• 목록

여름철 외출 시 챙겨야 할 것 중에서 자외선 차단제를 빼놓을 수 없다.

여러 가지 효능을 앞세운 화장품 중 유일하게 그 효과가 과학적으로 입증되었다는 자외선 차단제는 무엇이며,

어떻게 자외선으로부터 우리를 보호하는 걸까?

• 자외선에도 종류가 있다: 자외선 A, B, C

태양에서 지구로 들어오는 자외선(Ultra Violet)은 그 파장에 따라서

자외선 A(파장 320㎚~400㎚), 자외선 B(파장 280㎚~320㎚), 자외선 C(파장 100㎚~280㎚) 이렇게 세 종류로 나뉜다.

파장이 제일 짧아 에너지가 가장 큰 자외선 C는 다행스럽게도 성층권의 오존층에서 거의 모두 차단된다.

자외선 C(이하 UVC)는 에너지가 크기 때문에 눈의 각막을 상하게 하고 화상이나 염색체의 돌연변이를 일으켜

피부암의 원인이 될 가능성이 높다. 오존층이 많이 파괴되어 오존홀이 커질 경우에는 자외선 C가 우리에게 심각한 위협이 될 수 있다.

자외선 A(이하 UVA)는 자외선 중에 파장이 가장 길고 에너지가 작다. 그래도 태양빛 중에서는 에너지가 커서

피부 깊숙이 침투하여 표피 세포에서는 검버섯, 기미, 주근깨 등을 만들거나 피부를 구릿빛으로 만드는 색소 침착 반응을 일으킨다.

진피층에서는 콜라겐을 파괴해 피부 탄력을 감소시키고 주름을 형성하는 등 노화의 주범이 된다.

자외선 A의 가장 큰 문제점은 파장이 길어서 구름이 가리거나 창을 닫더라도 효과적으로 차단이 되지 않는다는 것이다.

모든 계절에 날씨와 상관없이 낮 시간 동안 계속적으로 영향을 줄 수 있다.

자외선 B(이하 UVB)는 여름에 가장 문제가 되는 자외선으로 파장이 짧아 구름이나 유리창에도 차단된다.

진피층까지는 도달하지 못하지만, 에너지가 UVA보다는 훨씬 크다.

표피 세포에 도달했을 때 피부가 빨갛게 되는 일광 화상과 피부 손상, 물집, 백내장, 심한 경우 피부암까지 일으키는 직접적인 원인이 된다.

워터파크나 바닷가에서 놀고 난 다음 얼굴이 빨개지면 따끔거리고 화끈거리는 증상,

즉 우리가 ‘햇볕에 탔다.’라고 얘기하는 증상은 대부분 UVB 때문이라고 생각하면 된다.

최근에는 자외선보다 파장이 긴 가시광선 중 파장이 380㎚~430㎚인 청색광(blue light)이 색소 침착을 유발하여

피부에 유해하기 때문에 이를 차단해야 한다는 이야기도 나오고 있지만, 아직은 피부 유해성이 제대로 밝혀지진 않았다.

그렇기 때문에 현재 우리가 사용하는 자외선 차단제는 주로 UVA와 UVB를 대상으로 한다.

• 자외선은 왜 문제일까?: DNA의 수소 결합과 자외선

자외선이 문제가 되는 이유는 기미, 주근깨, 주름살, 일광 화상 등 우리에게 직접적인 해로움을 주기 때문이기도 하지만,

무엇보다 피부 세포에의 DNA를 변형시켜서 돌연변이 세포를 만들 수 있다는 가능성 때문이다.

사람의 모든 세포의 핵에는 유전 정보를 담고 있는 DNA가 있는데 이 DNA는 이중 나선 구조로 되어 있다.

‘DNA 염기’라는 이야기는 학창 시절 과학을 공부한 사람이라면 한 번 정도는 들어 봤을 단어일 것이다.

말 그대로 산과 염기를 이야기할 때 그 ‘염기(base)’이다.

우리가 약한 염기성을 띠는 물질로 알고 있는 암모니아(NH3)는 질소가 가진 비공유 전자쌍에 산의 성질을 나타내는 수소 이온(H+)가 붙을 수 있기 때문에 염기가 된다.

따라서 질소가 포함된 탄소 화합물 대부분은 비공유 전자쌍이 있는 질소가 수소 이온을 받아들일 수 있으므로 암모니아와 비슷한 염기성을 가진 약한 염기라고 생각하면 된다. 

DNA 염기 중 아데닌과 티민 사이에는 두 개의 결합(점선으로 연결된 부분), 구아닌과 사이토신 사이에는 세 개의 결합이 확인되는데,

이 결합이 화학에서 너무나 중요한 분자 간의 힘 중 하나인 ‘수소 결합(Hydrogen Bond)’이다.

두 분자 사이의 인력을 이야기하는 용어에 ‘결합’이라는 단어가 들어가서 의아할 수도 있지만,

분자 사이에 서로를 잡아당기는 힘이라고만 생각하기에는 그 강도가 매우 커서 ‘수소 결합’이라고 부른다.

화학에서 수소 결합을 중요하게 생각하는 이유는 생명체의 대부분을 구성하는 ‘물(H2O)’이 가지는 비정상적인 비열과 높은 증발열,

그리고 분자량이 비슷한 다른 물질과는 비교도 안 될 만큼 높은 끓는점 같은 특이한 현상의 원인이 되기 때문이다.

이러한 물의 특성 때문에 사람의 체온은 요즘처럼 심한 폭염이나 겨울의 매서운 한파에도 일정한 온도를 유지 할 수 있으며,

지구의 온도 역시 일정하게 유지되어 생명체가 살아가기 적합한 환경이 된다.

이런 수소 결합이 가능하기 위해서는 일단 한쪽 분자에는 전기 음성도가 가장 큰 원자들인 플루오린(F), 산소(O), 질소(N)와

직접 결합한 수소(H) 원자가 있어야 하고, 다른 분자에는 플루오린(F), 산소(O), 질소(N) 원자만 있으면 된다.

그렇게 되면 전기 음성도가 큰 원자랑 결합한 수소 원자는 가진 전자를 거의 빼앗긴 상태로 강한 (+)를 띠게 되고

상대 분자의 전기 음성도가 큰 원자들이 가진 강한 (−)와 쎈 정전기적 힘으로 서로 잡아당기게 되는데

이때의 힘이 분자들끼리 잡아당긴다고 보기엔 너무 큰 힘이라고 ‘결합’이라고 부르는 것이다.

이런 강력한 수소 결합을 염기의 종류에 따라서 두 개 또는 세 개씩 하면서 연결되어 있는 DNA의 이중 나선 구조도

자외선을 만나면 상황이 달라진다. 자외선이 가진 강력한 에너지는 원자 간의 화학 결합을 끊을 수 있을 정도인데,

하물며 DNA 염기가 하고 있는 수소 결합은 원자 간의 결합력보다 더 쉽게 끊을 수 있다.

DNA 염기간의 결합이 끊어졌다가 다시 연결되는 과정에서 원래의 유전 정보와는 다른 돌연변이 세포가 나타날 수 있고,

이런 돌연변이 세포 중에서 피부에 나타나기 가장 쉬운 것이 흑색종을 비롯한 피부암 세포들이기 때문에 자외선은 큰 문제가 될 수 있다.

• 자외선 차단 지수: SPF와 PA

자외선 차단제를 구매할 때 무엇을 가장 먼저 살필까? 일반적으로는 SPF라는 숫자를 먼저 확인한다.

숫자가 높을수록 구매할 가능성은 더 커지게 된다. 예전에는 SPF만 살폈지만, 요즘은 PA라는 표기도 함께 붙어 있다.

PA는 숫자가 아닌 +로만 표시되어 있어서 무엇인지 살펴보기가 더 어렵다.

이럴 경우 SPF 지수는 크고, PA는 +가 많은 게 더 비싸니까 좋을 거라는 마음으로 제품을 집어 드는 경우가 많다.

전성분을 확인하긴 하지만 깨알 같은 글씨로 너무 많이 적혀 있는 성분 이름은 보기만 해도 짜증이 나는 게 사실이다.

결국 그냥 적당한 가격의 제품이나 입소문, 또는 판매원이 좋다고 하는 것을 선택하게 된다.

SPF(Sun Protection Factor)란 자외선 중 UVB를 차단해주는 정도를 나타내는 지수를 말한다.

UVB를 쬐었을 때 가장 대표적으로 나타나는 증상은 피부에 빨간 부분(홍반)이 나타나는 것인데 이 홍반이 나타나는 자외선의 양(또는 시간)을 기준으로

자외선 차단효과를 나타낸 지수가 SPF이다.

SPF를 식으로 살펴보면 다음과 같다.

SPF = 자외선 차단제를 바른 피부의 MED/자외선 차단제를 안 바른 피부의 MED

여기서 MED는 Minimal Erythma Dosage의 머리글자를 딴 것으로 홍반을 일으키는 최소 자외선 양(또는 시간)을 의미한다.

SPF가 1이라는 것은 자외선 차단 효과가 전혀 없다는 뜻이다.

SPF가 2라는 건 자외선 차단제를 바르지 않고 햇빛에 10분 노출되었을 때 홍반이 생겼다면,

자외선 차단제를 바른 뒤 햇빛에 20분 노출 되었을 때 홍반이 생겼다는 의미다.

즉 홍반이 생기는 시간을 두 배로 늘렸다는,

다른 의미로는 같은 시간동안 피부에 실제로 도달하는 자외선 양이 약 반(50%)으로 줄었다는 것이다.

햇빛을 쬐었을 때 안전한 시간을 얼마나 늘려주는지를 나타내는 지수였던 SPF를 요즘은 자외선을 얼마만큼 차단하는가로 설명하는 경우가 많아졌다.

그러므로 SPF 15인 제품은 도달하는 자외선의 1/15만 피부에 직접 들어오고 나머지는 모두 차단했다고 이해하면 된다.

따라서 SPF가 50인 자외선 차단제는 자외선의 약 1/50만 실제로 피부에 닿으므로 약 98%의 차단율을 나타내고,

SPF가 100인 자외선 차단제는 약 1/100만 피부에 닿아서 약 99%의 차단율을 나타낸다.

두 제품은 거의 효과가 비슷하다고 할 수 있지만, SPF 지수를 높이기 위해 들어가는 화학 성분을 생각해 보면

사실 숫자가 마냥 높은 것만이 좋은 것은 아니다.

일상생활에는 SPF 지수가 15정도만 되어도 큰 문제가 없다. 여름철 물놀이 등을 위해서는 SPF 지수가 높은 것이 더 좋지만,

높은 기온과 습도를 특징으로 하는 우리나라의 여름 날씨를 고려해보면 2시간 정도가 지나면 바른 자외선 차단제가 대부분 지워질 수 있다.

적당한 지수의 차단제를 자주 덧바르는 편이 더 좋을 듯하다.

PA(Protection Factor/Grade of UVA)란 자외선 중 UVA를 차단하는 정도를 나타내는 지표이다.

SPF와 거의 같은 방식으로 UVA에 의한 색소 침착(태닝) 정도를 측정해 UVA를 차단하는 정도를 나타낸 PPD(Persistent Pigment Darkening) 지수가 기본이지만,

소비자용으로 간략하게 나타낸 PA 지표를 사용하기도 한다. 주로 +기호로 되어 있으며 +기호가 한 개씩 늘어날 때마다 차단력이 두 배 정도 늘어난다고 보면 된다.

예를 들어, +면 피부에 도달하는 UVA가 1/2, ++면 1/4, 그리고 +++면 1/8이다. 오존층 파괴와 지구 온난화 등의 이상 현상으로

지표에 도달하는 UVA의 양이 늘어나게 되면서 2012년 말부터 ++++를 사용하게 되었다.

우리나라에서 이를 인정한 것은 2017년 이후로, 유럽에서는 주로 PPD로 아시아에서는 PA로 나타내는 경향이 있다.

SPF는 UVB의 차단 효과를, 그리고 PA는 UVA의 차단 효과를 나타내기 때문에 두 지표는 아무런 상관이 없다.

대부분의 자외선 차단제는 UVA와 UVB 모두를 차단하는 기능을 하고 있으므로 두 지표가 같이 표기되어 있으니 목적과 활용도를 고려해서 선택하면 될 것이다.

구릿빛의 피부를 갖고 싶은 사람이라면 SPF 지수는 크고 PA의 +는 적어서 UVB는 효과적으로 막고 UVA는 나름 통과시키는 제품을 고르면 된다.

• 무기 자차란 무엇일까? 무기 화합물 계열 자외선 차단제

화학적으로 보면 탄소와 수소를 기본으로 다른 원소가 결합된 화합물을 유기 화합물(organic compound),

즉 생명으로부터 얻어진 화합물이라고 분류해왔다.

그러나 과학의 눈부신 발달로 실험실에서 못 만드는 화학 물질이 거의 없는 요즘은 그냥 탄소 화합물이라는 이름을 사용한다.

무기 화합물(inorganic compound)은 유기 화합물이라는 말이 널리 사용되던 시절, 유기 화합물이 아닌

탄소와 수소를 기본으로 하지 않는 모든 화합물을 부르던 용어였다. 요즘은 주로 광물성, 금속성 물질을 언급할 때 자주 사용된다.

우리가 무기 화합물 계열 자외선 차단제(이하 무기 자차)라고 부르는 모든 제품의 자외선 차단 효과를 나타내는 성분은 딱 두 가지,

티타늄디옥사이드(이산화티타늄, TiO2)와 징크옥사이드(산화아연, ZnO)뿐이다.

크게 보면 금속인 티타늄과 아연을 산소랑 결합시킨 금속 산화물,

즉 일종의 녹 가루를 발라서 자외선을 물리적으로 반사 또는 산란시킨다고 보면 된다.

이 과정에서 티타늄디옥사이드는 자외선뿐만 아니라 가시광선까지 대부분 반사시켜서

얼굴이 하얗게 되는 현상(백탁 현상)을 심하게 나타내고 징크옥사이드는 좀 덜한 편이다.

티타늄디옥사이드(Titanium Dioxide)는 독성과 자극이 거의 없고 화학적으로도 안정된 물질이며

UVA와 UVB의 짧은 파장 영역을 효과적으로 차단하는 성분이다.

하지만 빛을 받으면 불안정해지면서 원자 간 결합이 깨져서 반응성이 큰 활성 산소가 나오는 문제가 생기기도 하기 때문에

항산화 반응을 하는 징크옥사이드와 주로 같이 배합하여 사용한다.

징크옥사이드(Zinc Oxide)는 UVA의 차단 효과가 티타늄디옥사이드보다 더 뛰어나고 염증을 치료하는 의약품에도 사용될 만큼

항염증, 항박테리아, 진정 치료, 보호, 방부 작용을 하는 성분으로 비교적 알레르기를 일으키지 않는 안전한 성분이다.

하지만 이런 무기 자차 성분은 태생이 금속 산화물 가루이다 보니 백탁 현상과 기름에 갠 돌가루를 펴 바르는 것처럼 사용감이 좋지 않아 인기가 많지 않다.

최근에는 티타늄디옥사이드와 징크옥사이드 입자의 크기를 약 100㎚ 정도의 나노 입자로 작게 만들어 백탁 현상도 줄이고 발림성도 높이는 효과를 가져왔다.

그러나 입자가 작아지면서 자외선 차단 효과가 떨어지고 피부층으로 입자가 흡수되어 문제가 될 수 있다는 우려도 같이 나오고 있다.

그럼에도 불구하고 안전한 화학 물질이기 때문에 아이들 얼굴에 바를 때에는 주로 무기 자차를 사용한다.

한 가지 더, 화장할 때 피부 표현을 위해 사용하는 파운데이션이나 비비 크림, 컨실러 같은 제품의 커버력은

주로 티타늄디옥사이드를 사용한 효과이므로 대부분의 베이스 메이크업 제품들은 무기 자차의 일종이라고 볼 수 있다.

즉 무기 자차 성분에 자연스러운 피부색을 만들어주는 적색 산화철이나 황색 산화철 등의 성분을 섞거나

살구색을 나타내는 염료를 혼합해 백탁 현상 없이 사용하도록 만든 것이다. 최근에는 이런 원리를 이용해 백탁 현상 같은 문제점이 크게 줄고 있다.

• 유기 자차란 무엇일까? 유기 화합물 계열 자외선 차단제

유기 화합물 계열의 자외선 차단제(유기 자차)는 피부에 흡수되는 자외선을 화학 물질이 흡수해 에너지가 좀 더 낮은 적외선 등의

열의 형태로 내보내는 것을 주된 원리로 하는 자외선 차단제이다.

화학 물질이 자외선을 흡수하여 분해 될 때 발생하는 작은 분자들로 눈 시림 현상이 나타나기도 하며,

자외선이 바뀌어서 방출되는 열에 의해서 피부 노화가 일어날 가능성도 있다.

화학 성분 자체가 물에 잘 녹지 않는 유기 화합물 계열(오일 계열)이라서 물에 잘 씻기지 않지만,

사용감을 위해서 물이 기름을 둘러싼 제형(O/W ; oil in water)으로 제조하는 경우에는 물에 잘 씻긴다.

지속력을 유지하기 위해서 기름이 물을 둘러싼 제형(W/O ; water in oil)으로 제조하게 되면 흔히 이야기하는 워터프루프 효과는 얻을 수 있으나

답답한 사용감이 문제가 될 수도 있고 깨끗하게 지우기 위해서 더 많은 주의를 기울여야 한다.

자외선 차단 효과를 갖는 화학 물질은 너무나 많지만 가장 대표적인 화학 물질 세 가지가 있다.

(1) 아보벤존(Avobenzone)

우리나라에서는 부틸메톡시디벤조일메탄(Butylmethoxy Dibenzoylmethane)이라고 표기한다.

차단력이 우수해서 거의 대부분의 UVA 파장을 차단해 피부 노화를 막아주고, UVB도 일부 차단하는 효과가 있다.

피부에 투명하게 표현되어 유기 자차 성분 중에서 전 세계적으로 널리 사용되는 성분이기도 하다.

하지만 우리나라 제품에서는 상대적으로 사용량이 적다. 피부에 자극이 매우 심하고 광안정성이 떨어져서

자외선에 쉽게 분해되어 반응성이 큰 활성 산소를 만들어내 피부 세포를 상하게 하거나 DNA를 손상시킬 가능성이 있기 때문이다.

큰 맘 먹고 비싼 외국산 선크림을 발랐을 때 눈이 시린 현상이나 피부에 자극이 느껴진다면 이 화학 물질이 포함되어 있을 가능성이 크다.

(2) 옥시 벤존(Oxybenzone)

벤조페논-3(Benzophenone-3)로 더 잘 알려져 있는 자외선 차단 성분으로 UVB의 차단력이 매우 우수하고

UVA의 일부분도 차단하며 광안정성도 가진 성분이다.

아보벤존과는 마치 무기 자차의 티타늄디옥사이드와 징크옥사이드처럼 서로의 단점을 보완하는 관계로 아보벤존의 광안정성을 높여주는 효과가 있다.

하지만 알레르기를 유발할 수 있고 호흡기 장애를 일으킬 수 있다는 동물 실험 결과 때문에

국내에서는 기피 성분으로 주로 언급되며, 허용량도 5%이하로 지정된 물질이다.

(3) 옥틸메톡시신나메이트(Octyl Methoxycinnamate)

에틸헥실메톡시신나메이트(Ethylhexyl Methoxycinnamate)라는 이름으로 잘 알려져 있다.

UVB 차단력이 우수하지만 UVA에 대한 차단력은 다소 약한 편이다.

현재 세계적으로 가장 많이 사용되는 자외선 차단 화학 성분으로 국내 사용량은 7.5% 이하이고,

기름 성분에는 잘 녹지만 물에는 잘 녹지 않는 특성을 가져서 방수성 자외선 차단제에 주로 사용된다.

자외선을 열로 바꾸어 방출하는 과정에서 피부에 열 노화 현상이나 피부암을 유발할 수도 있다는 연구가 있었지만

실제로는 경피로 흡수가 어렵고 아주 강도를 심하게 한 동물 실험의 결과라서 내용이 과장되었다는 의견도 많다.

다른 화학 성분에 비해서 피부 자극이나 알레르기 등의 직접적인 문제가 적은 장점이 있다.

• 혼합 자차란 무엇일까? 무기 계열과 유기 계열을 합한 자외선 차단제

지금까지 살펴본 것처럼 자외선 차단제로 사용되는 성분의 화학적인 구성에 따라서 무기 자차와 유기 자차로 나누는 분류가 일반적이었다면,

최근에는 각 자외선 차단 성분의 단점들을 보완할 수 있도록 두 종류의 화학 물질을 섞은 자외선 차단제,

즉 혼합 자차가 대세를 이루고 있다. 무기 자차의 백탁 현상과 뻑뻑함을 효과적으로 막아주고

유기 자차의 눈 시림 현상이나 피부 자극을 줄이고 화학 물질에 따라서 막지 못하는 파장의 자외선 영역도 광범위하게 막아낼 수 있는

그야말로 다목적이고 장점만 갖춘 자외선 차단제가 신제품으로 쏟아진다.

이런 상황에서 필요에 따른 자외선 차단제를 현명하게 구입하는 것이 쉬운 일인 것처럼 보이지만,

과학이 발달해 인간이 편해질수록 그에 따른 새로운 부작용도 언제나 나타나기 마련이다.

• 당신의 자외선 차단제가 바다 생태계를 죽이고 있다

뜨거운 여름 바닷가로 휴가를 떠날 때 자외선 차단제는 이제 필수품이 되었다.

하지만 내가 아무 생각 없이 바른 자외선 차단제가 바다생태계를 파괴하고 있다.

미국 하와이 주 의회는 2018년 5월 1일 산호초 보호를 위해 두 가지 화학 물질이 포함된 자외선 차단제 판매를 금지하는 법률안을 통과시켰다.

2021년 1월 1일부터 효력이 발생하는 법률안의 요지는 하와이의 해양 환경과 생태계에 유해한 영향을 끼치는 것으로 확인된

옥시벤존(벤조페논-3)과 옥티녹세이트(에틸헥실메톡시신나메이트)라는 두 가지 성분을 함유한 자외선 차단제 판매를 금지한다는 것이다.

세계적으로 해마다 1만 4,000여 톤의 자외선 차단제가 바닷물로 들어가서 자외선을 차단해 식물성 플랑크톤과 해조류의 생존을 위협하고, 

산호와 어류에 심각한 피해를 주는 것으로 알려져 있다.

옥시벤존은 산호가 하얗게 탈색되는 백화현상과 기형을 초래하며 DNA 손상을 일으키고 성장과 번식에도 악영향을 준다.

이때 농도가 물 1만 6,250톤에 한 방울의 옥시벤존이 들어가도 문제가 될 수 있다는 엄청난 연구 결과가 있다.

또한 에틸헥실메톡시신나메이트는 산호 속의 바이러스를 활성화하여 죽게 만든다.

해양 생태계를 이루는 근본이라고 볼 수 있는 산호는 최근 대기 중 이산화탄소 농도가 증가하면서 발생한

해양 산성화와 기후 변화로 인한 해소 온도 상승으로 인한 백화 현상 때문에 많은 부분이 파괴되어 큰 문제가 되고 있다.

그런데 자외선 차단제로 인하여 산호가 죽어가는 속도가 더 빨라지고 피해 면적이 광범위해지고 있다.

그렇다면 내 피부뿐만 아니라 산호, 더 나아가 지구 생태계를 보호하기 위한 자외선 차단제 사용 방법은 없을까?

편리함과 여러 가지를 모두 만족시키려는 나의 욕심을 조금 줄이면 된다.

백탁 현상이 불편하더라도 바다에서 물놀이를 할 때엔 미모를 조금 포기하고 무기 자차를 사용하고,

백탁 현상을 줄이기 위해서 입자를 아주 작은 나노 사이즈로 만든 무기 자차 성분은 산호로 흡수될 수 있으니 피하도록 하자.

유기 자차 성분도 금지 성분이 아닌 제품으로 스프레이 형태가 아닌, 바르는 제형으로 조금만 쓰도록 조절해보면 어떨까?

사람들의 갈수록 까다로워지는 요구사항을 맞추기 위해서 화장품 회사들이 연구를 거듭하는 동안 우리가 흔하게 썼던

자외선 차단제 때문에 죽어가는 해양 생태계를 한 번 되돌아보자.

이번 여름에는 내 피부뿐만 아니라 환경까지 고려해서 자외선 차단제를 선택하는 건 어떨까.

사람이 편해질수록 자연이 힘들어지는 경향이 있으니까. 이젠 슬슬 양산을 하나 장만해볼까 싶은 폭염의 여름날이 계속되고 있다.

* 출처

[네이버 지식백과] 바를까? 말까? 자외선 차단제-여름철 필수품인 자외선 차단제의 모든 것(생활 속 화학이야기, 김민경)