고령사회에 진입하면서 효과가 좋은 화장품을 찾는 소비자들의 니즈도 증가했다. 기능성 화장품의 수요가 증가되면서 2017년에는 기능성 화장품의 범위가 미백, 주름개선, 자외선 차단 세가지 항목에서 탈염·탈색제, 제모제, 염모제, 탈모 증상 완화, 여드름성 피부 완화, 피부 장벽 강화를 위한 보습 개선, 튼살로 인한 붉은선을 완화 제품으로 8종이 추가되어 총 11종으로 확대되었다. 이에 따라 화장품 산업에서는 미용 기능과 치료 기능의 코스메슈티컬 중심으로 제형 및 기술 연구가 성장하고 있다.
인체를 보호하고 수분 손실을 막는 피부의 각질층은 화장품의 경피 흡수에 큰 장벽 이기도 하다. 화장품의 효과적인 경피 흡수를 위해 나노에멀젼 연구는 코스메슈티컬 시장에 핵심 기술이 되고 있다. 200nm 이하 크기 입자의 나노에멀젼은 각질세포 사이의 투과가 유리하여 피부 보습력을 높일 수 있고, 활성 성분을 피부 속에 전달할 수 있다.
그러나 나노에멀젼의 제조 방법으로 흔히 사용되는 고에너지법은 고가 장비로 비용적인 측면에서 활용이 어려울 수 있으며 많은 시간과 공간 그리고 에너지를 필요로 한다. 최근 지속가능한 경영을 위해 기업이 환경과 사회에 얼마나 기여하는지의 ESG경영(Environmental, Social, Governance)이 강조되고 있다. 이에 따라 에너지를 아끼고 친환경적인 ESG정책을 고려해서 본 연구에서는 약간의 혼합을 해주는 정도의 저에너지 방법으로 나노에멀젼을 제조하고자 한다.
저에너지 방법인 전상유화법으로 나노에멀젼을 제조하고자 할 때 마이셀→W/O→라멜라 구조→D상(상의 반전)→O/D겔→O/W 과정으로 나노에멀젼을 형성한다. 작은 입자 크기를 형성하기 위해서는 D상 형성이 중요한데, 폴리올은 D상 형성에 도움을 준다. 따라서 폴리올은 보습 기능뿐 아니라 입자 크기나 에멀젼의 안정성에도 영향을 끼친다. 본 연구에서는 전상유화법을 이용하여 다양한 폴리올을 함량별로 적용한 나노에멀젼을 제조하고 4주간의 안정성을 비교하였다.
본 연구를 통해 도출된 결과는 다음과 같다.
첫째, 전상유화법을 이용하여 폴리글리세릴계 유화제 1%로 나노에멀젼을 제조하고자 할 때 오일은 유화제와 5:5의 비율인 1%일 때 유화 과정에서 D상을 형성하였으며, 결과적으로 푸른빛의 투명한 O/W 나노에멀젼을 얻을 수 있었다.
둘째, 다양한 폴리올이 함량별로 적용된 에멀젼의 성상은 글리세린, 프로판다이올, 부틸렌글라이콜, 다이프로필렌글라이콜, 펜틸렌글라이콜을 적용한 순서로 투명하였으며, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% 순으로 함량이 증가할수록 불투명하였다. 또한 글리세린 10%포함된 에멀젼만 실온과 고온 보관 조건에서 4주 이상 반투명한 성상을 유지하였다.
셋째, 에멀젼의 입자 사이즈는 글리세린, 프로판다이올, 부틸렌글라이콜, 다이프로필렌글라이콜, 펜틸렌글라이콜을 적용한 순서로 커졌으며, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% 순으로 함량이 증가할수록 커졌다. 또한 글리세린 10%함유한 에멀젼만 실온과 고온 보관 조건에서 4주 이상 200nm 이하의 입자 크기를 유지하였다.
넷째, 에멀젼의 제타 포텐셜 수치값은 글리세린, 프로판다이올, 부틸렌글라이콜, 다이프로필렌글라이콜, 펜틸렌글라이콜 순으로 컸으며, 글리세린 10%를 함유한 샘플만 실온과 고온 보관 조건에서 비교적 안정한 수치를 나타내었다.
다섯째, 4주간의 안정도 측정 결과 글리세린, 프로판다이올, 부틸렌글라이콜, 다이프로필렌글라이콜, 다이프로필렌 글라이콜, 펜틸렌글라이콜 순으로 안정도에 도움을 주며, 다이프로필렌 글라이콜이나 펜틸렌글라이콜은 10% 이상 사용할 경우엔 오히려 에멀젼의 안정성을 떨어뜨릴 수 있다.
여섯째, 저점도 나노에멀젼에 글리세린을 10% 함유할 경우 고온안정성에 도움을 주며, 4주 이상 200nm 이하의 안정한 나노입자를 형성할 수 있다.
코스메슈티컬 시장의 규모가 증가함에 따라 나노에멀젼의 기술 연구도 활발하게 이루어지고 있다. 저에너지법 전상유화는 에너지절약을 함으로서 친환경적이며, 지속가능한 경영 활동으로 ESG정책에 도움이 될수 있다. 전상유화법을 이용한 나노에멀젼 제조시 유화 과정에서 D상이 형성되어야 미세한 입자 크기의 안정한 에멀젼을 얻을 수 있으며, 폴리올은 D상 형성에 도움을 준다. 이에 따라 폴리올의 적절한 종류와 함량을 사용한다면 보습력과 항균력뿐 아니라 안정성 향상에도 도움이 될 수 있는 것을 확인하였다. 본 연구가 나노에멀젼 기술연구에 도움이 되길 바라며, 이외에도 다양한 유화제의 조합이나 고분자를 이용하여 안정성을 향상시킬 수 있는 연구 또는 입자 안에 활성 성분을 적용하여 나노 전달체로서의 연구 등 관련된 다양한 후속 연구가 지속되길 기대한다.