IFSCC 2022 London Congress 〈3〉 ③ REVIEW - ‘Sensory Science: From Texture to To Fragrance’
1. 연구 동향
화장품 센서리Sensory 관련 1개의 Keynote와 7개의 Podium 발표가 있었다. 기존 센서리 연구들은 패널 테스트에 기반한 주관적인 연구라는 한계가 있었지만, 이번 학회에서는 다양한 측정방법 연구를 통해 센서리 연구의 객관화, 정량화 및 과학화에 대한 노력이 많이 소개되었다. 특히, Keynote에서는 1개의 센서리 연구가 아니라 2개 이상의 센서리에 대한 상호관계를 규명하는 Multi-Sensory 연구가 소개되어 많은 주목을 받았다.
한편, 기존 센서리 연구의 한계를 극복하기 위해 레오미터 측정을 통한 사용감 예측 연구, 분광학 기반의 컬러 이미지 연구를 통한 사람의 인상에 대한 연구, 기술언어-소비자언어에 대한 상관성 연구, 전문가의 육안평가를 대체할 수 있는 디지털 이미지 분석 연구, 라멜라 에멀젼내에서의 향의 거동 연구를 통한 발향 연구, 가용화 마이셀 내에서 향의 거동 연구를 통한 발향 연구, 마지막으로 화장품의 취臭 이슈를 해결하기 위한 이취 저감화 및 제어연구 등이 소개되었다.
현재 센서리 연구는 전문 패널에 의한 설문조사가 대부분이다. 하지만, 아무리 전문패널에 의한 결과라고 해도 반복성, 재현성 등 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 글로벌 기업들은 기기평가, 디지털화 및 이미지분석 등 센서리 연구분야에 있어 다양한 객관성 확보 노력을 하고 있다. 따라서, 향후 센서리 연구 방향은 첨단장비를 활용한 다양한 측정방법 개발과 이를 활용한 패널 테스트 결과와의 상관성 연구가 매우 중요시 될 것으로 예상한다.
2. 주요 내용
1) Neuroscience-Inspired Multisensory Design in the Cosmetics Sector
Keynote, Prof Charles Spence, University of Oxford(ENGLAND)
옥스퍼드 대학교 Crossmodal Research Lab의 스펜스Spence 교수는 키노트Keynote 강연에서 Crossmodal 개념과 화장품산업에서의 응용 사례에 대해 소개했다. Crossmodal Research다중감각 인지연구란 두 개 이상의 서로 다른 감각 사이에서 발생하는 상호작용에 대한 인식이다. 즉, 시각-청각, 후각-시간 등 다중감각 사이에서의 상호작용에 대한 연구이다.
최근 화장품 산업에서는 센서리 연구가 매우 중요시되고 있다. 특히, 맞춤형화장품 시장과 화장품 분야 D/X디지털 트랜스포메이션의 가장 선두주자인 온라인 시장의 급성장에 따라 화장품 센서리 연구는 매우 활발하게 수행되고 있다. 하지만, 기존 센서리 연구는 대부분 사용감, 향, 외관 등 하나의 감각에 대해서만 수행되는 한계를 가지고 있었다.
스펜스 교수의 키노트에서는 다중감각 인지에 대한 다양한 사례 소개가 있었다. 먼저 후각이 어떻게 모든 형태의 인지 경험에 영향을 미치는지에 대해 설명했다. 일본의 향료회사 Takasago 실험에 따르면, 피험자가 어떤 향에 노출되느냐에 따라 사람의 나이를 인지하는 정도가 상이할 수 있다는 흥미로운 실험을 소개했다. 또한, 향수 사용은 피험자의 후각에 영향을 끼쳐 처음 보는 타인의 매력도 측정에서도 영향을 줄 수 있는 것으로 나타났다.
후각 뿐만 아니라 촉감, 시각 및 청각 역시 유사한 영향을 끼칠 수 있다. 액상비누 용기개발 과정에서는 패키지의 색깔에 따라 향, 제품무게, 그리고 비누 제품의 세정력에 대한 기대효능에 대한 흥미로운 연구결과가 있었다. 먼저 모양은 동일하지만, 패키지 색깔이 하얀색, 분홍색 및 빨간색으로 상이한 3가지 세트를 준비하였다. 패키지 무게 역시 350g과 450g으로 다르게 설계되었고, 제품에는 2가지 서로 다른 농도의 향료가 첨가되었다. 참가자들은 각 패키지의 향에 포함된 인지강도, 무게, 그리고 세정력에 대한 기대효능을 평가하였다. 그 결과, 제품의 향료의 인지강도와 패키지 색상 사이에는 유의미한 효과가 관찰되었다. 또한, 패키지의 인지된 무게가 향기의 인지된 강도와 제품의 세정력 예상 효능에 영향을 끼친다는 사실도 확인되었다. 즉, 액상비누와 같은 세정제품의 패키지 색깔과 무게가 제품에 대한 소비자들의 향과 세정력 인식에 큰 영향을 줄 수 있다는 것이다.
한편, 청각과 관련된 화장품 센서리 연구도 소개되었다. 스프레이 제품에서 노즐의 분사 소리가 소비자들로 하여금 제품성능 인지에 영향을 줄 수 있다는 것이다.
다중감각 인지연구는 인간의 오감을 이용한 화장품 연구에 많은 기여를 할 수 있다. 센서리 연구는 내용물 뿐만 아니라 패키지 디자인 연구, 나아가 마케팅 부분에서도 활용 가능하기 때문에 이에 대한 보다 많은 관심과 지속적인 연구가 필요하다.
2) Establishing predictive model for the spreadability of cosmetic formulations
by Large Amplitude Oscillatory Shear(LAOS) and machine learning
박준동 교수, 숙명여자대학교(KOREA)
많은 회사에서는 좋은 사용감의 제품개발을 위해 자사만의 평가법 개발, 사용감 테스트 패널그룹 운영 및 외부 임상기관 센서리 평가수행 등 많은 노력을 기울이고 있다. 하지만, 사용감 평가의 가장 본질적인 문제는 아무리 훈련된 패널그룹이 있다고해도 이들이 전체 소비자들을 대표할 수 없다는 점이다. 또한, 패널 테스트의 특성상 기기평가 대비 결과의 반복성, 재현성에 한계가 있다. 게다가 패널 운영을 위한 비용, 시간, 그리고 운영과정에서의 번거로움 문제도 무시할 수 없다. 이번 학회에 소개된 숙명여대 박준동 교수의 연구주제는 패널 테스트에 의한 사용감(발림성)과 레오미터 분석장비 측정결과 사이의 상관성 연구를 통해 사용감(발림성) 예측모델을 만드는 것이다. 물론, 패널 테스트 결과는 앞서 말한 것처럼 재현성, 반복성의 한계가 있는 것이 분명하다. 하지만, 통계분석을 통해 이들 패널 테스트들의 사용감 결과 중 신뢰할 수 있는 결과를 도출하였다. 그리고, 이 결과를 기기분석 결과와 연계하고, 특히 머신러닝 기법을 도입하여 사용감 예측 모델의 오차를 최소한으로 할 수 있었다.
화장품 사용감은 분명 인지과학의 영역이다. 하지만, 이를 기기측정으로 객관화, 정량화하기 위해 사용감의 기작과 유사한 측정장비 선정이 중요하다. 사용감 기작을 물리화학적으로 해석해보면, 유체 흐름flow과 내용물 변형deformation으로 이해할 수 있다. 이러한 유변학 특성을 측정할 수 있는 장비로 레오미터가 있다. 특히, 다양한 화장품의 사용감 중 레오미터의 특성을 가장 잘 활용할 수 있는 항목은 발림성Spreadability이다.
발림성 예측모델 개발 연구는 다음의 3단계로 진행되었다. 먼저 실제 화장품 사용법 기작을 기기적으로 반영할 수 있는 LAOSLarge Amplitude Oscillatory Shear모델을 선정한다. 두 번째, 선정된 화장품 77개에 대해 잘 훈련된 12명의 패널들이 사용감 데이터를 도출하였고, 레오미터 측정을 통해 분석기기 데이터를 확보하였다. 마지막으로 머신러닝 기법을 도입하여 패널테스트 결과와 기기분석 사이 상관성 분석을 통해 발림성 예측모델을 개발했다.
화장품 사용 시 초기에는 화장품 미세구조가 변형되고, 결국 물과 오일로 상분리되는 손상에 이른다. 이러한 변형을 모사할 수 있는 LAOS 모델은 사용감과 기기 평가를 연계해 줄 수 있는 가장 훌륭한 유변학적 측정모델이 된다.
한편, 패널결과-기기평가 상관관계는 머신러닝 기법 중 random forest regression 모델을 통해 최적의 예측모델을 선정하였다. 그 결과, 얻어진 예측모델은 약 6% 정도의 Error를 갖는 것으로 확인되었다. 비록 99.9% 수준의 정밀한 모델은 아니지만, 화장품 사용감을 기기평가로 예측할 수 있다는 새로운 시도는 향후 맞춤형화장품 뿐만 아니라 온라인 시장에서도 소비자들의 제품 선택에 큰 도움을 줄 수 있을 것이다.
3) Discovery of global common denominators of skin reflectance
that enhance attractive impressions - Paradigm shift in benefits of foundations
to bring out individual beauty
Ryo Kakimoto, KOSE(JAPAN)
일본인 피험자들을 대상으로 한 사전연구에서 피부의 표면 반사 스펙트럼과 사람의 인상 사이에는 밀접한 관련이 있다고 알려졌다. 고세에서는 다양한 글로벌 피부톤에 대한 피부 표면 반사 스펙트럼과 사람의 인상에 대한 상관성 연구를 수행하고, 이를 활용한 새로운 메이크업 파운데이션 개발 전략을 소개하였다. 먼저 피험자 698명의 피부 표면 반사 스펙트럼 정보를 이용하여 글로벌 피부톤을 6개로 분류하였다. 이후, 피험자들의 인상에 영향을 주는 반사 패턴을 조사하였고, 마지막으로 피험자의 인상을 좋게 하는 맞춤형 파운데이션을 제조하여 평가하였다. 특히, 피험자의 피부표면 반사 스펙트럼 확보를 위해 일상 생활환경과 근접하게 꾸며진 특수한 방에 16개 LED로 구성된 정밀광원을 사용하여 분광정보를 얻었다.
고세는 반사 스펙트럼 파장과 사람 인상에 대한 상관성 연구를 통해 violet(435nm), Blue(455nm)에서는 elegant, clear, bright 인상의 증가효과가 있음을 확인하였다. 또한, 중간파장인 orange(595nm), Red(640nm) 파장에서는 lively, healthy, warm 인상에 대한 긍정적인 효과를 확인하였다. 마지막으로 blue(455nm)와 red(640nm) 파장의 빛을 동시에 적용할 경우, 앞서 말한 6개의 인상 요소가 모두 증가하는 것을 확인하였다. 그 중, 특히 생기Lively와 건강Healthy한 인상 요소가 가장 크게 증가하는 것으로 확인되었다.
한편, 동일한 메이크업 파운데이션과 동일한 조명을 적용하더라도 피험자 피부톤에 따라 서로 다른 인상을 구현한다는 것을 확인하였다. (그림 3)의 이미지에서 C2와 C6 피부톤의 경우, 동일한 메이크업을 적용하더라도 메이크업 조색톤에 따라 보여지는 인상은 상이하였다. 또한, 동일한 조명을 가하더라도 피부톤에 따라 느껴지는 사람의 인상 역시 상이함을 알 수 있었다. 즉, 사람의 인상은 그 사람 고유의 피부톤, 메이크업 파운데이션의 조색 톤, 그리고 주어진 환경의 조명에 따라 달라질 수 있다는 결과를 도출하였다.
4) Bridging consumer and technical
sensory perspective on characterization of skin care products
Karine Desseille, Croda(FRANCE)
화장품 연구에서 가장 어려운 것 중 하나가 바로 기술 언어Syntax와 소비자 언어Semantics의 불일치성이다. 국가, 인종, 성, 그리고 나이에 따라 사람들이 느끼는 소비자 언어는 상이하기 때문에 소비자 언어를 기술 언어와 같이 객관화하는 것은 매우 어려웠다.
이번 연구에서 Croda는 흡수감, 끈적임, 오일감, 발림성, 두께감, 왁시함, 젖음과 같은 7개의 사용감에 대해 전문패널을 이용하여 0~100점의 척도로 사용감 밸리데이션을 수행하였고, 이를 통해 기술 언어Syntax를 정립했다. 또한, 소비자 언어Semantics의 경우, 우선 100명 이상의 싱가포르 및 프랑스 소비자를 선정하여 사용감 정의에 대한 레퍼런스를 수집했다. 그 후, 앞서 선정한 두 나라의 소비자를 대상으로 10개 이상의 제품에 대한 사용감 밸리데이션을 실시했다. 그 후, 평균적인 사용감 수치를 소비자 언어Semantics로 이용했다.
기술 언어Syntax와 소비자 언어Semantics의 정의가 정립된 이후, 패널들은 12개의 시판제품과 12개의 실험실 제조샘플 중 무작위로 4개를 선정했다. 그 후, 각 샘플당 1~10점 척도로 30~35번 정도 관능 평가를 수행했다. 또한, 패널들은 각 샘플에서 자주 도출된 단어들을 정리했는데, 싱가포르 소비자의 경우 17개, 프랑스 소비자의 경우 21개의 단어를 도출하였다. 도출된 단어는 Language wheel이라는 방법을 이용하여 기술 언어Syntax와 소비자 언어Semantics에 대해 각 국가별 소비자 wheel로 나눠서 표현된다. Syntax는 4분원의 바깥쪽 원 영역에 표시되고, Semantics는 4분원 중 안쪽의 원 영역에 표시된다.
한편, 기술언어와 소비자언어 사이의 일치도는 RV coefficient로 표현된다. 이것은 두 집단 사이의 근접성에 대한 상대수치로 100%에 가까울수록 유사하다고 할 수 있다. 싱가포르 소비자는 RV 70%, 프랑스 소비자는 75% 수준으로 유사한 수준이었다. 즉, 두 나라 소비자는 최소한 70% 이상의 기술언어-소비자언어 일치성을 느낀다고 볼 수 있다.
기술 언어Syntax와 소비자 언어Semantics 자체를 정의하는 것도 어려운 일이지만, 그들 사이의 상관성 및 국가별 소비자들의 두 언어에 대한 일치도 능력을 분석하는 것은 더욱 어렵다. 이번 연구는 화장품 사용감에 대한 기술언어-소비자언어 일치화 노력을 통해 화장품 감성평가 영역을 좀 더 과학화, 객관화 및 정량화 하는 데 활용될 수 있다.
5) Formulation of lamellar phases using a natural surfactant to understand
the effects of fragrance on cosmetic emulsions: from microstructure to
sensory perception
Charlotte Dallay, Université Le Havre Normandie(FRANCE)
향은 화장품의 부가가치에 큰 영향을 주는 요소이다. 향은 그 분자구조에 따라 친수성, 소수성, 그리고 양쪽성 성질을 지니며, 이로 인해 에멀젼에서 향의 거동은 상이하게 된다. 최근 독특한 사용감과 피부안전성으로 인해 라멜라에멀젼이 많이 사용되고 있다. 라멜라에멀젼은 친수성-친유성 공간이 반복적으로 존재하는 특유의 다층 구조를 갖는다. 따라서, 에몰리언트의 극성에 따라 라멜라 phase의 특성은 Liquid lamellar phase(Lα)와 Gel lamellar phase(Lβ)로 구분된다.
이 실험에서는 모델 향으로 APE친수성, LNL양쪽성 및 LMN소수성의 3가지 향을 사용하였다. 서로 상이한 물성의 3가지 향은 라멜라 구조의 서로 다른 공간에 존재하여 라멜라에멀젼의 물성 변화를 야기하고, 이로 인해 발향 성능에도 영향을 끼칠 것으로 예상된다.
한편, 라멜라에멀젼내에 향이 도입되면 에멀젼 내부의 구조변화가 야기된다. 소수성 특성의 향인 LMN이 도입될 경우, α-gel 위치에서 WAXD 피크가 감소되는데, 이것은 소수성 향인 LMN과 라멜라에멀젼의 친유기층 사이에서 interaction의 존재를 의미한다.
또한, 소수성과 양쪽성 향인 LMN과 LNL이 함유된 라멜라에멀젼의 G′값은 대조군 및 친수성 향인 APE 대비 감소한다. 이를 통해 라멜라구조의 다층구조에 있어 일부 변화가 발생한 것을 유추할 수 있다.
WAXD 및 레오미터 분석을 통해 향의 물성에 따라 라멜라에멀젼의 상거동이 변화함을 알 수 있었다. 이것은 단순한 라멜라에멀젼의 상거동이 아니라 라멜라 구조내에 존재하는 향과 에멀젼 matrix 사이의 interaction 결과라고 할 수 있다. 이러한 interaction의 존재를 직접적으로 확인할 수 있는 것이 바로 발향 테스트이다.
GC를 이용한 발향 테스트 결과에 따르면, 소수성 특성인 LMN의 retention time이 가장 빠르고, 양쪽성인 LNL, 그리고 친수성인 APE의 순서로 용출되는 결과를 얻을 수 있었다.
이상의 결과로부터 향의 물리화학적 특성은 라멜라에멀젼의 구조에 영향을 끼칠 수 있고, 이로 인해 발향 특성까지 영향을 줄 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다. 먼저 수용성 향은 라멜라 구조 내 친수기 영역에 존재하는데, 강한 극성 인력으로 인해 발향 속도가 가장 느리다. 반대로 친유성 향은 라멜라 구조 내 친유기 공간에 존재하며, 라멜라 구조를 형성하는 양쪽성 물질들, 특히 hydrocarbon chain들과 약한 인력을 갖게 된다. 이로 인해 라멜라에멀젼에서 가장 빨리 발향될 수 있다. 이번 연구를 통해 라멜라에멀젼의 구조 특성과 향의 물리 화학적 특성을 이용하여 에멀젼 내에서 발향을 제어할 수 있는 새로운 스킨케어 제품 개발의 가능성을 확인할 수 있었다.