화장품용 천연계면활성제의

제조 및 이용최신기술

2013. 9

본 분석물은 미래창조과학부 과학기술진흥기금과

복권기금을 지원받아 작성되었습니다.

머 리 말

21세기는 지식과 정보가 그 국가의 경쟁력을 좌우하는 첨단지식기반

의 산업사회로 나아가고 있으며 이에 따라 우리나라는 선진국 형 고

부가가치의 창조적 지식집약산업 및 국가 전략기술의 육성이 절실히

요구됩니다. 이를 위해 본 연구원의 기술정보지원 연구결과가 관련

산업의 발전과국제경쟁력증대에 작으나마도움이되고자 합니다.

“화장품용 천연계면활성제의 제조 및 이용 최신기술”에 대한 기

술정보지원 보고서는「ReSEAT 프로그램 사업」의 일환으로 저희

한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램에 참여하신 김 형원

전문연구위원이 작성한 것으로, 필자의 노고에 감사드립니다.

아울러 본고의 내용은 필자가 작성한 사적인 견해임으로 저희 연

구원의 공식적인 견해가 아님을 밝혀둡니다.

2013년 10월

한국과학기술정보연구원

원 장 박 영 서

목 차

제1장 개 요 ····················································································1

1. 정보지원의 필요성································································ 1

2. 정보지원의 목적···································································· 3

3. 참여연구원 ············································································ 4

제2장 지원 내용 ············································································5

1. 정보지원 업체의 요구사항··················································· 5

2. 정보지원의 범위 및 내용····················································· 6

제3장 지원 프로세스 ·····································································8

1. 1차 지원 ················································································ 8

2. 2차 지원 ·············································································· 25

3. 3차 지원 ············································································ 46

4. 4차 지원 ············································································ 65

제4장 지원 결과 ···········································································83

1. 지원 결과 종합

2. 지원의 한계

3. 기대효과

참고문헌 ····················································································85

표 목차

<표-1> 참여연구원 ········································································ 3

<표 1-1> 계면활성제의 분류 및 그 구조적 특징······················ 10

<표 1-2> 계면활성제의 종류와 특징········································· 11

<표 1-3> 계면활성제의 역할······················································ 11

<표 1-4> 계면활성제의 친수기 유형별 분류····························· 12

<표 1-5> HLB값의 계면활성효과·············································· 16

<표 1-6> 주요계면활성제의 LHB값 ··········································· 16

<표 1-7> 천연유래 계면활성제 유효성분 및 원료조성(%) ······ 19

<표 1-8> 미생물이나 효소에 의해서 합성되는 계면활성제····· 23

<표 1-9> 천연유래 기능성 유효성분········································· 20

<표 1-10> 각국의 원료 규제 체계············································· 23

<표 2-1> 국내외 특허/문헌 분석내용요약································· 23

<표 2-2> 천연계면활성제의 식물성원료···································· 38

<표 2-3> 해외 신기술에 의한 두피 케어 화장품신제품··········· 38

<표 2-4> 세포부활작용이 있는 식물 및 유효성분···················· 39

<표 2-5> Ingredients for skin care ··········································· 43

<표 2-6> Plants used for shampoos ········································· 44

<표 3-1> Crude drug ingredients for cosmetic purpose ········· 55

<표 3-2> 발모, 양모기능성 천연물질········································ 55

<표 4-1> 화장품용 신제품 개발전략········································· 66

<표 4-2> 3Generations of Biomass and Why Biomass ·········· 68

<표 4-3> 천연유래 계면활성제 원료별 경제성비교·················· 68

<표 4-4> 천연유래 자기분해성 계면활성제원료······················· 69

<표 4-5>기능성 유효성분 및 원료 ··········································· 76

<표 4-6> 천연유래 기능성 화장품 형식(예) ······························ 80

<표 4-7> 천연유래 기능성 화장품 형식(예) ······························ 81

그림 목차

<그림 1-1> 계면활성제의 원료 계통도······································ 13

<그림 1-2> 계면활성제의 CMC와 형성된 미셀의 형태··········· 14

<그림 1-3> HLB범위와 그 효과················································ 16

<그림 1-4> 계면활성제 발전과정··············································· 17

<그림 1-5> 각종 biosurfactants 구조식 ···································· 21

<그림 2-1> 년도 별 국내외 분석 특허/문헌 수 ························ 36

<그림 2-2>년도 별 분석 특허/문헌 수 ······································ 36

<그림 2-3> 원료 별 특허/문헌 분석 ·········································· 36

<그림 2-4> 제품 특성별 분류···················································· 36

<그림 2-5> 제품 종류별 구분···················································· 37

<그림 3-1> 년도 별 계면활성제 세계시장 규모 및 성장세····· 58

<그림 3-2> 년도 별 세제종류별 세계시장규모························· 59

<그림 3-3> 국제 화장품시장규모 및 성장세····························· 59

<그림 3-4> 동남아시아지역 화장품시장규모 및 성장세··········· 59

<그림 3-5> 국제 화장품 분야별 시장 및 성장세······················ 60

<그림 3-6> 국내 계면활성제시장규모 및 매출액추이·············· 61

<그림 3-7> 국내화장품 시장 및 종류별 시장점유율················ 61

<그림 3-8> 국내 한방 및 기능성 장품시장규모 및 성장세····· 61

<그림 3-9> 국내 두발용 제품의 세부유형별 시장점유율········· 62

<그림 3-10> 국내 바디세정용 세부유형별 시장점유율············· 62

<그림 3-11> 국내 바디세정용 세부유형별 시장점유율············· 62

<그림 4-1> 세계 Fat/Oil가격추이 ·············································· 67

<그림 4-2> 2007년 세계 Oil/Fat 생산량 및 중요용도·············· 67

<그림 4-3> 2008년 계면활성제 국제 원료가격························· 67

<그림 4-4> 계면활성제 제품 국제가격······································ 68

<그림 4-5> 재생원료로부터의 계면활성제································ 69

<그림 4-6> 시작물질;Sterol, Amino ACID and Starch ··········· 70

<그림 4-7> 천연물질로부터의 각종 계면활성제합성 Route ····· 70

<그림 4-8> 계면활성제 APG 제조공정 흐름도························· 71

<그림 4-9> 펄프로부터 APG제조 흐름도··································72

<그림 4-10> Algae Oil 제조공정도 ··········································· 72

<그림 4-11> 계면활성제 APG 제조공정 흐름도······················· 73

<그림 4-12> 피부 항염성분 Ethosome 제조 공정도 ················ 74

<그림 4-13> 진공중화 공정도···················································· 74

<그림 4-14> 유지가공 공정도···················································· 75

<그림 4-15> 유지정제 공정도···················································· 76

SURFACTANT PRO DUCT AND INTERM ED IATE ABBREVIATIO NS

• ABS: Alkylbenzene Sulfonate • AE: Alcohol Ethoxylates• AEO: ALcohol Ethoxylate• AES: Alcohol Ether Sulfates• AG: Acyl G lutamate• AO: Alkylam ine oxides• AOS: Alfa O lefin Sulfonate• APE: Alkylphenol Ethoxylates• APG: Alkyl Polyglycosides• APP: Alkyl Polypentosides• AS: Alcohol Sulfonates• ASB: Alkyl Sulfo Betain• DFX: Diphenylether sulfonates• EO/PO: Ethylene oxide/propylene oxide block copolymers• FAA: Fatty Alkanolamides• FAES: Fatty Alcohol Ester Sulfonate• FAO: Fatty Amine Oxide• FAS: Fatty Alcohol Sulfates• LAB: Linear Alkylbenzene• LAS: Linear Alkylbenzene Sulfonates• MEE: Methyl Ester Ethoxylate• MES: Methyl Ester Sulfonates• NMG: N-Methylglutamides• NPE: Nonylphenol Ethoxylate• NRE: Narrow Range Ethoxylate• QAS: Quatanary Ammonium Oxides• SAS: Secondary Alkane Sulfonate• SLS: Sodium Laureth Sulphate • SLES, Sodium Laureth Ester Sulfonate

1

제1장

개 요

1. 정보지원의 필요성

ㅇ 계면활성제(surface activation agent 도는 surfactants)는 상간

의 경계면 활성화를 통한 표면장력(surface tension: dyne/cm)

의 강하능력으로 인해 표면의 습윤, 침투, 기포, 소포, 유화, 가

용화, 분산, 응집 및 세정 등의 작용을 가져 모든 세제

(detergents)와 화장품(cosmetics)에 사용되는 필수 주원료이다.

ㅇ 1817년 독일의 BASF가 알킬나프탈린술폰산으로 상업생산을

시작한 이후 계면활성제는 세제와 화장품은 물론 금속, 펄프․

제지, 섬유, 전기․전자․반도체, 광업, 사진, 고분자, 피혁, 도

료, 농약, 제약․의학 등 산업 및 생활분야에서 폭넓게 응용되

고 있는 지식집약의 정밀화학 분야로 경제성장과 인간의 미적

욕구에 따라 시장은 높은 성장으로 빠르게 넓어지고 있다.

2

ㅇ 합성세제란 석유화학계의 EO(Ethylene Oxide), LAB(Linear

Alkylbenzene) 등의 화학물질로부터 합성하여 제조한 제품으

로 이는 난분해성으로 지구환경, 특히 하천과 강물오염의 주범

으로 생태계파괴의 원인이 되고 있다. 이는 또한 분자가 작아

침투력이 강해 피부를 자극하여 아토피피부염을 유발하고 모

세관을 통해 기관으로 들어가면 암을 유발할 수도 있다.

ㅇ 최근 자연물추출에 의한 천연 또는 생합성의 생물 계면활성제

(Biosurfactants)는 양친매성의 생분해성 친환경 기능성물질로

서 합성계면활성제를 점차 대체해야 할 것이다.

ㅇ 천연계면활성제는 합성제품에 비해 고가임으로 고급제품 또는

특정제품에 제한적으로 사용하고 있다. 그러나 이는 생분해성

이외에 항균, 미백, 탈모억제, 노화억제 등 기능성을 가지고 있

어 피부과학, 생화학, 약학, 면역학, 미생물학, 콜로이드과학, 표

면과학, 유동학, 나노과학 등 첨단과학이 관련된다. 특히 최신

고부가 바이오기능성물질의 연구개발을 통한 자체 기술력향상

과 국제 경쟁력 제고를 위해 우리나라 중소형 화장품 및 정밀

화학업체의 기술지원이 강력히 요구된다. 국과학기술정보연구원

ReSEAT 프로그램 전문연구위원 김형원위원은 기술지원 신청업

체에 이에 대한 부족한 기술을 전수하고자 한다.

3

2. 정보지원의 목적

ㅇ 거의 80%원료를 수입에 의존(2012년 약 2억 달러 상회)하는 우

리나라 화장품업계의 해외경쟁업체와 차별화된 기술력 강화를

위해 천연원료의 피부생리학적 메커니즘의 규명을 통해 새로운

기능성화장품개발이 요구되고 있다.

ㅇ 유망 중소기업인 ㈜에바스코스메틱은 세정제 및 화장품 제조

회사로서 화장품제조의 기술력강화와 천연원료에 의한 신제품

개발을 필요로 하여 이를 위해 새로운 천연 및 생물계면화성

제의 생산/응용의 최신기술의 도입으로 자체기술 확립과 실용

화를 앞당기도록 기술지도와 관련정보지원이 과제의 목적이다.

3. 참여연구원

<표-1> 참여연구원

구분 성명 직위 전공 업무

ReSEAT

프로그램김 형원 전문연구위원 화학공학

과제 수행자

기술전수

4

제2장

지원 내용

1. 지원업체의 요구사항의 확인 및 방향설정(5월8일)

○ 계면활성제활용을 위한 이론(분류, 기능, 메커니즘 등)의 소개

○ 천연계면활성제 제조 및 활용기술의 동향분석

○ 천연 및 생물 계면활성제제조 최신기술의 소개

○ 천연 및 생물 계면활성제원료의 소개

○ 화장품기능성 부여를 위한 원료 및 성분의 소개

○ 천연 계면활성제의 국내와 시장분석 및 전망

5

2. 정보 및 기술지원의 범위 및 내용

1차 지원: 계면활성제의 제조 및 활용 기술동향(6월5일)

1) 계면과학의 이론적 배경

ㅇ 계면활성제의 역할과 메커니즘

ㅇ 계면활성제의 분류와 종류별 특성

ㅇ 화장품공학에서 계면활성제의 활용

2) 최신 계면활성제 활용 화장품의 트렌드

ㅇ 천연 및 생물 계면활성제의 적용경향

ㅇ 유기농화장품과 한방화장품 트렌드

ㅇ 화장품 제품개발을 위한 규격, 규정 및 제품개발 트렌드

6

2차 지원: 계면활성제제조 및 응용기술동향분석(7월3일)

1) 천연계면활성제 제조 및 활용기술 동향분석

ㅇ 천연계면활성제관련 문헌분석(국내외 최신기술)

ㅇ 천연계면활성제관련 특허분석(국내외 최신기술)

2) 천연계면활성제관련 최신요소기술의 도출

ㅇ 천연계면활성제관련 중요기술의 중점분석

ㅇ 천연계면활성제관련 최신요소기술의 도출

3차 지원: 요소기술의 분석 및 시장분석(8월7일)

1) 요소기술의 분석

ㅇ 천연 및 생물 계면활성제 원료 및 성분

ㅇ 화장품기능성부여를 위한 천연물 및 생물원료와 성분

7

2) 천연 계면활성제 시장분석

ㅇ 국제시장의 전체적인 현황과 전망

ㅇ 계면활성제 국내시장의 규모와 성장세

ㅇ 천연계면활성제를 활용한 화장품개발의 한계와 과제

4차 지원: 천연계면활성제 응용기술개발전략(9월3일)

1) 천연유래 계면활성제 제조 및 응용기술 개발의 전략

2) 천연유래 계면활성제 원료선택과 신제품 제조기술의 추천

3) 정보 및 기술지원의 마무리

보고서의 작성과 제출(10월까지)

유첨: 정보 및 기술지원 일정표

8

제3장

지원 프로세스

1차 지원 : 계면활성제의 제조 및 활용 기술동향

1) 일시및장소:

2013년 6월 5일(수), 오후 2시㈜에바스코스메틱 연구소회의실

2) 참석자:

㈜에바스코스메틱 : 박 성철 책임연구원

유 기환 연구원

ReSEAT 프로그램 기술지원자 : 김 형원 전문연구위원

3) 주제 및 토의사항

9

ㅇ 2013년 5월 8일 ReSEAT Program 기술지원자(김형원 전문연

구위원)가 ㈜에바스코스메틱 평택연구소를 방문하여 연구소와

사전 협의한 기술지원의 내용은 본 보고서의 상단에 기술한 지

원범위 및 내용과 목차와 같음을 재확인하였으며 이에 ㈜에바

스코스메틱에서 특별한 의견이 없이 만족스럽게 합의를 하였습

니다.

ㅇ ㈜에바스코스메틱 측에서는 최근 국내 화장품시장에서 소개되

는 천연 계면활성제 제조 및 응용기술에 대해 깊은 관심을 보

여주었으며 또한 ReSEAT 기술지원자는 현제 세계 계면활성제

제품트렌드는 천연 및 생물계 제품이라고 의견을 주었습니다.

ㅇ 기술정보 지원의 일정은 5월8일에 가진 예비회의에 이어 6월5

일 일차, 7월 2차, 8월 3차 및 9월 최종 지원회의를 ㈜에바스코

스메틱 평택연구소에서 각각 갖기로 하고 실제 회의 일시는 사

전협의를 거처 확정하기로 하였습니다. ReSEAT 전문연구원은

이를 바탕으로 최종보고서를 작성하여 ㈜에바스코스메틱의 확

인을 거쳐 10월 말까지 본원에 제출하기로 합의 하였습니다.

ㅇ 1차 기술정보지원 주제는 "계면활성제의 제조 및 활용 기술동

향"으로그요약한내용은하기와 같습니다.

10

1. 계면활성제의 제조 및 활용 기술동향

1.1 계면과학의 이론적 배경

(1) 계면활성제(surfactant)역할과 메커니즘

ㅇ 액체에 녹거나 분산하여 기-액, 액-액, 고-액의 계면에 흡

착하여, 계면의 표면장력(surface tension)을 저하시켜 계

면을 활성화시키는 물질. 분자는 친수성(Hydrophilic)

과 소수성(Hydrophobic)부분으로 구성되며 물과 기름과

같이 서로 섞일 수 없는 액체들의 분산된 에멀션 상태를 유지.

<표1-1> 계면활성제의 분류 및 그 구조적 특징

구분 분류 Radicals

소수성부분

(친유성)

Hydrocarbon계 n-Paraffin α-Oleffine, Alkyl benzene Fatty Alcohol, Fatty Amine

Fluorocarbon계 Fluorinated Fatty Acid, Fluorinated Alcohol

Silicon계 Poly siloxane

친수성부분

음이온성계 -COONa (Carboxylate), -SO3Na(Sulfonate)-OSO3Na (Sulfate), -OPO3Na2 (Phosphate)

양이온성계 -NR3Cl (Quaternary Ammonium Salt)-NC5H5Cl (Pyridinium Salt)

비이온성계 -(CH2 CH2O)n- (Polyoxyethylene Glycol)-(CHOH)n- (Polyhydric Alcohol)

양쪽성계-NR2+CH2SO3

--, SO4- C00- -OH -(OH)n

(Sulfobetaine)-, (OCH2CH2)n,NHCH2CH2COOH, (Amino Acid)

11

(2) 계면활성제의 종류와 특징과 역할

<표1-2>계면활성제의 종류와 특징

계 면 활 성 제 종 류 특 징 Radica l 구 조 및 형 태

양 이 온 계 면 활 성 제 (cationic surfactant)

살 균 제 ·소 독 제 ·직 물 가 공 제 , 정 전 기 방지 등 에 이 용 된 다 . 린 스 , 트리트먼트, 컨디셔너에 사용된다 . Am m oniu-, Im idazo lium -

음 이 온 계 면 활 성 제(anionic surfactant)

물속에서 이온화한 음이온부분이 강하한 계면활성, 세정과 기포형성작용. 세제, 유화, 가용화제, 비누, 샴푸, 바디샴푸에 이용

Sulfonate(-SO 3Na)(LAS), Akylsu lphate

비이온계면활성제(nonionic surfactant)

피부자극이 적어 화장수의 용화제, 크림의 유화제, 클린징 크림의 세정제 등의 용도로 사용,

laureth-3 o r 4 / cocam ide o r coco

g lucosides

양쪽성 계면활성제 ( a m p o h t e r i c surfactant)

세정작용이 있으며 피부자극이 적어 저 자극 샴푸 베이비 샴푸, 유연제에 이용 Am in-type , Beta ine o r

A lkyl betaine

특수 계면활성제 불소함유계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 고분자계면활성제

이 형 제 , 기 포 제 , 분 산 제 ,

성 애 방 지 제피부자극정도 양이온성>음이온성>양쪽성>비이온성

세정력정도 음이온성>양쪽성>양이온성>비이온성

<표1-3>계면활성제의 역할

응 용 분 야 중 요 기 능 요 구 하 는 특 성

세 정 젖 음 , 발 포 , 흡 착 낮 은 CM C, 염 과 pH에 대 한 안 정 성 , 생 분 해 능 , 좋 은 기 포 력

유 화 유 화 , 분 산 적 절 한 HLB값 , 환 경 및 생 물 학 적 안 전 성

윤 활 유 화 .분 산 화 학 적 안 정 성 , 흡 착 성 , 낮 은 가 격

원 유 정 제 유 화 , 분 산 해 유 화 (deemulsion)의 용 이 성

제 약 분 산 , 가 용 화 생 체 적 합 성 , 무 독 성

12

(3) 계면활성제의 유형별 성분

분 류 종 류 계 면 활 성 제 화 합 물

음 이 온 계 면 활 성 제

카 르 복 시 산 염 고급지방산알칼리염(비누), N-아크릴아미노산염, 알킬에테르 카본산염, 아실화펩티트, 알킬벤젠(LAB),

설 폰 산 염 알킬설폰산염(AS,MES,AES,AOS,LAS,SLS,SLES,SAS), 알킬아미노산염, 알킬나프탈렌 설폰산염,

황 산 에 스 테 르 염 황산화유, 알킬황산염, 알킬에테르황산염, 알킬아릴에테르황산염, 알킬아미드황산염

인 산 에 스 테 르 염및 기 타

알킬인산염, 알킬에테르인산염, 알킬아릴에테르인산염, RNHC2H4SO3H(X타 우 린 )

양 이 온 계 면 활 성 제

지 방 족 아 민 염 ,4급 암 모 늄 염

제1급아민염(DDAC),제2/3급아민염, 4급암모늄염(EQ), 이미다졸염, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 피리듐형

양 쪽 성 계 면 활 성 제

친 수 성 기 카본산염, 설폰산염, 황산에스테르형,인산형, 인산에스테르형

화 학 구 조 에의 해 분 류

베타인계, 아미다졸린계, β-알라인계, 아미노계

비 이 온 계폴 리 에 틸 렌 글 리 콜(PEG)

A lkyl Ethoxylate(AE), A lkyld imethylAm ine Oxide (AO ), A lkyl Poly G lucoside(APG ),

다 가 얼 코 올 형 Fatty Acid AkanolAm ide (FAA)

<표1-4 > 계면활성제의 친수기 유형별 분류

13

(4) 계면활성제 원료 계통도

<그림1-1> 계면활성제의 원료 계통도

1.2 화장품공학에서 계면활성제의 활용

(1) 미셀(Micelle)

ㅇ 계면활성제는 일정농도이상에서 계면활성제 분자들이 모여 미

셀(micelle)이라는 구조를 형성하여 표면장력을 저하한다. 미셀

Fat & O il Petro leum Crude O il & Natural gas

Fatty acid Fatty acid methyl ether

ethylene n-paraffins

ethylene oxide

α-olefin iso-o lefin

alkanol oxo-alcohol

sec-a lkanol

a lkyl-aryl

fattyacid

olefin-su lfonate

alkyl-su lfonate soap

alkyl-su lfonate alkyl-sulfonate

am in alkanolam id

fattyalcohol

soap

cation icsurfactant

alkylsu lfate

non-ionicsurfactants

α-su lfo fatty acidmethyl aster

14

은 계면활성제농도가 임계 미셀 농도 (CMC: critical micelle

concentration)이상이고 온도가 임계 미셀온도(critical micelle

temperature, 또는 Kraft 온도) 이상에서 형성.

ㅇ Factors affecting CMC and micelle size

- Structure of hydrophobic group

- Nature of hydrophilic group

- Nature of counter ions

- Addition of electrolytes to ionic surfactants decreases CMCand increase size

- Effect of temperature

<그림1-2>계면활성제의 CMC와 형성된 미셀의 형태

ㅇ 세제작용의 기본원리: 미셀이 물에서 형성될 때, 계면활성제의

소수성부분은 중심부에 모여 핵을 형성하고 친수성부분은 물과

접촉하는 외곽 부분을 형성하여 기름과 같이 소수성 물질은 미

미셀의 안쪽부분에 위치하게 되어 물에 녹게 되는 데 이를 용

해화(solubilization)라 하며 이는 세제작용의 기본원리이다.

15

(2) Colloid(교질)

ㅇ 교질의 정의:

수 nm에서 수µm크기범위의 입자 또는 거대분자들이

다른 매개체내에 분산된 상태를 교질이라고 하며 분

산매(입자)는 무기물질(Metal oxides, Clay),과 유기물

질(Polymers, latex 등)을 포함한다.

ㅇ 교질의 특성과 활용:

초미세 불균일(microheterogeneous)시스템으로 접촉면

적증가에 의한 기능의 향상효과가 있어 화장품제품은 거의

Colloid상태로 제조하여 사용한다. 형상은 분산된 입자

의 크기가 가시광선 파장 400~800nm의 1/4이면 투명한 외관을

가지며 분산된 입자의 크기 0.1µm 이상인 경우는 Milky하다.

ㅇ Colloid System의 종류

- Gas dispersed in Liquid (foam)

- Liquid dispersed in Gas (fog, mist, aerosol)

- Gas dispersed in Solid (solid foam)

- Solid dispersed in Gas (dust, smoke)

- Liquid dispersed in Liquid (emulsion)

- Liquid dispersed in Solid (gel)

- Solid dispersed in Liquid (sol)

16

분 류 비 이 온 계 면 활 성 제 HLB

다 가 알 코 올 에 스 테 르(소 수 성 유 화 제 )

Sorb itan laurate 8.6Sorbitan palm itate 6.7Sorb itan stearate 4.7Sorb itan o leate 4.3

Sorbitan trio leate 1.8

EO부 가 물 다 가 알 코 올 에 스 테 르

(친 수 성 유 화 제 )

POE(20) Sorb itan laurate 16 .7POE(20) Sorb itan palm itate 15 .6POE(20) Sorb itan stearate 14 .9

POE(20) Sorb itan o leate 15 .0

(3) HLB(Hydrophilic lipophilic balance)

ㅇ HLB는 소수기와 친수기의 balance를 나타내는 수치로

수용액에서 계면활성제의 거동을 예측할 수 있다.

HLB 범 위 물 에 첨 가 되 었 을 때 의 거 동1-3 물 에 전 혀 분 산 되 지 않 음3-6 약 간 분 산 됨6-8 격 렬 하 게 교 반 한 후 우 유 빛 으 로 분 산 됨 8-10 안 정 하 게 분 산 됨10-13 약 간 뿌 연 상 태 로 분 산 됨13 이 상 맑 은 용 액 을 이 룸

<표1-5> HLB값의 계면활성효과

<그림1-3>HLB범위와 그 효과

<표1-6> 주요계면활성제의 LHB값

HLB=(친수성 부분의 분자량/비이온계

면활성제의 분자량) X (100/5)

17

POE(20) Sorb itan trio leate 11 .0

1.3 최신 계면활성제 활용 화장품의 트렌드

(1) 계면활성제의 발전과정

<그림 1-4> 계면활성제 발전과정

(2) 생분해성의 천연계면활성제(Natural or Green Surfactants)

ㅇ 합성계면활성제가 환경과 인체에 해가 되는 것은 물론 더 중요

한 것은 이를 사용하게 되면 인체의 폐해가 바로 나타나는 것

이 아니라 만성화되어 점점 쌓이다가 나중에 독성으로 나타난

다는 점이다. Alkyl Sulfactes(AS:알킬 황산염)이라 부르는 화

학합성 계면활성제에는 SLS(Sodium Laureth Sulphate, SLES,

LAS(Liner Alkylbenzene Sulfonate) 등을 들을 수 있다. SLS

는 피부에 강한 자극과 아토피, 알러지 등의 피부질환을 주는

계면활성제의 한 종류로 피부자극 Test의 기준이 될 정도이다.

1950A lkylbenzene Sulfonate(LAS, LAB)합 성 세 제 개 발Performance

1970sA lkyl sulfate(AS, AES)AOS연 성 화 /생 분 해M ildness

1980A lkyl poly g lycosideAkyl g lutamate고 성 능 /생 분 해 성Envir./Safety

2000-Natural SurfactantsBiosurfactants피 부 친 화 /기 능 화Health/Func.

1910sSoap

세 정 /세 탁 용Cost

18

ㅇ 최근 분말세제 SLS, LAS와 식기 세정제인 ABS(Alkylbenzene

Sulfonate)를 대체하는 생분해성 계면활성제로 MES(Sulfo

Fatty Acid Methyl Ester)와 피부손상을 저감하는 연성(mild)

형 계면활성제 AES(alkyl ether sulfate) 등이 대부분 사용되고

있다. MEE(Methyl Ester Ethoxylate)는 지방산메틸에스테르를

원료로 EO와 합성해 생산되는 생분해성 계면활성제로 촉매기

술에 문제점으로 아직 상품화 못한 상태로 알려져 있다.

ㅇ 생분해성측면에서 석유계의 합성세제인 SLS나 ABS는 13-15%,

NPE(Nonylphenol Ethoxylates)는 16-20%에 불과하나 천연원

료-기반의 식물계 샴푸는 85% 아미노산계 샴푸는 98% 바이오

계 샴푸는 99%에 이른다.

ㅇ APG(Alkyl Poly Glucoside)는 야자유나 옥수수에서 추출한 성

분으로 제조하는 높은 자기분해성의 친환경적 저자극성의 계면

활성제로서 근래에 많이 사용되고 있고 거품이 잘 나고 세정력

이 양호하여 주방세제, 바디워시, 등에 첨가하여 사용한다. 일

반적으로 친환경 샴푸로서 물 50∼60% 계면활성제 30∼35% 

기능성 첨가제 (중화, 방부제, 색소, 향료 등)3∼5%  및 허브

추출물 1∼ 3% (고급 제품)의 조성으로 제조한다.

19

ㅇ 환경호르몬을 유발시키는 NPE를 대체하기 위한 물질로는

AEO(Alcohol Ethoxylate)와 NRE(Narrow Range Ethoxylate)

이다. AEO는 NRE보다 가격이 낮은 대신 생분해도가 NPE보

다 떨어지기 때문에 궁극적으로 NRE 대체가 유력시되고 있다.

ㅇ 레시틴(lecithin), 사포닌(saponin) 및 슈거에스테르(sugar ester),

폴리글리세린에스테르(polyglycerin ester), 솔비탄(sorbitan), 글

루코스(glucose) 등을 저렴한 가격에 안정적으로 수급한다면

천연 및 한방계의 계면활성제 국산화에 기폭제가 될 것이다.

생분해성 천연 계면활성제는 주로 지방산과 지방알코올을 포함

하는 트리글리세리드(triglcyrides), 스테롤(Sterols), 당(Sugar)

및 아미노산(Amino acid)으로부터 유도된다.

<표1-7> 전형적인 천연유래 계면활성제 유효성분 및 원료조성(%)

20

구 분 유 효 재 료 명 화 학 식 우 지 야 자 팜 면 실 올 리 브

포 화

지 빙 산

라 우 린 산 (Lauric acid ) C 11H 23COOH 48

미 리 스 틴 산 (M yristic acid) C 13H 27COOH 4 18 1 2

팔 미 틴 산 (Palm itic acid ) C 15H 31COOH 30 18 50 26 12

스 테 아 린 산 (Stearic acid) C 17H 35COOH 25 2 5 2 2

불 포 화

지 방 산

올 레 인 산 (Oleic acid) C 17H 33COOH 40 6 37 17 76

리 놀 산 (Linolic acid ) C 17H 31COOH1 8 7 55 8

리 놀 렌 산 (Linolen ic acid ) C 17H 29COOH

(2) 생물 계면활성제(Bio-surfactants)

ㅇ 미생물은 부피에 대한 면적비가 크고 다양한 생화학적 경로를

제공하며 무독성으로 생물 계면활성제 합성의 좋은 대상이 되

고 있다. 이스트, 곰팡이, 박테리아 이외에 최근에는 lipase와

같은 효소를 이용하여 생물 계면활성제를 합성하기도 한다.

ㅇ 생물 계면활성제는 양쪽성 구조의 미생물 대사물질로 소수성부

분은 long-chain fatty acid, hydroxy fatty acid, α-alkyl-β

-hydroxy fatty acid 등, 친수성부분은 carbohydrate, amino

acid, cyclic peptide, phosphate, carboxylic acid, alcohol 등이

며 glycolipid, lipopeptide, lipoprotein, phospholipid, fatty acid,

중합체 surfactants, particulate surfactant 등으로 나누어진다.

생물 계면활성제는 ①친수/소수부분을 따로 합성해서 부치는

방법, ②친수성에 소수성부분을 합성하여 연결, ③소수성부분과

21

친수성부분을 합성하여 연결 등 세 경로로 합성한다.

ㅇ 최근 들어 세계적으로 바이오 계면활성제에 대한 인식이 높아

지면서 점차 시장이 확대될 것으로 보이며 대게, 복어, 오징어

등 해양생물 및 야생화와 미생물의 연구를 통해 효모의 안전성

에 착안, 약 300여 종의 식물로부터 2만여 효모를 분리해냈다.

<그림1-5> 각종 biosurfactants 구조식

<표1-8>미생물이나 효소에 의해서 합성되는 계면활성제

22

Surfactants O rganism (Genus) or EnzymesG lycolip ids

Trehalose

TrehaloseA rthrobacter, Brevibacterium , Corynebacterium ,

M ycobacterium , NorcadiaSophorolip ids Torlopsis bomb icolaRhamnolip ids A rthrobacter, Corynebacterium , Norcadia, Pseudomonas

O rnith in lip ids Agrobacterium , G luconbacter, Pseudomonas, Th iobacillus

Fatty acidsAcinetobacter, Aspergillus, Corynebacterium , M ycococcus,

Norcadia, Penicillum , Pseudomonas AcylepeptidesPhospholipds Cand ida, Corynebacterium , M icrococcus, ThiobacillusSurfactin Bacillus sub tillisPolymer Surfactants Emulsan(Liphoheteropolysaccharide-Protein Complex)Paticu late b iosurfactants M embrane vesicle AcinetobacterSugar esters Lipase

(3) 기능성 계면활성제

ㅇ 천연 계면활성제는 계면활성 이외에 항균성능, 항염증/여드름방

지, 미백, 탈모방지, 항노화/주름방지, 자외선차단 등 기능성을

가지고 있다. 대표적인 소포로리피드(sophorolipids)는 당지질계

물질로서, 화학계 계면활성제와 가격경쟁력과 그람 양성균, 곰

팡이에 대한 항균활성이 있어 응용범위를 넓힐 수 있다.

<표1-9> 천연유래 기능성 유효성분

(4) 화장품 제품개발을 위한 규격, 규정 및 제품개발 트렌드

ㅇ 미국, 유럽 및 일본은 세계 화장품산업의 큰 축을 이루어 세계

화장품 관련 규제환경을 자국형태로 이끌어 가고 있으며 특히

23

FTA, TBR 등을 통해 무역장벽을 강화 또는 해소하고 있다.

미국 화장품관련 단체인 CTFA가 발행하는 화장품원료의 INCI

명칭은 세계 화장품성분명칭의 표준이 되고 있으며 ASEAN의

공동화장품령은 유럽화장품령 시스템을 그대로 모방하고 있다.

ㅇ 우리나라에서는 화장품법으로 화장품의 제조 및 판매를 규제하

고 있으며 미국과 유럽과는 달리 체취방지제, 제한제, 여드름방

지제, 탈모방지제, 제모제, 염모제, 퍼머제 및 치약 등은 의약외

품으로 분류하여 규제하고 있다. 우리나라는 사전심사 및 원료

심사 제도를 포함한 사용가능한 원료와 금지항목을 지정하는

24

정부주도의 포지티브제도를 도입하고 고시되지 않은 원료는 사

전 허가를 받아야 한다. 제품 및 용기는 허가 받은 원료와 배

합비율에 의거 롯드별 합격품에 한하여 판매할 수 있게 규제하

고 있으며 2008년10월부터 전 성분 표시제가 시행되고 있다.

ㅇ 우리나라 화장품법에서 정하는 화장품의 유형은 1) 어린이용 2)

목욕용 3) 눈화장용 4) 방향용 5) 두발용 6) 염모용 7) 메이크

업용 8) 매니큐어용 9) 면도용 10) 기초화장용을 그리고 기능성

화장품으로 11) 미백12) 주름개선13) 자외선차단제를 포함한다.

ㅇ 최근 기능성화장품은 화장품 중에서 ① 피부에 주름개선 또는

완화에 도움이 되는 제품 ② 피부에 멜라닌색소의 침착을 방지

하여 기미 및 죽은깨 생성을 억제 또는 피부미백에 도움을 주

는 제품 ③ 피부를 곱게 태워주는 제품 ④ 자외선으로부터 피

부를 보호하는 제품으로 제한하여 규제하고 있다.

ㅇ 식품의약품안전청장이 화장품원료로 지정 및 고시한 이외의 원

료는 사전 품목별, 롯트별 의약품등의 독성시험기준(식품의약품

안전청 고시)에 따라 품질검사(용수, 원료시험검사 포함)와 품

질기록보관을 의무화하고 제조시설 감사(연1회) 및 유통품질검

사(수거검정)로 규제하고(화장품법 제 4 및 14조), 배합금지 원

료 또는 배합한도를 초과하여 사용할 수 없도록 정하고 있다.

<표 1-10> 각국의 원료 규제 체계

25

한 국 미 국 유 럽 일 본Negative list yes yes yes yes

Positive list-회 장 품 원 료 지 정 에 관 한 규 정 (일 반 원 료 의 요 건 )-타 르 색 소 의 규 정

색 소-색 소 보 존 제 , - 자 외 선 차 단 제

-타 르 색 소-보 존 제-자 외 선 차 단 제

배 합 한 도-보 존 제-자 외 선 차 단 제-기 타

Positive list에 각 성 분 별 배 합 한 도 등 필 요 한 요 건 을 지 정

ㅇ 선진국에서는 ECOCERT 및 BIO(프랑스), BDIH(독일), SOIL

ASSOCIATION(영국), ICEA(이태리)등 천연, 유기농 및 생물

유래 화장품 인증제도가 운영되고 있고 점차 확대되고 있다.

2차 지원: 계면활성제의 제조 및 응용기술동향분석

1) 일시및장소:

2013년 7월 3일(수), 오후 2시㈜에바스코스메틱 연구소회의실

2) 참석자:

㈜에바스코스메틱 : 박 성철 책임연구원

유 기환 연구원

Reseat 프로그램 기술지원자 : 김 형원 전문연구위원

3) 주제 및 토의사항

26

ㅇ 2013년 6월 5일 ReSEAT Program 기술정보지원자(김형원 연

구위원)가 ㈜에바스코스메틱 평택연구소를 방문하여 실시한 1

차 기술지원의 내용은 사내 관련인원에 회람하여 내용을 공유

하였으며 1차 기술 지원내용에 대하여 특별한 이견이나 별도

추가할 내용에 대한 의견이 없는 것으로 확인 하였습니다.

ㅇ 2차 기술정보지원 주제는 "계면활성제의 제조 및 응용기술동향

분석"으로그요약한내용은하기와 같습니다.

2. 계면활성제의 제조 및 응용기술동향분석

2.1 국내외 특허 및 문헌분석

(1) 특허 및 문헌의 검색 및 분석 대상선정

ㅇ 최신 기술동향분석을 위해 천연계면활성제(Natural surfactant),

생물-계면활성제(Bio-surfactant), 한방 또는 약초 계면활성제

(Herbal surfactant), 등의 Keyword로 2010이후 2013년까지 최

근 4년간의 국내외 특허 및 문헌을 검색하였다.

ㅇ 천연계면활성제 관련 검색한 특허 및 문헌 중에서 화장품과

직접 연관이 없는 것을 제외한 국내외 특허 총52편(국내36편,

27

해외16편)과 국내외 문헌 총18(국내13편, 해외 5편) 도합 총 70

편의 특허 및 문헌의 내용을 분석하여 정리하였다.

(2) 국내외 특허 및 문헌분석 내용요약

ㅇ 최신 계면활성제에 관련한 특허 및 문헌의의 분석결과는 최신

기술의 특징과 트렌드를 도출하기 위하여 각각의 제목, 원료,

제조방법 및 성능 및 특징을 최소로 요약/정리하였으며 그 결

과는 <표 2-1> 국내외 특허/문헌 분석내용과 같다.

<표 2-1> 국내외 특허/문헌 분석내용요약

28

특 허 공 개번 호 제 목 원 료 제 조 방 법 제 품 특 성

10-2011-0076470

갓 과 유 자 를 이 용 한 천 연식 물 비 누 의 제 조

올 리 브 , 코 코 넛 , 팜유 , 혼 합 오 일 , 정 제수 , 가 성 소 다 , 갓 , 유자 추 출 물

올 리 브 , 코 코 넛 ,팜 유 를 혼 합 , 가 열 하 고 이 에 가 성 소 다 와 갓 , 유 자 추출 물 을 혼 합 가 열 /교 반

비 누 제 조 용 양 쪽친 성 천 연 계 면 활성 제 ,거 친 피 부 , 습 진 방 지 에 효 과

10-2012-0066115

천 연 세 제 의 제 조 방 법

과 일 , 1 0 0 n m 의 pt10ppm , 피 톤 치 드오 일 , 유 화 제

천 연 소 제 를 물 에 침 지 , pt첨 가 , 피 톤 치 드 오 일과 용 제 및 유 화 제 첨가 후 분 쇄

짧 은 시 간 에 대량 생 산 가 능 , 저가 의 높 은 세 정력 의 천 연 세 제

10-2011-01213640121365

고 삼 또 는 하고 초 추 출 물천 연 계 면 활 성제 의 제 조

메 탄 올 , 에 탄 올 또는 프 로 판 올 에 서 선택 한 용 매 와 고 삼

선 택 된 용 매 로 고 삼(Sophora Root) 또 는 고 초 추 출 물 을 추 출 하여 제 조

양 쪽 친 매 성 의 인체 무 해 한 천 연계 면 활 성 제 , 피부 노 화 억 제 효 과

10-2011-0090113

구 강 및 손 세정 용 조 성 물

겨 우 살 이 추 출 물 및 식 물 성 기 름 의 계 면활 성 제 성 분

열 수 또 는 냉 수 추 출 법에 의 하 여 겨 우 살 이 에서 추 출 물 과 계 면 활 성성 분 의 혼 합

살 균 과 점 막 면 역기 능 증 진 시 키 는 친 환 경 가 글 및 손 세 정 제

10-2010-0097429

생 숙 조 화 발효 식 초 로 산도 를 조 절 한 지 초 비 누

쑥 부 장 이 , 민 들 레 , 녹 두 , 파 프 리 카 , 해초 등 에 서 1종 이상 선 택 된 생 숙 조 화

유 지 , 가 성 소 다 수 를 혼합 , 제 1 및 제 2지 초 추출 물 및 발 효 식 초 , 허브 액 을 추 가 하 여 숙 성

항 균 및 보 습 력을 갖 춘 세 정 용과 탈 모 예 방 과 발 모 에 효 과

10-2010-0077554

무 환 자 나 무로 부 터 사 포닌 을 정 제 하는 방 법

무 환 자 나 무 의 과 피 또 는 종 피 , C1 내 지 C5의 저 급 알 코 올

무 환 자 나 무 의 파 피 또는 종 피 를 알 코 올 로 사 포 닌 의 추 출 하 여 천연 계 면 활 성 제 제 조 ,

항 균 , 모 질 개 선 , 두 피 가 려 움 증 , 비 듬 , 정 전 기 , 탈모 를 방 지

10-201206998

탈 모 방 지 및 발 모 용 두 피 케 어 조 성 물 및 한 방 샴 푸

하 수 오 , 인 삼 , 약 쑥구 기 자 , 솔 잎 , 당 귀 , 천 궁 , 숙 지 황 , 감 초 , 백 작 약 , 측 백 엽 등

고 압 에 서 추 출 한 한 약 추 출 액 60~85% 계 면 활 성 제 10~30% 첨 가 제 5~10%를 포 함

혈 행 개 선 효 과 를 통 해 탈 모 방 지 및 발 모 효 과 가 있 다

10-2011-0131498

패 각 으 로 부 터 추 출 한 은 이 온 을 포 함 하 는 항 균 성 조 성 물

CaCo3, (Ca3PO4)2, M gCo3이 주 성 분 인 패 각 또 는 패 산 호 및 (KAg(CN)2)

폐 각 류 의 분 말 화 , (KAg(CN )2)을 물 에 용액 화 허 여 가 열 유 효 성분 추 출 , 은 입 자 를 알칼 리 에 은 이 온 혼 합

살 균 력 과 동 시 에 신 속 한 세 포 재 생 력 을 갖 는 화 장 품 조 성 또 는 모 발 세 척 제

10-2010-0112720

모 시 풀 을 이 용 한 탈 모 방 지 용 탈 모 방 지 샴 푸

모 시 풀 녹 차 괴 각 대 조 육 파 고 지 하 수 오 백 하 수 오 한 련 초 등 한 약 제

약 제 추 출 액 과 다 시 마 추 출 액 , 세 정 을 위 한 계 면 활 성 제 성 분 을 포 함 하 는 세 정 제

두 피 자 극 이 없 고 탈 모 방 지및 발 모 촉 진 과 세 정 효 과 극 대 화

29

특 허 공 개번 호 제 목 원 료 제 조 방 법 제 품 특 성

10-2012-1136995

천 연 세 제 의 제 조 방 법

감 , 도 토 리 , 상 수 리 , 밤 의 껍 질 중 에 서 하 나 이 상 선 택 , 물과 소 금

선 택 된 천 연 물 껍 질 과 물 및 소 금 을 넣 고7-15일 간 숙 성 하 고 찌꺼 기 제 거

유 리 , 가 스 레 인지 나 운 동 화 와 같 이 찌 든 때 제 거 에 효 과 적

10-2012-0081788

실 리 콘 오 일 혼 합 물 로 코팅 된 아 세 로라 추 출 물

실 리 콘 오 일 , 비 이 온계 면 활 성 제 , 무 수 에탄 올 을 혼 합 한 실 리콘 오 일

실 리 콘 오 일 로 코 팅 된 아 세 로 라 추 출 분 말 을 총 세 제 조 성 물 의 2~20w% 양 으 로 혼 합

비 타 민 C를 피 부 속 으 로 침 투 시켜 미 백 작 용 을 돕 는 화 장 재 료

10-2011-0015962

버 섯 을 원 료로 하 는 거 품이 없 는 세 제제 조 방 법

느 타 리 버 섯 과 새 송이 버 섯 , 알 킬 산 나트 륨 , 글 리 세 린

세 척 한 버 섯 과 알 킬 산나 트 륨 의 혼 합 물 에 글리 세 린 을 첨 가 혼 합 후 멸 균

모 발 /피 부 세 척 에 탁 월 , 거 품 이 없 어 하 천 생 태계 오 염 방 지

10-2010-0094055

보 습 력 이 우수 한 현 장 작업 자 용 바 디세 정 제 조 성 물

소 디 움 PCA, 글 리 세린 1,3-부 틸 렌 글 리 콜 , 스 쿠 알 렌 , 경 화 피 마자 유 , 실 리 콘 오 일

선 택 한 각 종 원 료 조 성물 을 적 정 비 율 로 혼 합하 여 제 품 을 제 조

음이온 / 양 쪽성 계 면 활 성 제 로 작 업 자 유 성 오 염물 세 정 에 적 합

10-2011-01213660112507

산 약 추 출 물을 함 유 하 는 천 연 계 면 활성 제 조 성 물

물 , 메 탄 올 , 에 탄 올 , 프 로 판 올 , 글 리 세 롤 등 에 서 선 택 한 용 매와 산 약 추 출 물

선 택 된 용 매 로 산 약(마 :D ioscoreaceae)과 의 다 년 생 식 물 )성 분 을 추출 하 여 일 정 한 비 율 로 조 합 하 여 제 조

기 포 력 , 분 산 력 , 유 화 활 성 , 유 화안 정 성 이 뛰 어난 계 면 활 성 제

10-2012-0076979

살 균 및 세 정 용 액 상 조 성 물

식 용 곡 물 발 효 알 콜 , 계 면 활 성 제 , 녹 차 추출 물 , 연 잎 추 출 물 , 대 나 무 추 출 물 , 매 실추 출 물 등 에 서 선 택

선 택 한 식 물 의 추 출 , 추 출 물 의 정 제 , 라 우 레이 드 등 의 계 면 활 성 제의 첨 가 및 혼 합

악 취 제 거 와 세정 효 과 가 우 수하 여 주 방 용 살균 소 취 세 정 제로 유 용

10-2012-0056592

생 화 학 물 질 을 활 용 한 수 세가 필 요 없 는 세 제 조 성 물

미 생 물 계 면 활 성 제 , 천 연 항 균 추 출 물 , 규 산 소 다 , 소 포 제 , 염 화 벤 잘 코 늄

Serratia 또 는 Candida 계 면 활 성 제 와 목 초 액 ,감 귤 , 뿌 리 추 출 물 에 서 선 택 하 여 혼 합

사 용 후 별 도 수 세 가 필 요 없고 , 소 량 사 용 에도 효 과 적

10-2011-0079133

세 정 및 마 사지 가 가 능 한 구 형 화 장 료 조 성 물

음 이 온 계 면 활 성 제 , 피 지 흡 착 에 효 과 가 있 는 점 토 광 물 및 천 연 오 일

글 루 타 메 이 트 ,이 세 티 오네 이 트 , 설 페 이 트 에 서 선 택 한 계 면 활 성 제 , 식물 성 천 연 오 일 을 혼 합

피 부 에 손 대 지 않 고 마 사 지 가 가 능 동 시 에 클렌 징 , 각 질 제 거

10-2010-0007349

모 발 탄 력 및 윤 기 강 화 를 위 한 워 터 리스 샴 푸

율 무 , 울 금 , 계 피 , 생 강 , 마 늘 , 지 황 추출 물 과 양 이 온 /음 이온 계 면 활 성 제

한 방 천 연 원 료 를 에 탄올 로 추 출 하 여 양 이 온 및 음 이 온 계 면 활 성 제 , pH조 절 제 등 을 첨 가 하여 제 조

다 량 물 세 척 이 필 요 없 이 간 편하 게 세 정 할 수 있 다 .

30

특 허 공 개번 호 제 목 원 료 제 조 방 법 제 품 특 성

10-2012-0119754

쇠 비 름 발 효 원 액 발 효 비누 및 그 제조 방 법

쇠 비 름 발 효 원 액 , 글리 세 린 , 라 벤 다 오 일 ,M elt & Pour Soap (M P)비 누 베 이 스

쇠 비 름 을 발 효 /농 축 시켜 원 액 추 출 하 고 , 이 에 M P 비 누 베 이 스 에 첨가 하 여 비 누 를 형 성 함

피 부 질 환 예 방 및 치 료 가 가 능 , 세 정 력 및 보 습력 을 향 상 비 누

10-2011-0002463

순 수 한 알 로에 를 포 함 하는 조 성 물 및 이 의 화 장 료

알 로 에 젤 , 아 크 릴로 일 타 우 레 이 트 코폴 리 머 , 소 르 비 톨 폴 리 에 톡 실 레 이 트 의에 스 테 르

아 크 릴 로 일 타 우 레 이트 공 중 합 체 , 소 르 비 톨 폴리에 톡실 레이 트의 에 스 테 르 로 구 성

비 이 온 성 계 면 활성 제 및 천 연 유 도 오 일 을 포함 하 는 유 화 제

10-2012-0061220

글 리 세 롤 알킬 에 테 르 와 천 연 물 과 의 혼 합 조 성 물

R 탄 소 수 3 ~7개의 알 킬 기 가 글 리 세롤 에 에 테 르 형 태 로 결 합 된 유 도 체

글 리 세 롤 에 알 킬 기 가 에 테 르 형 태 로 된 물 질을 생 성 , 탄 소 수 3 ~ 7개 를 가 진 글 리 세 롤 알 킬 에 테 르 제 조

계 면 활 성 제 , 유연 제 , 여 드 름 치료 제 및 피 부 콜 라 겐 생 성 촉 진

10-2013-0013950

우 엉 발 효 추 출물 을 포 함 하는 세 제 용 조성 물

우 엉 뿌 리 , 우 엉 껍질 및 우 엉 잎 을 모두 포 함 , 음 이 온 또는 양 성 계 면 활 성 제

우 엉 을 열 수 추 출 하 고 일 정 한 조 성 으 로 계 면활 성 제 첨 가 및 당 도조 절

우 수 한 항 균 및 탈 취 기 능 은 물 론 피 부 에 도 안 전한 친 환 경 세 제

10-2012-0057404

무 기 점 증 제 , 음 이 온 계 면 활성 제 함 유 하 는 천 연 유 화 안정 화 화 장 료

마 그 네 슘 실 리 케 이트 , 실 리 케 이 트 에 서 선 택 된 1종 , 음 이 온계 면 활 성 제 , 점 도 조절 제

무 기 점 증 제 및 음 이 온성 계 면 활 성 제 를 포 함하 는 유 화 안 정 화 화장 료 조 성 물 을 원 료 로 조 합 하 여 조 제

합 성 고 분 자 점증 제 를 사 용 하지 않 고 유 화 입자 를 안 정 화 시키 는 천 연 제 품

10-2012-0099872

잔 대 및 한 방추 출 물 을 포함 하 는 천 연세 정 제 제 조

잔 대 추 출 오 일 , 코 코넛 , 피 마 자 , 대 두 오일 , 설 탕 , 코 코 베 타인 , 계 면 활 성 제

잔 대 추 출 오 일 을 중 탕가 열 , 가 성 가 리 로 추 출 , 증 류 , 오 일 혼 합 물 을 가열 하 여 혼 합

피 부 , 두 피 를 깨끗 하 게 하 고 부드 럽 게 하 고 면역 력 을 증 가

10-2011-0128516

생 약 성 분 , 천연 계 면 활 성 제 포 함 천 연 한방 치 약 조 성 물

천 연 생 약 성 분 , 죽 염 , 소 듐 코 코 일 애 플 아 미노 산 (천 연 계 면 활 성제 ), 자 이 리 톨 등

재 료 들 을 적 당 한 비 율로 넣 고 섞 어 10분 간 교 반 하 여 최 종 제 품 을 제 조

부 작 용 과 과 다한 마 모 를 없 애고 치 주 질 환 잇몸 질 환 을 예 방

10-2012-0131681

게 르 마 늄 광천 수 천 연 비누 조 성 물

비 누 베 이 스 , 게 르 마늄 정 제 수 , 올 리 브오 일 , 현 미 오 일 등

원 료 의 배 합 압 축 , 성형 및 숙 성

항 균 및 항 염 증 효 능 이 있 는 친인 체 천 연 비 누

10-2012-000144210-2010-0108039

생 약 숙 성 탕 액을 이 용 한 천연 비 누 의 제조 방 법

연 근 , 홍 삼 , 비 타 민나 무 , 로 즈 마 리 , 검정 콩 , 알 로 에 (수 세 미열 매 ) 등 생 약 성 분

생 약 성 분 을 열 탕 추 출 , 가 성 소 다 를 넣 고 냉 각 후 케 리 어 오 일 및 첨가 물 을 넣 고 배 합

탈 모 방 지 및 발모 촉 진 , 미 백 의 탁 월 한 약 효 의 천 연 생 약 비 누

31

특 허 공 개번 호 제 목 원 료 제 조 방 법 제 품 특 성

10-2011-0011257

천 연 세 제 조성 물 및 이 의 제 조 방 법

한 약 재 또 는 해 조 류 같 은 천 연 물 의 추 출물 .

한 약 재 또 는 해 조 류 중 하 나 이 상 을 용 매 추출 , 천 연 세 제 베 이 스 를 첨 가 하 여 조 제

항 균 활 성 등 다양 한 생 리 활 성을 가 지 는 고 기능 성 천 연 세 제

10-2010-0010572

탈 모 방 지 및 발 모 촉 진 나노 Potassium 화 합 물 제 조

순 수 결 정 의 포 타 슘 화 합 물 , 고 급 지 방 산 계 열 의 계 면 활 성 제 , 글 리 세 린 등

0.01∼100 나 노 단 위 의 극 미 세 Potassium 화합 물 을 추 출

부 작 용 과 효 능을 개 선 한 탈 모방 지 , 발 모 촉 진계 면 활 성 제

10-2011-0059833

토 마 토 유 래 정 제 라 이 코펜 수 득 방 법

토 마 토 분 말 , 리 옥 시에 틸 렌 소 르 비 탄 모노 올 레 이 트 (천 연 계면 활 성 제 )

토 마 토 분 말 로 부 터 추 출 , 조 추 출 물 진 공 농축 , 리 이 코 펜 의 정 제 및 수 용 화 하 여 제 조

천 연 항 상 화 제 를 경 제 적 으 로 생산 하 여 화 장 조성 료 로 사 용

10-2011-0133467

항 균 성 발 포 비 누 의 제 조

라 우 릴 황 산 나 트 ,바 닐 라 , 라 벤 더 오 리가 눔 (origanum ), 진저 (g inger)등 오 일

환 경 친 화 적 인 녹 색 항 균 성 발 포 조 성 물 의 수 취 및 이 를 기 초 한 비 누 의 제 조

무 독 성 , 특 히 황 색 포 도 상 구 균 (M RSA)에 대 한 높 은 항 균 효 능

10-2011-00827510082752

한 방 피 부 보습 및 세 정 을 위 한 조 성 물

인 삼 , 녹 차 , 천 궁 , 황 금 , 중 의 한 약 재 , 점 도 조 절 제 , 천 연계 면 활 성 제 등

한 약 재 를 중 탕 추 출 물에 천 연 계 면 활 성 제 및 점 도 조 절 재 를 넣 고 배합

피 부 각 질 과 노폐 물 제 거 , 아 토피 피 부 염 예 방 과 세 정 보 습 기 능

10-2010-0112720

한 방 모 발 세정 제 및 그 제 조 방 법

한 약 제 추 출 액 과 다시 마 추 출 액 , 계 면활 성 제 , 일 라 이 트 를 사 용

한 약 제 열 수 추 출 한 추출 액 , 계 면 활 성 제 를 포함 하 는 세 정 제 베 이 스 및 일 라 이 트 를 배 합

탈 모 예 방 발 모 촉 진 , 비 듬 , 가 려움 증 예 방 한 방 모 발 세 정 제

10-2010-0114416

ｐ Ｈ 감 응 형 보 습 화 장 료 조 성 물 및 그 제 조 방 법

메 도 폼 델 타 - 락 톤( m e a d o w f o r m delta-lactone)및 액정 유 화 계 면 활 성 제

메 도 폼 델 타 -락 톤 과 함께 액 정 형 성 용 유 상 부를 첨 가 하 여 제 조

인 지 질 과 유 사한 구 조 의 천 연식 물 지 방 산 계 계 면 활 성 제

10-2011-00784122010-0001245

화 장 품 용 항균 , 항 노 화 , 미 백 복 합 기 능성 수 액 제 조

셀 레 늄 및 해 양 심 층수 및 오 징 어 천 연 생 약 성 분 추 출 물 을

전 처 리 한 오 징 어 내 장을 건 조 소 각 하 여 무 기물 추 출 정 제 후 첨 가물 첨 가 교 반 하 여 배 합

항 균 항 노 화 및 미 백 복 합 기 능성 의 화 장 품 용 수 액

10-2010-0054951

천 연 원 료 를 이 용 한 물 비 누

유 카 시 데 카 라 , 구 아검 , 방 아 풀 원 액 , 슈가 에 스 테 르 , 천 연폴 리 페 놀 , 호 두 껍 질 분 말 등

천 연 유 도 의 원 료 에 서 선 택 한 성 분 을 버 드 나무 끓 인 물 과 적 절 한 비 율 로 배 합 하 여 제 품을 생 산

우 수 한 세 정 효과 는 물 론 인 체에 안 전 하 고 생분 해 성 의 천 연물 비 누

32

특 허 공 개번 호 제 목 원 료 제 조 방 법 제 품 특 성

W O2012079125

Designed polypeptidebiosurfactant

α-helical peptide, antim icrobialpeptide, prote in ,enzyme.

By purifying and thermolysis using kosmotrop ic salts ,m icrb ialce ll is iso lated

Usefu l for household. personal care, cosmetics .

W O2010005699

Antim ic rob ia l foam hand soap

Cocom idoprpylbeta in , Polysaccahride Surfactant, antibacteria l agent

Designated composition is prepared by M ixing and heating of the se lected materia ls

Polypeptidbiosurfactantw ith enhancedantim icrob ia lactiv ity

W O2010107489

E c o - f r i e n d l y laundryp re trea tm en t composition

A lkyl polyglicoside, p rotease enzyme, borax, pH ad just agent, boron compound

Sugar-based surfactant may be prepared from ota inab le from nature p lant such as coconut and starch

Essentially free of a lcoholic so lvent, p ropellant, b leach,

W O2013043620

D e t e r g e n t c o m p o s i t io n w ith ab rasive particles

One surfactant, natural ab rasive particles such as p istach io nut she ll, liqu id carrier

Abrassive particle size w ill be reduced in several step to about 1000μm

D ishwashing composition w ith high cleaning performance

W O2011046610

Green com position conta in ing surfactant and linker

A lky polyg lycoside, sod ium laurly su lfate, lipophillic or hydrophillic linker

Surfactantcomposition are obta inab le from natural and renewable source

Greensurfactants w ithsynergisticallycleaningperformance

W O2012038374

Aqueous cosmetic composition conta in ing akylcellulose

alkylce llu lose, hydrocarbon-based non volatile o il, sod ium laurylsu lfate as stab ilizer.

4-60w t% of alkylcellu lose . composition is in the form of emulsion of o il in aqueous phase

cosmeticcompositioncaring for lips,skin in term of com fort

W O2012055855

Concentrated p rep a ra t io n of LAE and their use

Natural p roduct of Ethyl lauroyl arg inate HCl(LAE), one surfactant

Natural extracts such as green tea, rosemary, cinnamon leaf o il, sesame

Good emulsifying , smooth for skin or hair

W O2011120776

M ild to skin, foam ing detergent composition

Sophorolip idb iosurfactant,anionic surfactant,foam boosting surfactant

1-20w t%of sophorolip idb iosurfactant,1-20w t% of anionicsurfactant

Composition is suitab le for use in personal wash , shower, and shampoo

33

특 허 공 개번 호 제 목 원 료 제 조 방 법 제 품 특 성

W O2012010405

D e t e r g e n t c o m p o s i t i o n c o m p r i s i n g b iosurfactant

Biosurfactant, enzyme, bacterial orig in from cellulase, liphase , estrase, lyase .

Comb ination of enzyme derived from bacteria w ith b io log ical surfactant

C leaningcompositionhas synergisticbenefits on cleaning

W O2012076295

Antim icrobialm icroem ulsionmouth washcomposition

antim icrob ia lactive terpense/essense o il, an ionic surfactant

Transparent liqu id antim icrobial composition in m icroemulsion format

S u b s t a n t i a l l y free of low molecularweight a lcohol

W O2012/019934

Anti-Dandruffcomposition w ith citrus fiber

M ild surfactant, C itrus fiber,Anti-dandruff salts , Carrier

M ixture of C itrus fiber extracted from lemon, C itrus, G rape and m ild surfactant

b iodegradable, e c o - f r i e n d l y a n t i - d a n d r u f f shampoo

W O2012010407

D e t e r g e n t c o m p o s i t i o n c o m p r i s i n g b io su r fa c t a n t and lipase

G lycolip id b iosurfactant, lipase enzym e (p ro teases , am ylases, lipases)

Comb ination of Surfactant system comprising b iosurfactant and enzyme system

Detergent has synergistic benefits on cleaning of stains and so ils

W O2012061110

Light duty liq , d e t e r g e n t derived from natural o il m etathesis .

Anionic surfactant derived fromam idoam ine oxides of natural o il m etathesis .

Se lf cross metathesis of unsaturated fatty esters w ith o lefins from natura l o ils and renewable sources

Light duty liq . detergent for d ishwash, shampoo,cleaners

W O2012089718

Leave-in condition ing composition for Hair

Lipophiliccompound ,surfactant, cation ic or amphoteric polymer

Lipophilic compound ,surfactant, cation ic or amphoteric polymer m ixture free of organic so lvent

Provide hair improved combability , m anageab il ity , natural softness

W O2013049599

Personalc o m p o s i t i o n w ith silicone free naturalemulsifie r sys.

Sucrose fatty acid , nonionic surfactant, which is free of silicone emulsifier

O il-in-water emulsion comprising continuous water and d iscontinuous o il phase

Composition is suitab le for c o n d i t i o n i n g , & moisturizing of skin & hair

W O2011090465

Bath ing ge l w ith improved environmental profile

an ionic and zw itterion surfactants, Long chain alkyl, natural cellu lose ,

Less than 11 .5w t% ofanionic surfactant, 3wt% zw itterion surfactant, 1w t% ofa lkyl, natura l ce llu lose

Bathing &shower gelreduced anionic surfactant and frag rance o il

34

저 자 / 년도 제 목 원 료 제 조 방 법 제 품 특 성

김 해 선 , 강 시 묵 외/2011

계 면 활 성 제 를 첨 가 한 잔 토 리 졸 의 항 균 효 과

Curcuma xanthorrh iza 뿌 리 에 서 추 출 한 잔 토 리 졸 및 SLS

C . zanthorrh iza뿌 리 를 메 탄 올 로 추 출 한 후 sodium lauryl su lfate (SLS)혼 합

잔 토 리 졸 은 구 강 내 높 은 미 생 물 항 균 효 과를 보 인 다 .

이 슬 김 병 조 외/2011

Sorbitan Laurate 계 면 활 성 제 합 성

Sorbito l과 lauric acid 및 촉 매 로 서 NaOH와 NaH 2PO 2

Sorb ito l과 lauric acid를 혼 합 하 여 sorbitan laurate (SP-20)을 합 성

환 경 친 화 적 이 며세 정 력 , 유 화 력 등 의 특 성 이 우 수 하 다 .

임 종 주 , 김 병 조 외/2011

글 리 시 돌 을 원 료 로 한 비 이 온 계 면 활 성 제

글 리 시 돌 과 라 우 릭 산 에 틸렌 옥 사 이 드 (EO)

라 우 릭 산 과 KOH를 70 oC에 서 교 반후 에 , 글 리 시 돌 을 넣 고 교 반 하 여 합 성

인 체 의 안 전 한 저 자 극 성 및 무 독 성 계 면 활 성 제

임 명 선 ,박 민 아 외/2012

피 부 흡 수 증 진 을 위 한 마 디 풀 추 출 물 나 노 에 멀 젼

마 디 풀 (P. avicu lare L.) 추 출 물 의 에 틸 아 세 테 이 트

마 디 풀 을 잘 게 자 른 후 에 탄 올 을 이 용 하 여 추 출 하 여 농 축 , 헥 산 으 로 불 순 물 제 저

자 외 선 으 로 피 부 보 호 항 산 화 제 , 기 능 성 화 장 품

박 가 인/2012

Pseudomonas aeruginosa CJM 01로 부 터생 계 면 활 성 제여 드 름 저 해

Pseudomonas aerug inosa, methanol, Prop ionibacterium acnes 균

선 발 된 균 주 (CJM 01)를 배 양 , HCl을 이 용 하 여 침 전 , 원 심 분 리 하 여 b iosurfactant crude를 얻 는 다 .

높 은 유 화 력 과 세 정 력 및 여 드 름 향 균 력 등 의 특 징 을 갖 는 다 .

이 미 지/2011

음 나 무 추 출 물 생 리 활 과계 면 활 성 제활 용 화 장 품

두 릅 과 음 나 무 줄 기 와 잎 , glucolip id emulfifier

두 릅 과 의 마 른 음 나 무줄 기 와 잎 을 아 세 톤 으로 추 출 , 여 과 , 증 발 하여 건 조 한 후 분 말 화

높 은 한 균 , 항 산화 , 미 백 효 과 로 화 장 품 응 용 이 가 능

이 은 주/2011

천 연 고 분 자 를 이 용 한 나 노 및 마 이 크 로입 자 제 조

돈 피 에 서 추 출 한 젤 라 틴 과 디 메 틸 설 폭 사 이 드 ,글 루 타 르 알 데 히 드

Coacervation/desolvation법 에 의 한젤 라 틴 , 키 노 산 - 나 노 복 합 체 제 조

나 노 입 자 는 약물 전 달 ( D D S ) 에 높 은 효 과 가 있다 .

정 은 재 ·최 준 호 외/2012

당 귀 추 출 물 의 피 부 흡 수 증 가 마 이 크 로 에 멀젼 조 성

참 당 귀 뿌 리 추 출 물 , Tetrag lyco l, castor o il, isopopyl m yristate (IPM )

참 당 귀 뿌 리 를 메 탄 올 로 추 출 , 이 를 감 압 , 농 축 하 여 유 효 성 분 인 decursin을 얻 는 다 .

피 부 에 효 과 적 으 로 침 투 항 산 화 및 미 백 효 과 증 가

박 주 아 , 정 숙 희/2012

소 리 쟁 이 추 출 물 의 멜 라 닌 생 성 억 제 효 과

tyrosine , Tyrosinase , DOPA

Tyrosine으 로 부 터 tyrosinase작 용 에 의 해indole-5,6-quinone 거 쳐 melanin합 성

미 백 효 과 는 tyrosinase 저 해 율 효 과 를 나 타 냈 다 .

35

저 자 / 년도 제 목 원 료 제 조 방 법 제 품 특 성

이 상 민 , 최 문 재 외/2010

소 수 성 플 라 보노 이 드 인 루 테 올 린 함 유 Ethosome

HPC(hydrogenated phosphatidyl choline), luteolin, 토 쿠 페 롤

HPC와 luteolin을 혼 합 하 여 졸 상 태 로 만 들 어 Ethosome을 추 출 , 토 코 페 롤 첨 가

토 코 페 롤 을 첨 가 한 경 우 항산 화 효 능 이 크 게 향 상

백 수 남 ,임 명 선 외/2012

탄 성 리 포 솜 을 사 용 한 쿼 세 틴 의 경 피 전 달

겨 란 노 른 자 위 에 서 추 출 한 퀘 세 탄 인 지 질 , 계 면 활 성 제

퀘 세 탄 을 담 지 한 인 지 질 과 계 면 활 성 제 로 탄 성 리 포 섬 을 제 조

생 체 친 화 성 과 피 부 투 과 능 력 이 높 아 화 장 품 에 응 용

정 보 경 ,박 소 정 외/2010

한 방 기 능 성 입 욕 제 항 산 화 항 노 화 , 미 백 효 과

소 목 , 강 활 , 독 활 , 방 풍 (SP1)구 척 , 홍 화 , 당 귀 , 천 궁 (SP-2)

약 초 의 약 3~4배 의 물 을 가 하여 전 탕 하 여 , 추 출 된 약 물 은 건 조 에 서 건 조

세 포 독 성 이 없 으 며 항 산 화 , 미 백 , 피 부 주 름 억 제 효 과

後藤雅宏, et al /2011

화 장 품 성 분 을 피 부 에 고 침 투 시 키 는 S/O기 술

water-in-o il(W /O ) 에 멀 젼

W /O에 멀 젼 을 이 용 , 약 물 표 면 을 계 면 활 성제 로 코 팅 , 오 일 상 에 나 노 크 기 로 분 산

S/O (solid-in-o il)기 술 을 TDDS에응 용 , 유 효 성 분 경 피 에 전 달

Abhijit Khopade, al /2011

Biosurfactant from marineStrep tomyces species

M arineStreptomyces species

Actinomycetes species was cultivated and madeb iosurfactant

Effective over a w ide range of temp, pH , salt conc.

Karo la M . Sch linkmann et /2012

Detergent Stab ility and FunctionalExp ression of a GPCR

G ‐.p rotein‐.coupled recep tor (GPCR).Complex of the β2-adrenergic recep tor

Complex of the β2-adrenergic receptorw ith the heterotrim eric G-p rotein

Synergistic effects of deter. stab ility and functional expression

Shweta k. G ed iya, /2011

Herba l Plants: U sed as a cosm etics

Herbal p lant inc lud ing Flower seed , carro t, G inkgo , henna

Herbal Cosmetics are formulated using one or more herbal ingred ients

Active ing redients toheal, protect the skin

Gho lam reza e t a l/2011

Form ulation o f herba l cond itioner sham poo

Seeds o f fenugreek, 50% e thano l

Seeds o f fenug reek were extracted w ith e thano l then , d ried and fo rm ulation

sham poorep resents an attractive and suitab le Product

M aría Eugenia Lete liere t /2011

Surfactant o f Chenopod ium qu inoa seed coats

Polyphenol extracted from Quinoa seeds coat

The extract from the coat of C . quinoa seeds by 30% ethanol

Polyphenols show the ir antioxidant properties

36

2-2 천연계면활성제 관련 최신 요소기술의 도출

(1) 천연계면활성제관련 중요 기술의 중점분석

ㅇ 국내외 특허 및 문헌을 분석한 결과(<그림 2-1 및 2-2>참조)

천연 계면활성제 원료는 국내외 모두 식물이 총48편, 생물-계

면활성제가 12편 및 기타가 10편으로 식물 원료가 단연 많은

것을(그림 2-3참조) 알 수 있어 가장 손쉽게 얻을 수 있고 비

교적 처리공정이 간단한 식물천연원료를 원료로 사용하고 있다.

ㅇ 천연 계면활성제의 제품특성별로는 단순 계면활성제 기능의 제

품은 33편인 반면 기능성 계면활성제가 37편이며 특히 국내의

기능성 계면활성제의 제품이 많은 것(<그림 2-4>참조)은 단순

한 친환경 계면활성제 보다는 다기능성 천연 계면활성제의 개

발과 이의 활용이 경쟁적으로 높아지고 있음을 알 수 있다.

ㅇ 제품의 종류 별 구분에서는 스킨케어(Skin care)제품이 가장 많

고 그 다음, 세탁용, 모발세척제, 화장품 조성물 및 구강세제

순으로 나타나 기존의 세탁용에 비하여 특히 피부 및 모발 보

호용 제품개발 및 이용이 급속히 늘고 있다. (<그림2-5>참조)

37

0

10

20

30

40

50

60

2010 2011 2012 2013 계

년도별 국내해외 분석 특허/문헌수

0

10

20

30

40

50

60

2010 2011 2012 2013 계

년도별 분석 특허/문헌수

0

10

20

30

40

50

60

국내 해외 계

원료별 특허/문헌 분석

0

5

10

15

20

25

30

35

40

국내 해외 계

제품 특성별 분류

<그림2-4> 제품 특성별 분류<그림2-3>원료 별 특허/문헌 분석

<그림2-1> 년도 별 국내외 분석특허/문헌 수

<그림2-2> 년도 별 분석특허/문헌 수

38

0102030405060

세탁 모발 스킨 구강 화장품조성 계

82 3 4 5

2215

1012

48

74국내 해외

제품 종류별구분

(2) 천연계면활성제관련 최신 요소기술의 도출

ㅇ 세계 계면활성제 기술개발동향은 특수용도의 계면활성제를 적

용하는 응용기술과 환경오염 저감의 생분해성, 인체 안전성을

높여주는 저자극성, 무독성, 이에 더 나가서 기능성을 높여 성

능의 상승효과(synergistic effect)를 유발시키는 다기능성 그린

뷰티(green beauty)를 표방한 고부가 제품과 마케팅을 위한 계

면활성제의 제조 및 활용이 최근 요소기술임을 알 수 있다.

ㅇ 특히 최근 화장품 재형에 사용하는 워터베이스는 해양심층수를

이용할 뿐만 아니라 천연화장품 기능성소재로서 지역의 특산물

을 쉽게 그리고 저렴하게 이용하여 오징어부산물 외피에서 추

출하는 콜라겐과 오징어 내장에서 추출하는 EPA, DHA이용하

여 주름방지 또는 노화억제 기능성화장품을 개발하여 특허를

<그림2-5> 제품 종류별 구분

39

취득하였다.(셀레늄 및 해양심층수와 오징어 천연 생약성분 추

출물을 이용한 항균, 항노화, 미백복합기능성 화장품)

<표 2-2> 천연계면활성제의 식물성원료

식 물 유 래 성 분 아 미 노 산 용 도

지 방 산

글 루 타 민 산

음 이 온 성 계 면 활 성 제

아 스 파 라 긴 산글 리 신DL-알 라 닌N-메 틸 -β-알 라 닌N-메 틸 타 우 린트 레 오 닌사 르 코 신리 신아 르 기 닌

지 방 산 , 에 탄 올 아 르 기 닌양 이 온 성 계 면 활 성 제

고 급 알 코 올 , 글 리 세 린 아 르 기 닌지 방 산 , 글 리 세 린 PCA 비 이 온 성 계 면 활 성 제

<표 2-3> 해외 신기술에 의한 두피 케어 화장품신제품

제 품 명 제 조 원 구 성 주 요 성 분 및 효 능

NISIMNisim Int'I co .캐 나 다

Extract Gel(240m l)샴 푸 (240m l)

Odd numbered carbon fatty acids, Inosito l, B iotin , Panthenol, 인 삼 , 아 르 니 카 , 야 생 콩 , 견 과 류 , 담 쟁 이 , 제 라 늄 , 탈 모 방 지

CRINAGEN Raztec 미 국 토 닉 (11m l)Z inc, N iacin, Saw palmetto , V itam in B6 , 탈 모 방 지 , 두 피 보 호

THYM USKINKlett-Loch독 일

젤 (200m l)샴 푸 (200m l)

Thymus extract pep tide, 송 아 지 흉 선 추 출 물 의 합 성 , 모 낭 보 호 및 DHT억 제

CRESCINA

LABO이 탈 리 아

앰 플 12개 (48일 사 용 ) 2일 마 다 1회 반 병 씩 사 용

시 스 테 인 , 라 이 신 , 당 단 백 질 , 니 코 신 산 , 벤 질 , 아 연 , 시 실 리 움 , 비 오 틴 , 클 루 타 민탈 모 방 지 및 두 피 보 호

40

ㅇ 식물유래의 화장품소재로서는 팜유, 올리브유, 야자유 등과

사포닌, 소맥배아유, 미강유, 인지질 등과 같은 계면활성성분

과 아미노산, 단백질, 당류 등을 함유한 수용성 성분 등이

보습제, 피막형성제, 피부보호제로 많이 활용하고 있다.

ㅇ 국내 천연계면활성제를 이용한 화장품 경우의 감초, 민들레, 당

귀, 창포, 천궁, 인삼, 녹차, 한련초, 하수오, 쑥 등 식물 추출물

을 주성분으로 한 미용/피부관리(beauty/skin care)용 신제품으

로 피부 부작용을 제거하고 효능효과를 부여할 수 있다. 특히

피부자극이 없는 천연 및 한방 피부관리(skin care) 및 두피케

어 제품은 노화방지와 모발보호, 탈모방지 및 발모촉진의 기능

성을 강조하는 등의 Healing 또는 치료화장품(medicosmetics)

으로 소비자의 관심의 대상이 되고 있다.

<표 2-4> 세포부활작용이 있는 식물 및 유효성분

원 료 식 물 학 명 주 요 유 효 성 분

알 로 에 Aloe arborescens M ille barbalo in, aloesin

해 조 Seaweeds 미 네 랄 , 다 당 류 , 알 긴 산

대 두 Glycine max M erril soyasaponin, daidzein

적 설 초 Centella asiatica asiaticoside , asiatic acid

인 삼 Panax ginseng ginsenoside류

범 부 채 Belamcanda ch inensis irid in

너 도 밤 나 무 Fagus silvatica quercetin

마 로 니 에 Aesculus hippocastanum escin

41

(3) 천연계면활성제관련 최신 제조기술

ㅇ 음이온 계면활성제는 제조방법이 비교적 간단하고 가격이 저렴

하면서 우수한 계면특성을 지니고 있는 대표적 생분해성 계면

활성제이다. Fatty alcohol에 ethylene oxide(EO)가 부가된 카르

복시염을 반응시켜 제조한 lauryl polyglycol ether carboxylate

와 EO가 부가된 di(lauryl alcohol)에 citrate나 tartarte를 반응

시켜 에스테르카르복시염 계면활성제를 제조한다.

42

ㅇ Poly-saccharide 계면활성제

ㅇ 양쪽성 베타인 계면활성제

43

ㅇ 가정용 세제나 샴푸 등에 많이 사용되는 Superamide는 1몰의

지방산에스테르와 1몰의 모노 혹은 디에탄올아민을 반응시켜

제조한다.

44

<표2-5> Ingredients commonly used in herbal detergents and skin care

Functional ingredients Source Functions

Sod ium Lactate Vegetable Conditioner, Humectant

Ethylhexyl Palm itate Palm Oil Conditioner, Emollient

Lactic Acid Sugar Cane Conditioner, Emollient

Steareth-21 Science Surfactant, Emulsifier

Cetearyl A lcohol Coconut Thickener

Helianthus Annuus (Sunfl ower)Seed O il Seeds Conditioner

Stearic Acid Coconut Surfactant, Emulsifier

Steareth-2 Science Surfactant, Emulsifier

Cetyl Esters Coconut Conditioner, Emollient

M agnesium Alum inum Silicate M ineral Anti-caking Agent

C itrus Nob ilis (M andarin O range) Fru it Ext. Plant Conditioner

R ibes N igrum (Black Currant) Fruit Extract Plant Conditioner

A loe Barbadensis Leaf Ju ice Plant Conditioner

O ryza Sativa (R ice) Bran O il G rain Conditioner

Persea G ratissim a (Avocado) O il Fru it Conditioner

M enthol Plant A romatic Agent

M enthyl Lactate Plant A romatic Agent

Sorb ito l Plant Conditioner, Emollient

Cyclohexasiloxane M ineral Conditioner, Emollient

Cyclopentasiloxane M ineral Conditioner, Emollient

Benzophenone-4 Science Sunscreen Agent

M yristyl M yristate Plant Conditioner

M yristyl Laurate Plant Surfactant, Emulsifier

Xanthan Gum Plant Thickener, Suspending Agent

D isod ium EDTA Science Chelating Agent

Ethylhexylg lycerin Science Conditioner

G lyceryl Undecylenate Science Conditioner, Emollient

Phenoxyethanol Science Preservative

45

<표2-6> Plants commonly used in herbal detergents and shampoos

Botan ica l nam e Com m on nam e Reported functions/uses

Berberis vulgaris Barberry Used in shampoos and hair rinses for hair grow th .

Symphytum offic ina le Com frey Used in shampoos, hair rinses, hair cream s.

Trigonella foenum -graecum Fenugreek

It is trad itional component of hair care, used for its cleaning and softening activ ity .

Eucalyptus sp Eucalyp tus Used as antidandruff agent in shampoos

Larrea divaricata Creosote bush Relieve itchy scalp and dandruff, used as hair ton ic

Lawsonia a lba orLawsonia inerm is Henna

Conditioning agent, provide body and bounce to the hair, m akes hair m anageable

P ilocarpus jaborand i JaborandiUsed in shampoos and herbal hair rinses, act as stimulant for hair grow th

Citrus limon LemonUsed in shampoo for antidandruff property, act as natural cleanser, used in herbal m ixtures asdecoction for normal to o ily hair.

U rtica d io ica NettlesUsed in shampoos and rinses, stimulates grow th of hair and improves the condition of sca lp

Rosmarinus offic ina lis Rosemary Used in shampoos, it is a good hair conditioner

Santalum album SandalwoodIts o il is used in shampoos, act as antidandruff agent and anti m icrobial agent.

Quillaja saponaria Soapbark Used in shampoo, good for itchy sca lp or dandruff

Saponaria offic inalis SoapwortUsed in shampoo as it p roduces good detergent lather th is is good for itchy sca lp or dandruff

A rtem issia abrotanum SouthernwoodUsed in herbal shampoos and hair rinses, it act as hair grow th stimulant

M elaleuca alternifo lia Tea treeIt’'s o il is e ffective ly used in anti dandruff shampoos

Jug lans n igra W alnutDecoction of leaves is added to shampoo, used as b lack hair dye

Hamamelis V irg in iana W itch haze Used in shampoos as antidandruff agent

Achillea m illefo lium YarrowUsed in shampoos and hair preparations. It is stated to stimulate hair grow th

Arnica montana Arn ica Used in shampoos and hair rinses

Panax ginseng G inseng Used in shampoos, act as hair grow th stimulator.

46

Botan ica l nam e Com m on nam e Reported functions/uses

M elissa offic inalis Balm Used as hair grow th stimulant.

Phaseolus vulgaris Bean flower Effectively used in shampoos and hair rinses..

N igella sativa Black cum in Used in shampoos because of its good cleansing properties

Vetiveria zizan io ides Ushir Used as coolant and antibacteria l agent.

Sapindus indica Soap nutUsed in shampoos, act as antidandruff agent, hair grow th regulator and effective cleanser

Amaranthus Spinosus Velvet flower Used in shampoos as hair conditioner

Schie ichera o leosa Kusum tree Used in shampoos as hair grow th promoter

Eclipta alba BhringarajaUsed in shampoos as hair darkener, checks hair loss and stimulates hair grow th

W ithania somnifera AswagandhaUsed in shampoos to improve circu lation of the sca lp , structure of the hair and act asantidandruff agent

Nelumb ium speciosum Lotus Uses as hair v italizer

Eugenia jambos Rose app leStimulating the scalp and regeneration of damaged hair

M elaleuca leucadendron Cajeput Used in shampoos as antidandruff agent

Azadirachta indica Neem Used in shampoos as antim icrobial agent

Cedrus atlantica SouthernwoodUsed in herbal shampoos and hair rinses, it act as hair grow th stimulant

M elaleuca alternifo lia Cedar wood Used in antidandruff shampoos and avoid hair loss

JJuniperus communis Juniper berry C leanser and anti in fective .

M entha p iperita Pepperm int o il Used in shampoos for its cooling properties

Thymus vulgaris Thyme Used in shampoos as antim icrobial agent.

Phyllanthus emblica Am laPromote hair g rowth, prevent premature graying and contro l dandruff.

Anthem is nobilis flower Chamom ile It brighten, stimulate and strengthens b londe hair.

Sesamum indicum Til Hair tonic.

47

3차 지원: 요소기술의 분석 및 시장분석

1) 일시및장소:

2013년 8월 7일(수), 오후 2시㈜에바스코스메틱 연구소회의실

2) 참석자:

㈜에바스코스메틱 : 박 성철 책임연구원

유 기환 연구원

Reseat 프로그램 기술지원자 : 김 형원 전문연구위원

3) 주제 및 토의사항

ㅇ 2013년 7월 3일 ReSEAT Program 기술정보지원자(김형원 연구

위원)가 ㈜에바스코스메틱 평택연구소를 방문하여 실시한 2차

기술지원의 내용은 사내 관련인원에 회람하여 내용을 공유하였

으며 2차 기술 지원내용에 대하여 특별한 이견이나 별도 추가

할 내용에 대한 의견이 없는 것으로 확인 하였습니다.

ㅇ 3차 기술정보지원 주제는 "요소기술의 분석 및 시장분석"으로

그요약한내용은하기와 같습니다.

48

3. 요소기술의 분석 및 시장분석

3.1 천연 및 생물 계면활성제 제조 및 응용 요소기술의 분석

(1) Sorbitan Laurate 계면활성제 합성 및 계면 특성에 관한 연구

/이 슬, 김병조 외, 2011년

ㅇ 배경: 환경친화적일 뿐만 아니라 세정력, 유화력 등의 특성이

우수하고 생분해성이 우수한 계면활성제의 개발이 요구되고 있

다. 기존에 널리 사용되고 있는 알킬페놀류 비이온 계면활성제

를 대체하기 위하여 레시틴(lecithin), 사포닌(saponin) 등의 천

연물 및 슈거에스테르(sugar ester), 폴리글리세린에스테르

(polyglycerin ester), 솔비탄(sorbitan), 글루코스(glucose) 등의

자기분해성 천연 및 생체계면활성제(biosurfactant) 등에 관하

여 일본, 미국, 영국, 독일 등의 선진국들을 중심으로 활발히

연구가 진행되고 있다.

ㅇ 제조: 1) 질소 분위기 하에서 천연지방산인 lauric acid 1.4 mol

을 투입하여 90 ℃까지 승온 2) Sorbitol 1 mol과 촉매(NaOH

50% 0.2%, NaH2PO2 0.4%, lauric acid와 sorbitol을 합한 총량

을 기준으로 함)를 투입하고 230 ℃까지 승온 3) 230 ℃에서 6

h을 유지한 후 진공을 적용하고 산가(acid value, AV) 측정 4)

49

산가 4∼10 이하에서 냉각을 시작하고 160 ℃에 도달하면 인산

0.06% 투입 5) 100 ℃에서 반응기를 정치하여 1차로 하부 침강

물질을 제거한 후, 80∼90 ℃에서 320 mesh에서 여과 6) 여과

된 시료 계면활성제를 진공 evaporator를 사용하여 170∼180

℃에서 진공도 650 mmHg로 1 h 동안 증류하여 정제함.

ㅇ 효과와 특성: 천연유래의 솔비탄을 원료로 한 계면활성제의 기

본적인 물성(임계 미셀 농도, 표면장력, 계면장력, 접촉각, 점도,

기포 안정성, 상거동 등) 측정 및 동적 거동 실험을 수행한 결

과 표면장력은 CMC농도 이상의 조건에서는 농도에 관계없이

비교적 일정한 값을 갖는 것을 알 수 있다. 계면활성제 농도가

증가함에 따라 접촉각이 증가함을 알 수 있는데 이는 계면활성

제를 물에 첨가함에 따라 소수성이 증가하여 젖음성이 낮아지

고 따라서 접촉각이 커짐을 의미한다. 이로서 환경친화적일 뿐

만 아니라 세정력, 유화력 등의 특성이 우수하고 생분해성이

우수한 계면활성제로 이용할 수 있을 것으로 본다.

(2) Pseudomonas aeruginosa로부터 생산된 생물 계면활성제의

여드름 유발균들에 대한 저해효과와 작용기작/박가인, 2012년

ㅇ 배경: Propionibacterium acnes(P. acnes)는 모낭과 피지선에 존

재하는 그람 양성의 혐기성 간균으로 여드름의 병인에 중요한

50

역할을 담당하며 화학적 합성 항생제는 여드름 균을 저해하여

여드름 치료에 효과적으로 사용되고 있다. 그러나 장기적인 항

생제의 사용은 P. acnes의 항생제 내성과 부작용을 초래하여

치료 실패율을 증가시켜 천연소재의 여드름 완화제품에 대한

요구가 늘어나고 있다. 따라서 기존의 여드름 치료에 가장 많

이 사용되고 있는 항생제인 clindamycin과 비교하여

Pseudomonas aeruginosa로부터 생산된 생물 계면활성제의 여

드름 유발균인 P. acnes 및 S. aureus(Staphylococcus aureus)

에 대한 저해 효과에 대하여 연구하였다

ㅇ 제조: 선발된 균주(CJM01)를 M9 medium(CaCl2 0.015g/l,

Na2HPO4 6g/l, KH2PO4 3g/l, NaCl 0.5g/l, NH4Cl 1g/l, MgSO4

0.0625g/l, Glucose 2.0g/l)에 접종하여 37℃에서 72시간 배양하

였다. 배양 후 배양액을 8,000 rpm의 속도로 40분 동안 4℃에

서 원심분리하여 cell을 제거한 배양액을 얻었다. cell을 제거한

배양액의 pH를 HCl를 이용하여 pH 2로 낮춘 후 하루 동안

4℃에서 침전시켰다. 침전후 다시 8,000 rpm의 속도로 40분 동

안 4℃에서 원심분리하여 supernatant과 precipitate을 얻었다.

그 supernatant 과 precipitate에 각각 2배에 해당하는 양만큼

Ethyl Ether를 첨가하여 1시간씩 3번 반복하여 추출하였다. 각

각의 Ethyl Ether층만 분리하여 rotary evaporator로 농축하여

51

Ethyl Ether를 모두 증발시켜 biosurfactants crude를 얻었다.

여드름 유발균으로는 Propionibacterium acnes KCTC 5527와

Staphylococcus aureus KACC 10778가 사용되었고, 생물 계면

활성제의 향균 효과에 대한 비교성분으로는 여드름 치료제 항

생제인 clindamycin이 사용되었다.

ㅇ 효과와 특성: 결과적으로 clindamycin에 저항성을 갖는 여드름

유발균에 대하여 Pseudomonas aeruginosa로부터 생산된

rhamnolipid 계열 생 계면활성제가 세포표면을 공격하여 효과

적으로 저해효과를 발휘할 수 있을 것으로 판단되며, 천연물로

서 안정성이 입증된다면 여드름을 완화시킬 수 있는 화장품 및

의약품에 적용될 수 있는 가능성이 있다고 여겨진다.

(3) Surfactant and antioxidant properties of an extract from

Chenopodium quinoa willd seed coats/María Eugenia

Letelier, 2011

ㅇ 배경: Quinoa(명아주과; 원산지 안데스지방) seeds have been

traditionally consumed as food by the native population of

the Andes region. These seeds contain several vitamins in

low concentrations, minerals, oils, antioxidants, high content

52

of proteins, starch, and essential free amino acids. Quinoa

coats are surfactant sub-products of the quinoa food

industry, which have been only characterized to contain

triterpene saponins. A quinoa seed coats hydroalcoholic

extract, displayed thiol compounds in addition to polyphenols,

the outmost layer of the seed contains antioxidants.

ㅇ 제조: The coat of C. quinoa willd seeds was extract by 30%

ethanol. Polyphenols were determined using catechin as

standard. Thiols were titrated with DTNB. Isolation of red

blood cells(RBC) suspensions were incubated with or without

increasing amounts of the quinoa extract for 15 min at 4℃.

ㅇ 효과와 특성: Extracts from plants contain several different

compounds which can elicit additive and/or synergic effects

on biological systems. Quinoa seed coats have only been

characterized in terms of triterpene saponin content, which

are responsible for its surfactant activity. This extract(thiol

compounds) also prevented/completely reversed the oxidative

activation of glutathione S-transferase(GST) by H2O2.

53

(4) Formulation of herbal conditioner shampoo by using

extract of fenugreek seeds and evaluation of its

physicochemical parameters/Gholamreza Dehghan Noudeh,

December, 2011.

ㅇ 배경: Shampoos have many properties in addition of their

detergency, such as conditioning and hair shining. Each of

these ingredients have special role in shampoo’s formulation.

In order to smooth the hair and make them glow the oily

materials called super fatty materials are used. This group

of materials can be lanolin ethoxylated derivatives, silicone

oils, liquid paraffin, sesame oil and Zhvzhvb oil. The

fenugreek extract has important role in reducing hair loss

and its conditioning mode.

ㅇ 제조: 200 g of the plant was weighted and it was extracted

using ethanol (50%) within 72 h. Collected extracts was

concentrated below 50°C by rotary evaporation method and

concentrated finally by freeze drier. To formulate a basic

shampoo; definite amount of sodium luryl sulfate, sodium

sulfosuccinate, N-alkyl betaein and coconut fatty acid

diethanol amid were added to an aqueous demineralized

54

water solution containing propyl and butyl paraben (1%).

Sodium luryl sulfate and sodium sulfosuccinate with coconut

fatty acid diethanol amid were added into demineralized

water and were mixed gently to avoid making any foam.

Then, propyl and buthyl paraben were added and mixed

gently. Previously prepared fenugreek extract was added to

the basic shampoo formulation, after which it was mixed

gently and then topped up with water where needed

ㅇ 효과와 특성: In this study, it was demonstrated that 95% of

applicants were happy with hair combing comfort, smooth

and shiny hair and lack of static electricity in their hair. It

is recommended that it is better to use herbal extract like

fenugreek extract rather than using other chemical because

herbal shampoos are safer and healthier.

(5) 천연세제의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 천연세

제/ 정순례, 2012년04월20일(10-1136995)

ㅇ 배경: 대부분 주방용 세제는 식기 등에 묻은 음식물 찌꺼기를

완전히 제거하기 위해서 과량의 세제를 반복적으로 사용함으로

인해 자연환경 파괴(훼손)과 사용자의 피부가 수분보유능력이

55

떨어져서 피부손상의 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 감이

나 배와 같은 천연과실을 숙성시키는 방법으로 세정기능을 높

일 수 있는 천연세제의 제조방법 및 그 제조방법이다

ㅇ 제조: 타닌 1~16중량%를 포함하는 감, 도토리, 상수리, 밤의 껍

질 중에서 선택된 하나 이상을 준비하는 단계와, 이 중에서 선

택된 어느 하나 이상을 물과 2:1~1:2의 중량비가 되도록 칭량하

고 혼합한 후 0.1~0.4 중량부의 소금을 첨가하는 단계와, 이 혼

합물을 상온에서 7일~15일간 숙성시키는 단계 및 상기 숙성된

소금이 첨가된 감, 도토리, 상수리, 밤의 껍질과 물의 혼합물의

찌꺼기를 망이나 체를 통해서 제거하는 단계를 포함한다.

ㅇ 효과와 특성: 본 발명에 따른 천연 세정제에 따르면, 유리나 운

동화와 같이 찌든 때가 묻어있는 물건으로부터 효율적으로 때

와 찌꺼기를 제거할 수 있다. 뿐만 아니라, 타일, 놋그릇, 가스

레인지 바닥과 같이 세정이 어려운 부분에 대하여 많은 노력을

들이지 않고 효율적으로 녹과 때를 제거할 수 있다. 또한 감에

들어 있는 타닌의 성질을 잘 이용하면 동물의 가죽과 같이, 부

패하기 쉽고, 물에 담그면, 팽창하며 건조하면 단단한 널판지와

같이 변성되는 물건에 대하여 효율적인 세정역할을 할 수 있다.

56

3.2 화장품기능성부여를 위한 천연물 및 생물원료와 성분

<표3-1> Crude drug ingredients used for cosmetic purpose

Plant name Common name

parts used

Active constituents Used

Acacia Concinna Shikakaipods(깍 지 )

Saponin , Sugar Promots hair grow th , preventing dandruff

Acorus calamus Sweet flag

Rhizome(뿌 리 )

M onoterpenes, Beta-asarone

Aromatic, Dusting powders, Skin lotions

A llium sativum GarlicBulb(구 근 )

A llicin , Adenosine

Promotes skin healing , Antibacterial

Azadirachta indica Neem Leaf L imonoid ,

TetranortriterpenoidsAntiseptic , Reduce dark spots, Antibacteria l

C e r e u s g randiflorus m ill Cactus Leaf Saponin , saccharides M oisturizing , tightening

of skinC i c h o r i u m intybus Linn Chicory Seed Sesquiterpene

LactonesFor skin of b lem ishes(손 상 된 피 부 보 호 )

Citru llus vu lgaris scharad

W a t e r mellon Fru it saccharides,

Carotenoid , TanninsSebum secretion(피 지 제 거 )

Citrus med ica linn

Lemon Fru it F lavonoid , triterpenoids

W hiten ing , astringent,depigmentation

Crocus sativus L inn

Salfron Stigma(암 술 머 리 ) Safranal, Carotenoid Post bath massage

Cucum is sativus L inn

C u c u m ber Fru it Cucub itacins M oisturizing

F o e n i c u l u m vulgare M ill Fennel Fru it Saponin , saccharides,

F lavonoid , Deodorant

Lawsonia a lba lam Henna Leaf Hanna tannic acid ,

G lucoside Shampoo

M alus pum ila M iller Apple Fru it Saccharides,

F lavonoid ,Triterpenoids M oisturizing , Antiaging

M a t r i c a r i a Chamollia Linn

Cham omile Flower A lpha-bisa lbolo ,

Choline Hair tonic

M entha avensis L inn M int W hole

p lant Triterpenoids Anti-persp iration(제 한 제 )

Panax ginseng may G inseng Roots Saponin , Saccharides,

triterpenoids Hair strengtheningpreparation

P o r t u l a c a o leracia Linn Purslane W hole

p lantSaponin , Saccharides,T riterpenoids, Tannin

Hair g rowth promotion , Anti-dandruff

P r u n u s ameniace Linn Peach Fru it Saponin , Saccharides,

T riterpenoids,Anti-ag ing, anti-kerati(각 질 제 거 )

Pueraria lobata ohw i

Carrot root Root Saponin , Saccharides,

F lavonoid , Astringent Cream

57

<표3-2> 발모, 양모기능성 천연물질

기 능 성 성 분 원 료 및 제 조 방 법 성 능 및 특 성

β-글 리 시 레 틴 산 (염 )(β-G lycyrrhetin ic acid)

감 초 또 는 동 속 식 물 의 뿌 리 또 는 근 줄 기 에 서 추 출 한 글 리 시 레 틴 산 을 무 기 산 으 로 분 해 하 여 얻 음

항 염 증 , 항 알 레 르 기 , 세 균 발 육 저 지 , 5α-reductase활 성 저 해

세 파 란 틴(Cepharanth ine)

방 기 과 Stephania cepharantha의 뿌 리 로 부 터 추 출 한 alka lo id

말 초 혈 관 확 장 , 혈 류 촉 진

당 약 추 출 물(Swertia herb ext.)

용 담 과 당 약 의 개 화 기 의 전 초 로 부 터 추 출 한 것

말 초 혈 관 확 장 , 혈 행 촉 진 . 피 부 온 도 상 승 , 세 포 분 열 활 성 화 인 정 .

고 추 틴 크 (Capsicumtincture)

가 지 과 고 추 의 과 실 을 에 탄 올 로 우 려 내 어 만 든 tincture제

모 근 자 극 , 두 피 극 , 가 려 움 억 제 , 말 초 혈 관 확 장 ,혈 류 촉 진 , 항 염 증 , 진 통 등

히 노 키 티 올 (Hinokitio l,β- Thujap licin )

노 송 등 으 로 부 터 얻 어 진 정 유 중 에 존 재 하 는 terpenoid화 합 물 의 일 종 .

살 균 , 세 포 부 활 , 원 형 탈 모 증 의 치 료 효 과 , 육 모 촉 진 작 용 보 고

요 드 화 마 늘 추 출 물(Iodized garlic

마 늘 의 에 탄 올 추 출 물 에 요 드 를 첨 가 하 여 무 취 화 하 였 슴

말 초 혈 관 확 장 , 혈 행 촉 진 , 살 균 등 .

고 삼 추 출 물 extract고 삼 Sophora flavescens의주 피 를 벗 긴 뿌 리 를 추 출

5α-reductase 활 성 억 제 , KGF, IGF-1 등 grow th factor 활 성 .

염 산 피 리 독 신(Pyridoxine HCl)

vitam in B6의 일 종 인 피 리 독 신 의 염 산 염 이 다 .

피 지 분 비 억 제 , 항 염 증

dl-α-토 코 페 롤 (dl-α-Tocophero l,V it E)

항 불 임 인 자 의 vitam in으 로 서 발 견 .

항 산 화 , 말 초 혈 관 확 장 , 혈류 촉 진 , 피 부 온 도 상 승

니 코 틴 산 아 미 드(N icotinam ide, N iacinam ide)

생 체 내 에 서 NAD 또 는 NADP 형 태 로 존 재 하 며 조 효 소 의 구 성 성 분

말 초 혈 관 확 장 , 혈 류 촉 진 ,영 양 공 급 , 모 세 혈 관 강 화 ,항 염 증 , 항 지 루 , 항 비 듬 등

니 코 틴 산 벤 질 (Benzyln icotinate)

벤 질 알 코 올 과 니 코 틴 산 혹 은 염 화 니 코 틸 과 의 반 응 에 의 해 얻 어 진 다 .

모 근 자 극 , 두 피 자 극 , 말 초혈 관 확 장 , 혈 행 촉 진

D-판 토 테 닐 알 코 올 (DPantothenyl a lcohol) 판 토 텐 산 의 alcohol형 유 도 체 . 판 토 텐 산 칼 슘 과 유 사 한 작 용

아 세 틸 판 토 테 닐 에 틸 에테 르 (Acetylpantothenylethylether)

화 장 품 기 제 에 의 용 해 성 , 피 부 에 흡 수 성 , 안 정 성 을 향 상 한 판 토 테 닐 알 코 올 의 유 도 체

육 모 촉 진 , 발 모 촉 진 , 가 려움 억 제 , 탈 모 방 지

비 오 틴 (Biotin ) vitam in H , 보 효 소 R로 불 림 . 세 포 부 활 , 성 장 촉 진 . 원 형탈 모 증 환 자 효 과 인 정 .

58

성 분 명 원 료 및 제 조 방 법 효 과

알 란 토 인 (A llanto in)소 의 양 막 의 분 비 액 중 에 서 발 견 . 뇨 산 이 나 요 소 를 원 료 로 부 터 합 성

세 포 부 활 , 항 염 증 , 항 알 레 르 기

이 소 프 로 필 메 칠 페 놀(Isopropylmethylphenol)

metacreso l과 염 화 isopropyl 혹 은isopropyl alcohol을 반 응 시 켜 서 얻 는 다 .

살 균 , 항 균 , 항 진 균 , 수 렴 , 항 산 화

에 스 트 라 디 올(β-Estrad io l)

난 포 호 르 몬 의 일 종 으 로 통 상 17β-Estrad io l를 나 타 낸 다 .

피 지 분 비 억 제 , 발 모 촉 진 , 5α-reductase활 성 저 해

에 티 닐 에 스 트 라 디 올(Ethynylestradio l)

Estron의 17번 을 에 티 닐 화 하 여 얻 은 합 성 난 포 호 르 몬 내 복 약 으 로 서 사 용

피 지 분 비 억 제 , 발 모 촉 진 , 5α-reductase활 성 저 해

염 화 카 프 로 늄(Carpronium chloride)

1973년 에 OTC약 으 로 서 승 인 . 의 약 품 으 로 서 , 원 형 탈 모 증 등 의 치 료 에 사 용 .

말 초 혁 관 확 장 , 혈 행 촉 진 , 임 상 시 험 에 서 원 형 탈 모 증 등 에 유 효 성 인 정 .

염 산 디 펜 히 드 라 민(D iphenhydram inehydrochloride)

항 히 스 타 민 제 의 일 종 , 모 세 혈 관 확 장 작 용 이 나 기 관 지 근 육 수 축 등 에 길 항 작 용

여 성 탈 모 증 및 여 성 의 미 만 성 탈 모 증 의 환 자 에 효 과 가 보 고

감 광 소 301(Photosensitizer 301 )

요 오 드 화 1-ethyl-2,6-methyl pyrid inium과 반 응 시 켜 얻 는 다

세 포 부 활 , 발 모 촉 진

캄 파 (Camphor) d-camphor는 장 목 으 로 부 터 얻 어 진 다

국 소 자 극 , 말 초 혈 관 확 장 , 방 부 작 용

살 리 실 산 (Salicylic acid)Sodiumphenoxide를 이 산 화 탄 소와 반 응 시 켜 Kolbe-Schm id t법 또는 Fenton법 에 의 해 합 성

각 질 용 해 , 항 균 , 항 비 듬 , 가 려 움 억 제

피 록 톤 올 아 민 (Piroctoneolam ine, Piroctoneethanolam ine sa lt)

4-methyl-6-(2 ,4 ,4-trim ethylpentyl)-2-pyridon hydroxyl am ino염 산 염 , am inopyrid ine을 원 료 로 합 성 에 의 해 얻 는 다 .

살 균 ·방 부 , 항 비 듬 작 용

펜 타 데 칸 산 글 리 세 리 드(G lyceryl pentadecanoate)

홀 수 지 방 산 인 펜 티 데 칸 산 과glycerin과 의 반 응 에 의 해 얻 어 진 다

토 끼 에 도 포 하 여 발 모 부 위 의 모 근 내 에 서 의 ATP의 증 가 가 인 정

l-멘 톨 (l-M enthol, l-p-M enthan-3-ol,Hexahydrothymol)

박 하 에 서 얻 어 지 지 만 , 합 성 에 의 해만 들 수 도 있 다 .

말 초 혈 관 확 장 , 가 려 움 억 제 , 살 균 ·방 부

모 노 니 트 로 구 아 야 콜(M ononitroguaiacol)

구 아 야 수 지 를 건 류 하 여 얻 어 지 는구 아 야 콜 의 Nitro 화 합 물 .

살 균 ·방 부 , 혈 행 촉 진

레 조 르 신 (Resorcin ,1 ,3-benzenedio l)

벤 젠 설 폰 산 을 등 을 alkali 융 해 하 여합 성

각 질 용 해 , 살 균 , 피 지 분 비 억 제

59

음이온

양이온

비이온성

양쪽성

계

년도별 계면활성제의 세계시장규모(단위 억달러)

3-3. 천연 계면활성제 시장분석

(1) 국제시장의 전체적인 현황과 전망

ㅇ 국제 계면활성제 시장의 특징은 비이온성 및 양쪽성 계면활성

의 수요증가, 환경 친화적(저-독성, 생분해성 등) 제품에 대한

수요 증가, 고기능화성 제품에 대한 수요증가 등을 들을 수 있

으며 2000년 계면활성제 시장은 미국, 유럽 및 일본이 각각

33%, 32%, 12%를 차지하여 세계시장의 75%를 점유하고 있다.

ㅇ 계면활성제에 대한 생산 성장률은 점차적으로 인도, 인도네시

아, 중국, 중남미 등 개도국으로 이전되는 추세이며 주요 선진

국은 생산량의 증가 보다는 새로운 첨단기술을 적용한 고부가

가치의 제품의 성장이 주도하고 있는 실정으로 판단된다. 국제

계면활성제 시장동향은 <그림3-1-3/5>에서 보는 바와 같다.

<그림3-1> 년도 별 계면활성제 세계시장 규모 및 성장세

60

0

20

40

60

80

100

2005 2007 2009 2011 2013

욕실용

세탁용

주방용

자동차용

총계

년도별 세제 종류별 시장규모(단위10억달러)

0

12.5

25

37.5

50

08 09 10 11 12 13 14 15

중국

인도

인도네시아

말레시아

태국

베트남

동남아시아지역 화장품시징규모 및 성장세(단위:10억불)

<그림3-2> 년도 별 세제종류별 세계시장규모

<그림3-3> 국제 화장품시장규모 및 성장세

<그림3-4> 동남아시아지역 화장품시장규모 및 성장세

61

31.6

20.116.315

Skincare

Haircare

Persnal Hygiene

Fragrance

Make-up

Male Toiletries

Babycare

유형별화장품시장 점유율(2010년 %)

<그림3-5>국제 화장품 분야별 시장 및 성장세

(2) 국내 계면활성제 및 화장품 시장규모와 성장세

ㅇ 국내 계면활성제 시장은 80년대 이후 15%의 고도성장을 유지

하였으나 친환경 및 인체무해 계면활성제개발의 국제추세에 따

른 자체 R&d 부족으로 국내 생산량은 2007년 이후 30만-35만

톤 사이에서 큰 성장이 없이 증감을 반복하고 있는 실정이다.

ㅇ 국내 화장품시장은 아모레퍼시픽(36.9%)과 LG생활건강(15.1%)

상위 2업체가 전체시장의 약 52%를 점유하고 있다. 특히 국내

선두화장품제조 기업들은 막강한 중국시장에 앞 다투어 진출

하여 이중 아모레 및 LG는 제품과 브랜드에서 경쟁력을 앞세

워 높은 해외매출성장세를 이룬 성공적인 마케팅전략은 주목할

만하다. 국내 화장품시장은 <그림3-5-7>에서 보는 바와 같다.

62

13.5

2.2

12.5

0.5 2.5

음이온계

양이온계

비이온계

양쪽성이온계

기타

07년 국내계면활성제생산(단위:만톤)

0

1000

2000

3000

4000

01 03 05 07 09 11

국내 한방화장품 시장규모 및 성장세(억원)

0

2000

4000

6000

8000

10000

01 03 05 07 09 11

국내기능성화장품 시징규모 및 성장세(억원)

020004000600080001000012000

05 07 09 11 13

국내화장품 년도별 매출추이(단위억원)

<그림3-6>국내 계면활성제시장규모 및 매출액추이

<그림3-7>국내 화장품 시장규모 및 종류별 시장점유율(2011년)

<그림3-8>국내 한방 및 기능성 장품시장규모 및 성장세

63

(3) 국내 계면활성제이용 화장품 특정 종류별 시장점유율

ㅇ 국내 화장품 종류별 시장은 다음과 같다.

<그림3-9> 국내 두발용 제품의 세부유형별 시장점유율

<그림3-10>국내 바디세정용 제품의 세부유형별 시장점유율

<그림3-11>국내 기능성화장품의 세부 유형별 시장점유율

64

(4) 국내 천연계면활성제를 활용한 화장품개발의 한계와 과제

ㅇ 제조업체의 영세성: 계면활성제는 다품종 소량 생산형태이며,

또 사업규모가 작은 제조회사의 난립으로 경쟁이 심하여 가격

하락과 품질저하를 초래하는 경우가 많다. 따라서 품목별 전문

화와 기능성 천연물 응용기술개발이 절실하다. 영세한 규모의

업체가 대부분으로 이직률이 높아 효율적인 인력관리가 어려

우며, 계면활성제 관련 전문 인력이 부족하다. 또한 영세한 규

모의 업체들이 난립돼 있어 가격경쟁이 치열하므로 안정적인

거래선 확보가 영역확보에 주요 관건으로 작용하고 있다.

ㅇ 전문 연구인력 부족: 전문 연구인력 추이는 지난 85년부터 기

업 부설연구소가 활성화되면서 연구 인력이 확충되었으나 석사

이상의 고급인력은 전체 10% 수준에 불과하다. 또한 소량다품

종이며 생산 공정이 단순하여 많은 노동력을 요하지 않으나 정

밀한 배합 및 반응기술을 요하는 기술집약적인 정밀화학 산업

의 특성상 전문기술인력확보는 업계의 성장에 매우 중요하다.

ㅇ 중간체 생산기술 낙후: 우리나라는 EO 부가물 및 무기약품 등

정밀화학제품은 생산되고 있으나 특수기술이 요구되는 의약품,

화장품용이나 불소·실리콘 등 계면활성제는 완제품 또는 중간

체를 수입하여 약간의 가공을 거쳐 시판되기 때문에 고부가가

65

치효과를 기대할 수 없다. 관련 업체들은 중간체제조 및 응용

기술 등 기반기술의 확보와 기술의 산업화의 노력이 필요하다.

ㅇ 기술 축적의 부족: 국내 천연유래의 계면활성제 제조기술 수준

은 미국, 일본, 독일 등 선진기술의 모방단계에서 벗어나지 못

하고 있으며 특히 이들의 기술이전을 규제하고 있고 업체의 영

세성으로 R&D 투자의 부담으로 기술축적이 어려운 실정이다.

대부분 업체가 범용제품에 대한 기술은 갖추고 있으나 천연유

래의 기능성 고부가가치 제품에 대한 기술력은 아직 많이 부족

한 상황이며, 인체 안전에 대한 관심고조로 환경 친화적인 생

분해성 천연계면활성제 등 자체적인 기술개발이 절실히 요구되

고 있으나 아직 이에 대한 기술개발은 부족한 상태이다.

ㅇ 외제 선호도: 소량 다품종을 요구하는 계면활성제 수요업체는

원료 및 중간체의 외국제품에 대한 선호도가 강하다. 2004년도

기준 우리나라 화장품원료수입 총1억6000만불 중 비누, 유기

계면활성제 원료수입이 3000만불로 거의 20%를 차지하여 유기

화학약품에 이어 2위로 제품이 개발되어도 외면당하는 경우가

많다. 고급화 및 품질향상을 위한 그 수요는 앞으로도 지속적

신장세를 유지할 전망으로 국산화가 요구되고 있다.

66

4차 지원: 천연 계면활성제의 제조기술 개발전략

1) 일시및장소:

2013년 9월 3일(화), 오후 2시㈜에바스코스메틱 연구소회의실

2) 참석자:

㈜에바스코스메틱 : 박성철 책임연구원

유기환 연구원

Reseat 프로그램 기술지원자 : 김 형원 전문연구위원

KISTI 프로그램 관리팀 : 길상철 책임연구원

3) 주제 및 토의사항

ㅇ 2013년 8월 7일 ReSEAT Program 기술정보지원자(김형원 연

구위원)가 ㈜에바스코스메틱 평택연구소를 방문하여 실시한 3

차 기술지원의 내용은 사내 관련인원에 회람하여 내용을 공유

하였으며 3차 기술 지원내용에 대하여 특별한 이견이나 추가할

내용에 대한 의견이 없는 것으로 확인 하였습니다.

ㅇ 4차 기술정보지원 주제는 "천연 계면활성제의 제조기술 개발전

략"으로그요약한내용은하기와 같습니다.

67

4. 천연 계면활성제의 제조기술 개발전략

4.1 천연유래 계면활성제 제조 및 응용기술 개발의 전략

(1) 화장품용 천연 계면활성제 제품개발 전략

ㅇ 국내 계면활성제 원료시장은 약 3000억 원이 넘으며 약 80%이상

이 수입에 의존하고 있어 외국기업과 대등하게 경쟁하려면 특히

고부가가치의 신제품개발을 위해서는 원료개발이 수반되어야 하

며 그러기 위해서는 다음과 같은 전략적 접근이 필요하다.

<표4-1>화장품용 신제품 개발전략

기 술 적 요 소

고 순 도고 성 능

소 량 으 로 강 력 한 성 능합 성 화 학 , 콜 로 이 드 과 학

자 기 회 합 성 유 화 력 , 침 투 력 , 세 정 력 계 면 과 학 , 나 노 과 학 ,

고 기 능 다 기 능 성

노 화 방 지 , 주 름 제 거 , 보 습 , 탄 력 , 피 부 보 호 , 미 백 , 항 균 성 , 발 모 , 비 듬 제 거

피 부 생 리 학 , 약 리 학 , 면 역 학 , 임 상 학

안 정 성 생 분 해 성 , 무 자 극 , 무 -알 러 지 미 생 물 학 , 피 부 과 학

감 성 적 요 소

사 용 성자 연 스 러 움 , 청 량 함 , 사 용 감 촉 , Relaxing

관 능 학 , 유 동 학 , 미 용 학 , 생 리 학

색 상 유 행 성 , 기 호 성 , 독 창 성 색 체 학 , 미 학향 취 취 향 , 독 특 성 , 지 속 성 , 향 료 학 , 개 성 학

경 제 성

원 료 구 하 기 쉽 고 가 격 이 저 렴 유 기 합 성제 조 공 정 공 정 이 간 단 하 고 제 조 가 용 이 유 기 합 성 및 정 제

제 품 저 렴 하 고 고 부 가 , 국 제 경 쟁 력디 자 인 , 상 품 학 , 포 장 학

요구 내용세부요소 관련기술개발전략

68

5 14

81

동물사료

화학약품

식용

천연 Fat/Oil 사용처(%)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

2005 2007 2009 2011

Ethylene

Benzene

Coconut Oil

Palm Oil

Soybean Oil

Surfactant Fdeedstock Prices(Cent/Lb)

0 10 20 30 40 50

Soybean

Rapeseed

PKO&Coconut

Tallow

Other Animal Fat

Oil/Fat world production and uses(Miltons)

(2) 원료선택을 위한 전략

ㅇ 계면활성제 원료인 Fat/Oil종류별 가격추이

<그림4-1> 세계 Fat/Oil가격추이

<그림4-3> 2008년 계면활성제 국제 원료가격

<그림4-2> 2007년 세계 Oil/Fat 생산량 및 중요용도

69

0

1.33333

2.66667

4

LAS AE AES AS NPEBatainsFAA AOS QAS FAO

2005

2008

Surfactant Product prices(Cent/Lb)

<그림4-4> 계면활성제 제품 국제가격

ㅇ 3Generations of Biomass to solve “"Peak Oil”"

<표4-2> 3Generations of Biomass and Why Biomass

3Generations o f B iom ass Why Biomass• G1 : Vegetable O il / Corn / Sugar Derived

• Sustainability prob lem needs Revo lutionary• Recent surfactant progress: Evo lutionary• A new surfactant value chain needed• A lgae / B iomass may offer a so lution• A Revolution in surfactants is possib le

• G2 : Non-food crops / Jatropha /B io-M ass Derived

• G3 : A lgae(조 류 ): "Industrial Farm ing"

<표4-3>천연유래 계면활성제 원료별 경제성비교

CorpsO il yield(w t % )

O il yield(L/Ha)

Land area needed(M ha) for all transport fue l needs of USA

% of Existingfarm area in USA

Corn 45 172 1,540 846Soybean 18 446 594 326Canola 23 1 ,190 223 122Jatropha 25 1 ,892 140 77Coconut 63 2 ,680 99 54O il palm 45 5 ,950 45 24

M icroalgae(70wt% oil)25-77

136,900 2 1.2

M icroalgae(30wt% oil) 57,700 4.5 2.5

70

4.2 천연유래 계면활성제 원료선택과 신제품 제조기술의 추천

(1) 재생원료의 Oleochemical합성으로 얻어지는 계면활성제

ㅇ 자기분해성 계면활성제제조를 위한 저가 재생원료

<표4-4>천연유래 자기분해성 계면활성제 재생원료

용 도 유 효 성 분 재 생 성 원 료

식 물 유 래 자 기 분 해 성 계 면 활 성 제

레 시 틴 (lecithin ), 사 포 닌 (saponin), 슈거 에 스 테 르 (sugar ester), 폴 리 글 리 세린 에 스 테 르 (polyglycerin ester), 솔 비 탄(sorbitan), 글 루 코 스 , 감 마 오 리 자 놀 , 스테 롤 (Stero ls), 당 류 (saccharide) 등

쌀 겨 , 맥 아 , 해 바 라 기 씨 , 피 마 자 씨 , 은 행 , 살 구 씨 , 복 숭 아 씨 , 아 보 카 도 열매 , 달 마 지 꿏 열 매 , 동 백 씨 , 유 체 꽃 , 월 견 초 , 고 초 추 출 물 , 감 , 도 토 리 , 상수 리 , 무 환 자 나 무 , 밤 껍 질 , 알 로 에 , 옥 수 수 대 , 조 류 (Algae) 등

ㅇ 재생원료의 Oleochemical합성으로 얻어지는 계면활성제

Raw materia ls asStarting M aterials

Prim ary O leochem icals

O leochem icalDerivatives

H2O

MoOH

Hydrolysis

<그림4-5> 재생원료로부터의 계면활성제

71

<그림4-7> 천연물질로부터의 각종 계면활성제합성 Route

triglyceride

amid ethoxylate

alcohol ethoxylate

Sterol EO Sterol ethoxylate

Amino acid Alkyl glutamateEO

Starch Glucose-Sorbitan ethoxylat-Sucrose ester,-Glucose ester-Alkyl polyglucose(APG)

＋

Fatty acid ethoxylate

＋

<그림4-6> Starting from: Sterol, Amino Acid and Starch

72

(2) Solvent free process of alkyl polyglycosides(APG) synthesis

<그림4-8> 계면활성제 APG 제조공정도

Anhydrous G lucose orG lucose monohydrate

(Dextrose)

Butanolysis

Transacetalization Acetalization

Neutralization

D istilla tion

Desolution

Bleaching

Aqueous Akyl Polyg lycoside(APG )

Corn Starch or Dextrose syrup

Butanol

Fatty alcohol

Fatty alcohol

W ater

W aterButanol/water

Acid cat. Acid cat.

140℃ vac 140℃ vac

FOH: Fatty alcohol

73

acid-catalyzedglycolysis

acid-catalyzedglycolysis

transglucosidationtransglucosidation

pulp sludge

APG

ethylene glycol

fatty alcohol C8-C14

H2SO4

PTSA

cellulose

glycol glucoside

PTSA

temperaturemolar ratio

Catalyst content

molar ratiocatalyst content

temperature & vacuumreaction time

(3) Microalgae로부터 얻어지는 Greenchemical 계면활성제

<그림4-10> Algae Oil 제조 공정도

<그림4-9> Pulp sludge를 이용한 APG 생산공정

PTSA:Para to luenesulfonate acid

74

(4) 생물 계면활성제 제조공정(Demonstration)

<그림4-11> 생물계면활성제 제조공정 흐름도 및 공정도

Culture of Pseudamonas aerug inonas at 30℃ for 72hrs w ith shaking 150rpm

Centrifuge at 8,000rpm , 40m in . at 4℃

Cell Culture medium w ithout Cell

Ethyl Ether Ext.

Precip . w ith 3N HCl at 4℃

Collect. Ethyle Ether Layer

Precip .

Ethyl Ether Ext.

Collect. Ethyle Ether LayerConcent. by Evap .

Concent. by Evap .B iosurfactant Crude C1

Resuspension w ith NaOH

Biosurfactant Crude P1

Resuspension w ith NaOH

Supernatant

75

(5) 루테올린(Luteolin) 함유 Ethosome의 제조공정

<그림4-13> 진공중화공정도

<그림4-12>피부 항염, 항알러지 성분 Ethosome 제조 공정도

76

(6) 채유 및 유지가공법

ㅇ 식물 원료의 전처리

- 정선과 탈피

- 분쇄와 열처리

<그림4-14>유지가공 공정도

77

ㅇ 채유방법

가. 용출법(rendering)

- 건식 용출법(dry rendering): 증기가열 또는 직화가열로 채유

- 습식 용출법(wet rendering): 물로 가열하여 채유

나. 압착법(mechanical expression)

- 식물성 유지원료에 압력을 가하여 채유

- 참깨, 콩 등의 식물 씨와 유채 등의 기름: crude oil

다. 추출법(solvent extraction)

- 유지 추출의 일반적 방법으로서 유박의 잔유유지를 최소화

- 유기용매(hexane)로 처리

- 유지성분을 용해시킨 후 채유

ㅇ 유지의 정제 단계

1 . 불 용 성 물 질 제 거 (desludge) (침 전 법 , 여 과 법 , 원 심 분 리 법 )

2. 가 용 성 물 질 제 거 (degumm ing ) (산 , 수 화 , 흡 착 제 , 물 리 적 방 법 )

3 . 유 리 지 방 산 제 거 (deacid ification) (여 과 , 원 심 분 리 방 법 )

4. 색 소 류 제 거 (bleaching ) (물 리 적 흡 착 및 화 학 적 흡 착 )

5 . 불 쾌 한 저 분 자 성 휘 발 성 물 질 제 거 (deodorization) (진 공 수 증 기 증 류 법 )

<그림4-15>유지정제 공정도

78

4.3 기능성 원료의 선택

(1) 천연 유래의 기능성 성분과 원료

<표4-5> 기능성 유효성분 및 원료용 도 구 분 유 효 성 분 원 료

주 름 방 지

비 텍 신 , 아 미 노 산 , 콜 라 겐 , 피 쉬 콜 라 겐 ,엘 라 스 틴 (elastin), 레 티 놀 (비 타 민 A), 토코 페 롤 (비 타 민 E), 아 미 노 산 , 피 토 카 인 , 하 이 드 라 킨 , 레 티 닐 팔 미 데 이 트 , 아 데 노신 , 폴 리 에 톡 실 레 이 티 드 레 틴 아 마 이 드 , 플 라 보 노 이 드 , 펩 티 드

상 황 버 섯 ,느 타 리 버 섯 , 대 나 무 , 녹 용 , 자라 , 로 얄 제 리 , 홍 삼 , 연 어 알 , 레 몬 , 단풍 나 무 /벚 나 무 잎 , 홍 조 류 , 녹 조 류 , 백리 향 , 고 삼 , 다 시 마 , 달 팽 이 , 광 어 비 늘 , 오 미 자 , 천 , 목 향

미 백 제 , 기 미 /검 버 섯 제 거

탄 닌 , 알 부 틴 (albutin ), 코 직 산 (kojic acid ), 피 토 클 리 어 , 폴 리 페 놀 , 아 스 코 르브 산 , 감 마 오 리 자 놀 , 에 틸 아 스 코 빌 에틸 , 아 스 코 빌 글 로 코 사 이 드 , 나 이 신 아 마이 드 , 알 파 -바 사 보 롤 , 루 시 놀

월 귤 나 무 , 닥 나 무 , 속 주 자 , 뽕 나 무 , 우엉 , 밤 나 무 껍 질 , 녹 두 , 대 황 , 녹 차 , 감초 , 오 배 자 , 황 백 ,정 향 , 감 초 추 출 물 , 상백 피 , 갈 근 , 감 초 , 백 작 약 , 쌀 눈 , 두 릅과 음 나 무 줄 기 와 잎 , 당 귀 ,상 지 추 출 물

각 질 제 거 , 피 부 개 선 피 부 보 습 제

Carageenan, 카 테 킨 , 비 타 민 C, 글 리 콜산 , 레 시 틴 (Recith in), 세 라 마 이 드(ceram ide), 히 아 루 론 산 (hyaluronic acid ), 폴 리 올 , 세 라 마 이 드 , 라 틱 산 ,

허 브 류 , 쑥 , 금 은 화 , 인 삼 , 작 약 , 홍 차 . 녹 차 , 당 귀 , 녹 용 , 산 수 유 , 사 향 초 , 오가 피 , 천 문 동 , 치 자 , 자 근 , 홍 화 , 솜 다리 추 출 물 , 향 부 자 , 알 로 에 , 살 구 , 토 마토 , 복 숭 아 나 무 , 은 행 잎 , 녹 두 추 출 물

항 균 , 항 -비 듬제 , 살 균 , 가려 움 증 , 피 부염 증 , 여 드 름방 지

Providon, 알 란 토 인 , 글 리 시 리 친 산 , 살 리 실 산 , 징 크 피 리 치 온 , 멘 톨 , 시 코 닌 , Decursin , decursinol, imperatorin, nodakenin , nodakenetin , 프 로 폴 리 스 , 캄 포 (camphor), (p ropolise), 피 리 독 신 ,

귤 피 , 작 약 , 인 삼 , 고 삼 , 감 초 , 황 련 , 당귀 , 상 황 버 섯 , 자 실 체 , 소 리 쟁 이 뿌 리 , 겨 우 살 이 추 출 물 , 무 환 자 나 무 , 느 타 리버 섯 과 새 송 이 버 섯 , 우 엉 뿌 리 , 우 엉 껍 질 , 은 행 잎 , 대 두 , 자 초 , 천 연 초 , 쇠비 름 발 효 원 액 , 두 릅 과 음 나 무 줄 기 와 잎 , 자 초

모 발 보 호 , 육 모 ,탈 모 방 지

사 포 닌 , 키 틴 , 키 토 산 , 필 수 지 방 산 (비 타민 F), 콜 라 겐 , 엘 라 스 틴 , 멘 톨 , 페 퍼 민트 ,G inseng ext., Garlic ext

연 근 , 홍 삼 , 비 타 민 나 무 , 로 즈 마 리 , 검정 콩 , 알 로 에 , 홍 삼 , 상 백 피 , 역 초 추 출물 , 쑥 부 장 이 , 민 들 레 , 국 화 , 녹 두 , 파프 리 카 , 해 초 , 하 수 오 , 인 삼 , 구 기 자 , 솔 잎 , 당 귀 , 천 궁 , 당 약 , 약 쑥 , 숙 지 황 , 백 작 약 , 측 백 엽 , 상 백 피 , 한 련 초 , 감 초 , 폐 각 류 , 모 시 풀 , 녹 차 , 율 무 , 울 금 , 계피 , 생 강 , 마 늘 , 지 황 추 출 물 , 은 행 잎

자 외 선 차 단

옥 틸 트 리 아 존 글 리 세 릴 파 바 , 드 로 메 트 리 졸 , 디 갈 로 일 트 리 올 레 이 트 , 메 칠 안 트 라 닐 레 이 트 , 벤 조 페 논 , 부 틸 메 톡 시 디 벤 조 일 메 탄 , 시 녹 세 이 트 , 옥 토 크 릴 렌

상 백 피 , 밤 , 황 금 , 백 련 초 , 산 초 , 차 , 미 강 유 , 마 디 풀

79

(2) 최근 개발된 대표적인 천연 기능성 성분(Demonstration)

ㅇ 플라보노이드(Flavonoid)

ㅇ 실리빈(Silybin)

권 백 으 로 부 터 분 리 된 바 이 플 라 보 노 이 드 (1) 2 ',8 ''-b iap igenin, (2 ) sumaflavone, (3 ) ta iwaniaflavone , (4 )amentoflavone, (5) robustaflavone. 피 부 주 름 제 거 효 능

M ilk th istle (엉 겅 퀴 )의 열 매 및 씨 에 존 재 하 는 폴 리 페 놀 분 획 으 로 , 70∼80%의 flavonolignan과 20∼30%의 폴 리 페 놀 플 라 보 노 이 드 성 분 으 로 구 성 되 어 있 다 . Flavonolignanm ixture의 주 성 분 은 실리 빈 (silyb in)이 며 , 생 물 학 적 활 성 이 가 장 큰 성 분 은 이 소 실 리 빈 (isosilyb in)과 실 리 크 리 스 틴(silychristin ), 실 리 디 아 민 (silyd ian in) 등 이 다 .

80

ㅇ 칼콘(Chalcone)

ㅇ 스틸벤(stilbene)

ㅇ 테린 및 셀리나(Terrein and selina)

모 노 히 드 록 시 스 틸 벤 은 티 로 시 나 아 제 저 해 효 과 가 없 으 나 디 히 드 록 시 스 틸 벤 은 티 로 시 나 아 제 효 과가 있 으 며 3위 치 의 히 드 록 시 기 에 대 한 다 른 히 드 록 시 기 의 위 치 에 티 로 시 나 아 제 저 해 능 력 이 다 르다 . cis-3,5-dihydroxystilbene(a)과 trans-3,5-dihydroxystilbene(b)

Chalcone은 티 로 시 나 아 제 (멜 라 닌 색 소 형 성 효 소 )의 강 력 한 억 제 제 이 며 히 드 록 실 기 의 위 치 가 활 성 도 에 중 요 한 영 향 을 미 친 다 . 2, 4 , 3 ’, 4 ’-hydroxychalcone(좌 과 2, 4, 2 ’, 4 ’-hydroxychalcone(우 )

최 근 미 백 기 능 성 소 재 의 개 발 은 주 로 미 생 물 유 래 의 성 분 들 또 는 약 용 식 물 유 래 의 성 분 들 이 주 류 를 이 루 고 있 다 . 미 생 물 유 래 의 대 표 적 인 성 분 으 로 는 Terre in이 라 는 물 질 이 있 는 데 , 이 의 작 용 원 리 는 멜 라 닌 세 포 에 만 특 이 하 게 발 현 하 는 전 사 인 자 인 m icrophthalim ia transcrip tion factor (M ITF)의 발 현 을 억 제 하 는 것 으 로 밝 혀 졌 다 ]. 또 한 약 용 식 물 유 래 의 대 표 적 인 성 분 으 로는 백 출 에 서 분 리 정 제 된 물 질 인 Selina를 들 수 있 다 .

81

4.4 천연 계면활성제를 이용한 기능성 화장품의 처방

ㅇ모발보호(Hair Care)

<표4-6>모발보호(Hair Care) Cosmetic (Example)

Hair Tonic Hair Care Herbal Shampoo성 분 명 작 용 함 량 (%) 성 분 명 작 용 함 량 (%)

H inokito l 모 근 부 활 , 살 균 0.1 Deionized W ater D iluent 62 .94

M enthol 소 염 0.1Acrylates/Beheneth-25 M ethacrylate Copolymer

Rheology M od ifier

3.95

Panthenol 세 포 증 식 , 진 정 0.2 Sodium Laureth Sulfate

Surfactant 22 .00

Salicylic acid 각 질 용 해 0.1 Cocam idopropyl Betaine

Surfactant 3.00

V itam in B6 HCI 지 루 억 제 0.1 Sodium Chloride V iscosity Ad juster

1.00

Castor O il 유 분 공 급 0.5 Hydrolyzed Soy Protein

Protein(Conditioner)

2 ,50

Tocopheryl acetate

혈 행 촉 진 0.2M alach ite Extract (and) W ater

M ineral Extract(Antioxidant)

2 .00

Nonoxynol-12 가 용 화 0.1

Propylene G lycol, DM DM Hydanto in,M ethylparaben (and) Propylparaben

Preservative 0.15

SD alcohol 40 살 균 , 소 독 60Sodium Hydroxide (18% )

Neutralizer 1.12

Perfume 향 취 부 여 적 량 FD&C Yellow No. 5 (0 .1% solution

Dye 0.52

Water 수 분 공 급 43 FD&C Blue No. 1 (0 .1% solution)

Dye 0.32

Fragrance Herbal Base Fragrance 0.50

82

ㅇ피부보호(Skin Care) 및 항비듬 샴푸(Anti-Dandruff Shampoo)

<표4-7> 피부보호 크림 및 항비듬 샴푸 (Example)

Fac ia l Foam C leansing Anti-w inkle Nutrient M oisture Cream성 분 명 작 용 함 량 (%) 성 분 명 작 용 함 (%)

아 실 글 루 타 데 이 트 아 미 노 산 세 정 제 20.00 글 리 세 린 천 연 보 습 제 6.00

다 이 소 디 움 라 우 로 일

설 폭 시 네 이 트저 자 극 세 정 제 20.00 레 시 틴 천 연 유 화 제 4.00

프 로 필 렌 글 리 콜 보 습 제 , 용 제 5.00 판 테 놀 천 연 보 습 제 3.00

피 이 지 150 모 노 스 테 아 레 이 트 유 화 제 5.00 대 추 추 출 물 세 포 안 정 제 3.00

스 킨 카 머 진 정 /수 렴 3.00 감 초 산 상 처 치 유 3.00

하 이 우 론 산 천 연 보 습 제 3.00 효 모 추 출 물 세 포 재 생 2.00

메 틸 그 루 세 스 -20 유 화 제 1.50 밀 단 백 질 영 양 2.00

트 레 할 로 스 보 습 제 1.00 하 이 우 론 산 (미 생 물 ) 천 연 보 습 제 5.00

스 크 럽 제 스 크 럽 0.40 귀 리 및 콩 단 백 질 영 양 4.00

콩 기 름 유 연 제 0.20 참 께 추 출 물 주 름 개 선 0.50

아 로 마 향 천 연 향 0.05 비 즈 왁 스 (벌 집 추 출 ) 천 연 유 연 제 1.50

벤 조 인 산 나 트 륨 식 용 방 부 제 0.25 트 레 할 로 스 천 연 보 습 제 1.00

메 틸 파 라 벤 식 용 방 부 제 0.20 현 미 및 해 바 라 기 유 천 연 유 연 제 2.00

디 소 디 움 이 디 티 금 속 이 온 봉 쇄 0.02 망 고 버 터 항 염 증 1.0

물 용 제 Balance 호 박 추 출 물 세 포 진 정 제 1.00

Anti-Dandruff Shampoo 마 추 출 물 여 성 호 르 몬 1.00

Selenium Sulfide Anti-Dandruff 2 .5 파 이 토 스 테 롤 천 연 유 화 제 0.70

Bentonite Anti-Dandruff 5 세 라 마 이 드 세 포 보 호 제 0.50

SLS paste Surfactant 35 올 리 브 유 천 연 유 연 제 0.50

M ethyl and propylparaben

Preservative q .s 카 보 머 점 증 제 0.30

Sod ium Hydroxide Neutralizer q .s 벤 조 인 산 나 트 륨 등 천 연 방 부 제 0.55

Color Dye q .s 비 타 민 E 항 산 화 0.20

perfumer Fragrance q .s 아 로 마 향 천 연 향 0.05

W ater D iluent Balance 물 용 제 60.2

83

4.5. 앞으로의 전망

ㅇ 계면활성제의 필수조건은 생분해성이 우수한 mildness의 제품,

생체에 대한 자극이 적으면서도 기존의 계면활성제가 지니고

있는 wetting, 기포력, 세척력 그리고 표면장력의 저항력과 같

은 우수한 물리적 특성을 지니고 있는 제제를 필요로 한다.

새로운 상품은 소비자의 요구에 따라서 계면특성에 더하여 유

연성, 살균성 그리고 미백 및 항노화 효과 등을 복합적으로

나타낼 수 있는 다기능성의 제품을 요구하고 있다.

ㅇ 당분간 팜유나 코코넛오일과 같은 천연유지를 원료로 하는 제

품과 cellulose나 sucrose, 아미노산 같은 원료를 비롯하여

polymer 등을 이용한 polymer surfactants, enzyme와 같은 새

로운 촉매를 이용한 합성제품의 개발이 더 활성화될 전망이

다. 특히, 생체나 환경에 대한 높은 안정성을 갖는 단백질계

biosurfactant와 미생물 및 식물천연원료의 추출물을 이용한

surfactants들이 새롭게 개발되고 있다.

ㅇ 현재 원료는 대부분 고가이며 특성상 응용분야가 제한되어 있

고 수요가 제한적으로 향후 대량생산에 의한 cost down 그리

고 식품과의 경쟁관계가 없는 미세조류(Micro-algae)와 같은

새로운 값싼 재생성 천연원료에 의한 Oleochemical에 따른 높

은 계면기능을 지닌 복합 고기능성제품개발이 이어져야 된다.

84

제4장

지원 결과

1. 지원결과의 종합

ㅇ 제 1차 기술지원에서는 계면과학의 이론적 배경과 계면활성제

의 분류, 특징 그리고 최신 계면활성제 활용 화장품의 트렌드

를 소개하였고 제 2차 지원에서는 최신 계면활성제 제조 및 활

용에 대한 특허 및 문헌분석과 함께 요소기술을 도출하였다.

ㅇ 3차 지원에서는 국내외 계면활성제의 제조 및 활용에 대한 요

소기슬을 선택하여 중점분석을 통한 특징적 기술을 소개하였으

며 아울러 계면활성제의 국제 및 국내 시장동향을 분석하여 분

야별 시장의 성장성과 특징 및 제품 트렌드를 소개하였다.

ㅇ 4차 지원에서는 최신 국내외 계면활성제의 제조 및 활용의 기

술의 분석에 따른 기술전략에 따라 (주)에바스코스메틱이 적용

하기에 적합한 원료를 선택하여 이에 따른 제조 및 활용기술을

요점적으로 추천하였다.

85

2. 지원의 한계

ㅇ 문헌 및 특허기술 내용상의 형태별 분석은 각 문헌 및 특허내

용의 설명에 따른 것으로 실제 구체적인 사용방법과 기능 및

성능을 객관적으로 정확하게 확인할 수 없어 기술 간의 정량적

비교에는 매우 제한적이다.

ㅇ 공개된 새로운 제조기술은 개념적이고 이론적으로 실제 제조에

직접적으로 적용할 수 있는 정확한 원료성분, 제조방법과 조건

및 처방(Formulation 또는 Recipe)의 접근에는 한계가 있다.

3. 지원의 효과

ㅇ 화장품용 천연 계면활성제의 종류 및 작용에 대한 이론과 제품

종류별 원료 및 제품의 특성은 물론 새로운 제조기술, 특히 인

체에 무해하고 무자극성 천연 및 생물 계면활성제의 제조기술

의 개발방향에 대한 이해에 큰 도움이 되었다고 본다.

ㅇ 합성 계면활성제 제품 중심에서 천연 계면활성제 제품이 증가

되고 있는 현 국내 화장품 및 세제 시장에서 (주)에바스코스메

틱의 신제품개발을 위한 기술적인 방향정립과 실질적 제품개발

을 위해 큰 도움이 되었다고 본다.

86

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88

저자소개

김 형원

․ 한양대학교 공과대학 화학공학과 졸업, 공학사.

화학장치설계 화공기술사

․ 미국 Texas University at Austin, Professional PM Course 수료

․ 전 LG엔지니어링(주) 기술담당상무

․ 전 (주)TSM Tech.(티타늄/스텐리스 강 가공전문업체) 기술전무

․ 전 SK Chemical(주) DMT제조기술 IRAN이전 담당 PM

․ 전 STX 제일종합기술 부사장

․ 한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램 전문연구위원

․ 첨단 정보분석 및 맞춤형 정보분석;

- 단백질결정학과 유전자 연구에 의한 약품발견

- 약초약품 분석기술과 품질관리 기술동향

- 바르는 천연염료시스템의 원료개발과 제조기술 적용방안

- 가스분리를 위한 고유량 금속멤브레인 제조기술

- 자연모방 초소수성멤브레인 등 다수