디지털 융합 기술에 날개단 ‘맞춤형 화장품’

‘제26차 세계화장품학회(International Federation of Societies of Cosmetic Chemists·IFSCC)’가 2021년 10월 18일부터 28일까지 멕시코에서 온라인으로 열렸다. 피부과학 응용소재 선도기술 개발 사업단(단장 황재성)은 이번 컨퍼런스에서 발표된 8개 분야의 논문 리뷰를 국내 연구원에게 요청했다. 더케이뷰티사이언스는 3회에 걸쳐 이 리뷰의 일부 내용을 소개한다. 또 이번 학회에서 포스터 논문을 발표한 국내 기업과의 서면 인터뷰를 담는다. _편집자 주 

New Technologies in Cosmetics 세션에서는 로레알 증강 뷰티(L'Oréal R&I Augmented Beauty) 연구소에서 개인 맞춤형 화장품을 위해 지금까지 시도된 주요 디지털 융합 기술들이 소개 되었다. 기존 화장품산업의 물리, 화학적 기술에 최신 디지털 기술을 융합시킨 고객 서비스 사례를 발표했다. 특정 랩 조건의 환경이 아닌 개인의 일상 생활 환경 조건에서 개인별 무정형 데이터를 간단하게 수집하기 위한 기술과 이들 데이터를 처리하는 방법, 그리고 이를 바탕으로 개인이 직접 홈에서 맞춤형 제형을 구현하는 장치 기술 등을 선보였다. 상용화 서비스가 가능할 정도로 완성도가 높아진 점이 돋보였다. 또 스킨케어 뿐만 아니라 개인별 니즈에 맞는 메이크업 컬러 구현까지 제조할 수 있는 기술로 확대됐다. 무엇보다도 개인 핸드폰을 활용해서 이미지 등 데이터를 수집하고 이를 사업자가 가지고 있는 빅데이터 분석 기술과 연결, 구축된 AI 알고리즘을 활용, 개인별 데이터 분석 및 맞춤형 처방을 제시하고 최적화된 구성 내용물을 배송, 이를 홈에서 직접 제작하는 구현 장치 시스템의 완성도가 꽤 높아짐을 볼 수 있다. 

한편, 화장품업계는 빠르게 전개되는 화장품 트렌드 변화와 개인별 맞춤 화장품 니즈의 증가에 따라 신속히 대응할 수 있는 기술적 시스템이 갖춰지고 실제 활용될 수 있는 수준까지 발전되었음을 보여주었다. 기존 개발 프로세스인 대량 생산 및 보관, 장기 유통 시스템에서 고객의 다양한 니즈에 따른 다품종 소량 생산 시스템에 맞춰서 단기 원료 개발, 효능 검증, 처방 적용, 구독 서비스 및 홈이나 매장에서의 즉석 제조 기술 등의 개발 연구가 상당히 진척되고 있음을 확인할 수 있다. 다양한 효능 성분 물질을 개발함에 있어서도 기존에 축적된 분자 구조-연계 데이터베이스에 기반한 AI 알고리즘을 활용하여 천연원료로부터 효능 성분을 보다 체계적으로 설계하고 in vitro 효능 검증의 효율성을 극대화 할 수 있는 기술이 소개되었다. 효능 물질의 개발과 함께 고객의 개인별 니즈에 맞는 최적의 처방을 구상함에 있어서도 기존 처방 데이터베이스에 기반해서 개발된 플랫폼을 활용해서 효능물질 선발 및 적용에 프로세스 시간을 줄이고 그 효과를 보충해줄 수 있는 추가 성분을 선발하여 효과를 극대화할 수 있다. 그리고, 개별의 맞춤형에 맞는 효능 성분 최적화로 만들어진 제형들에 대한 개별 안정도 측정을 기존 처방-안정도 데이터 베이스에 근거한 AI 알고리즘을 개발하여 신속히, 그리고 정확히 예측할 수 있는 안정도 AI 평가 기술 역시 실제 활용될 수 있는 수준 정도로 완성도가 높아졌다.

추가적으로 기존의 보편화된 기술에 대한 혁신적인 신기술들이 소개 되었다. 신규 헤어펌 기술은 기존 환원·산화 다이설파이드 가교 결합의 펌 헤어 기술 대비, 타우린과 헤어 단백질과의 반응을 이용해서 산화제로 인한 헤어 손상없이 간단히 원스텝 단백질 반응처리로 헤어 형태를 고정할 수 있다. 메이크업의 대표적인 베이스필러, 알루미늄 옥사이드는 소프트 효과를 위한 불투명의 커버력있는 필터인데, 머크사에서는 메조포러스의 다층구조로 만들어, 기존 불투명과는 달리, 투명하면서도 스킨 연화Soft 효과를 보여주는 기술을 소개하였다.

1. Key note lecture: Personalized and precision beauty

Guive Balooch, VP of Augmented Beauty. L'Oréal R&I

L'Oréal R&I에서 시도한 phygital(physical+digital) innovations의 주요 내용들에 대한 소개가 있었다. 

① Custom D.O.S.E. _skinceuticals: 개인 분석에 따른 맞춤형 처방custom dose 배율 조정으로 제조된 세럼을 제공한다. 

② My UV patches와 My skin track UV: 자외선 환경 변화를 모니터링 할 수 있고 그에 따른 적절한 선케어를 활용할 수 있다. UV 환경변화를 센싱하기 위한 간단하면서 편리한 장치이며 배터리등의 파워가 필요하지 않고 개인 핸드폰의 앱에 해당 정보를 전달하고 앱을 통해서 확인할 수 있다.

③ Color & Co-personalized hair color: 핸드폰을 통한 비디오 컨설팅으로 최적화된 헤어컬러를 선택하고 색, 톤, 발현 시술 시간 등에 따른 개별 맞춤형 제품을 배송 받아서 집에서 직접 개인 시술할 수 있도록 해준다. 

④ YSL Rouge Sur Measure: 2021년 CES에서 소개된 YSL Rouse Sur Measure는 이전 맞춤형 스킨케어에서 선보인 PERSO 기술을 활용한 것으로 3개의 색소 카트리지 조합을 통해서 개인이 원하는 혹은 스캔이미지상의 컬러를 직접 제조 구현할 수 있는 즉석 립제조 장치이다. 소량 만들어진 립은 별도의 분리·보관 등 편리하게 사용할 수 있다. 

⑤ 워터 세이빙 헤어 세정·트리트먼트기: Gjosa(스위스)와 협업으로 제작된 집에서 편리하면서도 정확하게 헤어 세정을 관리할 수 있는 장치로, micronized water를 사용해 기존 대비 80% 적은 양의 물로 헤어를 관리 할 수 있다. 

2. A.I. based functional peptide ingredient discovery solution from natural resources for cosmetic products 

Fu Xiaolei, Agecode R&D center(China)

이론 계산에 근거해서 Mesenchymal stem cells^MSCs로 부터 분비된 LQ-17 driven peptide를 빠르고 낮은 비용으로 설계했다. LQ-17 유도된 펩타이드는 세포 성장과, UVA로부터의 방어, 그리고 콜라겐 1의 증가와 세포내 ATP 농도 증가의 기능으로 안티-에이징 효과가 기대된다. 좀 더 나가서 LQ-17의 코어 부분인 EQ-9만을 이용한다면 더 낮은 생산 단가와 높은 안정성을 기대할 수 있다. (그림 1), (표 1) 참조 

3. Reinventing Hair Shaping: Creating natural wave shapes without oxidative damages 

Nicolas Marets, L'Oréal R&I(Japan) 

컬^curly 헤어를 자연스럽게 혹은 웨이브 헤어로 오랜 시간 유지시키는, long lasting hair shape 관련 시장은 점점 커지고 있다. 기존 펌^PERM 기 술은 thiol기의 환원 그리고 이를 다시 다이설파이드(–S-S-)로 이어주는 산화 고정의 2단계 시술이 필요했고, 그에 따른 헤어의 기계적 손상, 시술과정중의 장시간 열 노출, 시술 전후의 헤어 컨디션 조절 등의 불편함이 있어 왔다. 로레알은 알칼리(PH>9) 조건에서 Taurine을 활용한 아미노산 결합을 이용한 long lasting hair shape 기술을 소개했다. 타우린과 헤어 단백질들이 고르게 반응이 일어나며 이전 thiol 반응들과는 달리 cysteic acid를 생성하지 않고 헤어 중간^{inter-mediate} 필라멘트 구조의 변형을 일으키지 않는다. 환원/산화제의 2단계 불편함이 없고 간단하게 시술하며 헤어 손상도 적게 나타났다. (그림 2~4) 참조

4. The future Is now: Artificial Intelligence as a tool to predict stability 

Juliana Cibi Amorim Telles, Research & Development, Grupo OBoticario(Brazil)

제형의 안정도^stability를 예측함에 있어서 빅데이터에 기반한 의사결정을 위해 CRISP-DM^{Cross Industry Standard Process for Data Mining} methodology를 이용하였다. 이는 6개 단계가 상호 유기적으로 순환적으로 연계되어서 알고리즘을 구성하게 된다. 11개 카테고리의 5만4000(2017~2019년)건의 안정도 데이터와 총 5086개의 변수를 가진 52만2000 처방 데이터들을 R프로그램-ETL^{Extract, Transform, Load}프로세스를 통해서 AI 알고리즘을 만들었고 이는 92% 정확도^accuracy, 94% 민감도^sensitivity, 그리고 62% 특이성^specificity을 보여주고 있다. (그림 5) 참조 

5. Mesoporous aluminum oxide-based filler for multifunctional applications in cosmetics

Gaelle Bealle, Merck(Germay) 

알루미늄 옥사이드 베이스 필러는 Transparent Soft Focus^TSF filter로 모든 피부타입에 적합하다. 높은 빛 확산^diffusing 효과를 위해서는 불투명 커버력이 높은 필터가 요구되지만, 멀티레이어 메조포러스^mesoporous 구조를 가진 TSF는 투명^transparency하면서도 스킨 연화^smoothing효과를 준다. 순수 알루미늄옥사이드는 점진적인 다공성으로 각각 층별로 구조화되어서 gradient refractive index를 가지고 투명하게 된다. 또한 다공성에 따른 오일, 물 흡수가 크고 soft focus 효과에 따른 주름 감소 효과를 나타낸다. 이는 어떤 메이크업색과도 활용 가능하며 물 흡수력이 높으면서도 커버력이 좋아서 스킨, 바디케어쪽에서도 활용될 수 있다. (그림 6~8) 참조 

6. Tech-Driven Formulation Development: Using Advanced Screening to Select the Best Active Ingredients for Your Claims Targets

Belen Palomares lnnohealth Group(USA)

Evonik innovation studio와 SimDerma plat-form을 활용하여 민감 피부 타깃 클레임을 충족시키기 위한 효능 물질 분석의 예시 대표 성분으로 Cannabidiol^CBD을 스크린 하였다. SimDerma platform을 활용한 효능물질 스크리닝 방법으로 특정 셀라인들이 선택되어서 높은 항산화 효능, CB1 antagonism, autophagy 효능을 보이나, TRPV1 antagonist 효과와 hyaluronidase inhibition은 약했다. 이에 CBD의 활성과 상보 작용 할 수 있는 물질을 Innovation studio를 통해서 Croton lecheri resin extract, cholesterol을 추가하면 CBD의 부족한 효능을 보충해 줄 수 있으며, 실제로 농도별로 실험 하였을 때 각 성분이 시너지를 내는 것을 확인했다. (그림 9~11) 참조

(포스터 218) Nanodisc emulsion: Broadening the horizon of cosmetics. -Unique oil-water interface from dynamic transformation of vesicles into nanodiscs— 

Munakata Hidehito외, Shiseido Brand Value R&D Institute, Yokohama, Japan 

오일과 수상의 계면에서 계면활성제의 양을 최소로 하면서도 얇고 강한 계면막을 개발하였다. 유화제 함량이 최소화 되어서 환경친화적이고, 오일 고내상이면서 o/w 제형으로 rich하면서도 non-oily한 사용감 차별화가 가능하다. PEG- 12 dimethicone 유화젤로 만들어진 나노 입자^vesicles들은 나노 디스크^disk 형태로 계면막에서 구조적으로 변형이 되어 있음을 최초로 확인하였 다. 이는 차세대 에멀전 시스템에서 나노디스크의 활용 가능성을 보여준다. (그림 12~13) 참조 

(포스터 61) Liquid Crystals promote stability of Bi-Continuous phases for novel texture cleansing products 

Shimma, Yuko외 , Product Research and Development Department, ALBION CO., LTD., Tokyo, Japan 

BC^{Bi-Continuous} phase는 클린제형에서 안정화 이슈로 제한된 제형과 사용감 형태로 일부 적용되고 있다. 연구자들은 낮은 결정화도^{polyglyceryl-10-diisostearate, polyglyceryl-6-dicapurate, PFGE}와 높은 결정화도^{cetyl arginine phosphate and myristyl alcohol}의 계면활성제 최적화비를 이용해서 점증된^thickened BC상의 크림상 클린 제형을 만들었고 클린징시의 차별화된 사용감을 구현했다. 특히, PGF는 BC phase를 형성하면서 cetyl phosphate 의해서 생성된 라멜라 구조가 솔트와 고급 알코올에 의해서 안정화되고 이는 멜트^melting에 의해서 메이크업 제거시 크리미한 사용감을 나타나게 된다. (그림 14) 참조