13 KH (박수남)(81-96).hwp

Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 1, February 2018, 81-96 https://doi.org/10.14478/ace.2017.1106 Article 경옥가루의물리화학적특성및화장품제형응용연구 김경미 김용우 홍인기 박수남 서울과학기술대학교정밀화학과, 화장품종합기술연구소, 코스메틱융 복합산업지원센터 (2017 년 10 월 18 일접수, 2017 년 12 월 13 일심사, 2017 년 12 월 13 일채택 ) Physicochemical Properties of Jadeite Powder and Its Application to Cosmetic Formulations Kyoung Mi Kim, Yong Woo Kim, In Gi Hong, and Soo Nam Park Department of Fine Chemistry, Cosmetic R&D Center, Cosmetic Industry Coupled Collaboration Center, Seoul National University of Science and Technology, 232 Gongneung-ro, Nowon-gu, Seoul 01811, Korea (Received October 18, 2017; Revised December 13, 2017; Accepted December 13, 2017) 초록본연구에서는천연소재인경옥가루의물리화학적특성을조사하고이를함유한워시오프팩과리퀴드파운데이션을제조하였다. 또한이들제형을대상으로각제형이주는효과와사용자관능평가, 제형안정성및피부안전성평가를수행하였다. 워시오프팩중의경옥가루의함량이증가할수록원적외선방사율과방사에너지값이증가하였고, 경옥가루를 3% 함유한제품에서는피부적용시피부온도가약 0.5 상승하였다. 경옥가루를첨가한리퀴드파운데이션은피부본래의색을더욱선명하게표현할수있는채도를나타냈다. 경옥가루를첨가한워시오프팩과리퀴드파운데이션은각각의수분보유량이최대 5.0% 및 63.0% 로나타났다. 사용자관능평가에서경옥가루를함유한워시오프팩제형은피부친화력, 밀착력, 가려움및촉촉함을개선시켰다. 경옥가루를함유한리퀴드파운데이션도대조군제형과비교했을때커버력을제외한모든항목에서개선이이루어졌다. 경옥가루함유제형에대해 8주간안정성평가를한결과육안상으로변색이나분리현상은관찰되지않았으며 ph는 8주까지, 점도는 4주까지안정함을확인하였다. 또한, 피부안전성평가에서경옥가루함유제형은모두자극이없는것으로나타났다. 결론적으로, 경옥가루는무기안료로써안정성과안전성이확보된새로운다기능소재로써화장품에응용가능성이있음을시사하였다. Abstract In this study, physicochemical properties of the natural jadeite powder were investigated and also the wash-off pack and liquid foundation containing the jadeite powder were prepared. In addition, each of these formulations was evaluated by various functional effects, sensory evaluation, stability and skin safety. In the wash-off pack, the far-infrared ray emissivity and radiation energy values increased as a function of the jadeite powder content. At a 3% jadeite powder content, the skin temperature increased by about 0.5 when the jadeite powder-containing formulation was applied to the skin. Besides, the chroma of the liquid foundation containing the jadeite powder more clearly expressed the original color of the skin. Moisture content measurements of the wash-off pack and liquid foundation containing the jadeite powder showed the highest moisture uptake of 5.0% and 63.0%, respectively. In sensorial test, the wash-off pack formulations containing the jadeite powder demonstrated improved affinities toward a skin, adherency, and moistness and combatted itching. The liquid foundation containing jadeite powder showed also improved affinities except for the coverage when compared to control formulations. Furthermore, the stability evaluation for 8 weeks revealed neither discoloration nor separation phenomenon for the formulations containing the jadeite powder. Moreover, the ph was found to be stable up to 8 weeks and the viscosity up to 4 weeks. Skin safety assessments showed that all formulations containing the jadeite powder were non-irritating. These results suggest that the jadeite powder as an inorganic pigment may serve as a new multi-functional cosmetic ingredient with stability and safety. Keywords: jadeite powder, multi-functional natural materials, physicochemical properties, O/W type formulation, cosmetics 1) 1. 서론 Corresponding Author: Seoul National University of Science and Technology, Department of Fine Chemistry, Cosmetic R&D Center, Cosmetic Industry Coupled Collaboration Center, 232 Gongneung-ro, Nowon-gu, Seoul 01811, Korea Tel: +82-2-970-6451 e-mail: snpark@seoultech.ac.kr pissn: 1225-0112 eissn: 2288-4505 @ 2018 The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry. All rights reserved. 현대인들의삶의질향상에따라건강과아름다움에대한관심이높아지면서피부미용에대한관심도점차높아지고있다. 그러나최근기후변화뿐만아니라미세먼지의증가에따른대기오염의심각성은점점심해지고있다. 또한, 자외선뿐만아니라사회적환경변화에따른정신적스트레스도피부에해로운영향을미치는것으로알 81

82 김경미 김용우 홍인기 박수남 려져있다. 따라서피부보호나피부미화를목적으로다양한기능을가진고기능성소재개발과이를화장품에적용하려는연구들이활발히이루어지고있다. 이러한다기능성소재개발은합성소재보다는안전성이확보된자연에서얻어지는천연소재를활용한화장품들이소비자의많은지지를받고있다. 이와같은시대의흐름을반영하여피부결을부드럽게하고보습효과나수렴효과등다기능성을지닌천연화장료개발이본연구의목적이다 [1]. 화장품에사용되는체질안료 (extender pigment) 는탈크 (talc), 카올린 (kaolin), 실리카 (silica) 등이있다. 이들은일반적으로백색을띄면서피부의발림성과부착성및피부커버력을유지시키는분체로써모든화장품의기본구성성분들이다 [2]. 특히, 기능성팩제품에점토성안료로주요하게사용되는카올린은화이트클레이 (white clay, 고령백토 ) 라고도지칭하며제품의전연성, 부착성등사용감과제품의제형화에큰역할을한다 [3]. 위의체질안료들은기본적으로제품의품질을결정하는데중요한역할을하고있으며안료의입도, 성상등물리화학적특성에따라물성이상이하다. 이러한특성들에의해제형의퍼짐성, 밀착성, 지속성, 부드러움성등으로표현되는사용감의차이가발생할수있다. 또한, 안료의뭉침이나재응집현상이발생할경우는제형안정성문제로피부도포시균일한도포가이루어지지않을수도있다 [4-6]. 이산화티탄 (TiO 2 ) 은다양한기능을나타낼때사용되는대표적인분체로써화장품성분사전에는배합목적에불투명화제로되어있고자외선차단제로등록된무기산화물이다. 하지만나노미터크기의자외선차단제로사용되는경우는자외선의작용으로라디칼을발생시킴으로써산화적스트레스를유발하여제형내다른유기자외선차단제를파괴할수도있다고보고되고있다 [7,8]. 그외에촉감과분산성등을개선하기위해산화알루미늄 (Al 2 O 3 ), 이산화규소 (SiO 2 ), 이산화지르콘 (ZrO 2 ), 산화아연 (ZnO) 등의무기물로표면처리하여사용되어진다 [9]. 이러한분체들은특성차이가있어이를보완하기위해다양한연구들이진행되고있다. 그예로써이산화규소를다량함유한연옥가루에관한연구보고도있다 [10,11]. 본연구에서는산화알루미늄과이산화규소를함께함유한경옥가루또한유사한기능들이나타나는지확인하고자하였다. 옥 (jade) 은일반적으로여러공산품업체에서그외관과성질의특이성으로인하여역사적으로오랜옛날부터보석으로써주로사용되고있으며, 동의보감 ( 東醫寶鑑 ) 과본초강목 ( 本草綱目 ) 등의고전문헌들을통해옥가루를복용하거나몸에지니고다닐경우여러약리적효능을발휘하는것으로알려져 [12,13] 한국, 중국, 일본등동아시아지역에서다양하게사용되고있다. 옥에는비취로알려진휘석의일종인경옥 (jadeite) 과각섬석의일종인연옥 (nephrite) 으로구별된다. 그중경옥의화학적조성은 NaAl(Si 2 O 6 ) 이며, 대부분의보석처럼다양한금속산화물과의실리케이트 (silicate) 로나트륨, 알루미늄등의미네랄성분을함유한다. 과립형크리스탈로이루어진단사정계물질로, 수정과같은수준의경도를가진다. 굴절률은 1.660~1.680이며, 투명또는반투명의흑색, 암록색, 녹색등의다양한색채를띤다 [14-18]. 특히, 옥은원적외선방사효과를가져 [19,20] 피부에적용시, 세포의기파동과같은파동으로우리인체세포에골고루침투하여세포를구성하는수분과단백질분자를미세하게흔들어스스로열을내게하는공명진동작용을함으로써혈액순환을돕고체내의유해노폐물을배출시켜피부청정수렴효과를가지도록돕는다고알려져있다 [21,22]. 현재미국의 INCI 및국내화장품성분명사전에연옥가루 ( 영문명 : nephrite powder, 구조식 : Ca 2 (Mg,Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 ) 로안티케이킹제, 벌킹제 ( 증량제 ), 미끄럼조정제 / 활택제역할을하는배합목적으로등재되어있으며, 화장료에대한다양한연구가진행되어왔다 [10,11,23-25]. 이와달리경옥가루 (jadeite powder) 는현재화장품성분사전에등재되어있지않으며, 화장품에의응용연구도보고된바가없다. 본연구에서는경옥가루의무기안료로써의다양한기능을확인하기위한목적으로먼저경옥가루의물리화학적성질을파악하고, 경옥가루를함유한 O/W 타입의리퀴드파운데이션 (liquid foundation) 과워시오프 (wash-off) 팩을제조하여, 보습효과및보습효과지속성, 피부색채선명성, 원적외선방사효율, 사용자관능평가, 안정성평가, 안전성평가를통해경옥가루가화장품제형에적용될수있는지를확인하고자하였다. 2. 재료및실험방법 2.1. 기기및실험재료실험에사용한경옥가루 (jadeite powder) 는 ( 주 ) 자화전자에서, 연옥가루 (nephrite powder) 는 ( 주 ) 한국콜마에서제공받았다. 워시오프팩제조에는 TiO 2, kaolin (Brenntag Specialties, USA), 1,3-butylene glycol (Daicel, Japan), glycerine (Palm Oleo, Malaysia), EDTA-2Na (Nagase ChemteX, Japan), phenoxyethanol (Dow Chemical, USA), methyl paraben (Ueno Fine Chemicals, Thailand), Carpobol 940 1% (Lubrizol, USA), xanthan gum 1% (CP Kelco, USA), triethylamine 10% (BASF, Germany), stearic acid (Vertellus Specialties, USA), glyceryl monostearate (Kwangil, Korea), ceto-stearyl alcohol, glyceryl stearate/peg-100 stearate, polyoxyethylene sorbitan monostearate 및 polyoxyethylene sorbitan monooleate (KAO, Japan), sorbitan stearate, squalane (Croda, UK), dimethicone (Dow Corning, Korea) 을사용하였다. 리퀴드파운데이션제조에는 TiO 2, yellow iron oxide, red iron oxide 및 iron oxide (Sun Chemical, USA), polyacrylate crosspolymer-6, sodium acrylate/sodium acryloyldimethyl taurate copolymer & isohexadecane & polysorbate 80 (Seppic, France), TiO 2 /aqua/polyglyceryl-2 caprate/sucrose stearate/simmondsia chinensis (Jojoba) seed oil/stearic acid/alumina glyceryl caprylate/squalane (50 (% w/w), Croda, UK), ethylhexyl methoxycinnamate (35~37%), diethylamino hydroxybenzoyl hexyl benzoate, dicaprylyl ether (BASF, Germany), momosalate, ethylhexyl salicylate (Merck, Germany), octocrylene (DSM, Netherlands), 1,2-hexanediol (Kankohsha, Japan), ethylhexylglycerin (Schulke, USA) 을사용하였다. 입자사이즈측정에는 polarization intensity differential scattering (LS I3 320, Beckman Counter, USA) 을사용하였고, 광물학적상분석은 X-ray diffractometry (D8 Advanced XRD Diffractometer, Bruker, Germany), 형태학적분석과주요원소함량은 FE-SEM (JSM-6700F, JEOL Ltd., Japan), 미량원소함량분석을위한전처리는 microwave (Mars 6, CEM, USA), 미량원소함량분석은 ICP-MS (icap-q, ThermoFisher Scientific, Germany) 을사용하였다. 유동성평가는자동교반안식각측정기 (BT-200DA K-ONE Ltd., Korea) 로케이원나노 ( 주 ) 에분석의뢰하였다. 제형제조에는 3 roll mills (Exakt 50, Exakt Apparatebau GmbH & Co.KG, Germany), homomixer (T.K Homomixer Mark II Model 2.5, Primix, Japan) 을사용하였다. 원적외선방사율및방사에너지는 FT-IR (M2410-C, Midac Co., U.S.A) 로 ( 사 ) 한국원적외선협회부설한국원적외선응용평가연구원에분석의뢰하였다. 열화상카메라는 thermal imager (Testo 875i Basic, Testo SE & Co. KGaA, 공업화학, 제 29 권제 1 호, 2018

경옥가루의물리화학적특성및화장품제형응용연구 83 Table 1. The Operation Conditions for Microwave Digestion Status Power (W, max) Ramp time (min) Hold time (min) Pressure (psi) Temp. ( ) Digestion 1000 20:00 10:00 300 200 Table 2. Composition of O/W Wash-off Pack Phase Oil phase Aqueous phase Content (w/w%) Ingredient Blank Sample A Sample B Sample C Sample D Sample E Sample F Sample G Stearic acid 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 Ceto-stearyl alcohol 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 Glyceryl monostearate 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 Glyceryl stearate/peg-100 stearate 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 Polyoxyethylene sorbitan monostearate 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Polyoxyethylene sorbitan monooleate 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Sorbitan stearate 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Squalane 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 Dimethicone 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 Fragrance 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 TiO 2-3.0 - - - 4.5 4.5 4.5 Kaolin - - 3.0 - - 6.0 6.0 6.0 Jadeite powder - - - 3.0 - - By content - Nephrite powder - - - - 3.0 - - By content 1,3-Butylene glycol 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 Glycerine 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 EDTA-2Na 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 Phenoxyethanol 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 Methyl paraben 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 Carpobol 940 1% 30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 Xanthan gum 1% 10.1 10.1 10.1 10.1 10.1 10.1 10.1 10.1 Triethylamine 10% 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 D.I. water To 100 To 100 To 100 To 100 To 100 To 100 To 100 To 100 Germany) 를사용하였다. 피부수분보유량은 corneometer CM820 (Courage & Khazaka, Germany), 피부색체선명성은색차계 (CR-10, Minolta, Japan) 를사용하였다. 제형안정성은 ph meter (Istek, Korea) 와, 점도계 (DV-E viscometer 200CD, Brookfield, USA) 를사용하였으며, 피부안전성은 Finn Chambers on Scanpor (SmartPractice R, 8 mm, 3400E. McDowell Rd., Phoenix, AZ 85008, USA) 를사용하였다. 2.2.3. 경옥가루의형태학적분석과주요무기산화물분석경옥가루의형태학적분석은 15 kv 가속전압의 FE-SEM을사용하였다. 무기산화물함량분석은 energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) 를이용하였다. 측정전시료를금속스터브에붙은양면카본테이프에묻힌뒤, 전도도를부여하기위해백금으로시료표면을코팅하였다. 2.2. 경옥가루의물리화학적특성 2.2.1. 입자크기및분포입자사이즈측정범위는 0.040~2,000 µm이고입자크기는부피비 (volume percent, vol%) 에의해 100개의입도등급으로나타내었다. 2.2.2. 경옥가루의광물학적상분석광물의패턴분석조건은 Cu-Kα 복사선 (40 kv, 40 ma), 스캔속도 (2 /min), step size (0.03 ), 10~100 범위에서의 2θ 굴절각을측정하여수행하였다. 2.2.4. 경옥가루에함유된중금속및미량원소분석 2.2.4.1. 경옥가루시료전처리대한민국식품의약품안전처의 유통화장품안전관리시험방법 에따라경옥가루 0.2 g을테플론재질의분해용기 (Easyprep Plus vessel) 에넣고진한 HNO 3 7 ml, HF 2 ml를첨가한뒤, 후드안에서 1일간정치시켜발생하는가스를제거하였다. 이어분해용기의마개와밸브를조인후 microwave의회전판에장착시키고온도와압력을 Table 1 과같이설정한뒤시료전처리를시작하였다. Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 1, 2018

84 김경미 김용우 홍인기 박수남 Table 3. Composition of O/W Liquid Foundation Phase Oil phase Aqueous phase Content (w/w%) Ingredient Blank Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 Sample 5 Glyceryl stearate/peg-100 stearate 2.80 2.80 2.80 2.80 2.80 2.80 Glyceryl monostearate 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 Ethylhexyl methoxycinnamate 6.50 6.50 6.50 6.50 6.50 6.50 Ethylhexyl salicylate 4.20 4.20 4.20 4.20 4.20 4.20 Diethylamino hydroxybenzoyl hexyl benzoate 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 Homosalate 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 Octocrylene 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 Dicaprylyl ether 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 Cetyl alcohol 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 Cetearyl alcohol 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Sodium acrylate/sodium acryloyldimethyl taurate copolymer & isohexadecane & polysorbate 80 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 1,2-Hexanediol 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Ethylhexylglycerin 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 Phenoxyethanol 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 Fragrance 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 1,3-Butylene glycol 6.32 6.32 6.32 6.32 6.32 6.32 TiO 2-3.00 - - 0.50 0.50 Jadeite powder - - 3.00-3.00 - Nephrite powder - - - 3.00-3.00 Yellow iron oxide 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 Red iron oxide 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 Iron oxide 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 Xanthan gum 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 Polyacrylate crosspolymer-6 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 Titanium dioxide/aqua/polyglyceryl-2 caprate/ sucrose stearate/simmondsia chinensis (Jojoba) seed oil/ 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 stearic acid/alumina glyceryl caprylate/squalane D.I. water To 100 To 100 To 100 To 100 To 100 To 100 2.2.4.2. 중금속및미량원소분석각각원소의표준시약에희석된질산을넣어농도가다른 3가지이상의검량곡선용표준용액을만든다음, ICP-MS에주입하여얻은검량선 (R 2 = 0.999~1.000) 을작성하고이를통해검액중의미량원소함량을측정한다. 2.3. 유동성평가유동성 ( 흐름성 ) 을평가하기위해물체가미끄러져내리지않는최대각도인안식각 ( 安息角, angle of repose) 을측정하여분체의퍼짐성을평가하였다. 30 이하는좋은유동성을가지며, 30 ~45 일때는일부응집성, 45 ~55 에서는응집성을, 55 이상에서는높은응집성과매우제한된유동성을가진다고보고되었다 [6,26]. 자동교반안식각측정기를이용하여분석조건은깔때기하단직경 5 mm, 정격 30 W, 50 Hz, 교반기속도는 30 rpm으로하였다. 2.4. 경옥가루를함유한 O/W 타입의제형제조 2.4.1. 워시오프팩 (wash-off Pack) 의제조팩은피부건조함, 각질과피지등노폐물의과다분비외에여러가지피부트러블을해결하는수단으로써, 피부에수분을공급유지시키는보습작용, 청정작용및혈액순환촉진작용등을통하여피부를건강하고아름답게가꾸는것을돕는다 [27,28]. 이러한특징으로카올린과 TiO 2 는워시오프타입의마스크팩이나모델링마스크에주원료로사용되어화장품의양을늘리고색상과발림성, 질감등을조절하는데에널리사용되어지고있다. 그중워시오프팩은사용후물로씻어내므로제거시피부에자극이없다는장점이있다. 따라서본실험에서는워시오프팩에경옥가루를적용하였을때원적외선방사율및방사에너지, 보습효과등을조사하여제품에응용가능성이있는지살피고자하였다. Table 2와경옥가루를각각 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7% 함유한워시오프팩을제조하였다. 대조군으로 blank와 TiO 2 만함유한것, 카올린만함유한것, 경옥가루만을함유한것, 연옥가루만을함유한것, TiO 2 와카올린을함유한것과, TiO 2 와카올린에경옥가루또는연옥가루를 공업화학, 제 29 권제 1 호, 2018

경옥가루의물리화학적특성및화장품제형응용연구 85 동일한함량별로함유한팩을제조하였다. (1) 2.4.2. 리퀴드파운데이션 (liquid foundation) 의제조메이크업화장료에쓰이는무기안료들중백색안료 (white pigments) 는피부의커버력을조절한다. 피부도포시부드러운발림성과결점을커버해주는메이크업제품은땀이나피지에화장이번들거리거나지워지지않아야한다. 특히시간이경과하며분비되는피지로부터화장이오랜시간지속될수있도록하는것이중요하다. 이러한특성으로메이크업화장품에적용되는체질안료는입자의크기와형태에따라화장품의발림성, 퍼짐성, 흡습성등의복합작용으로사용감이결정되며, 피부에부작용이없고지속성, 내수성, 부착력, 안정성등을가져야할뿐만아니라안료가균일하게분산되어야한다 [4-6,29]. 따라서본실험에서는리퀴드파운데이션에경옥가루를적용하였을때피부색채선명성및보습효과등을조사하여제품에응용가능성이있는지를조사하였다. 리퀴드파운데이션에서무기안료는보통 3~5% 함량으로사용되는데, 본연구에서는 Table 3과같이경옥가루를최소함량인 3% 함유한리퀴드파운데이션을제조하였다. 대조군으로 blank와현재사용되어지고있는 TiO 2 만함유한것, 연옥가루만을함유한것, TiO 2 에경옥가루또는연옥가루를 3% 함유한것을제조하였다. 2.5. 원적외선방사율및방사에너지경옥가루를함유하는워시오프팩의원적외선방사율및방사에너지를측정하기위해 FT-IR을사용하여 black body 대비방사율 (emissivity) 과방사에너지 (radiation energy) 를측정하였다. 시험방법은한국식품산업협회 (KFIA, Korea Food Industry Association)-FI-1005에준하여인체의체온과유사한온도인 37 를유지하였고, 파장범위는 5~20 µm로하였으며, 23회측정하여평균화된값을나타내었다. 2.6. 열화상카메라측정경옥가루를함유하는워시오프팩의피부온도상승평가장치는열화상카메라로, 분석조건은온도범위 -30~350, 온도및 A/D 분해능 0.05 이하 (33 Hz) 및 14 bit, 시야각및순시야각 32 23 이하및 3.3 mrad 이하, 최소초점거리 0.3 m, 검출소자및검출파장마이크로볼로미터 320 240 및 8~14 µm이다. 각피시험자는동일한비누를이용하여얼굴전체를씻은후항온항습조건 ( 온도 25 ± 2, 상대습도 46 ± 2%) 에서 30 min 동안시험부위를안정화시킨다음실험을진행하였다. 얼굴에대조군, 경옥가루와연옥가루를 3% 함유한워시오프팩을각각 0.2 g씩도포한후, 21 min 동안 3 min 간격으로촬영하였다. 온도측정은 IR Soft version 4.0. (Testo SE & Co. KGaA, Germany) 을통해각각에해당하는시험부위를설정해온도를평균화하여측정하였다. 2.7. 피부색채선명성경옥가루를함유한리퀴드파운데이션의피부색채의선명성을알아보기위해색차계를이용하였다. 각피시험자는동일한비누를이용하여얼굴전체를씻은후항온항습조건 ( 온도 25 ± 2, 상대습도 46 ± 2%) 에서 30 min 동안시험부위를안정화시킨다음실험을진행하였다. 얼굴뺨부위에동일한위치와동일한양의파운데이션을도포한후피부색을측정하였다. 식 (1) 을통해 C 값은채도 (chroma) 를의미하며 L 값은밝기 (whiteness), a 값은 redness, b 값은 yellowness 를나타낸다. 2.8. 보습효과및보습효과지속성경옥가루를함유한제형의보습효과및보습효과지속성을평가하기위해각피시험자는동일한비누를이용하여팔안쪽부위를씻은후항온항습조건 ( 온도 25 ± 2, 상대습도 46 ± 2%) 에서 30 min 동안시험부위를안정화시킨다음실험을진행하였다. 팔안쪽에일정한위치와양의크림을도포한후, 수분보유량을 180 min 동안 30 min 간격으로측정하였다. 수분보유량측정은 corneometer CM820을사용하였으며, 측정된 capacitance value는 0~120 사이의 arbitrary capacitance unit (A.U.) 로전환하였다. 2.9. 사용자관능평가경옥가루를함유하는제형의관능평가는대한민국식품의약품안전처의 화장품인체적용시험및효력시험가이드라인 에의거하여객관적인평가를위해 24~30대피시험자 14명을대상으로각각의제품을평가자들이알수없도록 Blind test로진행하여, 일정한시간에동일한패턴으로사용한후평가하도록하였다. 워시오프팩의평가항목은피부친화성, 밀착력, 부드러움성, 가려움성, 촉촉함, 청청효과총 6가지이며, 리퀴드파운데이션의평가항목은피부친화성, 지속성, 밀착력, 부드러움성, 가려움성, 촉촉함, 커버력총 7가지로진행하였다. 평가결과는 1~5점으로수치화하였다. 2.10. 제형의안정성경옥가루를함유하는제형의안정성을평가하기위해대한민국식품의약품안전처의 화장품안정성시험가이드라인 의보존실험법에따라진행하였다. 각각의제형을플라스틱용기에 8주동안실온보관하여초기부터 1일, 4일, 1주, 2주에서 8주까지 2주간격으로제형의 ph와점도를측정하였다. 2.10.1. ph 측정법 ph 측정은제형을매회 1 g을취하여 D.I water로 15 ml 채운후 sonicator로 1 h 동안 sonication 시킨후 ph를측정하였다. ph 표준용액으로측정전 ph 보정에정확성을가하였고, 측정시온도를 25 ± 1 로유지하였다. 2.10.2. 점도측정법실험에사용된제형은유동성점성액체이므로 T-barspindle을이용하여 DV-E viscometer로점도를측정하였다. 즉, 제형을일정한가속도로회전하는 T-barspindle에제형의점성저항, torque 값을검출하여점도를측정하는기기를사용하여측정하였다. 실험조건은워시오프팩의경우 spindle 7, 3 rpm으로 3 min 경과시, 리퀴드파운데이션의경우 spindle 7, 12 rpm으로 1 min 경과시측정하였다. 2.11. 피부안전성평가경옥가루를함유한제형의피부안전성평가를위하여단회첩포실험을진행하였으며, Finn Chambers on Scanpor를사용하였다. 대한민국식품의약품안전처의 화장품인체적용시험및효력시험가이드라인 에의거하여 24~30세 14명을대상으로각피시험자의팔안쪽에제형을각각 20 mg씩첨가한 chamber를 24 h 동안부착시키고, 첩포제거이후세척등의일상적생활을하며 48, 72 h 경과시육안평가를진행하였으며, 피부홍반 (erythema), 부종 (oedema), 인설 (scaling), Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 1, 2018

86 김경미 김용우 홍인기 박수남 Table 4. Contact Dermatitis Scoring Guideline by ICDRG Symbol Score Skin reaction - 0 Negative reaction ± 0.5 Doubtful or slight reaction + 1.0 Weak (non-vesicular) positive reaction ++ 2.0 Strong (vesicular) positive reaction (a) (b) Figure 2. Field emission scanning electron microscope (FE-SEM) image observation of jadeite powder (a) and nephrite powder (b). ( 5000). (a) Figure 3. The X-ray diffractometer (XRD) pattern of the representative jadeite powder, showing the labels of the single or overlapped peaks with mineral assemblage consisting of mainly jadeite 71.67% ( ) and quartz 26.08% ( ). 3. 결과및고찰 (b) Figure 1. Particles size of jadeite powder (a) and nephrite powder (b). 구진 (papule) 그리고습진 (eczema) 등의부작용을눈으로관찰하여발생된피부자극의정도를점수화하고설문조사하여, 피부자극정도를평가하였다. 피부자극평가의기준이되는 International Contact Dermatitis Research Group (ICDRG) 의평가기준을적용하였고, Table 4에정리하였다. 2.12. 통계처리 모든실험은 3회반복하였고평균값과표준편차로나타내었으며, 통계분석은 5% 유의수준에서 Student s t-test를행하였다. 3.1. 경옥가루의형태학적, 광물학적조성및함량분석경옥가루와연옥가루의입자크기를 micro sizer로비교관찰하였다. 경옥가루의중심입도 (d 50 ) 는 2.26 µm로비교적균일한사이즈를나타내었다 (Figure 1a). 현재화장품에사용되고있는연옥가루의중심입도 (d 50 ) 는 9.77 µm로경옥가루보다입자의크기가균일하지않고다양하였다 (Figure 1b). FE-SEM image를통해경옥가루는작은입자들이뭉쳐진상태로퍼져있는과립형 crystal 혼합물로되어있고 (Figure 2a), 연옥가루는얇고작은판상모양의결정들이뭉쳐과립을이루면서퍼져있는 crystal 혼합물형태를보여주고있다 (Figure 2b). XRD의 semi-quantitative method를통한경옥가루의광물학적조성을분석한결과, 주로경옥 (jadeite, PDF 00-022-1338, 71.67%) 과석영 (quartz, PDF 01-070-2540, 26.08%) 피크가나타났다 (Figure 3). 5% 이하의함량을가지는미네랄광물은관찰되지않았다. EDS를통해경옥가루에함유되어있는금속산화물들의함량은각각 SiO 2 (42.84%), Al 2 O 3 (32.35%) 및 Na 2 O (20.77%) 가주성분들이었고, 그외 Fe 2 O 3, K 2 O, ZrO 2, CaO 및 MgO이각각 1.77, 0.38, 0.27, 0.98 및 0.63% 로나타났다 (Table 5). 그중 SiO 2 와 Na 2 O는국내화장품성분사전에등록된화장품원료로, SiO 2 의용도는스크럽제, 흡수제, 안티케이킹제, 벌킹제, 불투명화제, 현탁화제-비계면활성제로써사용되고있다. SiO 2 는흡수, 흡착성이뛰어나팩에적용시체온에의한수분증발을최소화하고피부외부로배출되는땀과피지의흡착력을 공업화학, 제 29 권제 1 호, 2018

경옥가루의물리화학적특성및화장품제형응용연구 87 Table 5. Energy Dispersive X-ray Spectrometer (EDS) Analysis Comparison of Major Oxide Compound Weight of Jadeite Powder (%) SiO 2 Al 2O 3 Na 2O Fe 2O 3 K 2O ZrO 2 CaO MgO Total 42.84 32.35 20.77 1.77 0.38 0.27 0.98 0.63 99.99 Table 6. Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometer (ICP-MS) Analysis of Trace Elements Weight of Jadeite Powder (µg/g) Pb As Cr Cd Sb Ni Rb Cu Zn Hg Sr Mn 3.82 0.21 16.33 0.08 0.07 1,265.40 2.52 2.94 44.26-3.82 60.26 Table 7. The Angle of Repose Measurement Results to Evaluate the Flowability of the Jade Powder Jadeite powder Nephrite powder Angle of repose ( ) 39.37 46.73 (a) (a) (b) Figure 5. The increasing ratio of radiation energy (W/m 2 µm). (a) O/W wash-off pack containing the jadeite powder, (b) O/W wash-off pack containing the nephrite powder. (b) Figure 4. The increasing ratio of emissivity. (a) O/W wash-off pack containing the jadeite powder, (b) O/W wash-off pack containing the nephrite powder. 높여주는역할을한다고알려져있다 [27]. Na 2 O는 ph 조절제로사용되고있다. 또한, ICP-MS를통해경옥가루에함유되어있는미량원소들을측정한결과 Mn, Zn, Cr, Pb, Sr, Cu, Rb, As, Cd, Sb 및 Ni이함유되어있는것으로나타났다 (Table 6). 특히, 식품의약품안전처의 화장품안전기준등에관한규정 중안전관리기준에고시되어있는중금속원소들의함량은각각 Pb 3.82 µg/g (50 µg/g 이하 ), As 0.21 µg/g (10 µg/g 이하 ), Sb 0.07 µg/g (10 µg/g 이하 ), Cd 0.08 µg/g (5 µg/g 이하 ) 이었으며, Hg (1 µg/g 이하 ) 은검출되지않았다. 따라서, 모든중금속원소의검출한도이하로화장품원료로사용할수있음을확인하였다. 3.2. 유동성평가분체는습기가없고말라서쉽게흐르는것과축축한감이있어잘흐르지않는특성을나타내는것들이있다. 이와같은유동성의차이에는분체입자의부착과응집성차이에영향을받게된다. 이러한원인은입자와입자사이에미치는 van der Waals 힘, 정전기적인력, 입자에부착된물의표면장력에의한모세관의힘등이고려될수있다 [6,26]. 안식각측정기를통해경옥가루의안식각을측정한결과경옥가루의안식각은 39.37 로연옥가루 (46.73 ) 보다작게나타났다 (Table 7). 이는현재사용되어지고있는체질안료들의안식각보다낮으며 [10], Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 1, 2018

88 김경미 김용우 홍인기 박수남 Figure 6. Variation of viscosity change in the stability of the jadeite powder 3 5% containing O/W wash-off pack. 피부도포시경옥가루는연옥가루보다퍼짐성이우수하고매끄럽게도포됨을예상할수있다. 또한, 구성성분도안식각에영향이있을수있다. 경옥가루의주성분인 SiO 2 는연옥가루와비슷한함량을가졌으며, Al 2 O 3 의함량이연옥가루에서보다도경옥가루에서 28.26% 많은것으로나타났다. SiO 2 와 Al 2 O 3 는일반적으로응집을방해하는성질이있어서흐름성을좋게하여안식각이낮아질수있다고생각된다. 실제로 SiO 2 와 Al 2 O 3 는화장품에서안티케이킹제로사용되고있다. 3.3. 원적외선방사율및방사에너지 경옥가루를각각 0, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6 및 7% 함유한워시오프팩을제조하여함량에따른원적외선방사율및방사에너지의변화를관찰하고, 방사율및방사에너지증가율이최대가되는최적의함량을찾기위하여 FT-IR을통해원적외선방사율및방사에너지값을측정하였다. 그결과, 경옥가루와연옥가루의함량이증가할수록원적외선방사율과방사에너지값이증가하는것을확인하였다. 특히경옥가루의함량이 3% 일때방사율의증가율과방사에너지의증가율이모두 0.9% 로가장높은것으로나타났다 (Figures 4a, 5a). 연옥가루또한함량이 3% 일때방사율의증가율과방사에너지의증가율이각각 0.8, 0.9% 로가장높은것으로나타났으며, 경옥가루와유사한증가비율을보였다 (Figures 4b, 5b). 물에잘녹지않는점토등이다량포함되는경우점토가팩제에고루분산되지않을시에는제품안정성에대한문제가발생한다. 또한, 사용감에있어점토의함량이높아지면텍스쳐가질어져발림성이떨어짐에따라안료로써의제기능을하지못하게되는경우가나타난다. 워시오프팩에경옥가루함량을 0.5~7% 로했을때각함량별원적외선방사율과방사에너지증가율이모두 2% 함량대비 3% 함량에서모두 0.9% 로가장높게나타났다. 또한 blank 대비경옥가루 3, 4 및 5% 함량일때 blank 대비원적외선방사율및방사에너지가동일하게나타났다. 이에따라, 경옥가루가 3, 4 및 5% 함량일때의워시오프팩에대하여제형안정성을확인하기위해점도를측정하였다. 결과는경옥가루함량이증가할수록점도변화가크게증가하였다 (Figure 6). 따라서경옥및연옥가루 3% 를함유한워시오프팩의원적외선방사에대한피부온도변화, 보습효과및피부보습지속성평가, 사용자관능평가, 제형의안정성및피부안전성시험을비교분석하였다. 3.4. 원적외선방사에대한피부온도변화 경옥가루를 3% 함유한워시오프팩을도포하였을때의피부온도 변화를관찰하기위하여열화상카메라 thermal imager를통해얼굴전체피부의온도변화를측정하였다. 얼굴코를중심으로왼쪽부분은 control을, 오른쪽부분은경옥가루와대조군인연옥가루를각각 0.2 g씩도포하여 21 min 동안 3 min 간격으로촬영을진행하였다. 피부온도는 IR Soft Version 4.0. 을통해각각도포된면적전체의온도를평균화하여측정하였다. 워시오프팩도포전모든피시험자들의얼굴양면의온도차는약 0.1 유사하였고 (Table 8, Figures 7a, 8a), 워시오프팩도포직후에는수분증발에의해피부온도가냉각된다음증가되기시작하였다. 실험결과, 경옥가루를 3% 함유한워시오프팩을도포한오른쪽은 control을도포한왼쪽보다약 0.5 상승하는것으로나타났다 (Table 8, Figure 7b). 대조군인연옥가루를 3% 함유한워시오프팩또한유사한결과를나타내었다 (Table 8, Figure 8b). 최대피부온도상승시간은각피시험자마다다르며일부피시험자는약간늦은온도상승을보였으나일부피시험자는빠른온도상승을보였다 (Table 8). 이러한결과는원적외선방사에대한각피시험자의민감도에의해유발될수있다고사료된다. 3.5. 피부색채선명성파운데이션은피부색을조절하고잡티나기미, 주근깨등의피부결점을커버하는역할을한다. 파운데이션을도포한피부색은본래의피부색과파운데이션의혼합색이므로파운데이션의외관색과는다르므로사용시주의가필요하다 [5,6]. 예로부터본래의피부색보다채도가높은색을아름답게보이는피부색이라여겼기때문에 Hunter (1948) 에의해제안된지각적으로색차성을갖는 lab 표색계로부터맨얼굴색과파운데이션을바른얼굴색과의색차를통해피부색채의선명성을평가할수있다 [6,30]. L 값 ( 밝기, whiteness) 의수치가높을수록밝기가높음을의미하며, C 값 ( 채도, chroma) 이높으면채도가높은것을의미하므로채도가높을수록발색력이높아지므로색감표현력이우수하다. 경옥가루를 3% 함유한리퀴드파운데이션의피부색채의선명성을알아보기위해색차계를이용하여피시험자의얼굴뺨부위의피부색을측정하였다. 실험결과, L 값은리퀴드파운데이션도포전보다모두높게나타났으며, 도포후 sample 1 > sample 2 > sample 3 > sample 5 > sample 4 > blank 순으로 blank의경우맨얼굴색과의차이가거의없었으며, TiO 2 만을함유한파운데이션이가장밝게나타났다. 또한, 경옥가루가약간의회색을띄기때문에백색분인연옥가루만을함유한파운데이션이경옥가루만을함유한파운데이션보다약간높게나타났으며, TiO 2 와연옥가루를함유한파운데이션역시 TiO 2 와경옥가루를함유한파운데이션보다약간높게나타났다. C 값은 sample 1 > sample 4 > sample 5 > sample 3 > sample 2 > blank 순으로 blank의경우채도가가장낮았으며, TiO 2 만을함유한파운데이션이가장채도가높게나타났다. TiO 2 와경옥가루를함유한것과, TiO 2 와연옥가루를함유한파운데이션은경옥가루만을함유한것과연옥가루만을함유한파운데이션보다채도가높아짐을확인하였다. 특히, TiO 2 와경옥가루를함유한파운데이션이기존에사용되고있는 TiO 2 만을함유한파운데이션과가장유사함을확인하였다 (Table 9). 따라서, TiO 2 와경옥가루를함유한리퀴드파운데이션이연옥가루를함유한리퀴드파운데이션보다도포후피부본래의색이더욱선명하게표현됨을알수있다. 이는경옥이연옥보다굴절률이높기때문에피부색을더욱균일하게표현할수있도록돕는것으로예상된다. 공업화학, 제 29 권제 1 호, 2018

경옥가루의물리화학적특성및화장품제형응용연구 89 Table 8. Skin Temperature Elevation Induced by the Jadeite Powder 3% Containing O/W Wash-off Pack T J,mean 3) T N,mean 4) Before Application After Application Left Right 1) ΔT 1 Left (Control) Right 2) ΔT 2 Application time (min) 35.8 35.7 0.1 35.9 36.4 0.5 21 min 35.6 35.8 0.2 35.5 36.1 0.6 18 min 35.9 34.0 0.1 35.8 36.3 0.5 9 min 0.1 ± 0.0 0.5 ± 0.0 36.2 36.3 0.1 36.3 36.8 0.5 15 min 35.4 35.5 0.1 35.8 36.3 0.4 18 min 36.9 37.0 0.1 37.2 37.7 0.4 18 min 0.1 ± 0.0 0.5 ± 0.1 1) ΔT 1 : Skin temperature differences on the face before application. 2) ΔT 2 : Skin temperature differences on the face after application. 3) T J,mean : Mean skin temperature differences in Jadeite powder 3% containing O/W Wash-off Pack. 4) T N,mean : Mean skin temperature differences in Nephirte powder 3% containing O/W Wash-off Pack. (a) (b) Figure 7. Thermographs of the jadeite powder 3% containing O/W wash-off pack, (a) before treatment, (b) after treatment. Thermographs were taken at constant room temperature of 25 ± 0.2. (a) (b) Figure 8. Thermographs of the nephrite powder 3% containing O/W wash-off pack, (a) before treatment, (b) after treatment. Thermographs were taken at constant room temperature of 25 ± 0.2. 3.6. 보습효과및보습효과지속성팩은피부에수분을공급유지시키는보습작용을가지며 [28], 파운데이션은흡수성및건조속도를적절히조절하여피부생리작용을저해하지않고, 피부를더욱건강하고아름답게가꾸는것을돕는역할을한다 [29]. 이에따라, 경옥가루를함유한워시오프팩과리퀴드파운데이션의피부수분보습효과및보습효과지속성을평가하기위해각각의제형을피시험자의팔안쪽에도포한후, corneometer를이용하여수분보유량을 30 min 간격으로 6회측정하였다. 실험결과, 워시오프팩의경우 blank와경옥가루만을함유한것, 연옥가루만을함유한것, TiO 2 와카올린을함유한것, TiO 2 와카올린 및연옥가루를함유한워시오프팩은도포전보다수분보유량이떨어지는것으로나타났다. 이에비해, 카올린만을함유한워시오프팩은 30 min일때, TiO 2 만을함유한것과 TiO 2 와카올린및경옥가루를함유한워시오프팩의수분보유량은도포후 90 min일때최대로증가하는것을볼수있다 (Figure 9a). 특히, TiO 2 와카올린및경옥가루를함유한워시오프팩의수분보유증가량은 0 min 대비, 90 min일때 5.0% 로가장높게나타났다 (Figure 10a). 리퀴드파운데이션의경우수분보유량은도포후 30 min부터 sample 4 > sample 5 > sample 1 > sample 3 > sample 2 > blank 순으로증가하는것을볼수있다 (Figure 9b). 특히, TiO 2 와경옥가루를함유 Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 1, 2018

90 김경미 김용우 홍인기 박수남 Table 9. Skin Color Clarity of Jadeite Powder 3% Containing O/W Type Liquid Foundation Using Computerized Color Matching System The Color Sense Presentations L 1) a 2) b 3) Before application 61.13 16.10 12.87 - Blank 62.40 17.70 14.33 2.51 Sample 1 71.97 16.67 12.51 10.86 Sample 2 66.30 16.97 10.70 5.67 Sample 3 65.20 17.00 8.77 5.85 Sample 4 63.43 24.10 8.30 9.50 Sample 5 64.17 23.53 8.90 8.96 1) L : Whiteness, 2) a : Redness, 3) b : Yellowness, 4) C : Chroma C 4) (a) (a) (b) Figure 9. Skin hydration capacity by corneometer (CM820) measurement at intervals of 30 min after the application O/W type wash-off pack, (b) O/W type liquid foundation. 한파운데이션의수분보유증가량은도포후 30 min일때최대 63.0% 로증가하였다 (Figure 10b). 따라서, TiO 2 와경옥가루를함유한리퀴드파운데이션은 TiO 2 와연옥가루를함유한리퀴드파운데이션보다보습효과및보습효과지속성이더높은것을알수있다. 실험에사용된 TiO 2 및카올린의입자사이즈는각각 294 nm, 6.42 µm이며, 경옥가루는 2.26 µm, 연옥가루의사이즈는 9.77 µm이다. 경옥가루가연옥가루보다입자사이즈가더욱작아, TiO 2 또는카올린과경옥가루를조합하여피부에도포할때입자가사이사이를촘촘히메워피부에얇고균일하게밀착시킬수있어피부수분증발을막는데더기여함으로써보습효과가더크게나타난것으로사료된다. 3.7. 사용자관능평가 경옥가루를함유한워시오프팩과리퀴드파운데이션의관능평가를실시하였다. 그결과, TiO 2 와카올린및경옥가루를함유하는워시오프팩의경우경옥가루만을함유한것에비해부드러움성을제외한 (b) Figure 10. Rate of increase in skin moisture capacity of (a) O/W type wash-off pack, (b) O/W liquid foundation. 모든항목이개선됨을확인하였다. 이는경옥가루만을함유한제형이 TiO 2 와카올린및경옥가루를함유한것보다묽었기때문이라여겨진다. 또한, TiO 2 와카올린및연옥가루를함유한워시오프팩보다모든항목에서우수함을나타내었고, 현재사용되어지고있는 TiO 2 와카올린을함유한워시오프팩보다피부친화력, 밀착력, 가려움성및촉촉함이개선됨을확인하였다. 청정효과는유사하였지만부드러움성은약간감소하였는데, 이는무기파우더의양이증가하여나타난현상이라고여겨진다 (Table 10). TiO 2 와경옥가루를함유하는리퀴드파운데이션의경우현재사용되어지고있는 TiO 2 를함유한것보다커버력을제외한모든항목이개선됨을보여준다. 이는 TiO 2 만을함유한리퀴드파운데이션의채도가높아커버력이더욱우수하게느껴지는것으로여겨진다. 또한, TiO 2 와연옥가루를함유한것보다가려움성과촉촉함이더욱높게나 공업화학, 제 29 권제 1 호, 2018

경옥가루의물리화학적특성및화장품제형응용연구 91 Table 10. Sensorial Test using the Jadeite Powder Containing O/W Type Wash-off Pack Blank Sample A Sample B Sample C Sample D Sample E Sample F Sample G Affinity to Skin 3.4 ± 0.9 4.2 ± 0.8 3.8 ± 0.7 4.1 ± 0.6 4.1 ± 0.7 4.2 ± 0.8 4.4 ± 0.7 3.6 ± 0.7 Adherency 1.6 ± 0.6 4.1 ± 0.6 3.5 ± 0.7 3.6 ± 0.7 3.5 ± 0.6 3.8 ± 1.1 3.9 ± 0.8 3.9 ± 0.7 Softness 4.0 ± 0.8 4.1 ± 0.9 4.2 ± 0.9 4.3 ± 0.6 4.3 ± 0.5 4.2 ± 1.0 4.1 ± 0.8 4.1 ± 0.9 Itching 3.9 ± 0.9 4.4 ± 0.7 3.6 ± 0.8 4.2 ± 0.7 4.4 ± 0.8 4.3 ± 0.9 4.4 ± 0.8 4.2 ± 0.8 Moistness 3.9 ± 0.6 3.9 ± 0.7 3.3 ± 0.7 3.8 ± 0.9 3.7 ± 0.7 3.7 ± 1.2 3.9 ± 0.7 3.9 ± 0.7 Cleaning effect 3.2 ± 0.7 4.0 ± 0.7 3.6 ± 0.7 3.7 ± 1.0 3.7 ± 0.9 4.0 ± 0.8 4.0 ± 0.8 3.6 ± 0.7 1 : Worst, 2 : Bad, 3 : Normal, 4 : Good, 5 : Excellent Table 11. Sensorial Test using the Jadeite Powder Containing O/W Type Liquid Foundation Blank Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 Sample 5 Affinity to Skin 2.3 ± 0.8 3.8 ± 0.6 3.8 ± 0.6 3.8 ± 0.6 4.0 ± 0.7 4.0 ± 0.8 Lasting Power 1.9 ± 0.7 3.7 ± 0.7 3.6 ± 0.7 3.4 ± 0.5 3.9 ± 0.6 3.9 ± 0.6 Adherency 3.6 ± 0.5 3.9 ± 0.6 3.9 ± 0.6 3.8 ± 0.4 4.1 ± 0.3 4.3 ± 0.7 Softness 3.8 ± 0.6 4.1 ± 0.7 4.1 ± 0.7 4.0 ± 0.7 4.2 ± 0.8 4.3 ± 0.8 Itching 4.2 ± 0.8 4.7 ± 0.5 4.3 ± 0.7 4.3 ± 0.7 4.9 ± 0.3 4.7 ± 0.5 Moistness 3.2 ± 0.9 3.9 ± 0.7 3.8 ± 0.8 3.7 ± 0.7 4.2 ± 0.8 4.0 ± 0.8 Coverage 2.0 ± 0.8 4.1 ± 0.7 3.3 ± 0.8 3.4 ± 0.8 3.9 ± 0.9 3.9 ± 1.0 1 : Worst, 2 : Bad, 3 : Normal, 4 : Good, 5 : Excellent (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) Figure 11. ph Change in the stability of (a) blank, (b) sample A, (c) sample B, (d) sample C, (e) sample D, (f) sample E, (g) sample F, (h) sample G O/W type wash-off pack. 타났다 (Table 11). 3.8. 제형의안정성평가워시오프팩과리퀴드파운데이션의제형안정성을평가하기위해각각 8주간실온보관하여초기부터 1일, 4일, 1주, 2주 ~8주까지 2주간격으로 ph와점도변화를비교하였다. 외관상모든제형에서 8주동안변색, 분리현상및기타특이현상들이발견되지않았다. 워시오프팩의 ph 측정결과, 6주차에서 TiO 2 만을함유한것의 ph 가 0.11 감소하였고, 경옥가루만을함유한것의 ph는 0.12 증가하기시작하였다. 특히, 연옥가루만을함유한워시오프팩은 6주차에서산도가 0.34 증가하여가장많은변화가나타났다. 하지만, TiO 2 와카올린및경옥가루를함유한워시오프팩과대조군인 TiO 2 와카올린및연옥가루를함유한것은 8주간거의변화가일어나지않았다 (Figure 11). 리퀴드파운데이션의 ph는 blank의경우 4주차에서 0.3 감소하였으 Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 1, 2018

92 김경미 김용우 홍인기 박수남 (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figure 12. ph Change in the stability of (a) blank, (b) sample 1, (c) sample 2, (d) sample 3, (e) sample 4, (f) sample 5 O/W type liquid foundation. (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) Figure 13. Variation of viscosity change in the stability of (a) Blank, (b) Sample A, (c) Sample B, (d) Sample C, (e) Sample D, (f) Sample E, (g) Sample F, (h) Sample G O/W type wash-off pack. 며, 경옥가루만을함유한것과연옥가루만을함유한것은 2주차에서각각 0.43, 0.37 감소하기시작하였다. 하지만, TiO 2 와함께함유된경우변화가나타나지않았다 (Figure 12). 따라서, 모든제형에서 ph는큰변화없이안정함을보여준다. 워시오프팩의점도측정결과, blank와 TiO 2 만을함유한것과카올린만을함유한것및연옥가루만을함유한것의초기점도는각각 98,667, 213,333, 189,333 및 137,000 cp로시작하여 4주경과시각각 90,333, 202,000, 164,000 및 128,333 cp로감소하기시작하였다. 경옥가루만을함유한것, TiO 2 과카올린을함유한것, TiO 2 과카올린및경옥가루를함유한것과 TiO 2 과카올린및연옥가루를함유한것의초기점도는각각 171,667, 200,667, 178,333 및 178,333으로시작하였다. 그러나경옥가루만을함유한워시오프팩은 4주차경과시 189,333 cp 로증가하였지만, TiO 2 과카올린을함유한것, TiO 2 과카올린및경옥가루를함유한것과 TiO 2 과카올린및연옥가루를함유한것은 6주차 공업화학, 제 29 권제 1 호, 2018

경옥가루의물리화학적특성및화장품제형응용연구 93 (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figure 14. Variation of viscosity change in the stability of (a) Blank, (b) Sample 1, (c) Sample 2, (d) Sample 3, (e) Sample 4, (f) Sample 5 O/W type liquid foundation. 에서각각 239,333, 251,733 및 256,000 cp로증가함을보였다 (Figure 13). 리퀴드파운데이션의점도는 blank가 9,067 cp로시작하여 1주차에서 7,333 cp로감소하기시작하여가장빠른변화를보여주었다. TiO 2 만함유한파운데이션은 18,400으로시작하여 6주차에서 15,333 cp로감소하였으며, 경옥가루만함유한것과연옥가루만함유한파운데이션은각각 14,933, 19,200 cp로시작하여 4주차에서 12,800, 17,867 cp 로감소하는경향을보였다. 하지만, TiO 2 와경옥가루를함유한파운데이션은 22,433 cp로시작하여 4주차에서 24,900 cp로증가하였고, TiO 2 와연옥가루를함유한것은 15,100 cp로시작하여 1주차부터 16,233 cp로증가하는것으로나타났다 (Figure 14). 위의결과들을종합하여볼때, TiO 2 와옥분을함께함유하였을경우내상에무기파우더양이증가함에따라 cp가점차증가하는추세이며, 그변화율이현재사용되어지고있는제품보다감소하여제품의안정성을좀더높이는데도움을줄수있는것으로사료된다. 3.9. 피부안전성평가 경옥가루를함유한워시오프팩과리퀴드파운데이션의피부안전성평가를위하여단회첩포실험을진행하였다. 피시험자의팔안쪽에제형을각각 20 mg씩첨가한 chamber를 24 h 동안부착시키고, 첩포제거이후세척등의일상생활 48, 72 h 경과시육안평가를진행하였고점수화하였다 (Table 3). 그결과, 첨포후 24 h 경과시연옥가루만을함유한워시오프팩에서미세한자극이나타났지만그이후에는자극이없는것으로확인되었다. 그외모든제형에서자극이관찰되지않아피부자극에대한위험은없는것으로나타났다 (Tables 12~14). 4. 결론 본연구는현재사용되고있는무기안료인연옥가루와비교하여다양한기능을부여하는천연소재인경옥가루를함유한화장료를제공함에있다. 경옥가루를사용함에앞서물리화학적특성을평가하여화장품원료로써의적합함을판단하였고, 경옥가루를 3% 함유한워시오프팩과리퀴드파운데이션을제조하여각제형이주는효과와사용자관능평가, 제형안정성, 피부안전성평가를통해화장품에응용가능성을판단하였다. 1. 형태학적분석을통해경옥가루는 2.26 µm로비교적균일한사이즈로작은입자들이뭉쳐퍼져있는과립형 crystal 혼합물로이루어짐을확인하였으며, 광물학적조성분석을통해경옥 (jadeite, 71.67%) 과석영 (quartz, 26.08%) 으로이루어짐을확인하였다. 또한, 주로 SiO 2 (42.84%), Al 2 O 3 (32.35%), Na 2 O (20.77%) 등의금속산화물로이루어졌으며, 중금속원소함량을측정하여검출한도이하로써화장품원료로적합함을확인하였다. 2. 안식각을측정을통해경옥가루의안식각은 39.37 으로연옥가루 (46.73 ) 보다분체상태일때피부도포시퍼짐성이우수하고매끄럽게도포됨을예상할수있다. 3. 경옥가루의함량이증가할수록원적외선방사율과방사에너지값이증가하는것을확인하였다. 특히경옥가루의함량이 3% 일때 2% 대비방사율과방사에너지의증가율이각각 0.9% 로가장높은것으로나타났으며대조군인연옥가루와거의유사한증가비율을보였다. 따라서경옥가루와연옥가루를함유한워시오프팩의최적의함량을 3% 로설정하였다. 4. 열화상카메라를통해경옥가루를 3% 함유한워시오프팩도포 Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 1, 2018

94 김경미 김용우 홍인기 박수남 Table 12. Skin Irritation Results of Human Patch Test After 24 Hours, I : Sample C, II : Sample D, III : Sample F, IV : Sample G, V : Sample 2, VI : Sample 3, VII : Sample 4, VIII : Sample 5 I II III IV V VI VII VIII 1 - ± - - - - - - 2 - - - - ± ± - - 3 - - - - - - - - 4 - - - - - - - - 5 - - - - - - - - 6 ± ± - - - - - - 7 - - - - - - - - 8 - - - ± - - - - 9 - - - - - - - - 10 ± ± - - - - - - 11 - - - - - - - - 12 - - - - ± ± - - 13 - - - - - - - - 14 - - - - - - - - Total 0 0.1 ± 0.2 0 0 0 0 0 0 - : 0, ± : 0.5, + : 1.0, ++ : 2.0 Table 13. Skin Irritation Results of Human Patch Test After 48 Hours, I : Sample C, II : Sample D, III : Sample F, IV : Sample G, V : Sample 2, VI : Sample 3, VII : Sample 4, VIII : Sample 5 I II III IV V VI VII VIII 1 - - - - - - - - 2 - - - - - - - - 3 - - - - - - - - 4 - - - - - - - - 5 - - - - - - - - 6 - - - - - - - - 7 - - - - - - - - 8 - - - - - - - - 9 - - - - - ± - - 10 - - - - - - - - 11 - - - - - - - - 12 - - - - - - - - 13 - - - - - - - - 14 - - - - - - - - Total 0 0 0 0 0 0 0 0 - : 0, ± : 0.5, + : 1.0, ++ : 2.0 공업화학, 제 29 권제 1 호, 2018

경옥가루의물리화학적특성및화장품제형응용연구 95 Table 14. Skin Irritation Results of Human Patch Test After 72 Hours, I : Sample C, II : Sample D, III : Sample F, IV : Sample G, V : Sample 2, VI : Sample 3, VII : Sample 4, VIII : Sample 5 I II III IV V VI VII VIII 1 - - - - - - - - 2 - - - - - - - - 3 - - - - - - - - 4 - - - - - - - - 5 - - - - - - - - 6 - - - - - - - - 7 - - - - - - - - 8 - - - - - - - - 9 - - - - - - - - 10 - - - - - - - - 11 - - - - - - - - 12 - - - - - - - - 13 - - - - - - - - 14 - - - - - - - - Total 0 0 0 0 0 0 0 0 - : 0, ± : 0.5, + : 1.0, ++ : 2.0 시 control에비해피부온도가약 0.5 상승함으로써, 연옥가루를 3% 함유한것과유사한결과를나타내었다. 원적외선방사를통한피부온도상승을통해피부의혈액순환을촉진하는데도움이될수있음을예상하였다. 5. 피부색채선명성평가를통해피부밝기는 TiO 2 와연옥가루를함유한파운데이션이경옥가루만을함유한것과연옥가루만을함유한것보다채도가높음을확인하였다. 특히, TiO 2 와경옥가루를함유한파운데이션이기존에사용되고있는 TiO 2 만을함유한파운데이션채도와가장유사함에따라피부본래의색을더욱선명하게표현할수있는것으로사료된다. 6. 보습효과및보습효과지속성평가를통해워시오프팩의경우 blank와경옥가루만을함유한것, 연옥가루만을함유한것, TiO 2 와카올린을함유한것, TiO 2 와카올린및연옥가루를함유한것은도포전보다수분보유량이떨어지는것으로나타났다. 그러나, TiO 2 와카올린및경옥가루를함유한워시오프팩의수분보유증가량은 0 min 대비, 90 min일때 5.0% 로가장높게나타났다. 리퀴드파운데이션의경우수분보유량은도포후 30 min부터 sample 4 > sample 5 > sample 1 > sample 3 > sample 2 > blank 순으로증가하였다. 특히, TiO 2 와경옥가루를함유한파운데이션의수분보유증가량은도포후 30 min일때최대 63.0% 로증가함에따라, TiO 2 와경옥가루를함유한리퀴드파운데이션이 TiO 2 와연옥가루를함유한것보다보습효과및보습효과지속성이더높은것을알수있다. 7. 사용자관능평가를통해 TiO 2 와카올린및경옥가루를함유하는워시오프팩의경우 TiO 2 와카올린및연옥가루를함유한것보다모든항목에서우수하였고, 현재사용되어지고있는 TiO 2 와카올린을 함유한워시오프팩보다피부친화력, 밀착력, 가려움성및촉촉함이개선됨을확인하였다. TiO 2 와경옥가루를함유하는리퀴드파운데이션의경우현재사용되어지고있는 TiO 2 를함유한리퀴드파운데이션보다커버력을제외한모든항목이개선되었다. 또한, TiO 2 와연옥가루를함유한리퀴드파운데이션보다가려움성과촉촉함이더욱높게나타났다. 8. 제형안정성평가결과, 모든제형에서 8주동안육안상변색, 분리현상및기타특이현상들이발견되지않았으며, ph와점도변화율이모두안정하였다. 9. 피부안전성평가를통해첩포적용후 24 h, 첩포제거후 48 h, 72 h 동안 control, 경옥가루를함유한것과연옥가루를함유한모든워시오프팩과리퀴드파운데이션모두자극이없는것으로관찰되었다. 결론적으로, 경옥가루는무기안료로써기존에사용되어지고있는제품에첨가되었을때, 연옥가루를첨가한제품과유사한효과를가지거나, 보다뛰어난기능을부여할수있으며, 안정성과안전성이확보된새로운다기능원료로써사용될수있음을시사한다. 또한, 예부터현대에이르기까지보석으로써의고귀함과, 동아시아국가에서의친숙한이미지를가진경옥을함유한제형을개발함으로써감성적으로도소비자들을설득시킬수있는소재로사용될수있음을시사한다. 감사 본연구를수행하는데도움을주신자화전자 ( 주 ) 김상면회장님께감사드립니다. Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 1, 2018

96 김경미 김용우 홍인기 박수남 References 1. J. J. Ahn, Recent trends in color cosmetics naturalistic, Korean J. Aesthet. Cosmetol., 12(3), 323-330 (2014). 2. T. Kani, T. Suzuki, M. Tsukada, and H. Kamiya, Influence of surface-adhered nanoparticles and nanoporous structure on bulk flowability of silica, Powder Technol., 176, 108-113 (2007). 3. A. LÓpez-Galindo, C. Viseras, and P. Cerezo, Compositional, technical and safety specifications of clays to be used as pharmaceutical and cosmetic products, Appl. Clay Sci., 36, 51-63 (2007). 4. H. W. Lee, S. H. Kang, and K. D. Nam, Characteristics of inorganic pigments used for cosmetic, J. Korean Oil Chem. Soc., 11(2), 7-15 (1994). 5. Y. S. Kang, K. Y. Kyong, M. J. Rang, D. H. Bae, Y. K. Lee, W. G. Cho, S. K. Choi, and S. K. Han, Science in Cosmetics and Living Health Supplies 1, 230-230, Shin Kwang Publ., Seoul, Korea (2008). 6. J. D. Kim, New Cosmetics, 101-500, Dong Hwa Technol. Publ, Seoul, Korea (2004). 7. E. J. Kim, M. J. Kim, N. R. Im, and S. N. Park, Photolysis of the organic UV filter, avobenzone, combined with octyl methoxycinnamate by nano-tio 2 composites, J. Photochem. Photobiol. B, Biol., 149, 196-203 (2015). 8. E. Demir, F. Turna, G. Vales, B. Kaya, A. Creus, and R. Marcos, In vivo genotoxicity assessment of titanium, zircoium and aluminium nanoparticles, and their microparticulated forms, in Drosophila, Chemosphere., 93, 2304-2310 (2013). 9. G. J. Nohynek, E. Antignac, T. Re, and H. Toutain, Safety assessment of personal care products/cosmetics and their ingredients, Toxicol. Appl. Pharmacol., 243, 239-259 (2010). 10. D. M. Kim, B. G. Jo, and S. J. Park, Cosmetics containing gem powder, Korean Patent 10-0803941 (2008). 11. K. S. Yun and J. Y. Kim, Cosmetic composition for containing jade powder, Korean Patent 10-0441773 (2004). 12. J. Heo, Donguibogam, Bubin Publ., Seoul, Korea (2007). 13. S. J. Lee, Compendium of Materia Medica, Iljoong Publ., Seoul, Korea (1993). 14. Gemological Institute of America, Gem Reference Guide, ISBN 0-87311-019-6 (1988). 15. A. Relier, P. M. Wilde, and H. G. Wiedemann, Thermal reactivity of jadeite and nephrite, J. Therm. Anal., 40, 99-105 (1993). 16. J. L. Ruvalcaba-Sil, L. Manzanilla, E. Melgar, and R. Lozano Santa Cruz, PIXE and ionoluminescence for mesoamerican jadeite characterizatio, X-Ray Spectrom., 37(2), 96-99 (2008). 17. G. E. Harlow and S. S. Sorensen, Jade (nephrite and jadeitite) and serpentinite: Metasomatic connections, Int. Geol. Rev., 47(2), 113-146 (2005). 18. C. T. Prewitt and C. W. Burnham, The crystal structure of jadeite, NaAlSi 2 O 6, Am. Mineral., 51, 956-975 (1966). 19. B. H. Yoo, C. M. Park, T. J. Oh, S. H. Han, H. H. Kang, and I. S. Chang, Investigation of jewelry powders radiation far-infrared rays and the biological effects on human skin, J. Cosmet. Sci., 53, 175-184 (2002). 20. S. W. Kieffer, Thermodynamics and lattice vibrations of minerals 2. Vibrational characteristics of silicates, Rev. Geophys. Space Phys., 17(1), 20-34 (1979). 21. S. Shimokawa, T. Yokono, T. Mizuno, H. Tamura, T. Erata, and T. Araiso, Effect of far-infrared light irradiation on water as observed by X-ray diffraction measurements, Jpn. J. Appl. Phys., 43(4B), 545-547 (2004). 22. T. K. Leung, P. J. Huang, Y. C. Chena, and C. M. Lee, Physical-chemical test platform for room temperature, far-infrared ray emitting ceramic materials (cfir), J. Chin. Chem. Soc., 58, 653-658 (2011). 23. M. M. C. Roovers, R. Westerkamp, and P. Blais, Cosmetic kit and method, US Patent 20030077238 A1 (2003). 24. J. H. Kim, Cosmetics which contains nephrite jade powder and process for preparing thereof, Korean Patent 10-0279694 (2000). 25. F. F. Mohammadi, J. T. Harrison, A. Czarnota, and C. Leonard, Nonabrasive sensory exfoliating system, US Patent 2005/0169868 A1 (2005). 26. D. Geldart, E. C. Abdullah, A. Hassanpour, L. C. Nwoke, and I. Wouters, Characterization of powder flowability using measurement of angle of repose, China Particuology, 4(3-4), 104-107 (2006). 27. M. Y. Kim, K. D. Cho, E. J. Kim, S. Y. Choi, S. S. Kim, C. K. Han, and B. H. Lee, Clinical effectiveness of regular use of unripe apple mask pack on skin status of middle-aged women, Korean J. Nutr., 43(5), 453-462 (2010). 28. J. Y. Lee, H. Yang, and W. C. Choi, Study on the suitability of mud-pack development from argillite, J. Korean Soc. Cosmet., 11(2), 73-85 (2005). 29. J. S. Ko, J. H. Lee, and K. C. Sung, A Study on the powders for makeup cosmetics, J. Korean Oil Chem. Soc., 29(2), 286-294 (2012). 30. R. S. Hunter, Accuracy, precision, and stability of new photoelectric color-difference meter, J. Opt. Soc. Am., 38(12), 1094-1094 (1948). 공업화학, 제 29 권제 1 호, 2018