경기도보건환경연구원 보건연구기획팀 조상훈 보건연구사

조상훈 보건연구사
조상훈 보건연구사

서론

우리나라 화장품의 시장규모는 뛰어난 기술력과 한류열풍을 바탕으로 2016년 기준 세계 8위를 기록했다. 국내 화장품 수출이 증가하면서 화장품 안전사용 관련 법률도 국제적인 수준으로 개정, 보완되고 있다. 화장품 안전기준 등에 관한 규정은 2000년 7월 1일 제정되어 2017년 12월 29일(식품의약품안전처 고시 제2017 -114호)까지 22번 개정되었다. 앞으로 제품의 철저한 안전성 확보는 우리나라 화장품이 세계최고의 제품으로 도약하는 열쇠가 될 것으로 기대된다. 이런 한류의 불씨를 보존하기 위해 정부는 국제적으로 국내산 화장품의 안전성을 보증할 수 있는 토대를 마련해야 마땅하나 아직 미흡한 실정이다. 이상은 본 연구를 시작하게 된 동기다.

본론

본 연구는 Gas ChromatographyGC와 Flame Ionization DetectorFID를 이용하여 화장품에 배합된 살균·보존제 성분 15종에 대한 동시분석방법을 개발한 것이다. 분석대상 성분의 선정은 화장품 성분을 알려주는 스마트폰 앱(화해)을 사용하였다. 배합한도가 설정된 살균·보존제 성분들 중 유통 화장품에 가장 많이 사용되고 있는 성분들을 중심으로 정하였다. 분석대상 성분들은 각각 Chlorobutanol, Benzylalcohol, Phenoxyethanol, Thymol, Dehydroaceticacid, 2,4-dichlorobenzylalcohol, P-chloro-m-cresol, 3,4-dichlorobenzylalcohol, Methyl-4-hydroxybenzoate, ethyl-4-hydroxybenzoate, Isopropyl-4-hydroxybenzoate, Propyl-4-hydroxybenzoate, Chlorophenesin, Butyl-4-hydroxy–benzoate, Chlorophene이다. 또한 개발한 분석법을 이용하여 시중에 유통 중인 스킨케어제품 50건(크림 18건, 스킨 16건, 세럼 11건, 로션 5건)을 대상으로 살균·보존제 함량을 조사했다.

Table 1. Analysis Conditions of Gas Chromatography
Table 1. Analysis Conditions of Gas Chromatography

살균·보존제 성분은 화장품에 배합되어 미생물 오염을 방지함으로써 화장품의 유통 및 사용 중 품질유지에 중요한 역할을 한다. 하지만 특정 성분에서 접촉성 피부염과 알러지 반응 등 부작용이 보고되어 국내에서는 58개 성분에 대해 배합기준을 설정하였다. 분석방법은 2019년 현재 화장품시험법의 가이드라인으로 19종(6가지 파라벤성분들을 동일성분으로 볼 때)에 대하여 10가지 Liquid ChromatographyLC분석법만이 수록되어 있어 살균·보존제 성분들에 대한 적절한 정량분석법이 부족한 실정이다. 배합한도가 설정된 살균·보존제 성분들의 분석법 보완을 위해 여러 성분을 빠른 시간에 분석할 수 있는 동시분석법들이 선행연구 되었으나 대부분 LC를 이용한 분석법이다. LC분석법의 경우 UV detector에서 각각의 분석물질들이 나타내는 최대흡수파장이 다르고, 이동상 조건에 민감한 특성이 있어 최적의 분석조건으로는 한계가 있다. 반면 Gas ChromatographyGC를 이용한 분석법은 이런 단점을 보완하여 보다 안정적인 분석이 가능하다.

본 실험에서는 15종의 표준시약을 각각 약 1g씩 100mL flask에 넣어 Methanol로 녹여 표준원액을 만들었다. 표준원액 15종은 분석농도에 맞추어 100mL flask에 혼합한 후 Methanol로 표선을 맞추어 혼합표준용액을 만들었다. 혼합표준용액을 희석하여 6 point 검량선을 작성하였다. 분석장비는 FID를 검출기로 하는 GC를 사용하였고 분석조건은 Table 1과 같았다. 주입구와 검출기 온도는 각각 220℃ 와 250℃로 하였고, 이동상은 질소가스를 3.0mL/min 유속으로 사용하였다. 주입량은 1μL이고, Splitless로 60℃에서 주입하여 5분간 유지 후 5℃/min으로 120℃까지 온도를 올리고 10분간 유지 후 다시 5℃/min으로 240℃까지 온도를 올려 살균·보존제 15종을 동시 분석하였다. 분석법의 검증은 의약품등 분석법의 밸리데이션에 대한 지침을 참고하여 특이성(Specificity), 직선성(Linearity), 검출한계(Detection limit), 정량한계(Quantitation limit), 정밀성(Precision), 정확성(Accuracy)을 확인하였고 결과는 Table 2, 3과 같다.

Table 2. Linear Regression, LOD and LOQ of Standard Calibration for 15 Preservatives
Table 2. Linear Regression, LOD and LOQ of Standard Calibration for 15 Preservatives
Table 3. Accuracy (Recovery) and Precision (Repeatability) for the Determination of 15 Preservatives in Cosmetics
Table 3. Accuracy (Recovery) and Precision (Repeatability) for the Determination of 15 Preservatives in Cosmetics

개발한 분석법을 이용하여 시중에 유통 중인 스킨케어 제품 50건을 수거 분석하였다. 시료의 전처리는 시료 1g~2g을 정확히 취하여 50mL flask에 넣고 Methanol을 적당히 가하여 볼텍스 믹서(Benchmixer vortexer, USA)로 2500rpm에서 10분간 혼합하였다. 혼합물이 담겨있는 Flask에 Methanol을 표선까지 채우고 흔들어 섞고 원심분리 튜브에 옮겨 3500rpm에서 10분간 원심분리(Combi- 514R, HANIL, Korea) 후 상등액을 취하여 시료액으로 하였다. 시료액은 제품 당 3개씩 만들어 분석하고 피크면적을 검량선에 적용하여 %로 나타냈다(Table 4).

결론

우리나라에서 화장품에 사용하는 살균·보존제 성분은 원칙적으로 규제(금지)된 상태에서 사용이 인정되는 성분에 대하여 리스트화 함으로써 기준이 설정되어 있지 않은 성분들의 사용을 금지하는 Positive List 개념으로 관리하고 있다. Positive List로 관리하는 성분들의 경우 필연적으로 정량 실험법이 필요하다. 본 연구에서는 화장품에 적용되는 Positive List 항목 중 살균·보존제 15종에 대한 동시분석법을 시도하였다. 분석장비는 GC/FID를 이용하였고, Dehydroacetic acid 성분을 제외한 살균·보존제 14종을 동시분석하는데 성공했다. 본 연구로 개발된 분석법의 Validation 검토과정과 유통 화장품 50개의 수거 검사를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. 개발한 분석방법은 Dehydroacetic acid를 제외한 14개 성분이 특이성(Specificity), 직선성(Linearity), 검출한계(Detection limit), 정량한계(Quantitation limit), 정밀성(Precision), 정확성(Accuracy) 모두 AOAC 가이드라인 기준에 적합하여 분석법으로 적합하였다.

2. Dehydroacetic Acid 성분의 경우 직선성이 0.9891로 반복측정에 따른 상대표준편차는 7.1로 높게 나타났다. Dehydroacetic acid는 본 연구를 통해 개발한 GC분석법 사용에 부적합하였다.

3. 개발한 분석법을 이용하여 유통 중인 화장품 50개를 수거하여 측정한 결과 Phenoxyethanol(38개), Chlorophenesin(24개), Methyl-4-hydroxybenzoate(2개), Propyl-4-hydroxybenzoate(2개), Benzyl Alcohol(1개) 순으로 검출되었고 2가지 성분 이상 혼합사용한 제품은 22개(44%)였다.

4. 본 연구를 통해 GC를 이용한 살균·보존제 14종 분석법을 개발하였고, 유통 화장품 50개를 분석한 결과 살균·보존제 성분들은 배합기준 이하로 관리되고 있었다.

Table 4. Concentration (%) of Preservatives in 50 Cosmetics
Table 4. Concentration (%) of Preservatives in 50 Cosmetics
Table 4. Concentration (%) of Preservatives in 50 Cosmetics
Table 4. Concentration (%) of Preservatives in 50 Cosmetics

 

저작권자 © THE K BEAUTY SCIENCE 무단전재 및 재배포 금지