화장품 보존제의 중요성

[CMN 심재영 기자] 가습기 살균제 파동의 여파가 화학 성분에 대한 공포로 이어지면서 화장품 보존제로까지 확산되고 있다.

소위 ‘방부제’로 알려져 있는 화장품 보존제의 경우 화학 성분의 방부제는 모두 인체에 해롭고 천연 방부제는 안전하다는 정보가 일반화되어 있으며 심지어는 보존제를 아예 사용하지 말아야 한다는 여론이 퍼지고 있다.

(사)대한화장품협회(회장 서경배)에 따르면 이와 같은 정보는 완전히 틀린 것은 아니지만 정확한 정보가 왜곡돼 있는 상황이다. 화장품협회 측에 따르면 화장품 보존제는 안전한 화장품을 만들기 위해 필요불가결하다.

특히 인체에 유해한 대표적인 보존제 성분으로 알려진 파라벤의 경우, 지금까지 알려진 화장품 보존제 가운데 효능이 가장 우수할 뿐만 아니라 검증된 성분이고 정부 당국이 철저한 관리 감독 하에 허용치 미만으로만 사용하도록 규제하고 있기 때문에 오히려 안전성이 보장됐다는 것이다.

이와는 반대로 소비자에게 안전한 것으로 알려져 있는 일부 천연 보존제(방부제)의 경우 아직 검증되지 않은 성분을 사용하는 경우가 다반사여서 주의가 필요하다는 지적이다.

이처럼 화장품협회는 최근 화장품 보존제와 관련해 소비자들의 오해를 바로잡기 위해 국제화장품규제협력체(ICCR, International Cooperation and Cosmetics Regulation)의 화장품 보존제 관련 자료를 토대로 화장품 보존제의 필요성을 적극적으로 홍보하고 있다.

화장품 보존에 관한 국제화장품규제협력체(ICCR) 실무작업반은 유럽연합위원회, 브라질 위생감시국, 미국 식품의약국(FDA), 캐나다 보건부, 일본 의약품의료기기종합기구(PMDA) 등의 규제기관이 참여하고 있으며, 화장품 업계에선 유럽화장품협회와 유럽화장품원료연합, 브라질 화장품협회, 미국 에스티로더, 캐나다 화장품협회, 일본 시세이도, 일본화장품협회의 관계자가 참여해 활동하고 있다.

본지는 국제화장품규제협력체의 자료를 토대로 대한화장품협회에서 발표한 화장품 보존제의 중요성을 짚어보고자 한다.

보존제(Preservatives)란?

보존제는 화장품에서 미생물의 성장을 억제 또는 감소시키는 능력을 가진 원료, 물질을 말한다. 보존제는 소비자가 제품을 보관하거나 사용할 때 세균, 진균류와 같은 미생물 오염으로부터 제품을 보호한다.

화장품에서 보존제는 제품의 유통기한 및 소비자가 제품을 사용하는 기간 동안 제품의 미생물 오염 위험을 줄이고 제품이 적절하고 안전한 상태를 유지하도록 하기 위해 사용한다. 화장품은 일정량의 수분을 포함하며, 일단 개봉한 후에는 산소와 온도 변화에 노출되는데 이로 인해 세균과 진균류가 증식할 수 있다. 이는 사람이 감염될 가능성을 증가시킬 수 있다.

만약 보존제가 사용되지 않는다면, 화장품은 식품 및 소비자가 직접 손으로 만지는 다른 제품들과 마찬가지로 미생물에 오염될 수 있으며, 이로 인해 제품이 변질되거나 성능이 손실되고 경우에 따라서는 소비자에게 자극, 감염, 기타 건강에 해로운 반응을 야기할 수 있다.

보존제의 종류

보존제의 성분은 매우 다양하며, 각각의 보존제가 화장품을 보존하는 능력 또한 매우 다양하다.

보존제는 수십 년 동안 화장품에서 안전하게 사용되어 왔다. 화장품 회사들은 제품 처방 개발의 각 단계별로 보존 시스템의 효과를 테스트한다. 또한 최종 용기에 충진한 후 완제품 상태에서 다시 한번 테스트를 실시한다.

이상적인 보존제의 첫 번째 조건은 △사용하기에 안전해야 한다는 것이다. 또한 △낮은 농도에서 다양한 균에 대한 효과를 나타내는 것 △넓은 온도 및 pH범위에서 안정하고 장기적으로 효과가 지속될 것 △제품의 물리적 성질에 영향을 미치지 않을 것 △제품 내 다른 원료 및 포장재료와 반응하지 않을 것 △제품의 안정성, 색상, 향, 질감, 점도 등 외관적 특성에 영향을 미치지 않을 것 △미생물이 존재하는 물 파트에서 충분한 농도를 유지할 수 있는 적절한 오일, 물 분배계수를 가질 것 △자연계에서 쉽게 분해되고, 분해산물에 독성이 없을 것 △원료 수급이 용이하고, 가격이 저렴할 것 등의 조건을 갖춰야 한다.

한편, EU에서는 58종(160여개 성분)의 화장품 보존제를 허용하고 있으며, 중국에서는 51종(140여개 성분), 우리나라는 59종(150여개 성분)의 화장품 보존제를 허용하고 있다.

화장품에 사용되는 대표적인 보존제의 하나인 ‘파라벤’은 세균(Bacteria) 보다는 곰팡이(Fungi)에 효과적이다.

파라벤은 물에 대한 용해도가 낮고 단백질, 레시틴, 비이온 계면활성제 등에 의해 항균력이 감소한다. 최적 pH 범위는 3.5~6.5이며 pH8의 제품까지 사용 가능하다. 파라벤은 세포막을 파괴하고 세포 내 단백질을 변성시킨다.

또 다른 보존제인 ‘페녹시에탄올’은 세균(Bacteria)에 효과적이며 물에 대한 용해도가 높고 알코올에 잘 섞인다. 약한 방향성 냄새를 가지며 pH 범위는 3.5~10이다. 지질용해로 인한 세포막을 붕괴하고 단백질을 변성시킨다.

보존제는 한 종류만 사용할 경우, 미생물에 대한 활성범위가 제한적이어서 효과가 불충분할 수 있으나 혼합해서 사용함으로써 문제를 해결할 수 있다.

파라벤과 페녹시에탄올을 혼합 사용했을 경우, 곰팡이와 박테리아 모두에 탁월한 효능을 발휘하며 넓은 pH 범위에서 안정적이다. pH4~8 제품에서 방부가 어려운 유기농 원료에도 탁월한 효능을 보인다.

보존제 안전성 확인법

보존제는 화장품에 사용되기 전에 안전 평가 및 품질 검사와 같은 엄격한 평가를 거쳐야 한다. 정부당국은 이러한 성분의 안전성을 보장하기 위해 보존제를 규제하고 있다.

시중에서 판매되는 모든 화장품은 안전해야 한다. 따라서 보존제를 포함한 모든 성분들은 소비자에게 안전해야 한다. 보존제의 안전성에 대한 결정은 보존제 공급자로부터 시작되며, 제품의 개발과 라이프 사이클에 걸쳐 확장된다.

정부 규제 당국은 국제적인 과학 및 규제 보고의 동향을 추적해 정기적으로 화장품 성분의 안전성을 검토하고 있다. 특히 위해평가를 바탕으로 ‘사용 가능한 보존제 및 사용한도’를 정해 규제하고 있다. 보존제는 최소한도로 사용하는 것이 목적이므로, 실제 농도는 효과적인 제품 보존과 안전한 사용을 위해 제한된다.

화장품 사용으로 인한 평가대상 물질의 노출로 위해 영향을 야기할 확률은 안전역(MOS, Margin of Safety)으로 나타내며, 일반적으로 안전역(MOS)을 계산한 값이 100 이상이면 위해 영향이 발생할 확률이 낮다고 판정할 수 있다.

화장품의 안전기준 등에 관한 규정을 보면 글루타랄(펜탄-1,5-디알)의 경우 사용한도를 0.1%로 제한하고 있으며 에어로졸(스프레이에 한함) 제품에는 사용이 금지돼 있다.

데하이드로아세틱애씨드(3-아세틸-6-메칠피란-2.4(3H)-디온) 및 그 염류도 데하이드로아세틱애씨드로서 0.6% 미만을 사용해야 한다.

페녹시에탄올은 1% 미만을 사용해야 하고 ρ-하이드로시벤조익애씨드, 그 염류 및 에스텔류(다만, 에스텔류 중 페닐은 제외)는 단일성분일 경우 0.4%(산으로서), 혼합사용의 경우는 0.8%(산으로서) 미만을 사용해야 한다.

보존제 팔레트·보존 시스템

화장품의 보존제 팔레트(palette)란 화장품에서 미생물의 성장을 억제할 수 있는 사용가능한 보존제 성분의 범위를 말한다.

모든 제품의 종류가 오염으로부터 적절히 보호되고 소비자 안전 보장을 위해서 사용가능한 다양한 범주의 보존제가 필요하다. 보존제들은 종류에 따라 다른 방식으로 작용한다.

따라서 제품 처방을 만드는 사람들은 어떤 타입의 제품이라도 적절한 보존 시스템을 갖추도록 해야하기 때문에 여러 종류의 보존제 중 선택할 수 있어야 한다.

보존 시스템이란 제품의 품질과 안전을 보장하기 위한 제품의 물리적 특성, 포장, 화장품 제형에 사용된 보존제 성분의 조합을 가리킨다.

화장품은 특정 원료에 바람직하지 않은 미생물이 존재할 수 있고, 제조 과정에서 바람직하지 않은 미생물이 혼입될 수 있다. 또한 소비자가 제품을 사용하는 과정에서 미생물이 혼입될 수도 있다.

이러한 이유로 원료 관리, GMP, 패키징 디자인은 모두 화장품의 보존 시스템에 있어서 중요한 역할을 맡고 있다.

이에 따라 보존제를 선택할 때는 여러 가지 요소가 고려된다. 제품에 들어있는 다른 성분들, 기대되는 성능, 제품 패키징, 제품을 바를 신체 부위, 사용 시 소비자의 행동 등이 보존제 선택에 영향을 주는 요소들이다.

수분 함량이 높은 화장품, 예를 들어 크림, 로션, 마스카라, 리퀴드 아이라이너와 같은 제품은 좋은 상태를 유지하고 소비자가 안전하게 사용할 수 있도록 하기 위해 보존제가 필요하다.

그러나 스스로 자기보존능력이 있는 제품(예를 들어 제품의 성분 구성상 세균이 자랄 수 없는 경우)일 경우에는 보존제가 필요하지 않다.

단, 소비자가 사용할 때 미생물 성장이 일어나지 않는 경우에 한해서다. 예를 들어, 립스틱이나 메이크업 제품의 경우 제품 처방에 항진균성 보존제가 함유되어 있지 않을 경우가 있지만 반복해서 사용하다보면 제품 표면에 곰팡이가 증식할 수 있다.

수분활성도와 pH는 화장품에서 적절한 보존제 성분을 선택하는 기준에 있어 가장 중요한 물리적 특성이다. 매우 높거나 매우 낮은 pH는 미생물의 성장을 억제하는 경향이 있지만, 화장품과 소비자가 원하는 효능에는 적합하지 않은 경우가 많다. pH가 중성 범위인 화장품은 미생물이 생존하거나 번식하기 매우 쉬운 환경이다. 수분 활성도는 미생물의 성장에 잠재적인 영향을 주기 때문이다.

이와 함께 제품의 패키징 형태 또는 사용법도 소비자가 제품을 사용하는 과정에서 미생물 오염에 영향을 준다. 예를 들어 뚜껑을 열어 사용하는 단지 형태의 용기(open jar)에 담긴 얼굴용 크림은 펌프식 용기에 담긴 로션에 비해 오염될 가능성이 높다.

또한 마스카라는 미생물로 인한 오염의 가능성은 상대적으로 작지만, 이러한 제품은 눈가 같이 민감한 부위에 사용되는 제품이라는 점을 감안해야 한다.

샴푸 및 헤어 컨디셔너의 경우에는 샤워 도중에 용기를 열어 사용하기 때문에 제품 내에 물이 들어가기 쉬우므로 오염 가능성이 높다. 내부에 물이 들어가지 않게 하는 용기 디자인이나 펌프식 용기의 경우에는 오염 가능성을 줄여준다.

제품이 제대로 보존되지 못할 경우에는 외관 및 냄새가 변화하며 상 분리가 발생할 수 있다. 그러나 제품에 존재하는 미생물은 눈에 보이지 않는다. 소비자 입장에서는 제품이 제대로 보존되고 있는지 여부를 확인하기 어려운 것이다.

화장품 보존제 작용 방식

소비자가 화장품을 사용하는 기간 동안 세균과 진균류같은 미생물이 제품에 유입될 수 있는데, 보존제 성분은 이들 미생물의 성장과 번식을 억제 및 조절함으로써 화장품을 보호한다. 이러한 중요한 성분들은 다양한 미생물을 명확하고 선택적으로 타깃팅하도록 설계된다.

보존제는 두 가지 방식으로 작용한다. 첫 번째 방식은 제조 시점에서 화장품에 존재하는 영양세포를 죽이는 방식이다. 이것은 주로 생화학적 회로에 관여하는 세포벽을 파괴하거나 세포벽에 끼어드는 화학적 힘에 의해 일어난다.

두 번째 방식은 미생물의 번식 또는 (포자의 경우) 발아를 하지 못하게 하는 환경을 조성함으로써 미생물의 생장을 중단 또는 억제하는 방식이다.

이러한 성분들은 미생물의 성장과 증식을 최소화함으로써 제품의 부패를 막는 중요한 역할을 하고 있다. 또한 제품이 이러한 미생물에 오염될 경우 야기될 수 있는 피부 또는 눈의 감염과 같은 잠재적인 부작용으로부터 소비자를 보호해 준다.

천연·유기농 화장품의 보존

‘천연’ 또는 ‘유기농’의 표기, 특정 마케팅 문구가 표기 여부와는 상관없이 화장품 제조사는 화장품이 미생물 오염으로부터 적절히 보호되고 있음을 보증하기 위한 테스트를 해야 하며 천연 성분 또는 유기농 원료를 사용한 제품도 인공적으로 합성한 성분과 마찬가지로 같은 사항, 즉 사용 시 제품의 안전성 보장이 고려되어야 한다.

보존제 성분을 포함하지 않을 경우, 해당 화장품은 소비자에게 해를 끼칠 우려가 있고, 유통 기한이 매우 짧으며 쉽게 변질된다. 또는 적어도 냉장고에 보관해야 하거나 1회 사용으로 포장되어야 한다.

화장실이나 샤워 부스에 냉장고를 설치하는 것은 실용적인 대안이 아니다. 또한 환경적 지속 가능성 측면에서 보자면 일회용 포장에서 비롯되는 쓰레기의 양은 천문학적일 것이다. 추가적으로, 화장품의 잠재적인 미생물 오염은 피부 및 안구 감염과 자극을 유발할 수 있다.