<HLB가 뭔데…?>

토너, 에멀젼, 로션, 크림, 버터…

언제부터인가 페이셜 제품의 종류에 ‘에멀젼’이라는 아이가 슬그머니 자리를 잡고 있네요.

그런데 정작 어떤 아이들을 보고 ‘에멀젼’이라고 하는지에 대해 명확히 알고 계신 분들은 그닥 많지 않더군요.

에멀젼의 사전적 설명은… ‘두 가지 이상의 물질(대개 액체)를 혼합할 때 한쪽 물질/액체가 미세한 입자[internal phase]로 되어 다른 물질/액체 속[external phase]에 분산되어 있는 것’을 말하는 거에요.  

쉽게 말해서 우유(牛乳)를 떠올리시면 됩니다.

크림이나 로션은 에멀젼과 다르게 보이기는 하지만, 유분과 수분의 성분비가 다를 뿐 얘네들도 기본적으로 동일한 ‘에멀젼(emulsion)’이라는 형태를 가지고 있죠.

이런 에멀젼도 크게 두 가지 종류로 나눌 수 있어요.

먼저 수중유(水中油, oil-in-water, O/W)라고 해서 수상층 안에 아주 미세한 기름 방울들이 존재하는 종류입니다.

만들고 난 후의 제품 안정성도 높아서 만들기도 상대적으로 쉽고…대부분 페이셜 제품 (에멀젼, 로션, 크림…)에 해당되지요.

다른 종류로는 유중수(油中水, water-in-oil, W/O)입니다.

수중유 형태의 반대로 생각하시면 되는데, 말 그대로 기름 안에 미세한 물방울들이 존재하는 형태에요.

유화의 안정성이 낮아서 만들기 약간 어렵기도 하고요…

워터프루프(water-proof) 제품이나 메이크업 제품, 또는 선스크린 등에 많이 쓰입니다.

예전에 ‘유화제’ 에 대해서 말씀 드렸던 것 기억하시나요?

거기서 설명을 드렸다시피 모든 유화제는 자체의 극성과 무관하게 두 부분으로 나눌 수 있습니다.

친수성(親水性, hydrophilic) 머리 부분과 친유성(親油性, lipophilic) 꼬리 부분이죠.

그런데 왜 갑자기 유화제를 들먹거리느냐고요?

왜냐하면 이 아이들이 유화과정에서 어떤 형태로 마이셀(micelle)을 만드느냐에 따라 수중유가 되느냐, 유중수가 되느냐 달라질 수가 있기 때문이죠…

아래 그림처럼요…

아…물론 일단 두 물질의 양에 큰 영향을 받고요…

예를 들어, 10리터의 물과 한 컵의 오일이면 어떤게 분산이 쉽게 될 지는 뻐~~언하죠…^^

그 밖에 온도, 압력, 유화제의 종류 등 다양한 요소가 영향을 줍니다.

이렇게 유화에 영향을 주는 요인이 똑같다면 어디에선가는 유화제의 친수성((親水性) 부분과 친유성(親油性) 부분이 균형을 이루는 중간 지점이 생기게 마련이지요.

이  두 부분이 균형이 될 때를 HLB (Hydrophile-Lipophile Balance; 이후HLB)라고 부릅니다.

이 상태에서 가장 안정한 상태의 에멀젼을 만들 수 있다는 이야기이죠…

이게 바로 ‘HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) 시스템’, 혹은 그냥 줄여서 HLB라고도 쓰는데, 1949년 윌리엄 그리핀 (William C. Griffin) 박사가 고안해 낸 이론입니다.

이 HLB 시스템의 장점은 적절한 유화제의 종류와 양을 정하는데 필요한 시행착오를 줄이는 데 획기적이라는 거죠.

HLB는 0부터 20까지의 값을 갖는데, 0에 가까울 수록 친유성(親油性) 그리고 20에 가까울 수록 친수성(親水性) 성질을 갖습니다.

HLB 시스템에서는 모든 오일과 기름 성분들, 그리고 유화제에도 각각 HLB 값이 정해져 있습니다.

예를 들어, 우리가 삼합레시피에 주로 사용했던 FCO의 INCI 이름은Caprylic/Capric Triglyceride 또는 줄여서Triglyceride 이고 이 아이의 HLB값은 5입니다.

따라서, 우리가 FCO가 들어있는 용액을 유화시키기 위해서는 유화제의 HLB값이  5±1정도인 것을 찾아 사용하면 된다는 이론 입니다.

정말 쉽죠?

잠깐…

그런데, 만약 내가 사용한 오일과 딱 떨어지는HLB값을 가진 유화제가 없다면요?

헉~

그럴수도 있겠죠…?

그래서 이HLB시스템의 묘미는 바로 다른HLB값을 가진 두 개의 유화제를 적절히 섞어서 비슷한 HLB값을 찾아내면 된다는 점입니다.

호오~ 그럴싸 한데…?

은근 괜찮은 방법이져?

단, 이 때 사용하게 될 유화제는 e-wax와 같이 혼합유화제가 아닌 단일유화제를 사용하셔야 합니다.

예를 들어, 우리가 사용하는 e-wax는 Cetearyl alcohol과 polysorbate 60라는 두 종류의 유화제가 이미 혼합되어 있는 형태입니다.

Cetearyl alcohol의HLB은 15.5이고, polysorbate 60은 14.9입니다만, 제조사가 밝히는 e-wax의HLB는 14.9입니다.

HLB 14.9 짜리 유화제로 지금까지 그 많은 샘플들을 유화 시켜왔다는 이야기인데 말이 안되죠?

이런 혼합유화제로는HLB의 계산을 할 수 없다는 거…아시겠죠?

오늘은 여기까지…

아주 기초적인 설명으로 마치기로 하고요…

다음 포스팅부터 유상층의 성분들로부터HLB값을 계산하는 방법을 알아보겠습니다.

즐거운 크래프팅하세요!

이번에는 정말정말~ 배우기도 싫고, 설명해 드리기도 싫은 계면활성제 (Surfactant)에 관해 이야기 해 보기로 하죠.

계면 활성제(Surfactant)라는 건, 말 그대로 ‘계면(Surface, 표면)을 활성화(Active)시키는 시약(Agent, 재제)’을 줄인 말입니다.

하지만, 깊이 들어가자면 한도 끝도 없이 갈 수 있는 분야일 뿐더러, 저 역시도 따로 설명하기도 어렵고…글을 읽으시는 분들도 지루하실 테고…

그 계면 활성제 중 ‘유화제(Emulsifier, 乳化劑)’에 대해서만 필요한 만큼만 사알~짝 정리해 보고 가겠습니다.

나중에 또 필요하면 그 때 다시 업데이트 하기로 하고요…

유치원에 다니는 아이라도 ‘물과 기름은 서로 섞이지 않는다’ 정도는 알고 있죠.

왜 그럴까요?

물리-화학적으로 설명하자면, 극성(極性, Polarity) 때문입니다.

자, 한번 원자/분자 레벨로 가서 설명해 볼까요?

어떤 원자나 분자의 ‘극성’이라는 건, 그 애들이 가지고 있는 핵(+)과 전자(-)의 비율에 따라 결정된다는 거죠..

일단, 어떤 애들은 핵과 전자의 비율이 들쭉날쭉하고 한 쪽에 치우쳐서 균형을 잃기도 하죠…

질풍노도 시기의 아이들이랄까…불안정하죠…일진 애들…? ㅎㅎ

뒤져서 나오면 10원에 한 대다...알쥐?

이런 애들의 성질을 ‘극성을 갖는다 (Polar)’라고 표현하는데, 얘네들의 특징은 자기들이 균형을 잡기 위해서 자기와 반대의 성질을 가진 애들과 부단히도 급만남을 가져보려 한다는 겁니다.

서로 끌어 당기거나[인력,引力)] 밀어내는 성질[척력,斥力]을 가진 아이들이죠.

자석을 연상하심 됩니다…

대표적으로 수분(물, H2O)이 이런 애들이죠…^^

반면에 범생이들 처럼, 핵과 전자가 고루 잘 균형을 잡고 있는 아이들은 서로 시크하다고나 할까…

다른 아이들한테 무관심한 아이들의 성질을  ‘무극성 (Non-polar)’이라고 표현합니다.

에센셜 오일을 비롯한 천연 혹은 미네랄 오일, 버터 등등 의 기름 성분들이 이런 애들이죠…

문제는 이런 분자레벨에서도 우리가 실제 겪은 것 같은 일들이 일어난 다는 것입니다.

범생이들 끼리 모이고, 노는 아이들끼리 모이듯이…일명, 유유상종(類類相從)!

화학에서는  “끼리끼리 녹는다(like dissolves like)”라고 하는데, 극성인 물질은 극성 물질하고만 섞이고, 무극성의 물질은 무극성 물질에만 섞인다는 뜻입니다.

그러니, 기름에 물을 죽어라 섞어서 젓고, 흔들고 해봐야 말짱 황~이라는 거…

여기서 또 먹는 얘기 하나 하고 갑니다.

달걀의 노른자와 흰자를열나게 섞어서 만든 보들보들한 달걀찜…

겁나 매운 걸 먹을 때 한 숟가락…우웅~ ^^

계란의 노른자에 대한 의견이 겁나게 많지만, ‘노른자에는 콜레스테롤이 있다’는 건 정설이죠…

그렇다면, 콜레스테롤은 ‘기름’인데, 물이 대부분인 흰자와 어떻게 섞이는 걸까요?

정답은  노른자에 들어있는 레시틴 (Lecithin)성분 때문입니다.

이 레시틴 성분은 흰자(물, 극성)와 노른자(기름, 무극성)가 ‘함께’ 섞일 수 있게 해주는 어떤 역할을 해줍니다.

바로, 이런 역할을 해주는 애들을 ‘유화제(Emulsifier, 乳化劑)’라고 부릅니다.

앞에서 설명드린 대로, 물(수용액, Aqueous)이 중심이 되어 있는 제품에는 ‘친수성(親水性)’이라고 하는 물과 비슷한 성질 (polar, hydrophilic, water-loving, 친수성)을 가진 성분들만 섞일 수 있고,  기름에는 소수성(疏水性)이라 불리는 무극성인 성분들만 섞는게 가능합니다.

다시 말해서, 얼마나 오래동안 섞느냐에 관계없이 물과 기름은 나뉘게 된다는 거.

결국, 두 물질을 섞을 수 있는 유일한 방법은 유화제를 첨가하는 것 뿐입니다.

다시 분자 레벨로 돌아가서 그 유화제라는 애의 구조를 보면…

유화제는 친수성(親水性,  hydrophilic , water-loving)인 머리와 소수성(疏水性, lipophilic, oil-loving) 꼬리를 갖고 있습니다.

물과 기름이 팽팽히 맞서고 있는 용기에 유화제를 넣으면, 친수성인 머리는 물과 결합하고 소수성인 꼬리는 기름과 결합하게 되어서 결과적으로 물과 기름이 서로 섞일 수 있게 만들어 줍니다.

그야말로 평화유지군인 셈…

하지만 이쪽도 되고 저쪽도 되는 박쥐라고나 할까, 깍두기라고나 할까…

이런 깍두기 아닙니다…^^

어느 쪽의 질량이 많고 적으냐에 따라 모양과 성질이 바뀌긴 하지만…

아래의 그림처럼, 유화제의 분자가 기름 분자 하나를 둘러쌓아 버리면…아몬드 쪼꼬렛 같이 말이죠…^^

겉의 표면(붉은 색 동그랑땡들…)은 친수성인 분자의 성질을 나타내게 되는 거죠…

이 상태를 마이셀 (혹은 미셀, Micelle) 라고 부르는데…  

뱃 속에 겉과 다른 걸 숨겨가지고 있는 게…트로이의 목마라고 할까, 양의 가죽을 쓴 늑대라고나 할까…

트로이의 목마 아니면…

양의 가죽을 쓴 늑대…ㅋㅋ

스킨 케어 뿐 아니라, 샴푸, 린스, 비누 등 화장품 업계에서 유화제의 역할은 중요해도 너무 중요하죠…

유화제가 만드는 물-기름이 섞인 용액을 에멀젼(Emulsion)이라고 부르는데요…

이 아이도 두 가지 종류로 나눌 수 있어요.

위에서 어느 쪽의 질량이 많고 적으냐에 따라 모양과 성질이 바뀐다고 사알~짝 말씀 드렸듯이…

첫째는,  ‘Oil in Water (O/W)’라고 부르는데, 대부분의 화장품이 이 형태를 가지고 있어요.

기름 성분이 수용액 속에 분산 되어있는 형태를 가지고 있습니다.

수용액 속에 미세하게 퍼져있는 마이셀(micelle)의 중간에 기름 분자가 존재하는 모양이죠…

마이셀(micelle)

이런 화장품을 바르면, 피부에는 수분이 먼저 닿게 됩니다. 

따라서 번들거림이나 끈적임이 적고, 수분 공급을 목적으로 하는 대부분의 크림이나 로션 제품이 이런 형태입니다.

다음으로는 ‘Water in Oil (W/O)’이라 부르는데…

이름에서 보시다시피 기름층 안에 퍼져있는 마이셀(micelle)의 중간에 물 분자가 존재하는 모양입니다.

말 그대로 기름층이 메인 성분이기 때문에, 바를 때 기름 성분이 피부를 먼저 만나게 된다는 거…

특징은 Oil-in Water 제품 보다는 상대적으로 약간은 더 번들거리거나 끈적이겠지만, 어느 정도 시간이 지나면 피부에 전부 흡수된다는 점입니다.

무슨 비타민 E (토코페롤) 세럼 같은 거 바를 때는 좀 번들거려도 금방 피부에 흡수되는 것이 좋은 예입니다.

이런 형태의 제품은잔주름 개선이라던지, 무슨무슨 리페어 세럼 처럼 피부에 유분 보충하는 제품에 주로 사용됩니다.

만들기가 상대적으로 조금 까다로운 데다가 안정화시키기도 힘든게 단점이죠…

자~ 여기까지!!!

만약, 여기까지 읽고도 ‘난 무슨 얘긴지 당췌~에~’하시는 분들은…

뭐, 그래도 좋습니다.

계면활성제…유화제…걔네가 어쩌구…마이셀이 저쩌구…모르셔도 됩니다.

하지만, 아리까리 하신 분들은 다시 한 번 읽고 기본적인 개념을 잡아놓으시는 게 좋을 껄요…^^

대략 유화제의 큰 그림은 그려드린 듯 하네요.

좀 지루하고 들을 수록 머리가 굳어지는 듯한 이야기를 드려 미안한 듯도 하지만…

기본적으로 화장품은 물과 기름, 그리고 유화제…이 세 가지만 있으면 만들 수 있습니다.

그렇기에 정말 쓰기 싫었지만, ‘유화제’는 적어도 한 번 짚고 넘어가지 않을 수 없었단 사실…ㅠㅠ