계면활성제는 우리 생활에서 떼어놓을 수 없는 밀접한 물질이다. 세안용 비누, 세안크림, 면도크림, 샴푸, 치약, 세정제품 등에 사용된다.
화장품 업계는 이 때문에 보다 안전하게 사용하기 위해 많은 노력을 하고 있다. 제품의 용도를 고려하고 이에 맞게 계면활성제의 종류를 선택해 원료로서의 특성을 잘 살려서 인체에 안전하게 사용하도록 하고 있다.
오늘날 합성 계면활성제는 자연계에 존재하는 다양한 천연계면활성제를 모방하거나 근간으로 합성한 것들이 대부분이기 때문에 계면활성제의 역할은 보다 증진됐다.
안전성은 천연계면활성제에 비해 떨어지지 않고 오히려 개선되었으므로 거부감 없이 사용해도 괜찮다는 게 전문가들의 설명이다. 화장품 원료로서의 합성계면활성제에 대해 알아 본다. [자료제공 : 아모레퍼시픽]
1. 계면활성제란?
소금쟁이가 물에 떠 있을 수 있는 힘, 클립이 물에 떠 있을 수 있는 힘, 기름과 물이 섞이지 않게 하는 힘 등의 표면장력을 없애주는 물질이다.
하나의 분자 내에 물을 좋아하는 친수성 작용기와 기름을 좋아하는 친유성 작용기가 동시에 존재하는 양친매성 물질로서 물과 기름의 경계면에 흡착해 그 경계면의 물리적, 화학적 성질을 현저하게 바꿔주는 역할을 한다.
계면이란 고체/기체, 고체/액체, 고체/고체, 액체/기체, 액체/액체가 서로 맞닿은 경계면으로 계면활성제란 이런 계면에 흡착해 계면의 경계를 완화시키는 역할을 하는 물질을 말한다.
계면활성제는 분자중에 친수기와 소수기를 동시에 가지며 용매에 용해 또는 분산되어 선택적으로 계면에 흡착됨으로써 그 계면의 성질을 현저히 변화시키는 물질이다.
계면흡착 능력 - 물에 용해된 계면활성제의 소수기의 물로부터 벗어나려는 성질.
1) 수용액 표면 흡착 : 기포생성
2) 물-기름 계면 흡착 : 에멀젼 생성
3) 액체-고체 계면흡착 : 미립자의 분산 안정화
계면활성제가 갖고 있는 친수성 친유성의 상대적인 세기 (HLB, Hydrophilie-Lipophile balance)에 따라서 계면활성제의 사용 용도가 결정된다.
2. 계면활성제의 이용
생활속에서 다양한 계면활성제를 사용하고 있다.
△스킨 - 유화제 △로션 - 유화제 △샴푸 - 세정제 △바디 클렌저 - 세정제 △치약 - 세정제 △비누 - 세정제 △퐁퐁 - 세정제 △의약품 - 유화제 △도료 - 분산제 △기타
3. 계면활성제의 종류
1) 음이온 계면활성제
음이온 계면활성제는 물에 용해될 때 친수기 부분이 음이온으로 해리되며 Carboxyl, Sulfate, Sulfonate, Phosphate 구분할 수 있다. 이러한 음이온 계면활성제는 세정력, 기포력이 우수해 세안용 비누, 세안크림, 면도크림, 샴푸, 치약, 세정제품 등에 사용된다.
2) 양이온 계면활성제
양이온 계면활성제는 물에 용해될 때 친수기 부분이 양이온으로 해리되는 것이고 세정, 유화, 가용화 등 통산의 계면활성 효과를 응용함과 동시에 화장품에서는 특히 모발에 흡착해 유연효과나 대전 방지 효과를 나타내기 때문에 헤어린스에 이용된다.
3) 양쪽성 계면활성제
양쪽성 계면활성제는 분자내에 양이온성 관능기와 음이온성 관능기를 1개 혹은 그 이상을 동시에 갖고 있는 것을 말한다. 일반적으로 알칼리성 하에서 음이온으로, 산성하에서는 양이온의 양쪽 이온으로 해리된다.
피부에 자극성과 독성이 낮은 장점과 함께 양쪽성 계면활성제 중에서도 세정력, 살균력, 정균력, 기포력, 유연효과를 갖고 있어서 촉진 효과를 목적으로 에어로졸 제품에도 이용도 됩니다. 모발에 대한 유연효과, 대전 방지효과, 습윤효과를 갖고 있기 때문에 샴푸와 헤어린스, 헤어용 제품 등에 사용된다.
4) 비온성 계면활성제
비이온 계면활성제는 이온성, 양쪽성 계면활성제와 달라서 분자 중에 이온으로 해리되지 않는 수산기(-OH), 에테르결합(-O-), 아마이드 결합(-CONH-), 에스테르 결합(-COOR) 등을 분자 중에 갖고 있는 계면활성제이다.
비이온성 계면활성제의 친유기, 친수기의 밸런스 차이에 따라 용해도, 습윤력, 침투력, 유화력, 가용화력 등의 성질이 달라진다. 이런 비이온 계면활성제는 유화력이 우수해 크림, 로션 등의 유화제로 화장수, 스킨, 향료 등에 가용화제로 사용된다.
5) 기타 계면활성제
고분자 계면활성제, 천연 계면활성제
4. 계면활성제의 안전성 FAQ
1) 천연계면활성제는 합성계면활성제보다 안전한가요?
2) 샴푸와 발모제를 같이 사용하면 위험한가요?
3) 샴푸의 합성계면활성제가 탈모의 원인인가요?
4) 샴푸에 발암물질이 있나요?
5) 기타 Q&A
5. 계면활성제의 작용(예 : 세정작용)
피부의 노폐물과 피부의 계면에 계면활성제가 흡착되면 피부로부터의 때는 대단히 효과적으로 제거된다. 이 때 작용하는 계면활성제의 움직임은 다음과 같다.
1) 천연 계면활성제
천연과 합성 계면활성제의 차이
인체 내에도 계면활성 능력을 갖는 물질들은 존재한다. 가장 대표적인 생체 계면활성제로는 세포의 막을 구성하고 있는 인지질(phospholipid) 성분으로 레시틴 (lecithin)이 있으며 콩이나 달걀의 노른자에 특히 많이 함유되어 있다.
이 밖에도 식물에 풍부하게 존재하는 사포닌(saponin) 성분과 십이지장에서 지방의 소화와 흡수를 도와 주는 담즙산(bile acid) 등이 생체 계면활성제에 속한다.
천연계면활성제인 난황레시틴은 비교적 분자량이 크고, 기포력은 낮은 특징이 있다. 합성계면활성제는 분자량이 낮고 분자의 크기가 작고 기포력은 좋은 특징이 있다. 때문에 시중에 판매되는 대부분의 세정용 화장품에는 천연 대신 합성계면활성제가 사용된다.
천연계면활성제가 더 안전하지는 않다. 천연계면활성제인 레시틴은 피부의 이중막 구조와 유사한 이중막 구조의 리보좀을 만들기 때문에 피부막 투과성이 합성계면활성제 보다 좋을 수 있으나 합성계면합성제 보다 안전하다고는 말하기 힘들다. 천연계면활성제든 합성계면활성제든 안전성 테스트를 거쳐 안전성이 확보된 성분만이 사용된다.
일본의 발모제 `리업`은 의약품으로 미녹시딜을 주성분으로 한다. 미녹시딜은 혈관확장용 내복약으로 사용되던 중 발모의 부작용이 알려져 의약품 외용 발모제의 주성분으로 사용되는 물질로 발모의 주 기작도 모낭 주위의 혈관에 작용해 혈액순환을 촉진해 모낭에 모발이 잘 자라게 하는 영양의 공급을 촉진하도록 개발됐다.
발모제 사용전에 샴푸를 하는 것은 샴푸의 계면활성제를 이용해 발모제 주성분의 흡수를 향상시키는 목적보다 머리카락과 두피에 남아 있는 오염물을 제거하는 것이 목적이라고 할 수 있을 것이다.
리업(일반의약품, 미녹시딜 1% 함유)은 바르는 (Leave-on) 제품으로 보통 사용법이 샴푸를 하고 나서 쓰도록 되어 있다. 하지만 미리 샴푸를 하면 당연히 모공 노폐물이 제거되어 약물 등의 침투가 좋게 될 것은 당연하나 리업을 동시에 샴푸와 함께 쓰는 일은 없을 것이다.
또 두피에 계면활성제가 남아있으면 발모제의 최적 흡수효율 조건을 방해할 수 있다. 앞서 말한 사건은 단순히 미녹시딜의 흡수농도가 높아져서라기 보다는 미녹시딜에 대한 부작용이 특히 심각한 사람들의 예로 생각된다.
흡수농도 상승 문제도 샴푸의 사용여부 보다는 그 제품을 얼마나 자주 사용했느냐가 크게 작용할 것으로 보인다.
계면활성제의 피부흡수 문제는 샴푸에서 사용되는 물에 잘씻겨 나가는 친수성이 강한 계면활성제보다는 천연 레시친과 같은 소수성 계면활성제가 흡수성이 좋은 것으로 알려져 있어 합성, 비합성에 따른 흡수성, 안전성 구분 논리도 문제가 있어 보인다.
2) 샴푸와 발모제
`대한민국 화장품의 비밀`에서 저자는 "2003년 일본 정부는 발모제인 `리업`을 사용하던 소비자 3명이 심부전증으로 사망했으며 원인은 발모제 부작용으로 의심된다고 발표했다.
보도가 나가자 `만약 발모제를 샴푸와 함께 쓰지 않았다면 사망에 이르지 않았을 것`이라는 반론이 대두됐다. 샴푸에 들어 있는 과도한 계면활성제가 발모제의 성분을 피부 깊숙히 침투시켜 심각한 부작용에 이르게 했다는 주장이었다."(p133) 내용으로 합성계면활성제가 인체에 해롭다고 오도하고 있다.
샴푸의 계면활성제로 인한 사망사건은 역학조사가 제대로 이루어졌어야 하는데 아직까지 증명된 사실이 없는 객관적 자료가 없이 ‘하더라’식 의견주장이다.
3) SLES와 탈모
샴푸를 많이 쓰면 탈모가 된다? 샴푸에 주로 사용 되는 계면활성제는 소듐라우레스페이트로써 SLES로 잘 알려진 합성계면활성제이다.
샴푸에 들어 있는 이 계면활성제는 탈모에 영향을 주지 않는다. 샴푸에는 SLES는 피부에 자극을 주지 않는 최소 농도를 사용되게 되어 있으며 사용 후 씻어 내는 제품에만 사용하기 때문에 탈모에는 영향을 주지 않는다.
SLES에 대한 탈모실험은 1976년에 실험용 쥐를 가지고 시행됐다. 쥐 등의 털을 깎고 SLES 가 포함된 60%, 30%, 9%, 0.9%, 0% 용액을 가지고 바른 다음 씻어내지 않고 65일 동안 관찰했다. 그 결과 60%와 30%는 실험 실험시작 12일에 피부가 각질화되고 부전각화증이 나타나며 표피가 얇아졌다. 그리고 염증 반응이 생기고 모낭이 퇴화되었고 13~15일에 죽는 쥐도 생겼다.
30%를 바른 쥐들은 2주 후 가벼운 홍반을 보이고 30일 후 과영향을 보이며 60% 그룹과 비슷한 현상을 보였다. 60, 30%그룹은 모낭이 퇴화되며 탈모가 생기기도 했다. 그러나 9% 이하는 영향이 없었다.
그러나 시판 샴푸에는 30%보다 낮은 양의 SLES가 사용되고 있으며 충분히 씻어내고 있기 때문에 탈모에 영향을 주지 않는다.
탈모에 관한 오해를 불러일으키는 이유는 계면활성제를 씻어내지 않고 시행된 실험에 대한 정확한 내용을 전달하지 않아 소비자를 오도하게 한 것이다.
4) 샴푸와 1,4-다이옥산
1,4-다이옥산은 화장품 중 배합 금지이나 세정제, 기포제, 유화제, 용제로 사용되는 원료 중 성분명이 “PEG”, “폴리에칠렌”,”폴리에칠렌글라이콜”, “폴리옥시치렌” 등을 포함하는 성분의 제조과정 중 부산물로 생성되고 샴푸에서는 계면활성제인 SLES로 인해 미량 검출되기도 한다.
미국 NGO 단체인 Campaign for Safe cosmetics의 어린이 유아용품에 대한 검사와 독일의 NGO 단체인 와코테스트에서 샴푸에서 발암물질 검사는 모두 1,4-다이옥산을 생성 정도를 검사해 안전성에 대한 이슈를 발생시켰다.
1,4-다이옥산은 독성이 강하고 암을 유발할 수 있는 물질로 알려져 있고 세계보건기구(WHO)는 성인의 30년 동안 1,4-다이옥산의 농도가 50ug/L인 물을 하루 2L씩 섭취했을 경우 10만명당 1명의 발암 가능성이 있다고 보고 있다.
그러나 1,4-다이옥산은 국제발암성연구소(IRAC)의 조사결과 동물실험 결과 충분한 증거가 있으나 인체 조사는 불충분한 증거 때문에 발암 개연성 그룹 2B로 등재됐다.
사람에 대한 직접적인 안전성 문제는 나타나고 있지 않으며 흡입, 피부 접촉, 눈 접촉시 간, 신장 피부 질환 및 알레르기 유발 가능성 있다고 알려져 있다. NGO 단체의 검사 결과 수십 ppm의 미량 농도가 검출되었으나 이는 제품 사용에 무해한 안전한 농도이다.
일본 후생성
샴푸나 부엌용 세제의 성분으로 사용되는 `알킼에테르설페이트` 중에 미량의 부산물로서 포함되어 있는 1,4-다이옥산이 소비자에게 직접 노출될 가능성이 있다고 생각된다. 그러나 함유량은 제품당 많아도 10~50ppm이다.(후생과학연구, 2000)
씻어내는 용도에서 사용하고 있어 접촉 시간이 짧고 피부 침투율도 높지 않으므로 그 노출양은 무시될 수 있다고 판단. 의약품 잔류 용매기준으로는 농도한계치 380ppm으로 규제한다.
미국 FDA
1,4-다이옥산은 쉽게 증발되기 때문에 제품에 있는 소량의 물질이 피부로 흡수되는 것이 쉽지 않다고 밝힌 상태에서 따로 규제는 하고 있지 않으며 제조업자에게 가이드 라인을 배포하여 사실상 100ppm 이하로 관리하고 있다.
캐나다 USP(United state phamacopeia)
화장품 원료로는 사용금지로 되어 있으며 부산물로 생성되는 양을 380ppm 이하로 규제하고 있다.
EU
화장품 사용원료로는 금지하고 있으며 기타 규제도 없다. 1,4-다이옥산은 화장품 및 샴푸 등에서 미량 검출은 될 수 있으나 유통화장품 안전관리 기준에 근거 안전하게 관리하고 있다. 미량의 1,4-다이옥산은 피부를 투과하지 못한다는 과학적 사실에 근거해 미국과 일본 등의 국가에서는 다음과 같이 조치하고 있다.
호주 NICNAS
일반 소비제품(식품 및 약품 제외)의 1,4-다이옥산 함량이 100ppm를 초과해서는 안 된다고 권고한다.
한국(식품의약품안전처고시 제2014-199호)
안전성을 평가해 법적으로 100ppm 이하로 관리하도록 하고 있다.
5) 기타 Q&A
1. 합성계면활성제가 제품으로 과다하게 세안을 하면 피부 장벽이 파괴되어 피부가 건조해진다고 하는데 매일 이처럼 세안을 한다면 피부 상태는 어떻게 될까요?
- 비누 또는 클렌징폼을 비롯한 세안제로 세안을 하면 피부가 건조해지는 것은 사실입니다. 그러나 그냥 물로 세안을 할 경우는 얼굴 피부에 흡착된 오염물질의 제거가 불가능해지며 이는 모공을 막아 피부질환으로 발전할 수 있다. 자신의 피부와 화장 스타일에 맞는 세안제를 사용해 적절히 세안하고 세안 후 적당한 스킨 로션을 사용해 준다면 피부의 항상성을 유지할 수 있다.
2. 샴푸와 클렌징폼이 퐁퐁과 같은 가요?
- 클렌징폼이나 클렌징 오일에 사용하는 계면활성제는 식물성계 계면 활성제를 사용하지만 주방세제에는 고급알코올계와 석유계 혼합 계면활성제를 이용한다. 또 주방세제는 강한 세척용도의 음이온성 계면활성제, 클렌징폼은 세안을 위한 지방산을 중화한 비누 형태의 계면활성제가 주로 사용된다.
화장품에 사용되는 계면활성제는 자극도가 낮은 비이온성 계면활성제를 사용하고 있다. 화장품은 주방 세제에 비해 순한 세정력을 지닌 계면활성제를 사용하며 사용되는 계면활성제의 함량이 적은 편이다. 유사한 원료가 들어갔다고 같은 제품이라고 말하기는 어렵다.
3. 비누와 클렌징폼에는 어떤 차이가 있습니까?
- 비누는 pH가 9-10 정도의 알칼리성으로 사용할 때 세정력이 좋고 뽀득뽀득한 감촉이 있다. 그러나 건성인 피부에 일반 비누를 사용하게 되면 가끔 피부 당김이 나타날 수 있다. 따라서 일반 비누의 단점을 보완한 것이 클렌징폼이다. 반면 클렌징품은 주로 세안용으로 개발괸 것으로 대체로 pH가 좀더 낮고 보습성분을 함유하는 경우가 많아 비누의 단점을 보완하고 있다.
4. 치약에 함유된 계면활성제 SLS는 입을 마르게 하는 효과로 구강내에 있는 여러가지 점막을 건조시켜서 입냄새를 증가시킴니다. 칫솔질을 한 후 입안이 마른 것을 느낄 수가 있습니다. (스펀지_치약부분(20090307))
- 계면활성제의 특성상 입안의 수분을 건조시킬 수는 있으나 구취를 더 악화시킨다고 보기는 어렵다. 스폰지 실험에서 양치 후 입안을 헹군 회수에 따라 측정된 가스의 양이 전부 구취의 양이라기 보다는 치약에 포함된 향에 의한 가스의 양도 함께 측정되었을 가능성이 있다.
5. 치약속 계면활성제를 많이 섭취하였을 경우 문제점-계면활성제를 섭취했을 때는 비누, 세제를 먹을 때와 같은 효과, 계면활성제는 피부나 점막에 자극제로 작용, 섭취되었을 때 위점막의 지방을 벗겨내고 세포막을 녹여서 위염, 위 자극을 더불어 위장장애를 가져오고 섭취되어서 각종 효소의 기능 저하, 백혈구 파괴 등의 위해한 건강의 영향을 준다. (스펀지_치약부분(20090307))
- 고추가루나 마늘과 같이 자극이 있는 식품 조차도 많이 섭취하면 위장장애를 초래할 수 있다. SLES의 섭취량은 해당 방송에서 소개된 것 처럼 20mg 정도될수 있으나 쥐 실험에서 섭취 후 독성이 나타나게 될 경우는 급성일 경우 16~60g/kg 먹어야 하며, 만성일 경우 1000ppm(0.1%) 농도를 지속적으로 섭취해도 문제가 나타나지 않은 결과가 있다. 실제 이정도 양의 치약을 섭취하게 될 가능성은 거의 없다.
6. 화장수와 클렌징 워터 차이는?
- 화장수와 클렌징 워터의 성분은 같다. 다만, 성분의 사용농도는 다르다. 사용목적에 따라서 클렌징 워터에 사용된 계면활성제의 양이 화장수에 사용되는 계면활성제의 양보다 많다. 화장수에서 사용되는 계면활성제는 화장수에 필요한 성분등 향이나 보습제 등을 녹이기 위해 사용되고 클렌징 워터에 사용되는 계면활성제는 세정력을 위해 사용된다. 같은 계면활성제라도 목적에 따라 양을 달리 사용할 수 있다.
코스인코리아닷컴 정부재 기자