에 그간 어렵사리 여겨왔던 그의 가면을 벗길 차례.











아침에 일어나 잠들기 직전까지 마주하는 화장품도 가지각색. 따로 메이크업을 하지 않더라도 클렌저부터 샴푸, 토너, 크림, 자외선차단제까지 버릴 것 하나 없건만 그 종류만 봐도 셀 수 없이 많게 느껴진다. 그만큼 화장품은 일상 속에서 더이상 떼려야 뗄 수 없는 필수적인 역할을 하고 있는 것. 이렇게 밥 먹듯 꾸준히 사용하고 있는 화장품이 과연 무엇으로 어떻게 만들어진 것인지 궁금한 마음이 드는 건 당연지사.

좀 더 자세히 살펴봐야 겠다는 생각도 잠시, 제품 뒷면 복잡하고 어려워 보이는 주장을 그대로 받아들이자 하니 여기저기 들려오는 목소리에 약간의 의구심이 들곤 한다. 특히나 화장품의 대표적인 원료로 손 꼽히는 계면활성제와 관련해 말들이 오고 가는 낌새가 심상치 않아 보인다. 이토록 뒷말이 많은 그는 도대체 무엇인가?






본래 화장품이란 인체를 청결 혹은 미화하여 용모를 밝게 변화시키거나 피부의 건강을 유지 또는 증진시키는 물품으로서 기초화장품의 가짓수만 하더라도 수십 여개에 이른다. 식품의약품안전처의 분류 항목에 따르면, 기초화장품에 사용되는 원료는 물, 유성원료, 계면활성제, 색소, 효능원료, 착향제, 보존제, 점증제, 보습제 등으로 크게 9가지로 나누어 볼 수 있다. 각각의 원료는 제품에 따라 디테일한 배합 비율이나 방법을 달리하여 사용되며, 이중 수성원료와 유성원료는 필수적인 성분으로 가장 큰 비율을 차지하고 있다.

이때 정반대의 특성으로 경계면(Surface)을 형성하며 서로 섞이지 못하는 둘 사이를 중재하여 조화롭게 혼합될 수 있도록 도와주는 물질이 바로 ‘계면활성제(Surfactant)’이다. 즉, 계면활성제는 화학적으로 동일한 분자 내 물에 친화적인 친수기(Hydrophilic group)와 기름에 친화적인 친유기(Lipophilic group, 소수기)의 특성을 동시에 띄어 제품의 기능과 사용 목적에 따라 안전하고 적합한 제형으로 배합하는 과정 상 반드시 필요한 물질이라 할 수 있다.










계면활성제는 물에 용해된 후, 이온화 성질과 여부에 따라 크게 양이온성, 음이온성, 비이온성, 양쪽성으로 구분되며, 이온성을 띄지 않는 비이온성, 산성에서는 양이온, 알칼리성에서는 음이온을 띄는 양쪽성, 음이온, 양이온 순으로 피부 자극도가 높게 나타난다. 또한 친수기와 친유기의 밸런스(HLB, Hydrophilic Lipophilic Balance) 값의 차이와 함께 기초 화장품 내에서의 사용목적과 제형상 활용에 따라 크게 3가지로 분류할 수 있다.




/01/ 세정 작용 Cleansing
거품을 발생시켜 세정력을 발휘함으로써 피부 표면의 오염 물질이나 노폐물을 쉽게 제거해주는 작용을 뜻한다. 클렌저나 바디워시, 샴푸 등에 사용되며, 계면활성제가 수성 원료에 잘 녹는가에 대한 척도를 나타내는 HLB의 값이 클수록 물에 잘 녹는 친수성을 띄며, 작을수록 물에 잘 녹지 않는 특성을 보인다. 중간 정도의 적당한 밸런스 값이 세안용으로 적합하며, HLB가 큰 계면활성제의 경우 바디워시나 헤어 샴푸로 사용된다.





세정제의 대표적인 계면활성제로 활용되는 소듐(암모늄)라우릴설페이트와 소듐(암모늄)라우레스설페이트와 관련된 이슈가 뜨겁다. 장기간 과도한 양에 노출될 경우, 독성 유해물질의 흡수를 촉진하거나 피부 알러지 등의 만성질환을 일으킬 수 있다고. 이와 관련해 지난 2018년 6월, 식약처 산하 식품의약품안전평가원이 실시한 위해평가 결과에 따르면, 이들은 안전 기준의 적정성과 관련하여 화장품 사용에 의해서 발생하는 인체 위해 우려는 낮은 것으로 평가되었다. 그렇지만 미국화장품원료안전성평가위원회(CIR)에 의해 독성과 관련한 영향력이 발현되지 않을지라도 반복적인 사용과 축적으로 인해 피부와 점막에 있어 약한 자극을 보일 가능성이 있는 것으로 평가되기도 하였다.


 대표적 계면활성제  소듐라우릴설페이트(SLS), 소듐라우레스설페이트(SLES), 암모늄라우릴설페이트(ALS), 암모늄라우레스설페이트(ALES) 등



/02/ 유화 작용 Emulsification
다량의 기름을 물에 투명하게 녹여 서로 섞이지 않는 두 종류의 액체를 한 곳에 뭉치지 않게끔 미세한 입자의 상태로 균일하게 흩어지도록 하는 작용을 의미한다. 불투명한 에멀젼이나 크림 등에 활용되며, 분산되는 상을 기준으로 2가지의 유화 형태(Emulsion Type)로 나누어 볼 수 있다.

수중유형(Oil in Water; O/W형, 친수성)은 물에 유성성분이 분산되어 있는 형태로 수분량이 많아 묽은 제형을, 유중수형(Water in Oil; W/O형, 소수성)은 유성 상의 액체에 수용성 상이 분산되어 있는 형태로 유분 기가 크게 나타나 크림 제형이 되는 것이 특징이다.

HLB의 값이 큰 계면활성제(약 8~15 사이)일수록 수중유형에 가까운 반면 작을수록(약 3~6 사이) 유중수형에 가까워진다. 대표적인 PEG-(Polyethylene Glycol)계 화합물의 경우, 단백질 친화성이 높은 편이나 제조 과정 상 에틸렌옥사이드(Ethylene Oxide)나 1,4-다이옥산(1,4-Dioxane)과 같은 독성 부산물이 발생할 가능성이 존재하는 것으로 알려져 있다.


 대표적 계면활성제  PEG-60하이드로제네이티드캐스터오일, PEG-80소르비탄라우레이트, PEG-100캐스터오일, 소르비탄라우레이트, 소르비탄스테아레이트 등



/03/ 가용화 작용 Solubilization
친수기와 소수기를 모두 갖춘 성질을 이용, 정제수와 같은 수성 원료에 잘 녹지 않는 소량의 향료 혹은 지용성 원료 사이의 농도를 맞추어 미셀(Micelle) 구조를 형성함으로써 투명하게 혼합해 용해도를 높이는 작용을 의미한다.

즉, 수성 성분에 계면활성제의 양을 서서히 늘려가면서 소량의 유성 성분을 녹여낼 때, 처음에는 물 표면을 향해 계면활성제가 배열되다가 일정 농도에 다다르면 작은 집합체 형태인 미셀을 형성하게 됨에 따라 불용성 유성 물질이 미셀 내부로 용해되어 혼합되게 되는 것. 이는 토너나 에센스, 향수 등에 활용되며, 열역학적으로 안정한 성격을 띄어 장시간 방치해 두어도 물과 기름으로 분리되지 않는 특징을 보인다.


 대표적 계면활성제  소르비탄올리베이트, 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 60, 레시틴, 라네스-20, 라네스-25, 라네스-40 등










그렇다면 화장품에 계면활성제가 사용되면 피부에 어떤 영향을 미치는 것일까? 스킨케어 제품에 활용되는 계면활성제는 그 자체로 피부에 어떠한 반응을 야기할 가능성은 적은 편이나 함께 함유된 다른성분과 관련하여 피부에 복합적인 작용을 일으킬 수 있다. 계면활성제의 용해성에 의해 피부 각질층의 지질막이 손상되고 이로 인해 피부의 방어 기능에도 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 것이 가장 대표적인 주장.

특히 소듐(암모늄)라우릴설페이트와 소듐(암모늄)라우레스설페이트와 같이 풍성한 거품과 함께 세정 효과를 보이는 계면활성제는 친유기 부분이 유성 오염 물질에 흡착되어 제거되는 과정에서 각질층의 본연의 수분 보유 능력을 앗아가 피부 자극을 유발하거나 단백질 변성으로 인한 세포 파괴 등을 초래할 가능성에 대한 논의가 지속되고 있다.

실제 한 화장품 회사의 계면활성제가 피부의 보습 및 경피수분손실량에 미치는 영향에 관한 연구 결과에 따르면, PEG 계열 계면활성제와 W/O 계면활성제를 사용한 두가지 물질은 보습력이 낮게 측정되었으며, 경피수분손실량에도 일부 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 또한 물과 기름을 섞이게하는 유화제가 함유된 제품의 경우, 피부 표면 지질막을 약화시켜 유효성분의 경피 흡수를 돕기 때문에 지속적인 사용이 피부를 악화시키는 데 일부 영향을 미칠 가능성이 존재하는 성분으로 평가되기도 한다.






복잡하고 긴 성분명에도 불구하고 계면활성제가 최근 들어 가장예민하게 받아들여지는 화장품 성분 중 하나가 된 것은 부정할 수 없다. 각종 논란의 여지 속에서 그럼에도 화장품에 계면활성제가 존재하는 이유는 무엇일까? 앞서 언급했듯 노폐물을 깨끗이 클렌징을 하거나 수성 원료를 모공 사이로 흡수시키기 위해서 필요한 유성성분을 서로 섞어주는 등 제품에 따라 각각의 역할이 다르며, 적합한 제형으로 만들기 위한 과정에서 반드시 필요한 물질로 빠져선 안 될 존재이기 때문.

따라서 특히나 시중에서 판매되고 있는 대다수의 제품들은 다양한 기능 상의 성분들을 적절한 함량으로 배합, 각종 테스트를 통해 안전성과 관련된 검증을 마쳤다는 점에서 이를 보다 넓은 시각으로 바라볼 필요가 있다. 다만 클렌저에서부터 샴푸, 바디워시, 치약 등에 이르기까지 여러 화장품을 매일같이 사용하게 된다는 것을 미루어 보았을 때, 이들이 피부에 쌓였을 때 비롯될 수 있는 영향력에 대해 지속적인 관찰이 필요하다.







 References 
1. 화장품 중 소듐(암모늄)라우레스설페이트 위해평가/식품의약품안전평가원/2018.06
2. 계면활성제가 피부의 보습 및 경피수분손실량에 미치는 영향 연구/㈜코리아나화장품 송파기술 연구소, 한국기술교육대학교 에너지신소재화학공학과/2018.06
3. 화장품에 사용되는 성분들은 무엇이 있나요? 4/국민일보/ 2010. 01
4. Surfactants and Emulsifiers/Dermascope








 

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