[신기술 베스트 10] '자외선 슬롯 머신 프로그램용 콜로이드 복합 신소재 화장품'

태평양의 '자외선 차단용 콜로이드 복합 신소재 화장품'은 화학분야에서 유일하게 10대 신기술로 선정됐다. 콜로이드(초소형입자)형 무기물질을 고분자 유기물과 복합체로 만드는 기술을 통해 자외선 슬롯 머신 프로그램의 응집·침전·상분리 현상 및 피부 트러블 문제를 획기적으로 개선했다는 점이 높게 평가됐다. ◆자외선 슬롯 머신 프로그램의 작동 원리=자외선 슬롯 머신 프로그램는 사용 성분에 따라 크게 화학적 슬롯 머신 프로그램와 물리적 슬롯 머신 프로그램로 나뉜다. 화학적 슬롯 머신 프로그램는 피부에 쏘여지는 자외선을 흡수,열 에너지나 다른 파장대의 빛으로 바꾸는 방식을 통해 자외선을 막아준다. 제품화하기는 쉽지만 화학물질이 주성분인 만큼 독성이 크다. 또 자외선을 흡수해 광화학반응을 일으키는 과정에서 피부에 자극을 준다는 단점이 있다. 반면 이산화티탄,산화아연 등 무기물이 주성분인 물리적 슬롯 머신 프로그램는 피부 표면에서 자외선을 반사시키거나 산란시키는 방식으로 자외선 차단 효과를 발휘한다. 화학적 슬롯 머신 프로그램보다 피부 트러블을 일으킬 위험은 덜하지만 입자가 뭉치거나 가라앉고 내용물이 기름과 잘 섞이지 않아 분리되는 등의 문제가 발생한다. 따라서 자외선 슬롯 머신 프로그램는 화학적 성분이나 물리적 성분 어느 한가지만 쓰기보다는 두가지 성분을 적절히 섞어 생산하는 경우가 대부분이다. 이 때 필요한 것이 물과 기름처럼 성질이 서로 다른 무기물 및 유기물을 잘 배합하는 기술.가장 보편적인 방법은 무기물을 나노입자로 만든 후 표면에 유기물질로 코팅처리해 계면장력(界面張力)을 낮춤으로써 유기물과 무기물이 잘 섞이도록 하는 것이다. 그러나 이같은 코팅기술은 무기입자 표면을 완벽하게 코팅하기도 힘들 뿐더러 해당 기술을 보유한 곳도 미국 일본 등 몇 나라밖에 되지 않아 고가에 원료를 수입해야 한다는 부담이 있다. ◆콜로이드형 복합 신소재=태평양이 이번에 개발한 기술은 개개의 나노 무기입자에 코팅하는 대신 특수 표면처리된 다량의 나노 무기입자를 고분자 유기물인 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 섞어 고농축 복합 신소재 '스캐더(Scadder)'를 만든 것이다. 스캐더 속에 들어가는 무기입자들은 '멀티 스캐터링(다중산란)'기능을 갖도록 어느 한 부위에 집중되지 않고 구(球)형태의 고분자 속에 골고루 분포되도록 했다. 쉽게 말해 밀가루 반죽(PMMA) 내부에 깨알(무기입자)을 고르게 박아 찰깨빵(스캐더)을 만들었다고 생각하면 된다. 스캐더 개발 핵심 인력인 태평양기술연구원의 심종원 연구원은 "개개의 나노 무기입자에 유기물 코팅처리한 자외선 슬롯 머신 프로그램는 피부에 발랐을 때 눅진눅진한 느낌과 함께 허옇게 뜨는 현상이 일어난다"며 "스캐더를 사용한 제품은 나노 무기입자들이 유기물과 복합체 형태로 존재하기 때문에 번들거리지도 않고 피부 밀착감이 뛰어나다"고 소개했다. 또 나노(10억분의 1) 크기의 무기입자들을 마이크로(1백만분의 1) 사이즈의 유기물(PMMA)과 복합체로 만들었지만 자외선 차단력 역시 기존 소재들에 뒤떨어지지 않는다는 게 심 연구원의 설명이다. PMMA의 우수한 광투과성 덕택에 유기고분자 내부에 박힌 무기입자들에까지 빛이 도달,자외선을 차단하는 나노입자들이 제 기능을 발휘할 수 있기 때문이라는 것.그는 "입체지름이 5㎛(1천㎛=1nm)정도인 스캐더 한 개에는 30nm(1천nm=1㎛) 크기의 무기 나노입자들이 스캐더 질량의 30∼50%까지 들어갈 수 있다"고 설명했다. 태평양은 현재 이 기술을 활용해 '설화수 상백크림''아모레퍼시픽 인텐시브 바이탈라이징 크림 SPF 10''미래파 스포츠선 밀크''아이오페 화이트젠 MS135 트윈팩트·파운데이션' 등 자외선 차단 기능성 제품을 생산하고 있다. 올해 제품라인을 더욱 확대한다는 방침이다. ◆산업계 파급 효과=콜로이드형 복합 신소재 기술은 화장품 산업에만 국한돼 있지 않다는 게 태평양측 설명이다. 콜로이드형 무기·고분자 나노 복합체는 빛에 대한 산란기능과 유기물에 대한 분산성 모두가 우수해 광차단체나 혼탁제 등 화학업종에도 확대,응용할 수 있다는 것.태평양측은 "현재 세계 굴지의 화학회사들이 태평양의 기술을 도료나 세제,보존제 등에 응용하기 위해 기술이전 문의를 해 오고 있다"며 "기술이전이 성사될 경우 화장품 산업에서도 파급효과가 큰 고급 기술을 개발할 수 있다는 것을 보여주는 좋은 본보기가 될 것"이라고 밝혔다. 태평양은 이 기술 개발을 위해 지난 2000년부터 총 3년간 총 10억원의 연구비를 투자했다. 현재 이 기술은 국내 특허 등록은 물론 미국·일본·유럽에 국제특허를 출원한 상태다. SCI(과학논문인용색인)에 등재된 학술지에도 관련 논문 두편이 실렸을 만큼 학술적 가치도 인정받았다. 이방실 기자 smile@hankyung.com