계면활성제

계면활성제란 한 분자 내에서 물을 좋아하는 친수기와 기름기를 좋아하는 친유기를 함께 갖는 물질을 말합니다. 친수기는 극성, 친수성이며 친유기는 비극성, 소수성, 친유성의 특징을 갖습니다. 계면활성제는 표면의 장력을 낮춰주는 작용을 합니다. 계면활성제가 표면의 장력을 낮출 수 있는 것은, 계면활성제가 계면에 흡착하면서 계면의 성질을 바꾸거나 계면의 자유에너지를 낮추어 물과 기름이 잘 섞일 수 있도록 도와주기 때문입니다.

계면활성제는 수용액에서 미셸(micelle)을 형성합니다. 미셸은 계면활성제의 친수성기가 바깥의 수용액과 닿고, 소수성기가 안에서 핵을 형성하여 만들어지는 구형의 집합체입니다. 수용액 내의 계면활성제 농도가 증가하면 미셸을 형성하게 되고, 미셸을 형성하기 시작하는 시점의 계면활성제의 농도를 임계미셀농도 (CMC, Critical Micelle Concentration)이라고 합니다.

계면활성제의 중요한 특징 중 하나인 HLB 값은 계면활성제의 친수성과 친유성 비율을 수치화하여 상대적으로 비교할 수 있도록 하는 값을 말하며 분자량/분자량 x20'으로 계산합니다. HLB 값이 낮을수록 친유성이며 1~3의 값을 갖는 계면활성제는 소포제, 4~6은 w/o 유화제, 7~9는 침투 습윤, 8~18은 유화제, 13~15는 세정제, 15~18은 가용화제로 사용됩니다.

계면활성제는 크게 5가지로 구분할 수 있습니다. 
1. 음이온성 계면활성제: 음이온성 계면활성제는 음이온을 갖는 친수기와 친유기를 갖는 형태로, 세정작용과 기포 형성 작용이 우수하며, 비누, 샴푸, 클렌징폼에 주로 사용되고 있습니다.
2. 양이온성 계면활성제: 양이온성 계면활성제는 양이온을 갖는 친수기와 친유기를 갖는 형태로, 살균 및 소독 작용을 하며 모발의 유연효과를 주고 정전기를 방지할 수 있습니다. 때문에, 헤어 린스, 헤어 트리트먼트, 섬유유연제 및 대전 방지제로 주로 사용되고 있습니다.
3. 양쪽성 계면활성제: 양쪽성 계면활성제는 산성일 때 양이온성, 알칼리성일 때 음이온성으로 활성화되는 계면활성제입니다. 피부 자극성과 독성이 낮으며, 세정력, 살균력, 기포력 및 유연 작용이 우수하여 베이비용 제품, 저자극 샴푸, 거품안정제, 기포 촉진 효과 목적으로 주로 사용되고 있습니다.
4. 비이온성 계면활성제: 비이온성 계면활성제는 친수기가 이온을 띄지 않는 계면활성제로, 피부 자극이 적어 주로 기초화장품에 사용되고 있습니다.
5. 천연 계면활성제: 동식물에서 추출하여 얻어지는 천연 계면활성제로는 레시틴과 사포닌이 있습니다.


계면활성제를 사용하여 화장품을 제조하는 기술은 크게 3가지로 구분할 수 있습니다.
1. 가용화(Solubilization): 가용화는 물에 녹지 않는 소량의 유성 성분을 계면활성제의 미셸을 이용해 용해하는 상태를 말합니다. 가용화된 제형은 투명하여 빛을 투과할 수 있는 특징을 가지며, 주로 스킨 토너, 향수, 미스트 등에 활용됩니다.
2. 유화(Emulsion): 유화는 서로 섞이지 않는 두 액체의 한쪽이 작은 방울 형태가 되어 미세한 입자의 상태로 균일하게 분산시키는 것을 말합니다. 유화된 제형은 불투명하여 빛을 반사하게 됩니다. 유화는 크게 2가지로 나뉘며, 오일이 물에 분산된 w/o(water-in-oil) 유화와 수성 성분이 오일에 분산된 o/w(oil-in-water) 유화가 그것입니다. 유화의 종류를 판별하는 데에는 색소, 희석, 전기전도도 등을 활용할 수 있습니다.
3. 분산(Dispersion): 분산은 기체, 액체, 고체 등 하나의 상에 다른 상이 균일하게 혼합되는 것을 말합니다. 분산이 활용되는 화장품 제품으로는 파운데이션, 마스카라, 아이라이너, 립스틱 등이 있습니다.