*(SPF/PA 자외선 차단 화장품) – 자외선 화장품 속의 물리학과 과학을 먼저 읽어 주시기를 바랍니다.
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SPF(Sun Protection Factor)은 자외선 B(UVB)를 차단하는 정도를 나타낸 지수이다. 흔히들 SPF 50은 SPF 지수가 1인 제품보다 50배 더 자외선 B를 더 잘 차단하다는 식으로 광고가 되는데, 이는 엄밀히 말하면 반은 맞고 반은 틀린 표현이다.
이 글을 통해 SPF의 정의부터 측정법, 한국의 경우 식품의약안전처(식약처)에서 어떻게 관리하고, 다른 나라에서는 어떻게 SPF를 규제하는지 그리고 SPF에 대한 오해나 정보를 모두 파헤치고자 한다.
자외선과 자외선 B (UVB)
정확히는 지구의 어느 곳에 사는지에 따라 (특히나 위도) 지표면에 도달하는 태양빛의 조성이 지역마다 다르다.
일반적으로는 50%의 적외선, 40%의 가시광선과 10%의 UV가 지표면에 도달한다고 표현한다. (한국의 경우 45% 적외선 49% 가시광선 6% 자외선이라고 한다.) 오존에 의해 95%의 UVA가 통과되고, 5%만 흡수 되는 반면 UVB는 5%만 통과하고 95%는 오존층이 흡수한다.
자외선은 100nm ~ 400nm의 보라 색 빛보다 짧은 파장을 가지며 눈에 보이지 않는 에너지로 320nm ~ 400nm의 자외선은 UVA이며, 320nm~280nm의 자외선은 UVB, 그리고 280nm ~ 100nm 파장 범위의 자외선은 UVC이다. UVC는 지표면에도 도달을 하지 못하며 일반적으로 ‘자외선’은 지표면에 도달 가능한 UVA와 UVB에 한정하여 말한다.
일반적으로 지표면에 도달하는 UVA와 UVB의 비율은 UVA: UVB = 95:5 이다. 즉, 지표면에 도달하는 UV를 살펴보면 UVA가 약 95% UVB가 약 5%를 이룬다.
| 자외선 종류 | 파장 | 피부 침투 범위 |
| UVA | 400nm~320nm | 진피(Dermis) |
| UVB | 320nm~280nm | 표피(Epidermis) |
| UVC | 280nm ~ 100nm | 지구 자체에 도달을 못함(오존층에 의해서 막히나 오존층이 얇아짐에 따른 UVC의 지표면 도달은 심각한 문제이다.) |
파장이 더 짧고 에너지가 많은 파장은 ‘직진성’을 가지기 때문에 UVB는 UVA보다 더 깊이 피부를 침투하지 못할뿐더러 구름에 쉽게 막히거나 창문과 같은 ‘물리적인 차단’으로도 쉽게 더 차단되는(완전 차단은 아니다.) 경향이 있다. 쉽게 이해를 하자면 조금 다르지만 나무는 꺾이고 부러지지만 갈대는 유연하게 휘어서 되 돌아올 수 있는 것과 유사하다고 보면 된다.
햇빛의 UVB는 광량이 높을 시 주로 피부의 가장 겉 표면인 표피층에 작용을 하며, 주로 화상이나 열상과 같은 햇빛에 의한 화상인 일광화상을 일으키며, 피부가 두꺼워지는 현상도 일으킨다.[1]
SPF(Sun Protection Factor)의 정확한 정의와 SPF 측정요소들에 대한 소개
SPF은 간단히 요약하면 UVB를 차단하는 정도를 수치화한 지수이다. 더욱 엄밀히 말하면 SPF는 자외선 차단제품을 도포하지 않은 부위와 자외선 차단 제품을 도포한 부위의 최소 홍반량(MED / Minimum Erythema Dose)의 비율이다.
‘홍반’은 Erythema로 피부의 모세혈관이 확장되고 피부의 점막과 피부가 붉게 변하는 염증을 의미한다. ‘최소 홍반량’(MED / Minimum Erythema Dose)는 이러한 홍반을 일으키는데 필요한 최소한의 빛의 양(quantity of light) 또는 빛의 세기이다.
즉, SPF은 엄밀히 말하면 UVB 광자나 입자를 몇배 더 차단했다는 의미가 아니라 홍반 반응이 나타날 때까지 쬔 UVB양의 배수를 나타낸 수치이다. 따라서 반드시 SPF 50인 제품은 SPF 1인 제품보다 50배 더 자외선을 많이 막는 것은 아니다.
비유를 하자면 한 사람이 같은 세기로 50대를 맞았을 때의 고통이 같은 세기로 1대 맞았다고 해서 50배가 더 고통스럽지 않은 것과 상통하는 것이다.
이 홍반 반응을 일으키는 UVB의 양이 50배라고 해서 50 배 더 많은 UVB를 차단하는 것은 아니라는 의미이다.
따라서 다음과 같은 부분들 또한 생각 해볼 수 있다. 물론 SPF 시험법은 여러 독립변수 즉, 시험 참가자에 따른 변동을 차단할 방법은 모두 갖춰져 있으니 기재된 SPF 자체에 대해서는 의심 안 해도 된다.
SPF 시험 측정에 참여한 개인차가 존재할 수 있다.
SPF 시험 자체가 ‘상대적인 비율’이므로 서로 다른 SPF 50 제품이라고 해도 실제 자외선 차단양은 다를 것이며, SPF 10인 제품은 SPF 50인 제품보다 1/5배 효과가 떨어진다는 것은 어불성설이다.
따라서 SPF 제품들 간의 수치만으로는 자외선 차단의 정도에 대한 우열을 가릴 수 없다.
*SPF 수치는 ‘자외선을 차단할 수 있는 시간과 전혀 연관이 없다’
*오히려 SPF 수치가 낮더라도 주기적으로 발라주는 것이 SPF 수치가 높은 제품을 한번 바르고 하루 종일 다니는 것 보다 자외선 차단 효과가 뛰어나다.
*실제로 1979년 진행된 연구에 따르면 SPF 15는 93%의 UVB 흡수 차단을 SPF30은 96.7% UVB 흡수 차단을 SPF 45는 97.85% UVB 흡수 차단을 SPF 50이 UVB 98% UVB 흡수차단 함을 보여주어 정말 유의미한 차단 효과는 SPF 제품들 간에 없다.
>> 개인적으로는 이 연구는 ‘백인’한정으로 진행되었으며(백인 한정이라서 오히려 피부 색소가 더 풍부한 동양인은 더욱 이 수치들 간의 차이가 적을 수 있다.) 아주 오래전 진행된 연구이며, 의학적인 측면에서 UVB를 관찰하고, 자연광 상태가 아니라는 점 등에서 맹신할 수 있는 수치는 아니라고 생각한다.
하지만 SPF 수치가 절대적 수치가 아니며 오해를 불러 일으키는 점을 환기 시켜준다는 점에서는 매우 유효하다.
SPF의 측정법
전 세계 거의 공통적으로 SP 수치는 최소 10명에서 최대 20명까지의 피험자들로부터 각 피험자별 SPF 수치(개인 = individual) 즉, 자외선 차단 제품을 도포 하였을 때와 하지 않았을 때의 홍반량 차이의 평균을 측정하여 수치화 한 것이다. (자외선 자체가 해롭기 때문에 10~20명 정도만 선정한다.)
SPF 시험 진행 과정 1) 피험자/참가자 선정
우선 피험자들은 (우리 나라에서는 시험참가자라고 부른다. 피험자라고 하면 의약품 오인의 소지가 있어서 그렇다고 한다.) 동의서를 작성하고, 피부색이 적합한지에 대해서 측정을 한다.
우리 나라에서는 Fitzpatrick 분류법이라고 불리는 자가 진단법으로 이를 분류하는데, 치근 개정된 ISO:24444(in vivo SPF 측정)에서는 Fitzpatrick 분류법의 주관성으로 인한 오류를 지적하여 ITA°(Individual Typology Angle)을 도입하여 특정 수치의 피부를 가진 피험자들은 참가를 하지 못하도록 규정한다.
개정 이전에는 ISO 24444 (in vivo SPF 측정) 에서도 Fitzpatrick 분류법을 사용하였다.
특정 Fitzpatrick 분류 피부나 ITA° 수치의 피부는 SPF 시험 측정에 참가 못하는데, 이는 과학적으로 유색 인종들의 피부 색소가 자외선 차단에 효과를 주어 객관적인 측정이 불가 하기 때문이다.
SPF 시험 진행 과정 2) 자외선 차단 제품 도포 및 도포 부위 선정
‘도포’라고 고급스럽게 칭했지만 그냥 제품을 바르는 작업이다. 하지만 의외로 아무 부위나 선정을 하지 않는다. 실제로 자외선에 자주 노출되는 얼굴 피부와 자외선에 자주 노출이 안되는 등의 피부는 자외선에 민감한 정도가 유의미하게 다르다.
따라서 SPF 시험법은 이러한 자외선에 민감한 부위들을 선정하여 측정이 된다. 같은 피험자라도 부위간 개인차가 있기 때문에 시험을 진행할 부위 또한 구획하여 (나누어) 선정을 한다.
SPF 시험 진행 과정 3) 자외선 쬐고 개인별 SPF 측정 후 평균치 산정
SPF 시험이 UVB에 대한 차단 시험이라는 점에서 UVB만을 쬔다고 생각하면 큰 오산이다. 실제 태양광과 비슷한 가시광선, 자외선, 적외선 비율로 세팅 된 램프에서 ‘빛의 양’만 줄이고 늘리는 것이다.
따라서 램프 자체는 태양광이나 자연광과 비슷하게 세팅을 하고, 예상되는 SPF에서 1.1배 0.75배 등 정해진 방법에 따라 조정을 하여 최소 홍반량을 측정한다.
피험자의 자외선에 대한 노출을 최대한 줄이기 위해 예상되는 SPF나 SPF의 범위를 설정한 이후 광량을 늘리고 줄이면서 홍반량을 측정하고 피험자의 SPF를 측정한다.
(다시 강조하지만 SPF는 ‘홍반 즉, 붉은 반점과 염증인 홍반을 일으키는 빛의 최소양인 MED 값을 측정하여 자외선 차단 제품을 바른 부위와 바르지 않은 부위의 비율을 비교한 수치이다.) 이를 통해 각 피험자들의 개인 SPF를 평균 내면 그 자외선 차단 제품의 SPF 수치가 나온다.
식품의약안전처(식약처)와 SPF 자외선 차단 화장품 / 자외선 차단 제품
우리 나라 식약처에서는 매우 꼼꼼하게 자외선 차단 제품을 규제하고 있으니, 안전성에 대한 걱정은 크게 하지 않아도 된다. 우리 나라 여론 자체가 민감하다 보니 오히려 식약처에서는 너무 조심스럽게 모든 행동을 하여 우리 나라 화장품 산업에 여론이 악영향을 미치고 있다고 생각한다.
우리 나라에서는 SPF 자외선 차단 제품을 모두 기능성 화장품으로 분류하여, 주기적으로 기능성 화장품들을 수거하여 유효 성분의 함량이 정확한지에 대해서 검사를 하는 등 꼼꼼하게 관리를 하고 있다.
식약처에서는 자외선 차단 기능성 물질의 종류와 함량을 고시하고 있어서 이 목록에 기재된 물질이나 물질의 함량을 가진 화장품은 사실상 우리 나라에서 허가를 받을 수가 없다.
하지만 그런 만큼 새로운 자외선 차단 기능성 물질의 개발이나 개정된 ISO:24444 in vivo SPF 자외선 측정법에 따라 법을 개정하지 못하는 등의 우리나라의 화장품 산업이 세계의 전반적인 화장품 산업의 발달 속도에 못 따라가게 막는 부분도 어느 정도 있다. (하지만 안전성 보증만큼은 세계 최고이다.)
다시 강조하는 정말 중용한 SPF에 대한 오해
*자외선 차단 제품들의 SPF 수치는 서로 간의 절대적인 우위를 비교하는 것이 어렵다.
*SPF 수치는 홍반량을 일으키는 빛의 양의 비교 수치이지 UVB 입자를 막아내는 정도가 아니다.
*SPF 수치는 자외선 차단의 지속시간과 전혀 연관 없다. 2시간 마다 꼼꼼히 발라 주어야 한다.
*피부가 까매지는 것을 방지 하기 위해서는 SPF가 아닌 PA를 중점으로 봐야 한다.
*일광 화상 방지 측면에서는 SPF를 살펴 봐야 한다.
[1] HC;, Bech-Thomsen N;Wulf. “Photoprotection Due to Pigmentation and Epidermal Thickness after Repeated Exposure to Ultraviolet Light and Psoralen plus Ultraviolet a Therapy.” Photodermatology, Photoimmunology & Photomedicine, U.S. National Library of Medicinehttps://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8738717/.
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