이 기사는 프레그런스저널코리아 2015년 05월 창간호에 표출된 기사입니다.

지난 4월 23일 코엑스 그랜드볼룸 102호에서 농업기술실용화재단, 순천향대학교 RIC센터, 코스인이 주관한 ‘2015 국제 화장품 신소재 신원료 동향 컨퍼런스’가 화장품 업계 연구개발 전문가와 학계 관계자 150여명이 참석한 가운데 성황리에 개최됐다.

이날 컨퍼런스는 화장품 원료 안전성에 대한 요구가 크게 증가하고 있는 가운데 화장품 신소재와 신원료 관련 국내외 동향과 트렌드를 조망하고 바람직한 원료 개발 트렌드와 정보를 공유하기 위해 마련된 자리였다. 특히 이번 컨퍼런스에는 42년 역사의 일본 화장품 연구개발 기술 전문지 프레그런스저널사의 우노 코이치 대표이사 발행인이 참석해 자리를 빛낸다.

이날 농업기술실용화재단 장원석 이사장은 인사말에서 “지난해 10월 나고야의정서가 발효되면서 천연소재와 유기농 화장품 원료의 안전성에 대한 소비자들의 관심이 높아지고 있다”고 말하고 “농업 분야인 재단을 비롯해 대학, 산업계 전문가들의 주제발표를 통해서 국내외 트렌드를 조망하고 다양한 기술 정보를 공유하는 유익한 자리가 되기를 바란다”고 밝혔다.

또 장 이사장은 “앞으로 재단은 산업 현장에서 활용 가능한 특허 창출과 기술이전을 통해 고품질의 화장품 개발 기술이 실용화될 수 있도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

일본 프레그런스저널사 우노 코이치 사장은 축사에서 “한국과 일본의 화장품 기술 발전을 위한 상호 협력의 필요성을 제시하고 앞으로 코스인과 함께 다양한 화장품 정보와 연구개발 기술 분야의 협력을 적극적으로 추진해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

특히 우노 사장은 “올해 5월이 창간 42주년인데 코스인에서 마침 5월호 한국판 창간호를 발행하게 된 점은 큰 인연이 이어지고 있다”며 앞으로 양사간 적극적인 업무추진 의지를 재차 강조했다.

2015 국제 화장품 신소재 신원료 동향 컨퍼런스는 화장품 신소재와 신원료 관련 국내외 동향과 트렌드, 최근 전세계가 주목하는 화장품 신원료와 신소재 동향 모색을 통해 바람직한 원료 개발 트렌드와 정보들이 제시됐다.

또 농업 분야에서의 화장품 소재 연구와 특허기술 개발 현황 정보 공유와 한방 화장품의 국제화 가능성, 천연 소재 유효성, 안전성 연구방법과 동향, 제주지역 식물소재의 화장품 기능성 연구개발 내용 등이 집중적으로 다뤄졌다.

충남대 경기열 교수와 전주대 의과학대학 조완구 교수가 좌장으로 나서고 경상북도농업기술원 강동균 박사와 농업기술실용화재단 강신호 책임연구원, 지에프씨 강희철 대표이사, 알엔에스 김청택 대표이사, 일본 화장품 연구개발 컨설턴트 미요시 오카베 박사, 아주대학교 변상요 교수, 제주대학교 이남호 교수, IEC코리아 이은영 연구소장, 에이씨티 천종우 연구소장 등 화장품 업계와 학계, 원료 분야 최고 전문가들이 나서 평소 접하기 힘들었던 수준 높은 연구들과 고급 정보들을 숨김없이 공개했다.

최근 화장품 시장 트렌드와도 맞물려 천연 재료와 한방 재료에 대한 연구개발이 다양하게 이루어졌고 질문도 이 분야에 집중됐다. 이은영 박사가 안전성 평가방법 발표에서 올해 뜨거운 감자로 떠오른 ‘동물실험’의 대체법들을 소개하고, 일본의 미요시 오카베 박사가 희귀 원료 개발을 위한 환경보전을 언급하는 것에서 화장품 업계의 건강하고 건전한 세계를 위한 노력들을 확인할 수 있는 자리였다.

화장품 업체들의 러브콜이 잇따르고 있는 제주의 천연자원 활용과 코스메틱 프로바이오틱스 신원료 발표는 향후 화장품 시장에 대한 기대감을 한층 높이는 기회가 됐다. 이번 컨퍼런스에서 나온 전망들이 앞으로 어떤 방향으로 성장할 것인지 이목이 집중되고 있다.

한편 이날 코스인 길기우 대표이사는 프레그런스저널의 한국판 발행과 컨퍼런스를 축하해 주기 위해 참석한 일본 프레그런스저널사 우노 코이치 대표이사 발행인에게 감사패를 수여하며 프레그런스저널사의 적극적인 협력에 화답했다.

이번 컨퍼런스에서 발표됐던 주요 연사들의 핵심 내용을 요약한다.

 

코스메틱 프로바이오틱스 신원료 연구개발 동향

강희철 박사 (㈜지에프씨)

20세기 초 러시아의 과학자 메치니코프에 의해 불가리아인의 장수 비결이 Lactobacillus로 발효유의 섭취에 있다는 사실이 밝혀진 이후 probiotics의 기능에 대해 여러 연구가 이뤄졌다. 2002년 세계보건기구(WHO)와 유엔식량농업기구(FAO) 전문가위원회는 probiotics를 ‘살아 있는 미생물로서 적당한 양을 섭취하면 사람의 건강에 유익한 세균’으로 정의하였다. prebiotics는 ‘대장 내 유용 미생물에 의해 미생물의 생육이나 활성을 촉진함으로써 숙주 건강에 좋은 효과를 나타내게 하는 식품성분’이며, Synbiotics는 ‘probiotics와 prebiotics가 함께 함유되어 건강증진 효과가 있는 원료나 식품’을 말한다.

Probiotics와 관련된 주요 미생물로는 Lactobacillus sp, Bifidobacterium sp., Saccharomyces sp. 등이 있다. 대부분의 상업적 probiotics 제품은 Lactobacillus sp.나 Bifidobacterium sp.를 이용하고, 두 가지 이상의 균주를 혼합하여 생산하는 제품들도 있다. probiotics는 장내균총 정상화 효능이 있으며, 정장작용, 혈중 콜레스테롤의 감소, 항암작용, 당뇨예방 등 인체에 유익한 효과를 준다. Probiotics는 화장용 소재의 응용분야로써 probiotics 이용한 전통발효기법의 발효 화장품 및 skin microbiome 변화유도, 면역력 증가 및 생물전환기술(bioconversion) 등으로 활용되고 있다.

발효 화장품은 천연물 소재 + Probiotics 시너지 효과로 만들어진다. probiotics는 자신의 효소로 유기물을 분해 또는 변화시켜 특유한 최종 산물을 만들어 내는 것으로 활성물질의 입자크기를 줄여 피부흡수력을 높이고, 식물체에 존재하는 배당체 물질에서 당을 제거하여 기능이 향상된 물질로 전환시키는 역할을 한다. 또 생물전환기술(Bioconversion)로서 probiotics 효소적 기능을 이용해 식물뿐 아니라 동물에서도 얻어지는 2차 대사 산물에서 원하는 물질을 강화시키고 증대하고자 하는 물질을 Targeting하여 선택적으로 대량생산이 가능하다. 다른 일반 추출물에 함유되어 있는 active 성분을 기존에 알려진 물질 또는 새로운 물질로 변환시키면서 화장료 조성물로서 새로운 고부가가치 물질을 획득할 수 있다.

▲ 그림 1 피부 상지균 변화

피부미생물군집(skin-microbiome)은 사람에 따라 고유의 군집을 가지고 있으며, 다른 미생물들의 전이를 막으며, 인간의 면역시스템을 일정하게 유지하고, 여러 기타 민감성 질환들을 완화시켜주는 역할을 한다. 여러 물리적, 화학적, 환경적 요인에 따라 원래의 미생물 군집 다양성의 균형이 깨지게 되면, 기회감염균들이 우점을 하는 세균군으로 바뀌면서 병원성과 관련된 질환뿐 아니라 여드름, 아토피, 건선, 주사와 같은 몇몇의 비감염성 문제가 발생한다. 연구결과 probiotics에 의해 피부상재균을 정상군집으로 유도하거나 유익한 상재균으로 군집변화를 변화시켜 유익균총을 활성화하여 피부면역증가 및 피부환경 개선으로 잠재적인 트러블을 예방하고 피부건강 개선에 효과를 나타내고 있다.

probiotics 제품 소비가 국내에서도 점점 증가하고 있으나 Probiotics 균주마다 특성과 특이적인 기능에 대한 명확한 연구 결과는 아직까지 부족한 상태이다. 또 수입 probiotics의 경우 외국인에게 적합한 것이므로 한국인에 맞는 probiotics 연구가 필요하다. probiotics는 약물치료와 같은 기존 치료에 대한 보완적인 역할을 수행하고 있지만 앞으로는 probiotics 화장품 및 probiotics 기반의 다양한 발효 소재로써 그 이용이 확대될 수 있다. 웰빙(Well-being) 시대에 힘입어 probiotics 제품은 앞으로도 더욱 각광을 받을 것으로 보이며 probiotics 시장을 고기능성 및 다기능성 제품이 주도할 전망이므로 이에 대한 지속적인 연구개발이 필요하다.

- Trouble group과 Normal group에서 피부 상재균의 분포도가 서로 다르게 나타남

- 구강 박테리아로 알려진 유익한 세균인 Streptococcus bacterium 증가

- 표피포도구균으로 면역성이 약한 사람에게는 심각한 감염을 일으킬 수 있는 Staphylococcus bacterium 가 약 28~53% 감소하고, 여드름 유발균인 Propionibacterium genus의 감소가 나타남

 

중국 화장품 소재 연구개발 동향

천종우 박사 (㈜에이씨티 소재연구소)

중국 화장품 소재의 연구개발 동향을 알아보기 위하여 중국 내의 화장품 시장 분석과 특허 동향을 통하여 기술 동향을 파악하고 식물성 소재, 동물성 소재와 동물 유래 소재에 대한 연구를 진행했다.

Euromonitor International(2015년) 자료에 근거해 중국 내에서 화장품 시장 점유율이 0.1% 이상인 브랜드와 업체를 국가별로 분류하여 2009년과 2015년을 비교하면, 전통적인 강호로 구분되는 미국(29.3%→12.8%)과 프랑스(10.0%→3.5%) 기업의 점유율 하락이 눈이 띈다. 그밖에 일본(6.7%→6.5%), 영국(3.5%→3.5%) 그리고 독일(3.1%→3.4%)의 점유율은 비슷하지만 같은 기간 동안 중국(11.4%→17.6%), 한국(0.8%→1.7%) 그리고 기타 (35.2%→51.0%)로 높은 성장률을 보였다.

기타가 많아진 이유는 아직 시장 점유율이 0.1% 이하의 다수의 브랜드와 업체가 근래에 많이 생겼기 때문이다. 중국 현지에서 사용되는 화장품 소재(계면활성제, 유지, 유효성분, 향, 방부제)의 대부분은 글로벌 회사인 BASF, STMRISE, SILAB 등이 포진되어 있다. 한국 기업은 천연물을 기반으로 하는 3개사(바이오랜드, 마크로케어, 에이씨티) 정도만 중국 화장품 회사의 연구소와 구매팀에서 인지하는 정도이다.

중국 내의 특허를 출원인으로 알아보면 근래 10년 동안 90% 이상이 중국인 또는 기업으로 이루어져 있다. 또 다출원인 랭킹 10위안에 외국 회사는 아모레퍼시픽과 메리케이를 제외하면 모두 중국 회사로 구성되어 있으며, 다출원인 랭킹 10위 가운데 원료에 역점을 두는 곳은 6개사, 기능 3개사 그리고 제형 1개사로 구성이 되어 있다. 바이오화장품 특허분석 보고서(2014년 12월호)에 의하면 중국내 출원된 전체 특허의 51%가 원료, 26% 기능 나머지 23%가 제형에 관한 것이다. 또 원료 가운데 식물유래가 89%, 미생물 유해 10%, 동물유래가 1%를 차지한다. 이는 타사와 차별화된 화장품의 효능과 마케팅을 위하여 본인들만의 차별화된 원료(소재)를 확보하기 위한 경쟁이 심화되고 있는 것을 알 수 있다. 기능별로는 주름, 보습, 미백, 복합, 자외선 그리고 클린징 순으로 나타났다.

중국은 열대지방부터 한대지방까지 남북간의 위도차이가 50도 정도가 나는 거대한 국가로 약용 자원이 약 1만 3천여종이 있는 식물자원 1위 국가다. 근래에 많은 업체에서 제주도의 천연물을 많이 소재화하고 있으며 제주도와 비슷한 위도에는 중국 황산, 버뮤다 삼각지대, 마리아나 해구 등 특이 지형이 있다. 이 위도의 지형은 편서풍과 편동풍이 맞나는 지역으로 식물의 이용가치가 높다.

중국 소재회사나 화장품 회사에서는 식물 소재를 이용하기 위하여 물 또는 알코올류를 이용하여 단순추출 또는 Soxhlet 등을 주로 이용하고 이를 분석은 주로 LC와 GC를 이용해서 효능은 in-vitro 수준에서 확인한다. 대신 한국보다 지형적 차이로 인하여 안정성에 특히 관심을 많이 갖고 있으며 자극 실험은 동물실험으로 대체하는 추세이다. 과거 단순 추출에 머물던 시점에서 근래에는 식물을 발효하여 2,3-Butylene Glycol 제조 및 정제하기 위한 설비를 확충하고 있으며 이를 통하여 에코서트 인증을 이미 받아 인도의 사탕수수, 한국의 카사바를 이용한 수준보다 앞서 보인다.

과거 식물성 소재가 주류를 이루던 화장품에 달팽이 점액 여과물을 시작으로 동물성 소재 또는 동물 유래의 소재가 다시 한번 소비자들에게 크게 어필을 하고 있다. 달팽이 점액 여과물 화장품의 원조는 칠레로 이 소재가 유럽을 거쳐 2008년 한국에 소개가 되었다. 그 뒤를 마유화장품이 이어 받았으며 특히 마유 화장품은 말의 해인 2014년에 한국과 중국에서 크게 유행했다. 이러한 띠 마케팅의 일환으로 2015년은 산양의 이미지를 활용한 산양유 추출물을 활발하게 사용하고 있으며 이에 더하여 산양버터를 최근들어 많은 관심을 갖고 연구를 하고 있다. 이외에 동물유래의 소재로 중국발 미세먼지(양이온성)를 막기 위하여 키토산(양이온성)을 사용하거나 황금누에고치와 제비집 추출물을 함께 사용하는 마스크 시트 등이 소비자의 좋은 반응을 얻고 있다.

 

농업분야의 화장품 소재기술 개발 및 기술이전 지원 현황

강신호 책임연구원 (농업기술실용화재단)

농업기술실용화재단은 농촌진흥청을 포함한 농촌진흥기관의 특허출원뿐 아니라 창출된 농업분야의 국유특허까지 특허청으로부터 위탁을 받아 수요기업에 기술이전 및 사업화 지원을 수행하고 있다.

농촌진흥기관의 R&D는 농업의 경쟁력 및 농업발전 등에 방향을 맞추고 있으나 자연소재 천연물을 활용한 화장품 신원료, 신소재에 대한 다양한 R&D를 또한 수행한다. 농업기술실용화재단은 이들 R&D 결과물의 사업화 가능성 및 경쟁력을 높이기 위하여 농촌진흥기관의 R&D수행 이전단계부터 지식재산(IP) 기획을 통하여 IP설계를 한 후 R&D를 수행하는 IP-R&D 전략을 펼침으로써 강한 IP 확보를 통한 사업화 가능성을 높이고 있다.

이번 발표에서는 농촌진흥청의 219개 전문연구실 중 화장품 신원료, 신소재에 근접한 연구실, 그 중에서도 4개 연구실의 최근 개발된 10개 기술을 선정하여 소개했다. 농촌진흥기관 IP 결과물의 특징을 보면 대부분 원천특허라는 점에 괄목할 만하다. 화장품 소재 부분를 예로 들면 곤충, 약초 등 천연물 유래 신원료에 대한 새로운 피부 효능을 제시했다. 이미 알려진 원료의 혼합 등 미진한 진보성을 통하여 공격 및 방어 등 실시권 장악용 목적의 특허(기업의 특허출원 형태)는 없다. 그만큼 기술적 진보성이 높고 화장품 신원료, 신소재로서 가치가 있다는 것이다.

소개된 기술 중 약초로부터 추출(분리)된 천연물 원천기술로는 수리취(세포노화 억제, 등록 10-1472006호)와 까실쑥부쟁이(미백활성, 등록 10-1143820호) 추출물을, 인삼으로부터 추출한 진세노사이드 기술로는 F5(항염증, 공개 10-2015-30823호) 및 Rh6(항염증, 공개 10-2015-30824호)를 소개하며 그 분리물의 효능을 강조하였다.

최근 화장품 업계에서 동물 및 곤충으로부터의 독(venom) 성분이 관심을 끌고 있는데, 그 일환으로 먼저 봉독을 소개했다. 꿀벌로부터의 봉독은 이미 시장에서 여드름 제거용으로 실용화된 바 있으며 추가적으로 주름제거를 포함한 상처 및 자외선 피부화상 치료용(등록 10-1099550호) 및 피부 소양증 개선용(등록 10-1424105호) 기술을 활용할 수 있다. 특히 곤충소재 신원료, 신소재로 괄목할만한 소재는 쇠똥구리로부터의 코프리신 펩타이드 유도체(항염효과, 출원 10-2013-1292613호)와 왕지네 추출물의 미백 및 주름개선(출원 10-2013-72199호), 아토피성 피부염 예방(출원 10-2014-15887호) 기술을 소개하였다.

이외에도 농촌진흥청 식량작물 분야에 있어서 수수 추출물의 염증성 질환 예방에 따른 화장료 조성물(등록 10-1467395호)을 소개함으로써 많은 R&D기관 연구실에서 다양한 화장품 신원료, 신소재 기술개발 현황을 제시했다.

농촌진흥기관의 기술은 국가 R&D성과물의 보급 및 확산을 위하여 이전업체를 대상으로 다양한 지원 프로그램이 마련되어 있다. 농촌진흥기관의 기술이전에 따른 실시권은 통상실시를 원칙으로 하며, 공무원 직무발명 처분 등 규정에서 제시한 저렴한 이전기술료 산정방식에 따라 기술이전을 수행한다. 그리고 기능성소재 기술 등 특별한 경우 전용실시가 가능한데, 다양한 지원사업 중 기능성소재 기술의 이전업체에 대한 연구개발성과 사업화 지원 등을 눈여겨볼 필요가 있다. IP-R&D를 통하여 창출된 농촌진흥기관의 연구성과물은 화장품 기업에서 활용 가능한 기술들이다. 농업기술실용화재단은 사업화 가능성이 높은 기술의 보급과 빠른 실용화를 위하여 지속적인 노력을 기울이고 있다.

 

천연성분을 활용한 신규 생리활성 소재 개발

김청택 박사 (㈜알엔에스  대표이사)

화장품 시장의 성장과 발맞추어 천연물로부터 신규 기능성 원료가 지속적으로 연구되어 오고 있다. 산업적으로 활용되기 위하여 천연물 유래 기능성 성분의 제조방법은 다음과 같다.

1. 천연물로부터 추출 및 정제 : 월귤나무로부터 알부틴 정제

2. 천연 유래 성분의 합성 : 하이드로퀴논을 이용한 알부틴 합성

3. 생물전환(Bio-conversion) : 활성균주를 이용한 사포닌 전환

4. 분자 구조 remodeling : 버드나무 유래 salicin으로부터 acetylsalicylic acid 개발

소비자의 제품 효능에 대한 만족도를 증진하기 위해 기능성 원료의 효능 증대 외에 원료의 제조가격 억제 및 흡수 증진이 요구된다. 상기의 원료 제조방법 중 분자 구조 remodeling은 우수한 효능을 가지는 선도물질이 요구되지만 다수의 신규 원료 확보뿐 아니라 원료의 물성 조절 및 대량생산에 의한 원가절감이 가능하므로 신규 기능성 소재 개발의 유효한 방법으로 판단된다.

산업적으로 활용성이 높은 신규 미백제를 개발하기 위하여 첫번째로 천연물로부터 다수의 미백제를 확보하였다.(프로폴리스 유래의 pinocembrin, 강활 유래의 osthole, 유향 유래의 boswellic acid, 회양목 유래의 CVBD 등) 강활로부터 분리된 osthole은 쿠마린 계열의 화합물로 혈행 개선, 피부소양증 개선, 항염증 및 항알러지 효능이 보고된 백색분말이다. in vitro 활성 평가 결과, osthole는 알부틴 대비 50배 이상의 멜라닌 생성 억제 효능을 발휘하며, tyrosinase의 발현을 억제함을 확인하였다. 미백 인체적용성 결과, 0.2% osthole 함유 크림은 도포 4주후부터 유의성을 발휘하였다. 상기와 같이 우수한 미백활성을 발휘하는 osthole을 대상으로 분자구조 remodeling을 수행하여 하기의 미백기능단(whitening functional group)을 발굴하였다.

상기의 미백기능단을 이용하여 다양한 유도체( R = 탄소수 1 ~ 12)를 합성하여 미백활성을 비교한 결과, 탄소수 4 ~ 8을 부가한 유도체화합물들이 보다 우수한 멜라닌 생성 억제효능을 발휘함을 확인하였으며, 선도물질인 osthole보다 더 우수한 미백활성을 나타내었다. 또 유도체화합물들은 액상오일로서 대량생산이 용이하여 경제적이며 안정성 및 안전성이 우수한 물질임을 확인하였다.

 

화장품 신소재 연구 및 특허개발 현황

강동균 박사 (경상북도농업기술원)

■ 발효쌀 추출물

현미를 고체발효함으로서 올리고펩타이드을 함유한 고체발효추출건조물을 생산하였다. 현미고체발효 추출건조물의 섬유아세포 콜라겐생합성 촉진능을 분석하여 최종적으로 삼덕벼를 선정하였다. 현미 고체발효산물은 대부분 10 kD 이하의 올리고펩타이드로 쌀단백질이 분해되어 형성되었다. 현미 고체발효물을 열처리함으로서 독성을 제거할 수 있었으며 UV 손상섬유아세포의 콜라겐 생합성 촉진과 재생효과가 있었고 섬유아세포의 프로콜라겐 발현을 촉진하며 콜라겐 분해효소인 MMP-1의 발현을 억제하였다. 쌀화장품을 1개월 이상 사용한 결과 피부 주름개선, 미백효과, 윤택 및 반점개선 효과가 있었다.

■ 천연 항진균제

화장품 천연방부제로 항진균 효과를 보이는 계피와 솔잎 추출혼합물이다. 계피 추출물은 계피로부터 추출된 계피유(계피정유)를 이르는 것으로, 신남알데히드(cinnamaldehyde), 유게놀(eugenol), 사이클로이소사티벤(cycloisosativene) 및 쿠마린(coumarin) 성분을 포함한 것이다. 계피를 2회 열처리함으로서 계피추출물의 신남알데히드(cinnamaldehyde), 쿠마린(coumarin) 함량을 높일 수 있다. 솔잎 추출물은 솔잎으로부터 추출된 정유성분을 이르는 것으로, α-피넨(α-pinene), α-카디놀(α-cadinol) 및 피톨(phytol) 성분을 포함한 것이다. 계피 추출물에 솔잎 추출물을 혼합함으로서 계피의 효모(진균)에 대한 생육최저농도를 150ppm에서 75ppm으로 낮출 수 있으며 또한 계피향을 마스킹(masking)하는 역할을 한다.

■ 자소 추출물

한국자소(Perilla frutescens var. acuta kudo)는 일본자소와 달리 잎에 주름이 없는 것이 특징으로 식물명으로 차조기라 한다. 자소는 병충해에 강하고 재배가 쉬우며 종자량이 많아 유기농 재배에 적합하고 대량생산이 가능하여 유기농 화장품에 매우 적합한 소재이다. 자소잎을 2회 열처리함으로서 미리스티신(Myristicin) 추출함량을 높이고 순도를 40.09%까지 높일 수 있다. 미리스티신(Myristicin)은 항암활성, 항산화활성, 항염증활성이 알려져 있어 아토피 피부개선용 화장품 소재로 매우 유망하다.