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화장품 이슈 추적 시리즈

이슈 추적, 진실은 이렇다! <보존제>편

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등록일
2018-12-13
조회수
1229

보존제란

보존제는 제품에서 미생물의 성장을 억제 또는 감소시켜주는 역할을 하는 원료/물질을 뜻합니다. 화장품이 보존되는 기간 뿐만 아니라 소비자가 제품을 사용하는 동안 세균, 진균과 같은 미생물의 오염으로부터 제품을 보호하여 제품이 사용되는 동안 미생물에 의해 오염되어 부패변질 등 물리적화학적으로 변화하는 것을 막기 위해 사용됩니다. 이러한 이유로 보존제는 화장품뿐만 아니라 식품, 음료, 제약 등 많은 소비재에 사용하고 있습니다.

제품이 부패하거나 변질되는 등 변화가 생기면 변질, 변색, 변취, 점도 및 질감이 변하거나 곰팡이가 발생하는 등 상품 품질 열화 및 미생물의 대사산물로 인한 독성이 생기며 병원성 미생물 오염은 소비자에 피부질환, 안질환 등 질병 유발이 가능합니다. 이러한 제품을 사용하는 경우 소비자의 건강에 큰 영향을 미칠 수 있으므로 보존제의 사용은 매우 중요합니다.

 

화장품과 보존제

세균 및 진균은 사람의 피부와 공기 중에도 자연스럽게 존재하며, 우리가 먹고 마시는 식품과 물에도 자연적으로 존재합니다. 이러한 미생물을 활용하여 치즈, 김치 및 장류 등 발효식품을 제조하기도 하지만, 오래된 식품에 곰팡이가 생기거나 비위생적인 환경에서 제조된 식품으로 인하여 세균감염으로 식중독 피해를 보는 사례도 실생활에서 흔히 볼 수 있습니다. 이렇듯 화장품도 많은 영양성분을 함유하고 있으며 일정 수준의 수분을 함유하는 제품으로 제조되는 중에도 공기 중의 미생물에 오염될 수 있으며, 개봉 이후에는 공기 및 온도 변화에 노출되고 소비자가 또는 도구를 사용하는 경우에도 이러한 미생물이 증식할 수 있습니다.

 

 

만약 보존제가 사용되지 않는다면, 화장품은 식품 및 소비자가 직접 손으로 만지는 다른 제품들과 마찬가지로 미생물에 오염될 수 있으며, 이로 인해 제품이 망가져(변질, 변색, 변취 및 미생물 증식 등) 성능이 손실되고 경우에 따라서는 미생물의 대사산물로 인한 독성이 안전에 영향을 주거나, 병원성 미생물의 증식은 면역기능이 떨어져 있는 소비자에게 자극, 감염 등 건강에 해로운 반응을 야기할 수 있습니다.

 

보존제와 안전성

우리나라에서는 화장품법에서 화장품에 사용 가능한 보존제의 종류와 각 성분별 최대 사용한도를 정하고 있습니다. 이는 식품의약품안전처에서 정하여 규제하는 것으로 안전성을 보장하기 위하여 위해평가*를 실시하며, 소비자에 위해가 없도록 성분 목록을 정하고 성분별 사용 가능한 최대함량을 관리하는 제도입니다. 화장품 회사는 이러한 규정에 따라 목록에 정해진 보존제만 사용할 수 있으며 정해지지 않은 보존제는 사용할 수 없도록 철저히 관리하고 있습니다.

소비자의 건강과 안전이 가장 중요하기 때문에 모든 화장품 및 그 성분의 안전성은 엄격히 관리되고 있으며, 이에 따라 제품이 출시되기 전 각기 모든 제품은 적합한 시험검사 또는 검정을 반드시 거쳐야 합니다.

 

위해평가에 대하여 알아보기

안전성에 대하여 알아보기 이전에 유해성(有害性, Harzard)과 위해성(危害性, Risk)의 차이를 살펴볼 필요가 있습니다.

“유해성”은 물질이 가진 고유의 성질으로 사람의 건강이나 환경에 좋지않은 영향을 미치는 화학물질 고유의 성질을 의미하는 것이며,

“위해성”은 유해성이 있는 물질에 사람이나 환경이 노출되었을 때 실제로 피해를 입는 정도를 의미하는 것입니다.

즉, 모든 물질은 물질 자체에 독성을 지닐 수 있으나(유해성), 해당 물질의 적정한 사용에 따라 인체에 끼치는 영향(위해성)이 결정되는 것으로 유해성이 큰 물질이라도 노출되지 않으면 위해성이 낮으며, 유해성이 작은 물질이라도 노출량이 많으면 큰 위해성을 갖는다고 볼 수 있습니다.

이는 쉽게 보톡스(Botox)를 떠올리면 쉽게 이해할 수 있습니다. 보톡스는 본래 보툴리눔 독소(botulinum toxin)가 주성분인 의약품입니다. 이 독소는 신경의 말단에서 근육을 수축시켜 신경전달물질의 분비를 억제함으로써 근육을 마비시킬 수 있는 독성물질입니다. 이 보툴리눔 독소는 독성이 매우 강해서 60 kg 몸무게를 가진 성인에게 약 12~18 ng 정도만 주사해도 죽을 수 있는 치사량으로 알려져 있습니다. 즉, 약 130 g 정도만 있으면 전세계인구 약 70억 명을 전멸시킬 수 있는 무서운 화학 물질입니다. 그러나 현재는 이러한 보톡스가 독성물질로 알려지기 보다는 피부의 잔주름을 개선하는데 사용되는 미용 주사로 더욱 많이 알려져 있습니다. 보통 피부과와 성형외과 병원에서 사용하는 보톡스는 알려진 치사량의 약 1/30을 사용하여 독성을 일으키거나 사망에 이른 경우가 거의 없는 대신 많은 사람들이 보다 젊어 보이기 위해 사용하는 미용 목적의 대표 물질이 되었습니다.

 

식품에서도 예를 들어 보면, 소금(NaCl)의 예를 들어 살펴볼 수 있습니다. 소금은 과다 복용 시 오심‧설사‧피로감‧목마름‧어지러움‧두통‧발작‧혼수‧빈맥‧저혈압‧호흡정지 등을 발생시킬 수 있는 물질로 알려져 있습니다. 그러나 적정량의 소금은 풍미를 증진시키고, 의학적으로는 나트륨 부족의 치료를 위해 사용될 수 있으며 열사병 등의 치료에 쓰이고 있습니다.

이처럼, 물질이 사람 또는 환경에 얼마나 영향을 미치는지를 판단할 때는 물질 자체의 독성을 판단하는 유해성 정보가 아닌 우리가 얼마나 물질에 노출되어있는지를 함께 판단하는 위해성 정보를 확인하는 것이 중요합니다.

 

화장품에 사용되는 보존제의 안전성은 어떻게 확인할까?

화장품 원료는 위해성 정보를 확인하기 위하여 위해평가를 통해 위해분석을 실시하고 있습니다. 우리나라에서는 식품의약품안전평가원에서 우리나라 사람들이 사용하는 화장품의 평균양 및 횟수 등을 조사하여 국민 건강에 미치는 영향을 판단하고, 이러한 평가 결과를 통하여 사용 가능여부 및 사용량을 정하고 있습니다. 이때 정해진 사용량은 사용할 수 있는 최대량을 의미하는 것이 아닙니다. 보존제는 품질유지가 가능한 최소한도로 사용하는 것이 목적이므로 효과적으로 제품을 보존하고 소비자가 안전하게 사용할 수 있는 함량을 정하여 사용한도를 정하고 있습니다.

 

화장품 회사에서는 위해성 평가에 따라 사용할 수 있도록 정해진 보존제 목록에 있는 보존제를 제품에 함유된 성분, 제품의 포장 형태, 제품을 바를 신체 부위, 사용 장소 및 소비자의 사용 패턴 등 다양한 사항을 고려하여 최적의 효과를 나타낼 수 있는 보존제를 선택하여 제품을 개발하고 있습니다.

 

보존제 팔레트와 보존 시스템

화장품의 보존제 팔레트(palette)’란 화장품에서 미생물의 성장을 억제할 수 있는 사용가능한 보존제 성분의 범위를 의미합니다. 모든 제품의 종류가 오염으로부터 보호되고 소비자가 안전하게 제품을 사용할 수 있도록 하기 위해서 사용 가능한 다양한 보존제가 필요합니다. 이는 보존제들은 종류에따라 각각 다른 방식으로 작용하기 때문입니다. 따라서 제품을 개발하는 사람들은 제품이 적절한 보존력을 갖출 수 있도록 고려해야하기 때문에 여러 종류의 보존제를 선택할 수 있어야 합니다.

보존 시스템(systerm)’이란 제품의 품질과 소비자 안전을 보장하기 위한 제품의 독특한 물리적 특성, 패키징, 그리고 화장품 제형에 사용된 보존제 성분의 조합을 말합니다.

 

화장품에 사용하는 보존제는 모두 같은 역할을 하나요?

보존제 성분은 매우 다양하며, 각각의 보존제가 화장품을 보존하는 능력 또한 매우 다양합니다. 또한, 보존제 성분에 따라 억제할 수 있는 미생물의 범주도 다릅니다.

어떤 보존제는 세균 억제에는 효과적일 수 있지만, 진균 억제에 있어서는 그렇지 않을 수도 있습니다. 반대로, 어떤 보존제는 진균 억제에만 효과적일 수도 있습니다.

어떤 보존제 성분은 제형의 화학적 특성 때문에 특정 유형의 화장품에서만 효과적일수도 있습니다. 예를 들어 어떤 보존제는 pH가 낮은 제형에서만 효과적일 수도 있습니다. 반면에 넓은 pH 범주에서 효과적인 보존제도 있습니다.

이러한 이유로, 모든 제품 제형의 요구를 충족시키기 위해서는 다양한 보존제 성분이 필요합니다.

 

보존제를 선택할 때 고려해야하는 요소는 무엇인가요?

 

1. 안전하고 최적의 효과를 나타내는 보존제를 선택합니다.

우리나라에서 사용이 허가된 보존제는 대략 59종이 있으며, 이에 해당하는 성분은 약 150여개입니다. 이러한 다양한 보존제 중 회사에서는 제품에 함유된 성분, 제품의 포장 형태, 제품을 바를 신체 부위, 사용 장소 및 소비자의 사용 패턴 등에 따라 최적의 효과를 낼 수 있는 보존제를 선택하게 됩니다.

화장품에 사용하는 보존제 중 가장 많이 알려져 있는 성분은 단연 파라벤 입니다. 이는 파라벤의 특성과 밀접한 관련이 있습니다. 파라벤은 다양한 미생물에 효과적이지만 세균(Bacteria)보다는 곰팡이(Fungi)에 더욱 효과적으로 작용하는 것으로 알려져 있으며, 사용 후 씻어내는 제품 및 씻어내지 않는 제품 모두에 효과적으로 작용하여 많은 제품에서 두루 사용되기 때문입니다. 그러나 파라벤은 물에 대한 용해도가 낮으며, 단백질레시틴비이온 계면활성제 등의 원료와 만났을 때 항균력이 감소하는 단점을 갖고 있습니다.

회사에서는 이러한 파라벤의 단점을 보완하기 위하여 다른 보존제를 혼합하여 사용하는 방안을 연구합니다. 예를들어, 또 다른 보존제인 페녹시에탄올의 경우 세균(Bacteria)에 효과적이며 물에 대한 용해도가 높고, 알코올과 잘 섞이는 특성을 갖고 있습니다.

이렇게 다양한 특성을 가진 보존제를 혼합하여 사용할 때 보존제의 상승효과*가 나타납니다.

* 보존제의 상승효과 : 한 종류의 보존제 사용 시 미생물에 대한 활성범위가 제한적으로 나타나 보존 효과가 불충분할 수 있으나, 혼합하여 사용함으로써 더욱 효과적으로 보존력에 대한 시너지 효과를 발생하는 것

 

<보존제 혼합 사용의 장점>

① 저항성 미생물의 사멸이나 억제

② 보존제 총 사용량의 감소에 따라 독성이 감소되는 효과가 있음

③ 다양한 균에 대한 항균효과를 발휘할 수 있음

④ 저항성 균의 출현을 억제하는 효과가 있음

⑤ 생화학적 상승효과(Synergism)를 얻을 수 있음

앞서 언급한 파라벤과 페녹시에탄올을 혼합 사용하는 경우 다음과 같은 상승효과를 확인할 수 있습니다.

2. 제품에 사용된 다른 성분들의 특성을 고려해야 합니다.

제품에 사용되는 성분은 각각의 특성을 지니고 있으며, 이러한 특성이 보존제의 보존 능력에 영향을 미치게 됩니다. 화장품 회사에서는 화장품 속의 “수분” 함유량과 제품의 pH 등을 고려해야 하며, 보존제에 따라 단백질 성분과 만나면 응고가 되거나, 계면활성제에는 보존능력을 잃는 등 작용을 하지 않게 되는 환경이 있으므로 이러한 각각의 요소를 고려하여 보존제를 선택하여야 합니다.

 

미생물의 생존에 영향을 주는 환경

 

① 수분활성도

미생물이 이용하는 수분량을 표시하는 수치로 물의 수분활성도를 기준(물의 수분활성도 1.0)하여 수분활성도를 평가합니다. 수분활성도가 낮을수록 미생물의 생존이 어렵다고 볼 수 있습니다.

② pH

물의 산성이나 알칼리성의 정도를 나타내는 수치로 매우 높거나 매우 낮을수록 미생물의 생존이 어렵습니다.

 

③ 오일의 분배계수

두 개의 서로 섞이지 않은 액체 A, B에 어떤 물질이 일정한 온도와 압력하에서 용해하여 평형으로 달하였을 때 각 용액 중의 농도 CA, CB의 비(유용성 자외선 흡수제>에스테르오일>실리콘오일>탄화수소 등)를 의미하는 것으로 분배계수가 낮은 오일을 사용하여 오일파트로 이동하는 보존제의 농도를 낮춰주는데 영향을 줍니다.

 

3. 제품의 제형 및 용도를 고려해야 합니다.

화장품은 물처럼 흐르는 액상타입의 화장수와 같은 제형부터 겔, 가루타입의 분말, 유화제형 등 다양한 물리적 형태를 갖고 있습니다. 아울러 사용하는 환경도 샴푸 및 린스와 같이 수분이 많은 화장실에서부터 상대적으로 건조한 실내공간에서 사용하는 경우도 있으며, 제품을 사용하는 부위도 다양합니다.

이러한 화장품의 특성에따라 화장품 회사는 제품의 라이프사이클 동안 제품이 미생물로부터 오염되지 않고 안전하게 보존되도록 제품을 연구개발하고 있습니다.

   분말 형태(ex. 파우더 등) : 일반적으로 수분 함량이 낮아 미생물 오염 위험이 상대적으로 낮음

●    가스가 충진되는 에어로졸 형태(ex. 스프레이, 미스트 등) : 일반적으로 보관 또는 사용 중 외부로 부터 미생물이 유입되기 어려워 오염 위험이 상대적으로 낮음

 

4. 제품의 포장재질 및 포장 형태를 고려해야 합니다.

화장품은 일반적으로 일회용품이 아닌 장기간에 걸쳐 여러번 사용하는 제품을 사용하는 동안 제품에 공기중의 미생물이 유입되거나, 사용자의 손 또는 스파츌라 등의 도구로부터 미생물이 유입되어 오염될 수 있습니다. 이러한 사용환경을 고려하여 회사에서는 적절한 보존 시스템을 적용하고 있습니다.

   포장 형태 : 뚜껑을 열어 사용하는 단지형태(Open jar)의 제품은 튜브(Tube) 또는 펌프(Pump)식 제품보다 오염 가능성이 높음

   포장 단위 : 개별 포장이 되어있는 마스크팩 등 1회용 포장 제품에 비해 다회용 제품은 소비자에 의한 2차 오염 가능성이 있음

   포장 재질 : 포장재의 재질에 따라 반응하는 보존제가 있을 수 있으므로 주의 필요

 

5. 화장품을 오염시킬 수 있는 미생물의 종류가 매우 다양하므로 이러한 미생물의 종류를 고려해야 합니다.

자연에 존재하거나 사람의 손 및 우리 주변의 많은 제품에는 미생물이 생육할 수 있습니다. 이러한 미생물의 존재는 매우 자연스러운 것이나, 그 종류가 매우 다양하며 각각의 미생물에 따라 성질도 매우 다양합니다.

화장품 회사는 제품을 개발할 때 오염 가능성이 있는 다양한 미생물의 종류를 고려하여 제품을 연구개발합니다.

<그림>화장품을 오염시킬 수 있는 다양한 미생물의 종류

 

보존제는 어떻게 작용하나요?

보존제는 크게 두가지 방식으로 화장품을 보호합니다.

첫째는, 제조 시점에서 화장품에 존재하는 영양세포를 죽이는 방식입니다. 이러한 보존제는 미생물의 세포벽을 파괴하거나 세포벽에 끼어드는 화학적 힘에 의해 작용됩니다.

둘째는, 미생물이 번식하거나 포자가 발아하지 못하는 환경을 조성하여 미생물의 생장을 중단하거나 억제하는 방식으로 제품을 안전하게 보존합니다.

 

 

 

화장품과 미생물

화장품은 어떻게 미생물에 노출되는 걸까요?

화장품은 크게 세 가지 방식으로 미생물에 노출 될 수 있습니다.

첫째, 원료 자체의 미생물 혼입

둘째, 제조 과정에서의 미생물 혼입

셋째, 소비자가 제품을 사용하는 과정에서 미생물 혼입

이러한 이유로 원료 관리, 우수한 화장품을 제조하기 위한 시설 관리, 패키징 디자인은 모두 화장품의 보존 시스템에 있어서 중요한 역할을 맡고 있습니다.

미생물은 주위 환경 및 인체 어디에나 존재하며, 제품의 라이프 사이클 동안 어느 때나 제품에 혼입될 수 있습니다. 적절하게 보존되지 않은 화장품은 미생물의 먹이가 되어 결국에는 변질되고 사용할 수 없는 상태에 이르게 됩니다.

많은 화장품은 물을 베이스로 하고 있으며, 대개 상온에서 보관되고, 습하고, 어둡고, 따뜻하고 제품에 물이 쉽게 들어갈 수 있는 환경(예. 욕실)에서 사용 및 보관됩니다. 또한 많은 화장품들은 여러 번 반복해서 사용하도록 되어 있기 때문에 소비자가 취급하거나 사용하는 과정에서 미생물이 제품에 직접 혼입될 수 있습니다.

 

 

예시:

  마스카라: 미생물로 인한 오염의 가능성은 상대적으로 작지만, 이러한 제품은 눈과 같이 민감한 부위에 사용되는 제품입니다.

  샴푸 및 헤어 컨디셔너: 샤워 도중에 용기를 열어 사용하기 때문에 제품 내에 물이 들어가기 쉬우므로 오염 가능성이 높습니다. 내부에 물이 들어가지 않게 하는 용기 디자인이나 펌프식 용기의 경우에는 오염 가능성을 줄여줍니다.

  뚜껑을 열어 사용하는 단지형태의 용기(open jar)에 담긴 페이스 크림: 소비자들은 사용할 때마다 손가락을 이용해 제품을 떠냅니다. 이러한 사용 습관은 제품을 사용하는 동안에 미생물이 유입될 잠재성을 초래합니다.

 

어떤 종류의 화장품이 특히 보존제를 필요로 하나요?

수분 및 유기물함량이 높은 화장품 예를 들어 크림, 로션, 리퀴드 아이라이너와 같은 제품은 회사가 의도한 품질이 유지되는 좋은 상태를 유지하고 소비자가 안전하게 사용할 수 있도록 보존제가 필요합니다.

다만, 스스로 자기보존능력이 있는 제품(예를 들어 제품의 성분 구성상 세균이 자랄 수 없는 경우)일 경우에는 보존제가 필요하지 않습니다. 단, 소비자가 사용할 때 미생물 성장이 일어나지 않는 경우에 한해서입니다. 예를 들어, 립스틱이나 메이크업 제품의 경우 제품 처방에 항진균성 보존제가 함유되어 있지 않다면, 반복해서 사용하다 보면 제품 표면에 곰팡이가 증식할 수 있습니다.

 

‘천연’이나 ‘유기농’이라고 표시된 화장품에도 보존제가 필요한가요?

특정 마케팅 문구나, 광고 표현의 여부에 상관없이, 모든 화장품은 적절히 보존되어야 하며 잘 보존되고 있는지 테스트를 거쳐야 합니다. “천연” 또는 “유기농” 화장품의 경우에도 이들 제품이 적절히 보존되고 있는지, 소비자가 사용하기에 안전한지를 보증하기 위해서 같은 수준의 테스트를 거쳐야 하며, 이러한 점에서는 다른 화장품과 다르지 않습니다.

제품의 포지셔닝에 관계없이 모든 화장품은 적절히 보존되고 있는지, 동일한 수준으로 엄격히 관리되고 있으며 이는 소비자의 안전한 사용을 위한 필수 조건입니다.

 

만약, 제품이 제대로 보존되지 못하면 어떤 일이 일어나나요?

제품이 제대로 보존되지 못하면 “외관” 및 “냄새” 가 변화하며, “상분리”가 일어날 수 있습니다. 미생물은 눈에 보이지 않으므로 신제품 개발 시, 보존 시스템의 효과 검증은 필수사항이며, 제품을 시장에 출하하기 전에도 회사는 반드시 미생물 오염 여부를 확인하여 시장에 판매하도록 하고 있습니다.

제품이 미생물에 의해 적절히 보존되는지 테스트를 통과하지 못한다면? 테스트를 통과하지 못한 화장품은 개발되거나 시장에 출시될 수 없습니다.

 

만약, 제품에 보존제가 없다면 무슨 일이 일어날까요?

화장품에 보존제가 존재하지 않는 것이 불가능한 일은 아닙니다. 그러나 제품에 보존제가 없다면 다음과 같은 사항이 크게 우려될 수 있습니다.

첫째, 유통기한이 매우 짧아 쉽게 변질 될 우려가 있습니다. 식품과 같이 냉장보관을 하는 등의 방법을 찾는 소비자도 있습니다. 그러나 냉장고에 보관된 채소 및 과일 등 식품의 유통기한이 오래되지 않듯 화장품도 쉽게 변질될 수 있습니다. 이는 실용적인 대안이 아닐 것입니다.

둘째, 1회 사용 제품으로 포장되어야 할 것입니다. 그러나 이는 개별 포장으로 인한 포장재의 증가로 쓰레기 발생률을 높일 수 있으며, 환경 오염의 우려가 오히려 더 클 것입니다.

화장품의 잠재적 미생물 오염은 “변질, 변색, 변취 등 제품의 물리적 변화”와 미생물의 대사산물로 인한 독성으로 “피부 및 안구질환”과 “자극 유발” 및병원성 미생물 오염으로 인한 “질병 유발”이 가능합니다.

적절한 보존제의 사용은 소비자의 건강에 도움을 주는 것으로 제품의 보존은 화장품을 안전하게 사용하기 위한 필수 요소입니다.

 

참고자료

International Cooperation on Cosmetic Regulation (ICCR)

    ICCR Working Group on Cosmetic Product Preservation General and Technical Frequently Asked Questions (FAQs) on Preservatives in Cosmetics

영국 the Facts About

    What's in my cosmetic?

식품의약품안전처 식품의약품안전평가원 독성정보시스템

    염화나트륨(Sodium Chloride) http://www.nifds.go.kr/toxinfo/SearchUtil_getDetailChemTcd.action?hddnToxicCode=T2000000115

[네이버 지식백과] 보톡스 [Botox] - 잔주름을 없애는 강력한 독성 물질 (화학산책)

서경희 「화장품과 미생물(2005)」 p.162-168

대한화장품협회 「화장품&보존제」