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혼합과 전달 기술의 결정체 화장품

물과 기름의 중재자 계면활성제 장품을 만드는 데 쓰이는 원료는 수천 가지에 달한다고 한다. 대부분의 화장품은 고급지방산이나 오일 같은 지용성 성분을 수용성 성분에 혼합하는 방식으로 만든다. 쉽게 말해 기름을 물에 섞는 것이다. 하지만 이들 은 원래 서로 잘 섞이지 않는다. 물은 다른 물질을 만나면 가능한 자신의 면적을 작게 만들면서 뭉치려고 한다. 이런 힘을 표면장력이라고 한 다. 기름은 물에 비해 표면장력이 작다. 물에 기름을 넣으면 섞이지 않고 얇게 퍼지는 이유다. 수용성과 지용성 성분을 섞으려면 두 성분이 만나는 면(계면)에서 발생하는 표면장력을 줄여줘야 한다. 이 런 역할을 하는 물질이 바로 ‘계면활성제’다. 계면활성제는 물과 친한 친수성 부분, 친하지 않은 소수성 부분으로 이뤄져 있다. 친수성 부분은 물 쪽으로, 소수성 부분은 기름 쪽으로 배열해 섞이지 않는 경계를 허물어뜨리는 것이다. 대표적인 예가 비누. 주로 지 용성을 띠는 때가 물에 쉽게 섞이게 해준다. 서로 다른 특성을 가진 물질들이 만난 경계면에서 어떤 물리화학적 작용이 일어나는지, 어떤 계면활성제를 쓰면 두 물질이 더 잘 혼합될 수 있는지 등을 연구하는 분야를 ‘계면공학’이라고 부른다. 피부에 유용한 지용 성 성분을 물과 잘 혼합하기 위해 화장품에는 보통 적절한 계면활성제를 넣는다. 화학이 발전하면서 계면활 성제의 종류와 기능도 점차 다양해지고 있다. 화장품 공정은 결국 계면공학의 결정체라고 할 수 있다. 트윈케이크, 로션, 스킨의 차이 무심코 보기에는 각종 성분을 그저 단순히 혼합해 놓은 듯하지만 스킨, 로션, 파운데이션 등 화장품마다 성 분들이 섞여 있는 원리는 조금씩 다르다. 트윈케이크나 파우더형 파운데이션은 ‘분산’ 상태다. 색깔이나 반짝이는 효과 등을 내는 안료 성분이 소량의 지용성 또는 수용성 액체 속에 섞여 있는 것. 미세한 고체 입자가 액체 속에 혼합돼 있다는 얘기다. 이런 상태를 화학에서는 분산이라고 부른다. 공기 중에 미세먼지나 물방울 등이 퍼져 있는 현상도 넓은 의미 에서 분산이다. 분산 형태의 제품을 만들 때는 안료 성분이 한 군데에 뭉치지 않도록 전체적으로 고르게 흩어지게 하는 것 이 핵심이다. 안료를 지용성 액체 속에 넣을 때는 더 잘 섞이게 하기 위해 안료 표면에 일부러 기름 성분을 붙이기도 한다. 서로 섞이지 않는 두 종류의 액체를 분산 상태로 만드는 방법은 ‘유화'라고 부른다.미세한 입자의 형태를 띠는 한 액체를 다른 액체 속에 흩어지게 하는 것이다. 이런 기술로 만든 제품이 바로 크림이나 로션, 크림형 파운데이션이다. 스킨은 향료나 지용성 유용 성분 등을 물에 녹인 것이다. 향료나 기름은 대부분 물에 잘 녹지 않기 때문에 계면활성제를 첨가해 만든다. 제가 물에 들어간 다음 농도가 어느 정도 이상이 되면 소수성 부분은 안쪽, 친수성 부분은 바깥쪽을 향하면서 둥근 공 모양으로 뭉치기 시작한다. 이런 구조를 ‘미셀’이라고 한다. 미셀 구조가 안쪽에 향료나 기름 성분을 넣어 감싸면 이들 지용성 성분은 물과 직접 닿지 않으면서도 잘 섞이게 된다. 결국 미셀 구조는 지용성 성분을 원래의 용해도보다 더 많이 녹일 수 있게 하는 것이다. 화장수나 에센스 같은 제품도 이 같은 ‘가용화’ 원리를 이용해 만든다. 작게, 빠르게, 안전하게 피부로 전달 나노기술이 먼저 적용된 화장품은 자외선 차단제. 산화아연이나 산화티탄 같은 자외선 차단 물질을 수십 나 노미터 크기의 초미세 가루로 만들어 나노 캡슐이나 나노 공 등의 나노 구조체에 담는다. 이렇게 만든 자외 선 차단제는 일반적인 제품보다 입자가 작아 뭉치거나 번들거리는 느낌이 적고 빠르게 흡수된다는 게 전문 가들의 설명이다. 요즘에는 유화 제품에 나노기술을 적용하는 연구도 이뤄지고 있다. 피부에 유용한 액체 성분을 나노미터 크 기로 만들면 표면적이 커져 적은 양으로도 많은 효과를 낼 수 있기 때문이라고 한다. 나노 입자는 피부의 작은 틈을 통해 깊숙이 스며든다는 장점이 있다. 비타민이나 필수지방산 등 피부로 전달 되기 전에 파괴되는 불안정한 물질을 나노 구조체에 안전하게 실어 나를 수도 있다. 출처: 한국바스프 웹진
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