Hot Tech - 기능성 소재 및 차별화된 항노화 화장품 개발을 위한 연구전략
HOT TECH에서는 혁신기업의 기술력과 성과, 성공 노하우, 업계 동향과 전망을 살펴봅니다.
윤경섭 기술연구소장 (주)사임당화장품
한방화장품 전문기업
사임당화장품은 화장품이라는 여성 소비재를 연구개발, 생산, 판매하는 회사로 신사임당의 품격을 화장품에 녹여 내고자 하는 바람과 자연사랑, 고객만족, 자아실현이라는 사훈을 실천하고자 1995년에 방문판매를 유통으로 하는 한방화장품 전문기업으로 설립되었다.
사임당화장품은 특히 대한민국 화장품 산업의 큰 경쟁력이라 할 수 있는 한방/천연물에 대한 소재개발의 토대를 구축하고자 하였으며, 이에 제형연구팀 외에 소재개발 및 효능평가를 연구하는 소재평가팀을 편성하여 연구원 확보는 물론 국내·외 대학과 연구기관과의 폭넓은 네트워크를 구축하여 협력 연구를 진행해 왔다.
이러한 한방/천연물에 대한 연구결과, 2005년 경북 의성의 잇꽃씨(홍화씨)에서 추출한 잇꽃씨추출물을 주름개선 기능성 성분으로 식품의약품 안전처로부터 인증 받은 것을 시작으로, 의성 개나리 열매인 연교에서 추출한 연교추출물, 제천 황기에서 추출한 황기추출물을 주름개선 기능성 성분으로 각각 인증 받았으며, 주름개선제 외에 오가피줄 기추출물과 옥수수겨추출물을 각각 미백 기능성 성분으로 인증 받는 성과도 올렸다.
또한, 한방/천연물 외에 국내에서 새로운 소재가 개발된 사례사 없는 분야인 유기-무기 결합형 자외선차단제를 세계 최초로 개발하여 업계에 큰 관심을 불러일으킨 바 있다.
소재 및 기술 소개
(1) 화장품 시장규모 및 소재개발
화장품 생산금액은 2013년 기준 8조원으로 지난 5년간 연평균 성장률(CAGR)은 11.1% 수준이며, 2011년 기준 소매판매액 성장률 대비 2배 수준, GDP 성장률 대비 3배 이상의 성장률을 보이고 있다(한국은행, 통계청, Euromonitor).
국내 화장품 소재의 시장규모는 화장품 시장규모의 8%대를 기준으로 삼는다면 그 시장규모를 알 수 있다.
국내 화장품 소재개발은 1980년대에 물꼬가 터졌으며, 1990년대 고기능성 화장품에 대한 소비자들의 관심이 고조되면서 신소재 연구개발을 끊임없이 자극했다.
1990년대 초반까지는 기능성 소재보다는 수입대체에 의의를 뒀으며, 1990년대 후반 이후 미백, 주름개선 등 기능성 소재개발이 본격화됐다.
2000년대 들어 화장품법 제정과 기능성 화장품 관련 법규 시행에 맞춰 기능성 소재개발에 많은 노력과 자원 투입이 시도됐고 이후 다양한 범주의 소재개발 성과로 이어졌다.
기능성화장품은 2013년 기준 화장품 생산금액의 32.2%를 차지하고 있으며, 5년간 연평균 성장률(CAGR)은 무려 18.6%를 보여, 한국의 화장품 산업 수준을 향상시키는 데 큰 일조를 하였다.
(2) 기술연구소 로드맵
R&D 활동의 궁극적인 목적은 핵심기술 자체를 개발하고 확보하는 것이 아니라, 고객이 진정으로 원하는 제품을 효과적으로 개발하여 고객에게 새로운 가치를 제공하는 것으로, 시장과 고객이 원하는 제품을 적기에 개발하여 출시하지 못한다면 시장에서 경쟁우위를 차지하기는 매우 어렵다.
결국, R&D 활동에 있어서 가장 중요한 것은 고객 및 시장의 니즈를 정확히 파악하여, 이를 모든 R&D 활동의 지침으로 활용하는 것으로 이러한 환경 변화에 따라 로드맵의 역할은 매우 중요해지고 있다.
사임당화장품 기술연구소는 지난 2008년 SWOT 분석을 통해 소재개발, 제형개발 및 제품화에 대한 5개년 로드맵 작성과 4대 실천사항(감축, 향상, 제거, 창조)을 설정하여 운영하였으며, 2012년 기술연구소 팀별 5개년 로드맵을 작성하고, 2년마다 업그레이드를 통해 고객의 수요를 충족시키기 위해서는 어떤 제품이 필요하며 이를 위해서는 어떤 기술이 요구되는 가를 꾸준히 탐색하여 대응하고자 하였다.
기술연구소의 ① 기술정보팀은 연구관리, 연구기획 및 연구홍보에 대한 5개년 계획을 설정하였고, ② 제품연구팀은 고령친화라인, 재생/탄력/리프팅 라인 등 8개 라인에 대한 5개년 제품개발 계획을 설정하였으며, ③ 소재평가팀은 연구소에서 선정한 적 하수오 등 집중소재 3종, 고령친화소재 등 특화소재 5종, 소재개발을 위한 평가법과 표시광고 실증을 위한 평가법 구축과 매뉴얼 작성, 제품 내 위해성분 관리를 위한 분석법과 매뉴얼 작성에 대해 5개년 계획을 세워 연구를 수행하고 있다.
개발 성과
기술연구소는 지난 10여 년 동안 식품의약품안전처 인증 기능성 소재 5종, 기능성 후보 소재 3종 및 SID HY Complex(연승첩) 등 항노화 소재 9종을 개발한 바 있다.
여기서는 ① 한방/천연물 소재를 활용한 주름개선 기능성 소재(SID Astragalus RE, 황기추출물)와 ② 미백 기능성 후보 소재(SID White JYS, 적양 추출물), ③ 새로운 유형의 자외선차단제인 유기 - 무기 결합형 자외선차단제(SID UV-CUT)에 대해 소개하고자 한다.
(1) 황기추출물(SID Astragalus RE)
주름개선 화장품은 2013년 기준 기능성화장품 중 26.9%를 차지하고 있으며, 5년간 연평균 성장률(CAGR)은 23.1%를 보여, 미백 및 자외선차단 화장품보다 시장규모가 크며 성장률도 높다.
또한 향후 지속적으로 증가할 것으로 예상되는 항노화 화장품에서 중요한 부분이기도 하다.
사임당화장품 기술연구소는 GAP(Good Agricultural Practices) 인증 받은 제천 황기로부터 다양한 추출방법, 성분분리, 효소처리/생물전환기술(Bio-Conversion Technology)
( 그림 1 참조) 등의 기술을 통해 칼리코신(Calycoisin)과 포르모노네틴(Formononetin)을 주성분으로 하는 황기추출물을 개발하였다.
황기추출물은 항산화효과(40% 증가)와 피부 주름개선 효과(Type I Collagen 증식효과는 농도 의존적으로 콜라겐 증식효과가 증가하였으며, 역시 효소처리로 생물전환시킨 소재의 콜라겐 생성량이 120% 이상 증가) 및 황기추출물 함유 크림에 대한 인체적용 시험(1개월부터 주름개선 효과를 보이며, 3개월 후 최대 34% 주름감소 효과를 보임)을 통해 주름개선에 대한 유효성을 확인하였으며, 최종적으로 2008년부터 식품의약품안전처로부터 황기추출물을 함유한 주름개선 기능성화장품을 인증 받았다.
사임당화장품 기술연구소는 상기 생물전환기술을 통해 개발된 기능성 소재를 활용하여 ‘인현진+’ 제품을 개발하였으며(2010년), 이를 통해 2014년 농림식품신기술(NET)을 인증 받았다.
또한 사임당화장품 브랜드인 ‘자보예’ 개발(2013년)에도 적용되어, 2015년 장영실상을 수상하게 되었다( 그림 2 참조).
(2) 적양추출물(SID White JYS)
미백화장품은 2013년 기준 기능성화장품 중 10.4%를 차지하고 있으며, 5년간 연평균 성장률(CAGR)은 1.7%를 보여, 시장규모가 작으며 성장률도 낮다.
피부 미백은 미백 소재에 의한 단순 미백효과보다는 자외선차단제와 함께 처방이 되어야 하므로, 지난 2000년 후반 복합유형의 기능성화장품이 증가함에 따라 지속적으로 감소하였다.
그러나 동양인에 있어 피부 미백은 여전히 중요한 부분으로 지속적으로 연구되어야 하는 분야이다.
사임당화장품 기술연구소는 다양한 추출방법, 성분분리, 효소처리/생물전환기술(Bio-Conversion) 등의 기술을 통해 허수타노놀(Hirsutanonol)을 주성분으로 하는 적양추출물을 개발하였다.
적양추출물은 α-Glucosidase 활성저해 효과(IC50 = 23.1 ±0.4 μg/mL)를 나타내었으며, 세포수준에서 Tyrosinase의 Glycosylation 저해와 농도 의존적으로 멜라닌 생성의 감소를 확인할 수 있었다(멜라닌 = 47.7± 2.3% @ 40 μg/mL, 비교군으로 Arbutin의 경우, 멜라닌 = 51.1±1.1% @ 100 μg/mL). 또한 적양추출물은 MITF와 TRP-1의 발현을 저해하고, p-ERK의 발현을 증가시키는 것으로 확인되었다.
현재 식품의약품안전처로부터 적양추출물을 함유한 미백 기능성화장품을 인증 받기 위해 인체적용시험 중에 있다.
(3) 유기 - 무기 결합형 자외선차단제(SID UV-CUT)
자외선차단 화장품은 2013년 기준 기능성화장품 중 14.9%를 차지하고 있으며, 5년간 연평균 성장률(CAGR)은 1.6%를 보여, 주름개선 화장품보다 시장규모가 작으며 성장률도 낮다.
미백 화장품과 마찬가지로 자외선차단 화장품도 2000년 후반 복합유형의 기능성화장품이 증가함에 따라 지속적으로 감소하였다.
자외선차단 화장품(복합유형 포함) 시장은 오존층 파괴 등으로 인한 환경의 변화, 피부암 등의 자외선으로 인한 질병 대두, 노화방지와 자외선의 인과 관계 규명 등으로 인하여 꾸준히 성장하고 있으며 미래유망 시장으로 주목받고 있다.
식품의약품안전처 고시(제2013-190호, 2013-06-25)에 의하면 국내 고시된 자외선차단제는 29종(유기물 27종, 무기물 2종)이며, 국내 개발자에 의해 신규 개발된 자외선차단제는 전무한 실정이다.
국내에서의 자외선차단제 개발은 기존 고시된 유기물 및 무기물 차단제를 재가공하여 화장품에 처방하기 쉽게, 또는 같은 함량을 사용하지만 자외선차단 효과가 높게 하는 방향으로 진행되어 왔다.
사임당화장품 기술연구소에서 개발한 유기-무기 결합형 자외선 차단제는 실세스퀴옥산[Silsesquioxane, (-SiO1.5R-)] 계열의 자외선차단제를 제조하는 것으로, R 그룹으로 자외선을 흡수하는 분자를 결합시켜 자외선을 흡수할 수 있는 전구체(Precursor)를 제조하고, 이를 고분자화시켜 자외선을 흡수할 수 있는 그룹을 함유한 폴리실세스퀴옥산(Polysilsesquioxane, PSQ) 입자(상품명: SID UV-CUT)를 합성한 것이다.
이는 유기물 자외선차단제와 동일한 메커니즘으로 자외선을 흡수하여 자외선차단 효과를 나타내지만, 무기물 차단제와 유사한 성상(용매에 녹지 않는 무기물 파우더)을 가지고 있어 유기물 자외선차단제와 무기물 자외선차단제의 장점만을 가지고 있다.
SID UV-CUT는 고분자 자외선차단제로 피부안전성 및 지속성이 양호하며, 실리콘 유사 화합물로 백화현상이 없고(유사한 입자 크기의 이산화티탄은 백화현상 보임), 유사한 입자 크기의 이산화티탄과 고분자 자외선차단제인 Parsol SLX (Polysilicone-15, DSM사)보다 자외선차단 효과가 큰 장점을 갖고 있다.
SID UV-CUT는 이러한 기술의 우수성을 바탕으로 2008년 지식경제부와 2011년 보건복지부(보건산업진흥원)으로부터 신기술 인증을 받았다.
향후 계획 2013년 보건복지부와 식품의약품안전처에서 ‘2020 화장품산업, G7국가로 진입/화장품산업 중장기 발전계획’이라는 보도 자료를 발표하였다.
이런 배경에는 국내 화장품산업이 한류열풍과 2010년 이후 지속적인 투자로 5년간 연평균 성장률(CAGR)이 11.9%, 수출 23%의 높은 성장률을 유지하며 세계 11위 시장에 진입하였으나, 아직 선진국 대비 낮은 기술수준, 브랜드 인지도, 내수 위주의 마케팅으로 인한 산업경쟁력의 취약함이 현실이기 때문이다.
따라서 화장품산업 중장기 발전계획에는 취약한 생태계와 낮은 인지도 및 수출 저해 국내·외 규제 요인 등을 극복하여 소득과 고용 창출, 국격 상승기여, 미래 창조경제 실현에 기여하고자 하는 의지가 담겨 있다.
사임당화장품에서는 2012년에 작성한 기술연구소 로드맵에 따라 지속 연구수행과 업데이트를 계획하고 있다. 2015년 이후 좀 더 글로벌 소재, 글로벌 화장품 개발에 발맞추어 한방/천연물 소재 개발은 물론 신규 자외선차단제인 SID UV-CUT의 식품의 약품안전처 고시화 관철을 목표로 하고 있다.
또한 파지테라피 기술, 식물세포 조직배양 기술을 통한 차별화된 소재 및 제품화도 진행할 예정이다.
화장품산업은 시장예측에서 기술혁신이 요구되고, 마케팅 중심에서 연구개발과 마케팅의 협업이 필요한 시기다.
삼성경제연구소 자료에 의하면, 화장품 산업의 3대 진화방향(2012년)은 ① 기초연구: 피부노화의 비밀을 규명, 근본적 노화치료 기술의 개발은 물론, ② 상품개발: 타 사업과의 융합하는 융복합 솔루션(미용기기, 사물인터넷 접목 등)이 요구되며, ③ 마케팅: 차별화된 기술 / 성분과 감성을 자극하는 연구개발 스토리텔링으로 제시하고 있다.
이를 위해서는 장기적인 측면에서의 피부 항노화 원천기술 확보, 화장품의 효능을 향상시킬 수 있는 보조용품으로서의 융복합 미용기기 개발 및 트렌디하고 차별화된 소재/콘셉을 활용한 단기과제의 도출이 필요하다고 할 수 있다.
(주)사임당화장품
주소 (본사)충북 청주시 청원구 오창읍 양청송대길 143, (서울 사무소)서울특별시 동작구 동작대로 25 사임당화장품빌딩
홈페이지 www.saimdang.co.kr
대표이사 이형규
사업분야 화장품, 의약외품
지식재산권 특허등록 39건, 특허출원 17건, 디자인 등록 32건, 상표등록 147건, 상표 출원 2건