화장품 성분학 및 유성원료

화장품 성분학

1. 화장품 성분학의 정의 : 대표적인 화장품 성분 물, 보습제, 유성원료, 계면활성제, 고분자화합물, 용제, 분체, 색소, 향료, 방부제, 활성성분, 기타 첨가물 등이 있다. 최근에는 기능성화장품 시장이 확대됨에 따라 유효활성 성분의 탐색과 개발에 많은 노력을 기울이고 있으며, 특히 천연추출물 등을 통한 미백, 주름방지, 노화예방 등의 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

2. 화장품 성분의 표시방법 : 나라마다 상이함.

- 미국 : 1977년부터 FDA(Food Drug Administration)에서 화장품에 사용된 성분을 표기하는 것을 의무화하였다.

- 유럽 : 1997년부터 전성분표시제를 시행해 왔다.

- 일본 : 2001년부터 전성분표시제를 의무화하여 시행하고 있다.

- 우리나라 : 2008년 10월 18일부터 전성분표시제를 도입해 시행하면서 화장품에 사용된 모든 성분에 대한 표기를 의무화하고 있다.

3. 원료의 사용기준 : 우리나라의 경우 법으로 정해진 ‘지정표시성분’만을 표기하는 지정성분표시제를 사용하다가 2008년 10월 8일 이후부터는 화장품에 배합된 모든 원료를 표기하는 전성분표시제를 사용하고 있다. 화장품 성분 표시 : 화장품에 사용된 함량 순으로 많은 것부터 기재한다. 혼합원료는 개개의 성분으로 표시한다. 1% 이하로 사용된 성분과 향료 및 색소에 대해서는 순서에 상관없이 기재할 수 있다.

4. 화장품의 원료 관리 방식 : 네거티브 방식(Negative System)으로 화장품 원료로써 사용할 수 없는 원료와 사용상의 제한이 필요한 원료를 지정하고 이외의 모든 원료는 화장품책임판매업자의 안전성에 대한 책임하에 사용하도록 허가하는 방식이다. 화장품제조업자 및 책임판매업자는 네거티브 방식이 시행되면서 다양한 화장품의 원료를 개발하고 사용하게 된다. 제조, 수입에 대한 신제품 개발이 촉진되며, 규격 및 안전성 심사로 인한 비용과 시간을 절약할 수 있게 됐다.

* 화장품 제조에 사용할 수 없는 원료 규제 : 「화장품안전기준 등에 관한 규정」 별표 1, 2에선 식품의약품안전처장이 화장품 제조에 사용할 수 없는 원료를 지정하여 고시하고 있다. 특별히 사용상의 제한이 필요한 원료로 보존제, 색소, 자외선차단제 등에 대해서는 그 사용기준을 지정하고 고시되어 있다. 사용기준이 지정·고시된 원료 외의 보존제, 색소, 자외선차단제 등은 사용할 수 없다. 화장품에 사용이 불가능한 원료들은 나라마다 조금씩 차이가 있으므로 수입 또는 수출 여부를 결정하기 전에 미리 원료 성분을 확인해 볼 필요가 있다. ‘대한 화장품협회’의 화장품 성분사전(https://kcia.or.kr/cid/main/)에서 화장품 성분명의 영문명, 기원 및 정의, 분자 구조식, 시성식, 배합목적 등 화장품 원료에 관한 자세한 정보를 확인할 수 있다.

유성원료

1. 유성원료의 정의 : 화장품에 유성 원료를 배합하는 목적을 둔다. 피부를 유연하고 광택 있게 해 주며, 피부표면의 수분이 증발하는 것을 억제시켜 피부건조를 막아준다. 표피에 인공 피지막을 만들어 외부의 자극으로부터 피부를 보호한다.

2. 유성원료의 종류 : 유지류, 왁스, 탄화수소류, 고급 지방산, 고급 알코올, 에스터류, 실리콘 등이 있다.

1) 유지류(Oils and Fats) : 고급지방산과 글리세린의 트리글리세리드로 동물, 식물에 널리 분포하는 원료이다. 주로 천연에서 얻은 것을 탈색, 탈취하여 사용하며, 수소를 첨가하여 경화유로 사용하기도 한다.

- 식물성 오일 : 밀배아 오일(Triticum Durum T., Triticum Aestivum: Weatgerm Oil 밀가루 제분과정에서 분리된 밀의 눈을 압착하거나 용매추출을 통해 얻어진 오일이다. 불포화 지방산과 항산화제인 Vitamin E를 다량 함유하고 있어 산화가 쉽게 되지 않아 천연 항산화제로도 많이 사용되는 원료로, 특히 건성과 노화피부의 세포 재생에 효과적이다.), 아몬드 오일(Prunus Amygdalus: Almond Oil  아몬드는 중동이 원산이며, Sweet Almond와 Bitter Almond의 두 품종이 있다. 주로 이용되는 것은 스위트 아몬드이며, 비터 아몬드는 인체에 유해한 미량의 아미그달린(Amygdalin) 성분을 함유하고 있어서 많이 사용되지는 않는다. 스위트 아몬드의 씨에서 추출한 오일에는 불포화지방산인 리놀레산(Linoleic Acid)이 풍부해 피부를 부드럽게 만들어두며 크림과 로션의 에몰리언트제나 마사지 오일 등에 사용된다.), 올리브 오일(Olea Europaea: Olive Oil 올리브의 열매를 압착하여 채취한 지방유이다. 화장품 원료로 사용 시에 피부 친화성이 매우 우수하며 불포화지방산인 올레인산이 65~80%로 가장 많이 포함되어 있다. 피부 표면의 수분증발을 억제하고 사용 감촉을 향상시키는 효과가 있어 선탠오일, 마사지용 오일로 사용되고 각종 크림과 립스틱, 모발용 화장품의 원료가 된다.), 마카다미아 오일 ( Macadamia Integrifolia: Macadamia Oil 마카다미아 나무의 열매를 압착하여 얻은 오일이다. 주성분은 올레인산(Oleic Acid, 56%)이다. 식물유로는 특징적으로 피지의 성분인 글리세리드의 지방산 성분과 유사한 팔미톨레 산(Palmitoleic Acid, 25%)을 많이 함유하고 있기 때문에 피부 친화적이다. 특히 노화될수록 피지의 팔미톨레산이 감소되기 때문에 건조하거나 노화된 피부를 위한 화장품 원료로 사용한다.), 달맞이꽃 오일(Oenothera Biennis: Evening Primrose Oil 달맞이꽃 오일은 달맞이꽃의 종자에서 오일을 추출한 것이다. 약하게 담황색을 띠고 있으며, 필수지방산인 감마리놀렌산이 풍부하여 피부 건조, 거칢 등의 증상에 사용되는 오일이다. 피부노화를 예방할 목적으로 사용되며 아토피 피부, 노화 및 피부재생에 효과적인 원료이다.), 로즈힙 오일(Rosa Rubiginosa: Rosehip Oil  칠레를 원산지로 하는 오일로 야생장미의 종자를 냉동압착하거나 용매 추출하여 얻은 오일이다. 피부재생에 탁월한 효과를 나타내는 특징이 있는 원료로 특히 자외선에 의한 건조로 생기는 입가나 눈가의 잔주름을 예방하는 효과가 알려져 있으며, 흉터나 상처의 회복과 재생이 뛰어나다. 이는 리놀레산(Linoleic Acid, 47%)과 리놀렌산(Linolenic Acid, 33%)의 함량이 많은 데서 기인한 것으로 알려져 있다.), 살구씨 오일(Prunus Armeniac: Apricot Kernel Oil 살구씨를 냉동 압착 하여 추출한 오일이다. 사용감이 가볍고 피부흡수가 빠르기 때문에 에몰리언트제로 많이 사용된다. 건성피부를 비롯해서 민감성 피부나 염증성 피부를 개선시키는 용도로 많이 사용되고 있다.), 해바라기 오일(Helianthus Annus: Sunflower Oil
해바라기의 씨를 압착하여 얻은 오일이다.  비타민 A, D, E 뿐만 아니라 칼슘, 아연, 칼륨, 철, 인 등의 무기물질의 함량이 높으나 불포화지방산의 함량 또한 높아 산화가 빨리되는 단점이 있다.)

- 동물성 오일 : 밍크오일(Mustela Vison: Mink Oil 밍크 복부의 피하지방에서 추출한 후 정제한 오일이다. 피부 퍼짐성과 침투성이 좋으며 피부재생 효과가 뛰어나다.), 에뮤오일(romaius Novaehollandiae: Emu Oil 오스트레일리아에 서식하는 대형 조류인 에뮤의 앞가슴살에서 추출한 오일이다. 호주 원주민들에 의해 오래전부터 상처치료 및 피부보호를 위해 사용해 왔다. 피부 친화력이 우수하고 항염증효과도 우수한 오일로 알려져 있다.)

2) 왁스(Wax)류 : 왁스류 역시 유지류처럼 동물, 식물에 널리 분포하며 주로 천연에서 얻은 것을 정제하여 사용한다. 왁스는 화장품의 점도를 증가시키므로 립스틱과 같은 화장품의 고형화에 도움을 주고 광택을 부여하여 사용감을 향상시키기 위한 목적으로 배합한다. 최근에는 동물성 원료의 사용이 줄어들고 있을 뿐만 아니라 알레르기 유발 가능성 때문에 사용량이 현저히 감소하였다.

- 식물성 왁스 : 카르나우바 왁스(Copernicia Cerifera: Carnauba Wax 카르나우바 야자나무의 잎에서 얻게 되며, 녹는 온도가 80~86℃로 식물성 왁스 중에서 가장 높고 광택성이 뛰어나다. 립스틱과 크림 및 탈모제 등에 사용되며, 립스틱의 융점, 강도, 광택을 향상시킨다.), 칸데릴라 왁스(Euphorbia Cerifera: Candelilla Wax 칸데릴라 식물의 줄기에서 얻어지며 녹는 온도가 68~72℃이다. 카르나우바 왁스와 함께 립스틱에 주로 사용되며, 립스틱의 부서짐을 예방하고 광택을 내는 데 효과적이다.), 호호바 오일(Simmondsia Chinensis: Jojoba Oil 호호바 열매의 씨로부터 추출하는 오일이다. 공기 중에서의 산화 및 열에 안정하여 다른 식물성 오일에 비해 부패되지 않아 오랜 기간 보존할 수 있는 장점이 있다. 피부에 도포 시 퍼짐성이 좋으며 산뜻하고 부드러운 감촉을 주며 상처치료 및 진정력이 뛰어나 모든 피부에 사용이 가능한 화장품 원료로 특히 피부와 두피의 문제를 개선시키는 데 사용할 수 있다.)

- 동물성 왁스 : 밀납(Bees Wax 벌집에서 추출한 것으로 가장 오래된 화장품 원료 중의 하나이다. 주성분으로는 고급 지방산과 고급 알코올의 에스터(Ester)인 멜리실 팔미테이트(Melissyl Palmitate)이며, 미량의 지방산과 탄화수소를 함유하고 있다. 녹는 온도는 60~67℃이며, 유연한 촉감을 부여해 크림, 로션, 파운데이션, 아이섀도, 마스카라 등 화장품의 전반에 걸쳐서 널리 사용된다.), 라놀린(Lanolin 양의 털에서 추출하며, 피부에 대한 친화성, 부착성, 윤택성이 우수하다. 녹는 온도는 36~42℃이며, 기초 화장품, 메이크업 화장품, 모발 화장품 등에 폭넓게 사용되고 있다.)

3) 탄화수소(Hydrocarbons)류 : 화장품 원료로 가장 많이 사용되는 것은 𝑪𝟏𝟓 이상의 사슬모양의 포화탄화수소이고 주로 석유나 광물질에서 추출하기 때문에 광물성 유성원료라고도 한다. 산화되거나 변질될 우려가 없으며 무색, 무미, 무취의 특성이 있다. 유분감이 지나치게 많고 피부 호흡을 방해할 수 있으므로 다른 종류의 오일과 혼합하여 사용한다.

- 유동 파라핀(Liquid Paraffin, Mineral Oil) : 석유로부터 얻게 되는 광물성 오일의 하나로 𝑪𝟏𝟓~𝑪𝟑𝟎의 포화탄화수소 혼합물로 미네랄 오일이라고도 한다. 유동 파라핀은 정제가 쉽고 무색·무취이며 화학적으로 안정하고 가격이 저렴하여 널리 사용되는 오일 중 하나이다. 특히 마사지나 클렌징 제품에서 피부에 유연감을 부여하고 메이크업 제품의 제거 용제나 피부 표면의 수분증발 억제 등의 목적으로 사용된다.

- 파라핀 : 석유의 증류 과정에서 마지막에 남은 부분을 정제하여 얻은 백색 또는 투명한 고체이다. 융점은 50~70℃로, 유동 파라핀과 같이 무색·무취·불활성이고 크림이나 립스틱 등에 사용된다.

- 바셀린(Vaseline, Petrolatum) : 바셀린은 석유로부터 얻게 되는 반고체상의 탄화수소 혼합물로 액체 상태가 아닌 페이스트(Paste) 상태로 존재하기 때문에 오일로 분류하기에는 무리가 있어 보이지만 현재 대부분의 문헌에서 광물성 오일로 분류하고 있다. 𝑪𝟐𝟒~𝑪𝟑𝟒의 비정질 물질로 유동 파라핀(Liquid Paraffin)과 파라핀(Paraffin)의 콜로이드 물질이다.

- 스쿠알란(Squalane) : 심해 상어의 간유에서 추출한 불포화지방산인 스쿠알렌(Squalene)에 수소를 반응시켜 포화지방산으로 만들어 안정화한 오일이다. 최근에는 올리브유 채유과정에의 부산물로도 식물성 스쿠알란이 제조 공급되고 있다. 피부의 피지성분 조성 중 25%가 스쿠알란으로 구성되어 있으므로 피부에 대한 친화력이 좋은 원료 중 하나이다.

- 오조케라이트(Ozokerite)와 세레신(Ceresin) : ‘향기로운 왁스’라는 뜻을 지닌 그리스어에서 유래한 오조케라이트는 고체파라핀계 탄화수소로 석유 광산 또는 석탄 광산 등에서 괴상으로 산출한 원료로 색상은 백색 또는 황색을 띠며 오조케라이트를 정제한 왁스가 세레신이다. 화장품 처방에서 3~5% 정도 사용하고 액상류를 포함하는 성질이 있어 립스틱의 기재를 균질화하고 발한성을 방지시키는 효과가 있다. 융점의 범위가 넓고 품종에 따라 상당히 차이가 있기 때문에 사용 목적에 따라 적당한 융점을 선택해야 한다. 세레신은 친유성 크림의 점도를 조절하고 립스틱을 단단하게 만들 목적으로 첨가하는 원료이다.

- 마이크로 크리스탈린 왁스(Micro Crystalline Wax) : 바셀린 중에 잔존하는 액상유를 다시 용제를 사용하여 여과 또는 원심분리하여 고형분을 분리하여 채취한 무정형 성분으로 다른 왁스의 결정화를 예방하는 비결정 왁스이다. 일정한 점성이 있고 저온에서도 딱딱하게 굳지 않으며 융점이 60~85℃로 높은 편이며, 화장품 처방 시 다른 원료와 병용하면 립스틱 등이
딱딱하게 굳는 것을 방지해주며 피부에 대한 부착력을 높여준다.

4) 고급 지방산(Higher Fatty Acids) : 천연 유지, 밀납 등에 포함된 에스터 화합물을 분해하여 얻는 것으로 염기성 성분과 함께 비누 제조 및 유화제로 사용되기도 한다. 화장품용 유지를 가수분해하여 이것을 압착 또는 분별 증류하여 만들어지며 최근에는 석유로부터 합성한 혼성지방산이 개발되어 이용되고 있다.

- 라우릴산(Lauric Acid: 𝑪𝑯𝟑(𝑪𝑯𝟐)𝟏𝟎𝑪𝑶𝑶𝑯) : 야자유나 팜핵유에서 얻으며, 거품상태가 좋아 화장비누나 폼클렌저에 이용한다.

- 미리스트산(Myristic Acid: 𝑪𝑯𝟑(𝑪𝑯𝟐)𝟏𝟐𝑪𝑶𝑶𝑯) : 버터, 팜유 및 야자유 등을 비누화 분해하여 얻은 혼합지방산을 분류해서 얻는다. 미리스트산 비누는 거품성과 세정력이 좋아 세안크림과 면도용 크림에 주로 사용한다.

- 팔미트산(Palmitic Acid: 𝑪𝑯𝟑(𝑪𝑯𝟐)𝟏𝟒𝑪𝑶𝑶𝑯) : 동식물의 지방에서 천연으로 만들어지고 크림이나 유액 등에 사용된다. 스테아르(Stearic Acid)산과 같이 대표적인 지방산의 한 종류이다. 특히 녹는점이 낮고 융해성이 좋아야 하는 경우에 사용된다.

- 스테아린산(Stearic Acid: 𝑪𝑯𝟑(𝑪𝑯𝟐)𝟏𝟔𝑪𝑶𝑶𝑯) : 가장 대표적인 지방산으로 𝑪𝟏𝟕𝑯𝟑𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯의 포화 고급 지방산이다. 천연에서 가장 다량으로 존재하는 지방산으로 거의 모든 동식물 지방에 중성 지방인 스테아린으로 들어있고 고체형의 동물성 기름과 몇 종류의 식물성 기름에 함유되어 있는 흰색의 지방산이다.

- 아이소스테아린산(Isostearic Acid) : 가지 달린 구조를 갖는 𝑪𝟏𝟖의 포화 지방산이다.

5) 고급 알코올(Higher Alcohol) : 천연 유지에서 얻거나 왁스, 고급지방산 또는 석유 등에서 합성하여 얻을 수 있다. 고급 알코올은 화장품의 점도를 조절하고 유화를 안정화시키기 위한 유화보조제로 첨가하고 있다.

- 세틸 알코올(Cetyl Alcohol, Cetanol: 𝑪𝑯𝟑(𝑪𝑯𝟐)𝟏𝟓𝑶𝑯) : 오래전부터 많이 사용되어 온 백색의 원료로 주로 팜유, 우지의 환원을 통해 얻는다. Cetanol(세탄올)이라고도 하며 고체상태이다. 자체 유화기능은 없지만 유화 안정 보조제나 점도 조정제로 많이 사용된다.

- 스테아릴 알코올(Stearyl Alcohol: 𝑪𝑯𝟑(𝑪𝑯𝟐)𝟏𝟕𝑶𝑯) : 경납, 유지, 야자유 등에서 세틸 알코올과 같은 방법으로 추출한다. 고도로 정제 포화된 알코올로써 백색 왁스와 같은 고체이고, 크림과 유액 등 유화제품의 유화 안정 보조제로 사용된다.

- 세토스테아릴 알코올(Cetostearyl Alcohol) : 세틸 알코올과 스테아릴 알코올의 비율이 1:1로 혼합된 원료로 화장품에서 널리 사용되고 있다. 자체적으로 유화력은 없으나 유화 안정 보조제로 쓰인다. 

- 아이소스테아릴 알코올(Isostearyl Alcohol) : 가지 달린 탄소수가 18개인 포화 알코올로 화학 합성을 통해 얻을 수 있으며 액상 상태이다. 열 안정성과 산화 안정성이 우수하며 유연제와 점도 형성제로 사용한다.

- 2-옥틸 도데카놀(2-Octyl Dodecanol) : 화학 합성을 통해 얻으며, 무색 투명한 액체로 가지 달린 구조를 가지므로 융점이 낮다.

6) 에스터(Ester)류 : 합성 에스터는 지방산과 알코올의 탈수반응에 의해서 합성되며, ‘R-CO-O-R’로 표기한다. 구조와 분자량에 따라 성상이 다르다. 합성 에스터류는 천연 에스터류가 가진 장점을 유지하고 단점을 보완하여 합성된 것으로 피부에 유연성을 주고 산뜻한 촉감으로 사용감이 좋아 화장품의 유성원료로 많이 사용된다. 화장품 원료의 용해제로서의 기능도 탁월하다.

- 아이소프로필 미리스테이트(Isopropyl Myristate: IPM) : 고급지방산인 미리스트산(Myristic Acid)에 저급 알코올인 아이소프로필 알코올(Isopropyl Alcohol, Isopropanol)이 에스터 결합된 것으로 ‘합성 에스터류’에 속한다. 광물성 오일에 비해 유분감이 낮고 감촉이 가볍다. 무색 투명한 액체로 다른 오일과의 사용성이 좋으며 용해성이 우수하여 색소의 분산과 향료의 용제 및 에몰리언트제로 사용된다.

- 세틸 옥타노에이트(Cetyl Octanoate) : 아이소프로필 미리스테이트에 비해 분자량이 크고 피부에 대한 부담이 적다. 사용감이 가벼워 유화제품에 다양하게 사용되며, 특히 색소의 분상성이 좋고 열 안정성이 우수하여 화장품 전반에 광범위하게 사용되고 있다.

- 2-옥틸도데실 미리스테이트(2-Octyldodecyl Myristate) : 2-옥틸도데칸올과 미리스트산을 에스터화하여 얻은 오일이다. 융점이 낮고 가수분해 및 산화에 안정하다. 피부로부터 수분 증발을 억제하며 밀착감이 라놀린(Lanolin)과 유사하여 알레르기로 인해 사용에 제한이 있는 라놀린을 대신하여 피부 밀착감을 향상시키기 위해 사용할 수 있는 원료이다.

- 세틸 2-에틸헥사노에이트(Cetyl 2-Ethylhexanoate) : 세탄올과 2-에틸헥사노에이트의 에스터 화합물이다. 점도가 낮으며 사용감이 비교적 가볍다.

- 디아이소스테아릴 말레이트(Diisostearyl Malate) : 2분자의 아이소스테아릴 알코올과 말레산의 에스터 화합물이다. 점성이 있는 액체로 안료 분산력이 우수하다.

7) 실리콘 오일(Silicone Oil) : 실리콘은 실록산 결합(-Si-O-Si-)을 갖는 유기 규소 화합물의 총칭으로 분자량에 따라 여러 가지 점도의 물질을 얻을 수 있다. 실리콘 오일의 특성은 무색 무취이며 내수성이 높고, 탄화수소류와 같은 끈적임이 없어 사용감이 가벼우며 피부나 모발에 퍼짐성이 좋아 화장품에 널리 사용되고 있다. 대표적인 것으로는 디메치콘(Dimethicone),
사이크로메치콘(Cycromethicone) 등이 있다. 끈적임을 싫어하는 최근의 소비자 경향으로 인해 W/S 제형의 자외선차단제 및 워터프루프(Waterproof) 형태의 제품들에 많이 사용되고 있다.

- 디메치콘(Dimethicone) : 분자량에 따라 점도가 다양(액상~페이스트상)하며, 점도가 높을수록 다른 유상성분과의 상용성이 나빠지기 때문에 주로 분자량이 작은 저점도의 것이 널리 쓰이고 있다. 가벼운 사용감 부여와 유분의 끈적거림을 억제시켜 준다. 퍼짐성 증대와 소포기능(기포제거 기능)도 가지고 있다. 

- 디메틸폴리실록산(Dimethylpolysiloxane: PDMS) : 실리콘 중 가장 많이 사용되는 원료로 분자량에 따라 성상이 달라지므로, 분자량이 클수록 점도가 높아져 왁스형태가 되는 특징이 있다. 특히 두발제품에서 모발의 윤기부여를 위해 사용되며
기포를 제거하는 능력이 탁월하므로 화장품 제조 시에 소포제로 사용된다.

- 사이클로메치콘(Cyclomethicone) : 디메치콘의 메틸(Methyl)기의 일부를 페닐(Phenyl)기로 치환한 구조로 에탄올에 용해된다. 가볍고 매끄러운 사용감을 가진 휘발성 오일로 끈적임이 거의 없어 최근 기초 및 메이크업 화장품에 널리 사용되고 있다. 휘발하면서 표면에 필름막이 형성되어 묻어나지 않기 때문에 묻어나지 않는 립스틱이나 파운데이션에 많이 사용된다.