멀게만 느껴졌던 나노기술이 이미 우리 생활 깊숙이 들어왔다. 머리카락 굵기의 10만분의 1 수준에서 다뤄지는 나노기술이 의약, 가전, 반도체, 화장품, 생필품, 잡화, 자동차, 소재 등 전 산업분야에 적용되고 있다. 특히 과학기술부와 산업자원부 주관으로 오는 8월 24일 일산 KINTEX(킨텍스)에서 개최되는 ‘나노코리아 2005’ 행사는 나노기술의 상용화와 미래 전망을 한눈에 볼 수 있는 자리가 될 전망이다. 본지는 이 행사에 앞서 인간의 생활에 적용되는 나노기술들을 찾아 시리즈로 다룬다. [편집자 註]

나노기술이 화장품의 피부침투 효과를 높인 ‘나노화장품’ 시대를 열었다. LG생활건강(이자녹스)과 태평양(아모레), SK케미칼, 애경, 코리아나화장품, 로제화장품을 비롯한 대기업 및 중견기업부터 아마란스화장품, 한국콜마, 비타코스 등 중소 벤처기업까지 나노화장품 영역을 개척하며 속속 신제품을 선보이거나 출시를 준비 중이다. 프랑스 로레알 화장품, CD 등 외국 화장품 기업들도 일찌감치 나노화장품 경쟁에 뛰어든 상태다.

이들 국내외 기업들이 시장에 내놓은 나노화장품은 피부흡수 성분을 머리카락 굵기의 10만분 1크기인 나노 사이즈(10억분의 1m)로 만들어 피부흡수율을 높인 것.

기존의 로션이나 에센스크림 등을 보면 계면활성제를 통해 마치 계란 흰자가 노른자를 에워싼 것처럼 물이 스쿠알렌과 같은 기능성 오일을 둘러싸고 있다. 이런 형태를 에멀션이라 한다. 문제는 에멀션 크기가 나노 사이즈의 1천배가 넘는 마이크로(10만분의 1) 사이즈라는 점.

즉 에멀션이 겉 피부세포 사이사이에 존재하는 수십 나노미터 사이즈의 미세한 구멍(간극)보다 수십 배에서 수백 배 이상 크기 때문에 흡수가 잘 안된다.

그래서 개발된 게 나노화장품. 화장품 성분을 피부 간극보다 작게 만들면 피부 흡수율이 높아지는 것은 당연하다.

강한 압력으로 화장품 성분 쪼개

업체들은 나노화장품을 만들기 위해 다양한 방법을 사용한다. 첫째가 나노에멀션이다. 기존 에멀션을 수십 나노 사이즈의 ‘나노에멀션’으로 만들기 위해 500-1천600기압으로 수분과 기능성 오일이 섞인 화장품에 수 차례 충격을 가한다. 그러면 물분자와 오일 분자가 나노 사이즈로 쪼개지면서 물 입자가 더 작은 오일 입자를 감싼다.

이 기술의 한계는 나노 사이즈 오일의 구성비율이 전체의 20%를 넘어가면 자기들끼리 쉽게 달라붙어 버린다는 점. 그래서 나노화장품 상당수가 크림이 아닌 액체 상태이거나 일부 크림성분과 섞여 판매되고 있다.

나노캡슐에 효능물질 넣어 피부침투

나노화장품의 두 번째 기술로는 피부에 전달하고자 하는 특정 물질을 체내 성분과 유사한 나노 캡슐로 쌓아 피부 속에 침투시키는 방법이 있다. 캡슐로는 수십 나노 사이즈의 ‘리포좀’이 널리 사용된다. 리포좀은 물을 좋아하는 머리부분(친수성)과 오일을 좋아하는 꼬리 부분으로 구성된 ‘인지질’이란 물질이 모여 축구공과 같은 2중층 형태를 이루고 있다.

리포좀의 중심은 친수성 부분이 머리를 맞댄 채 360도 빙 둘러쌓아 한 가운데에 빈 공간이 만들어진다. 그리고 빈 공간에 홍삼, 녹차, 녹용을 비롯한 한방성분이나 비타민C처럼 물에 녹으면서 피부에 좋은 성분이 채워진다. 사실 피부는 물에 녹는 성분을 잘 통과시키지 않는다. 그래서 리포좀은 물에 녹으면서 몸에 좋은 성분을 캡슐처럼 쌓아 피부 속으로 전달하는 셈이다.

피부를 통과한 리포좀은 피부 속에서 분해되면서 그 안에 담긴 녹차, 홍삼, 비타민C 등 기능성 성분이 바깥으로 나와 속 피부에 작용한다. 리포좀에서 분해돼 나온 인지질들은 몸의 세포 구성 성분과 유사해 몸에 해를 끼치지 않는다고 한다.

캡슐 역할, 多孔性 고분자물질이 대신

세 번째 기술은 수십 나노 사이즈의 다공성(多孔性) 고분자물질 안에 노화방지, 기능성 성분을 넣어 피부에 침투시키는 방법이다. 다공성 고분자물질은 체내 흡수되면 일정시간이 흐른 후 체내 효소에 의해 분해되는데 고분자 물질 자체가 체내 성분으로 만들어지기 때문에 해는 없다.

이 고분자물질은 피부 안에 흡수된 후 자기 몸에 있는 모세혈관과 같은 미세한 구멍들을 통해 미백효과 등을 가진 기능성 성분을 서서히 방출해 화장품 효과를 지속시킨다.

그밖에 자외선 차단제(썬크림)의 원료인 징크옥사이드, 이산화티타늄 등도 과거 수십 마이크로 사이즈에서 수십 나노로 작아지면서 자외선 차단효과가 커진다는 연구가 나와 업계가 이 같은 제품을 시판하고 있다.

한편 비타코스는 올 초에 화장품 오일 성분을 물속에 골고루 분산시키는 역할을 하는 계면활성제 대신에 비타민E 유도체(일명 비타닉스)를 사용해 수분 비율을 줄이고 기능성 오일 함량을 크게 강화시켜 섞은 100% 크림성 나노화장품을 세계 최초로 개발했다고 발표했다. 김영대 비타코스 사장(전 태평양 소장)은 “세계특허를 얻은 비타닉스와 오일, 물 성분을 섞으면 기존의 강한 압력을 주지 않아도 평균 50나노 크기의 크림성 나노화장품을 만들 수 있다”고 말했다.

한편 미국 BCC(Business Communication Company)는 전 세계 나노화장품 시장이 올해 13억 달러 규모에서 2010년 26억 달러로 100% 이상 성장할 것으로 내다봤다.