광안정성: 필터는 빛 속에서 그대로일까

필터도 빛에 분해된다

광안정성이란 자외선차단 필터가 빛을 받아도 구조가 무너지지 않고 흡수 능력을 유지하는 성질을 말한다. 문제는 모든 필터가 이 성질을 충분히 갖추지는 않았다는 데 있다. 일부 유기 필터, 특히 대표적 UVA 필터인 아보벤존은 자외선을 받으면 들뜬 상태를 안정적으로 처리하지 못하고 비교적 빠르게 광분해(photodegradation: 빛을 받아 분자가 분해되는 것)를 일으킨다.¹ 필터가 분해되면 그만큼 자외선을 흡수할 분자가 줄어들므로, 바를 당시에는 표기대로였던 차단력이 시간이 지나며 떨어질 수 있다. EP.5에서 본 무기 필터가 광안정성이 높다고 한 것은 바로 이 대비에서다.

조합이 안정성을 좌우한다

여기서 중요한 사실이 하나 있다. 제품 전체의 광안정성은 개별 필터의 안정성만으로 예측되지 않으며, 필터들 사이의 상호작용이 결정적이다.¹ 같은 아보벤존이라도 무엇과 함께 배합되느냐에 따라 운명이 갈린다.

나쁜 조합이 있다. 아보벤존과 UVB 필터인 옥티녹세이트(octinoxate)를 함께 넣으면, 두 분자가 빛 아래 서로 반응해 오히려 광분해가 촉진되고 UVA 차단 성능이 손실되는 것으로 보고된다.² 반대로 좋은 조합도 있다. 옥토크릴렌(octocrylene) 같은 안정화제나 베모트리지놀(Tinosorb S) 같은 차세대 광안정 필터는 아보벤존의 광분해를 늦춘다 — 한 연구에서 베모트리지놀을 넣자 상당한 자외선 조사 후에도 아보벤존의 UVA 차단 성능이 유지됐다.³ 조합의 문제는 유기 필터끼리에 국한되지도 않는다. 광촉매 활성을 가진 무기 필터(표면 코팅이 없는 이산화티타늄 등)를 유기 필터와 함께 쓰면 그 유기 필터를 분해할 수 있어(EP.5), 무기 입자의 표면 코팅 역시 조합 설계의 일부가 된다. 즉 광안정성은 성분표에 어떤 필터가 있느냐만이 아니라, 그것들이 어떻게 함께 설계됐느냐의 문제다.

안정화의 전략

그래서 잘 만든 자외선차단제는 광안정성을 처음부터 설계에 넣는다. 광분해가 잘 되는 필터에는 옥토크릴렌 같은 안정화제를 짝지어 들뜬 상태의 에너지를 안전하게 흘려보내게 하고, 넓은 파장을 광안정하게 흡수하는 차세대 필터를 채택하거나, 광안정성이 높은 무기 필터를 함께 쓰기도 한다(EP.5). 나아가 필터를 미세 캡슐에 담는 캡슐화나 전달 기술로 반응성 있는 분자들을 분리·보호해 광분해를 늦추는 접근도 쓰인다. 이 모든 것이 '필터를 고르는 일'을 넘어 '필터가 빛 속에서 어떻게 거동할지를 나노 단위로 설계하는 일'에 가깝다.

처음의 숫자를 끝까지

정리하면, 자외선차단제에 적힌 SPF·PA는 필터가 온전한 '처음'의 값이고, 광안정성은 그 값이 자외선을 받는 시간 속에서도 유지되게 하는 조건이다. 광분해가 잘 되는 필터라도 조합과 안정화로 다스릴 수 있고, 그 설계가 있어야 표기된 숫자가 실제 사용 시간 동안 의미를 갖는다. 물론 아무리 잘 설계해도 시간이 지나면 재도포가 필요하고, 애초에 충분히 발라야 한다는 실사용의 조건은 남는다 — 소재와 지수의 과학이 실제 피부 위에서 어떻게 작동하는지, 그 마지막 간극을 다음 편에서 본다.