산화아연 입자 크기와 비율에 따른 분산성 및 자외선 차단 효능의 비교에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

최근 클린뷰티의 제품군이 확대되면서 선케어 시장에서도 산호초의 백화현상을 초래하는 유기계 자외선 차단제 보다 무기계 자외선 차단제에 대한 관심이 급증하고 있다. 특히, 무기 자외선 차단제는 입자크기와 굴절률에 의한 빛의 산란에 영향을 받고 이산화티탄보다 산화아연의 수요가 많다. 이 성질을 적용하여 입자 크기가 다른 산화아연을 혼합하여 사용함으로써 높은 자외선 차단 효능을 갖는 선케어 제품을 개발하려고 하는 실정이다. 하지만, 산화아연으로만 높은 자외선 차단 효능과 높은 안정성을 확인하기는 어렵다. 또한, 3가지 이상의 다른 입자크기의 산화아연을 혼합하여 최고의 효능을 나타내는 연구와 이에 따른 경제성을 비교한 연구는 미흡하다. 본 실험에 사용된 3종의 산화아연은 Triethoxycaprylsilane으로 코팅하였고 입자크기는 SEM을 이용하여 각각 15 nm(ZnO-15), 40 nm(ZnO-40), 150 nm(ZnO-150)임을 확인했다. In-vitro를 통해 각 분체의 자외선 차단 효능을 측정한 결과, 입자 크기가 가장 작은 ZnO-15의 자외선 차단 효능이 가장 높게 나타났다. 또한, 같은 조성비로 제조한 산화아연 분산액과 각 분체의 In vitro 결과를 비교해보았다. 분체와 분산액의 효능을 비교한 결과, 분산액의 효능이 우수하다는 것을 확인했다. 입자크기가 다른 3가지의 산화아연 분체를 비율별로 혼합하여 자외선 차단 효율을 최대로 높이는 조성비를 확인했다. 세가지 입자크기를 혼합하였을 때 산화아연의 혼합 비율이 ZnO-15: ZnO-40: ZnO-150=5:3:2 일 때 가장 우수한 자외선 차단 효능의 결과를 나타냈다.
본 연구에서는 입자 크기가 다른 세가지 산화아연을 혼합하여 높은 자외선 차단 능력을 나타내는 최적의 비율을 확인하였고 클린뷰티에 부합하는 상용성이 좋은 오일을 찾아 분산액을 제조하였다. 분산액의 안정성 및 효능뿐만 아니라 이를 OW & WO 제형에 적용하여 자외선 차단 효과 및 안정성, 백탁을 측정하였고 단일 크기의 산화아연을 적용한 제품에 비교하였을 때 경제성 측면에서도 우수하다는 결과를 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 클린뷰티를 선호하는 소비자들과 환경을 생각하는 제품 트랜드에 다양한 니즈를 충족시키고 새로운 선케어 제품 개발에도 도움이 될 것임을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With the recent expansion of the product line of clean beauty, interest in inorganic sunscreen is also increasing rapidly in the sun care market than organic sunscreen that causes the whitening phenomenon of coral reefs. In particular, inorganic sunscreen is affected by light scattering by particle size and refractive index, and there is a higher demand for zinc oxide than titanium dioxide. By applying this property, we are trying to develop sun care products with high UV protection effects by mixing and using zinc oxide with different particle sizes. However, it is difficult to confirm the high UV protection effect and high stability only with zinc oxide. In addition, studies showing the best efficacy by mixing three or more different particle sizes of zinc oxide and comparing the economic feasibility accordingly are insufficient. The three types of zinc oxide used in this experiment were coated with Triethoxycaprylsilane, and the particle sizes were 15 nm (ZnO-15), 40 nm (ZnO-40), and 150 nm (ZnO-150), respectively, using the SEM. As a result of measuring the UV protection effect of each powder through In-vitro, the UV protection effect of ZnO-15 with the smallest particle size was the highest. In addition, the results of the zinc oxide dispersion prepared at the same composition ratio and the Invitro of each powder were compared. As a result of comparing the efficacy of the powder and the dispersion, it was confirmed that the efficacy of the dispersion was excellent. The composition ratio of maximizing UV protection efficiency was confirmed by mixing three zinc oxide powders with different particle sizes by ratio. When the three particle sizes were mixed, the results of the best UV protection effect were shown when the mixing ratio of zinc oxide was ZnO-15: ZnO-40: ZnO-150=5:3:2.
In this study, three zinc oxides with different particle sizes were mixed to confirm the optimal ratio showing high UV protection ability, and a dispersion was manufactured by finding an oil with good compatibility suitable for clean beauty. In addition to the stability and efficacy of the dispersion, the UV protection effect, stability, and white cast were measured by applying it to the O/W & W/O formulation and compared to products with single-sized zinc oxide, it was confirmed to be excellent in terms of economy. These results suggest that it will meet various needs for consumers who prefer clean beauty and environmentally conscious product trends and help develop new sun care products.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1 연구 배경과 목적 1
• 제2장 재료 및 실험 방법 10
• 2.1 원료 10
• 2.2 실험기기 12
• 2.3 OW 에멀젼의 제조 방법 14
• 2.4. WO 에멀젼의 제조 방법 16
• 2.5. 분산액 제조 18
• 2.6 TSI (Turbiscan Stability Index) 20
• 2.7 In vitro 평가 21
• 2.8 In vivo 평가 21
• 제3장 실험 결과 22
• 3.1 다양한 크기의 산화아연 특성 분석 22
• 3.1.1 SEM (Scanning Electron Microscope) 22
• 3.1.2 DLS (Dynamic Light Scattering) 23
• 3.1.3 산화아연 크기에 따른 분체와 파우더의 in-vitro 결과 비교 24
• 3.2 입자 크기가 다른 두가지 산화아연을 혼합하여 자외선 차단 효능 확인 26
• 3.3 입자크기가 다른 세가지 ZnO를 혼합하여 자외선 차단 효능 확인 28
• 3.4. 분산액 오일 종류 선정 30
• 3.5. 점도 및 In vitro 결과 30
• 3.6. 분산액의 TSI 결과 33
• 3.7. 혼합 분산액을 적용한 OW, WO에멀젼의 자외선 차단 효능 확인 35
• 3.8. 혼합 분산액을 적용한 OW, WO에멀젼의 TSI 결과 38
• 3.9. 백탁 결과 40
• 제4장 결 론 41
• 참고문헌 45
• ABSTRACT 47