pH in 색조화장품
피부과학팀 OJT - pH가 이렇게 어려운 주제인가? 싶었습니다.
색조화장품에서 pH 관리 기준은 3.0 ~ 9.0입니다만 일반적으로는 pH 관리 기준은 5.5 ~ 7.5입니다.
마스카라는 눈물의 pH에 맞추어 7.0 정도의 중성 수준으로 나오게 하고(마스카라의 경우 분산제로 Soap을 사용한 과거에는 pH관리가 중요했습니다), 립스틱은 타액과 접촉하기에 6.0 ~ 7.0 정도로 만들지만, 대부분의 립스틱은 물에 용해되지 않는 제품이어서 pH의 측정이 큰 의미가 없어 특별한 경우를 제외하면 측정하지 않습니다. 단, 립 제품 중 수분산형, 유화형 즉 물을 포함하는 제품은 액상 파운데이션처럼 측정합니다.
액상 파운데이션의 경우 대부분이 유상(W/O) 제형이지만 물을 포함하고 있고 얼굴 전면에 도포하는 제품이어서 pH를 측정합니다. 그러나, 제품이 물에 용해되지 않아서 시료를 물에 넣고 전자레인지를 이용하여 가온 후 잘 분산시킨 후 여과한 여과액을 측정합니다
파우더 제형은 물을 포함하지 않은 제품이어서 측정을 하지 않습니다. 필요할 경우에 한해서만 측정합니다
♠ 정리 ~ 제품별 관리 예
마스카라: 눈물 pH에 맞춰 약 7.0
립스틱: 타액 접촉 고려, 6.0~7.0 (수분 포함 제품은 별도 측정)
액상 파운데이션: W/O 제형 ~ 여과액 측정
파우더 제형: 물 포함 안 함 ~ 필요시 측정
얼굴의 피부는 땀샘을 통해 나오는 땀(수분+중성지방)과 모공을 통해 분비되는 피지(유리지방산+스쿠알렌+왁스에스터), 그리고 각질이 혼합되어 만들어진 기름막(피지막)으로 덮여 있게 됩니다. 이 피지막(기름막)의 pH를 측정하는 것입니다. 피부자체의 pH가 피지막의 pH를 측정하는 것으로 측정방식은 pH 테스트 스트립을 이용하여 피부에 직접 붙여 색 변화를 통해 pH를 확인하거나 pH 미터기(피부 표면에 증류수를 소량 첨가한 후 전극을 이용해 수소이온 농도를 측정)를 사용합니다. 일반적으로 볼, 이마, 턱, 코 주변 등 다양한 부위에서 측정해 평균값을 냅니다(주의: 세안 직후나 운동 후 등은 pH가 일시적으로 변하므로, 안정된 상태에서 측정해야 합니다)
피지막은 어찌 보면 W(땀)/O(피지)의 형태를 갖는 유화의 조성물이라 볼 수 있습니다.
이 피지막의 균형이 깨지면, W/O가 O/W가 되어 수분 손실이 많아지고 건조해집니다
유분(피지) 과다 분비되면 얼굴이 지성이 됩니다. 단점은 끈적거림과 번들거림(모공 막힘~여드름이나 블랙헤드/화이트헤드 형성의 직접적 원인~약산성은 유지되나, 피지 자체가 여드름균의 먹이가 되기도 함)이지만 이 산성인 기름막이 장점이 있습니다 그 장점은 수분 손실이 적고 미생물 증식이 억제되며 각질세포를 서로 유연하게 해 주면 탈리를 돕는 좋은 작용도 합니다. 즉 기름막(피지막)이 피부를 보호하는 역할을 합니다
반대로 피지 분비량이 적으면 피부 장벽 약화, 건조, 피부염/가려움의 원인이 되기도 하고 햇빛에 금방 타고 각종 세균성 염증이 발현되기 합니다
> 유분(피지 과다) - 피지막 형성 상승- pH 산성화 ~ 세균 번식이 덜됨
> 유분(피지 감소) - 피지막 형성 감소- pH 염기화 ~ 세균 번식이 용이
인종별, 성별, 연령별, 계절별, 측정 부위 등 다양한 요인에 의해 pH 값은 다릅니다. pH에 영향을 주는 요인을 정리하면 아래와 같이 다양합니다
♡ 계절: 여름엔 땀과 피지 증가로 pH가 낮아지고, 겨울엔 건조함으로 pH가 높아짐
♡ 세안제: 알칼리성 비누 사용 시 pH가 상승 ~ 약산성 클렌저 추천
♡ 식습관: 설탕, 가공식품, 카페인, 알코올은 pH 불균형 유발
♡ 호르몬 변화: 여성의 경우 생리 주기에 따라 pH 변화 (생리기엔 알칼리화)
♡ 나이: 노화로 인해 세라마이드 감소 ~ pH가 점차 알칼리성으로 이동
♡ 남자의 pH가 여자의 pH보다 보통 낮게 나오는데요. 이는 피지 분비량이 여자보다 많아서입니다. 이는 피지 분비에 영향을 주는 것이 남성호르몬인 안드로겐의 영향이 있어서입니다
pH값은 +- 0.5의 편차는 있습니다 문헌마다 조금 다르나 위의 값이 일반적입니다♣ 이상적인 피부 : pH5.5 일반적으로 건강한 피부는 약산성(pH 5.5 전후)입니다
♣ 얼굴 피부 : pH4.4∼6.6 (남 5.7 / 여 5.8 / 아이 6.5) 피부 부위와 연령/성별에 따라 차이가 있으나, 이 범위(4.0∼7.0 내외)는 정상적인 피부 표면의 pH입니다
♣ 두피 : pH4.5∼5.5 얼굴 피부와 마찬가지로 약산성입니다.
♣ 눈물 : pH7.0∼7.4 눈물은 감염으로부터 눈을 보호하기 위해 중성에 가까운 pH(7.0∼7.4 정도)를 유지
♣ 땀 :pH5.5∼6.8 땀은 분비될 때는 중성에 가깝지만, 피부 표면에서 산성 물질과 섞이며 약산성(4.0∼6.8)
♣ 침 : pH 6.2∼7.6 타액(침)의 pH는 음식 섭취나 구강 상태에 따라 변동성이 크지만, 일반적으로 약산성에서 약알칼리성(6.2∼7.6 정도)을 오갑니다.
♣문제성 피부: pH
여드름 피부 7.5, ~ 알칼리성으로 기울어진 피부는 장벽 기능이 손상되어 세균 번식이나 염증에 취약해집니다.
(수치는 문헌마다 다소 차이가 있습니다. 정상보다 pH가 중성 혹은 약칼칼리인 것은 대다수의 문헌에서 확인!)
지성 피부 pH 4. 0~ 피지 분비가 많아 산성도가 더 강한 경향이 있으며,
건성 피부 pH 6.6~는 수분 부족 등으로 인해 pH가 약산성 범위의 상한선 쪽(중성 쪽)으로 치우치는 경향
> 피부의 약산성(Acid Mantle): 건강한 피부가 pH 5.5 내외의 약산성을 유지하는 이유는 이 환경이 피부에 이로운 미생물의 성장을 돕고, 유해한 세균이 번식하는 것을 막아주는 천연 보호막(Acid Mantle) 역할을 하기 때문입니다.
> pH 변화의 중요성: 이미지에서처럼 여드름이나 아토피 피부의 pH가 높아지면(알칼리성으로 변하면), 피부 장벽이 무너지고 유해균(예: P. acnes)이 증식하기 좋은 환경이 되어 염증이 심화될 수 있습니다.
색조화장품 중에서도 물을 포함한 제형이거나 피부 흡수 가능성이 있는 제품은 pH 측정이 필요합니다. 반면, 고형 제형이나 파우더형 제품은 일반적으로 측정하지 않으며, 특별한 기능성 목적이 있을 때만 예외적으로 측정합니다. 그리고 측정법은 화장법품에 방법과 기준이 설정되어 있습니다
출처 : 국가법령정보센터 | 행정규칙 > 본문 오늘은 피부과학팀이었습니다. 너무도 많은 파트가 있고 생각보다 굉장히 바쁘게 움직여서 놀랐습니다. 그래서 색조화장품 만드는데 도움 되는 정보만 얻고 가자 라는 가벼운 마음이었습니다. OJT이니까요! 그래서 가볍고 밝은 마음으로 시작했으나 pH질문부터 무너졌고(pH 하나에도 이렇게 깊은 과학이 숨어 있다니 했지만, 속마음은 참! 화장품! 알면 알수록 어렵다 했습니다), Xe-lamp는 뭔지 아니?라는 것에서 한없이 작아졌으며 미백, 주름, 자외선차단 말고 추가된 기능성제품이 뭔지 아니? 에서 고개 숙였습니다. 색조화장품은 사실 피부의 최외곽에 색을 부여하여 매력을 준다 가 목적이다 보니 자외선 말고는 그다지 관심이 없는 것도 사실이었습니다. 솔직히 말하면 피부과학팀에서 실시하는 인체첩포시험의 대상자 요청할 때 달려가서 두 팔뚝을 내어주고 1일 정도 샤워하지 않고 오면 피부의 홍반으로 원료나 제품의 안전성을 확보하는 초기실험에 투입되기를 바랄 뿐이거든요. 실험참여비용을 지급해 줍니다. 커피 몇 잔을 마실 수 있어 좋습니다. 이 패치테스트도 초기에는 원료의 안전성이 현재보다 기준이 낮아서 부작용으로 시험비와 함께 병원비도 지급된 적이 있다 하네요. 그리고 주로 수의사자격증을 가진 연구원님들이 주로 하셨다 합니다. 정확한 임상자료가 필요할 때는 외부임상의뢰를 하여 전문의의 판단을 확보한다고 합니다. 그리고 수의사가 있었던 이유는 1990년대에는 화장품연구소에서 동물실험을 했기 때문입니다. 무균 토끼나 쥐, 기니피그의 피부에 염증유발물질이나 자극유발물질을 투입하고 화장품을 바르면서 효능, 효과를 검증했다고 합니다. 그러니 당연히 수의사가 필요했지요. 지금은 동물실험 금지입니다(2015년 발의-2017년 시행 이후 금지)
화장품연구소의 피부과학팀은 여러 부서로 세부화되어 있고 고가의 장비도 많이 있더라고요. 지나다니면서 얼핏 보기에는 피펫을 가장 많이 사용하는 부서인 듯했습니다. 샘플을, 시료를 분석기구, 기계, 피부에 옮기는 일이 많아 보입니다. 실험가운과 피펫이 제일 먼저 생각납니다. 그럼에도 하시는 업무를 정리하자면,
◈ 피부 생리 및 기전 연구 (Skin Biology & Mechanism Study)
> 피부층별 세포 모델 구축~ in vitro 세포시험 플랫폼 개발
> 기전 규명 연구~ 미백, 주름, 장벽, 피지, 염증 등 관련 pathway 연구
> transcriptomics, proteomics, metabolomics을 통한 피부 노화, 스트레스, 자극 반응의 분자적 해석
◈ 원료 효능 검증 및 스크리닝 (Active Ingredient Screening & Validation)
> 신규 원료 또는 합성물, 천연추출물에 대해 효능 평가
> 지표성분 및 기전 기반 비교시험~ 시장 제품 대비 효능 수치화
> 노화/미백/피지/장벽/진정/항염 등별로 세부 평가 항목 구분
> R &D센터 신소재팀, 제품개발팀과 공유되어 신제품의 과학적 근거 자료로 사용
◈ 임상효능평가 및 인체적용시험 설계 (Clinical Efficacy Evaluation)
> 인체적용시험센터(사내 또는 외부)와 협력해 임상시험 디자인 수립
시험대상자 선정, 평가지표 설정(예: 피부밝기, 탄력, 주름깊이, 수분량, TEWL 등)
측정기기~ Mexameter, Corneometer, Cutometer, PRIMOS, VISIA 등
> 시험 후 결과를 통계 분석하여 효능에 대한 과학적 근거 확보
> 기능성 인증을 위한 인체시험 설계: 미백, 주름 개선, 자외선 차단등 식약처기준에 맞춘 시험 설계 및 결과 도출. > 피부 자극 및 안전성 평가~ 패치 테스트, 안자극성 시험, 감각 자극성 시험 등을 통해 제품의 피부 적합성 검증. > 장기적 사용에 따른 피부 변화 추적~ 4~12주 사용 후 피부 톤, 탄력, 수분량 등의 변화 측정.
> 제품이 피부에 유해한 영향을 미치지 않는지 확인하기 위한 피부 첩포 시험(Patch Test), 민감성 피부 시험, 안 자극 대체 시험 등을 진행하거나 외부 기관에 위탁, 관리하는 업무.
> 더마 코스메틱 제품의 경우, '저자극', '민감성 피부 사용 적합' 등의 문구를 광고에 사용하기 위해 요구되는 까다로운 인체적용시험을 수행.
◈ 피부 안전성 및 자극성 평가 (Safety & Toxicology Interface)
> 세포독성시험
> Primary skin irritation test, cumulative irritation test, HRIPT (인체 누적자극시험)
> 민감성 피부 대상 자극 완화 시험, 안 자극 대체시험
> 동물대체시험법(Alternative Method) 개발
◈ 피부 마이크로바이옴 및 장벽 연구 (Skin Microbiome & Barrier Science)
> 피부 미생물 다양성을 분석하여 피부 건강과의 상관관계 규명
> Probiotic / Postbiotic / Prebiotic 소재 연구 및 효능 검증
> Barrier lipidomics (ceramide, cholesterol, fatty acid profiling) 분석을 통해 장벽 강화 제품개발 지원
◈ 기기 및 측정기반 데이터 확보 (Instrumentation & Skin Measurement Science)
> 다양한 피부 계측기 운영 및 데이터베이스 구축
TEWL (경피수분손실량), Corneometer (수분량), Sebumeter (피지량), Mexameter (멜라닌/홍반) Elasticity, Wrinkle depth, Pore area 등 정량화
이를 통해 제품효과의 수치화, reproducibility(재현성) 확보
◈ 규제 및 글로벌 인증 대응
> 기능성화장품 심사자료, FDA OTC / EU Cosmetic Regulation / China NMPA 등록용 효능 데이터 준비
여러 업무 중에서 제가 가장 관심 있는 분야는 인체첩포시험과 자외선차단지수의 평가법이었습니다. 그러나 하루에 소화할 수 있는 정보의 량이 아니어서 설비 기구등을 보면서 공장 견학 수준의 업무 리뷰를 한 정도로 마무리했습니다. 궁금하면 언제든지 와도 된다는 프리패스권을 받았습니다. 피부과학팀은 화장품의 '효능/효과'가 허위가 아님을 '피부'에 직접 적용하여'과학적인 데이터'로 증명해 내는 가장 실질적이고 입증 중심적인 업무를 수행하는 핵심 부서구나 인지하고 내일은 향료팀으로 갑니다. OJT가 이제 즐겁지 않습니다. 어렵습니다. 화장품 ♥
♨ 땀의 성분
땀은 땀샘(한선)에서 분비되며, 주로 수분과 전해질로 구성되어 있습니다.
물(H₂O)~ 약 99%
전해질~ 나트륨(Na⁺), 칼륨(K⁺), 칼슘(Ca²⁺), 염화물(Cl⁻)
중성지방 ~ 소량 포함
요소, 젖산, 암모니아 ~ 노폐물 형태로 배출
항균 펩타이드 ~ 피부 방어 기능
♨ 피지의 성분
피지는 피지선에서 분비되며, 피부의 유분을 담당합니다. 주요 성분은 ~
유리지방산 (Free Fatty Acids) ~ 항균 작용
스쿠알렌 (Squalene)~ 피부 유연성 유지
왁스 에스터 (Wax Esters)~ 수분 증발 방지
트라이글리세라이드 (Triglycerides)~ 에너지 저장 ~약 40~50% 차지~ 가장 많은 성분
콜레스테롤 및 에스터화 콜레스테롤 ~ 피부 장벽 유지
☎ 눈물의 pH와 감염 방어의 관계
눈물의 pH는 약 7.0~7.4, 즉 중성에 가까운 상태~ 이 pH는 눈에 서식하는 유익균과 해로운 균 사이의 균형을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
☎ 왜 중성 pH가 감염 예방에 도움이 될까?
①효소와 항균물질의 안정성~눈물에는 라이소자임(lysozyme), 락토페린, 면역글로불린 A(IgA) 같은 항균 성분이 들어 있어요. 이들은 중성 pH에서 가장 안정적으로 작동하며, 세균의 세포벽을 파괴하거나 증식을 억제합니다. ②세균 번식 억제~대부분의 병원성 세균은 산성 또는 알칼리성 환경에서 더 잘 번식합니다. 눈물의 중성 pH는 세균이 번식하기 어려운 환경을 만들어 감염을 예방합니다. ③눈 표면의 세포는 중성 pH에서 가장 안정적이며, pH가 너무 낮거나 높으면 세포 손상이 발생해 감염에 취약!
