미답영역에 대한 이온응용연구의 가능성(2)

山野井昇 東京大學 대학원 의학계 연구과

이 논문은 ‘제1회 동아시아기능성이온협회 설립기념 오사카 심포지엄’에서 발표된 것입니다.  자료제공 : 한국원적외선협회   - 편집자주 -

6. 마이너스 이온과 테크놀로지
21세기의 하이테크, IT정보화로의 돌파구로서 재료·제품 모두에 대해 현재보다도 고정도(高精度)이며, 보다 소형화된, 보다 경량화된 제품의 요구가 강하게 일고 있다. 따라서 나노테크놀로지의 기반이 되는 미세가공기술은 이온과의 접점에서 커다란 가능성을 내포하고 있다.
현재 나노테크놀로지의 응용은 플라렌 카본나노튜브를 중심으로 세라믹스의 나노구조개질재, 광기능 코팅재, 전자파 차폐재료, 이차전지용 재료, 형광재료, 전자부품 재료, 자기기록재료, 연마재료, 화장품 재료 등으로 확대되어 있다. 고기능·고성능·고밀도·고도정밀화가 가능하여 21세기의 재료로서 주목되고 있다.
최근에는 나노입자에 관한 기초연구에서부터 나노입자의 양자 사이즈 효과에 의한 초고기능성과 새로운 물성의 발현, 신물질의 합성 등의 발현이 이어지고 있고, 또 응용연구에서는 용융온도·소성온도의 대폭적인 저하, 새 합금의 합성, 광촉매의 고효율화 등이 가능하다는 것이 보고되었다. 그러나 현재까지 일본에서는 나노입자에 관한 과학연구는 활발하게 이루어져 왔지만, 나노입자의 양산화는 달성하지 못했다.
앞으로 나노입자의 필요성이 높아질 것이라는 점에서 일본에서도 고순도, 구상(球狀), 균일한 입경의 나노입자(입경이 1~100나노미터)의 제조기술의 조급한 확립이 요망된다.
또한 나노입자의 응용전개는 종래의 원료·머터리얼·디바이스라는 산업구조에서 그들의 기술이 융합한 새로운 산업분야의 창성을 포함한 21세기를 향한 산업구조의 큰 전환으로 파급될 가능성이 지적되고 있다.
한편, 이온의 활용기술은 정전기 영역에서 오래전부터 연구되어 왔는데, 현대의 사회적 수요의 눈으로 보면 최신 과학기술을 응용함에 있어 더욱 새로운 분야가 개척될 수 있다. 실제로 이온·테크놀로지가 타 업종의 산업분야에서 이미 활약을 시작하여 공업적으로도 커다란 비즈니스 기회를 만들어냈기 때문이다.
예를 들면, 금속·비금속을 불문하고 표면에 이온을 축적해 전혀 새로운 재료를 만들어서 표면의 경화와 착색에 성공했다. 또 진공기술을 이용하여 컴퓨터 칩의 생산을 효율화했다. 또한 태양전지, 반도체 제조기술에 이용되고 있다.
또는 섬유 표면을 이온 처리하여 세탁을 해도 줄어들지 않는 대전방지 섬유, 진드기가 붙지 않는 섬유 등이 개발되고 있다. 또한 의료·환경 분야에서는 인공치골이나 형상기억합금에 대한 응용, 안전한 프레온 분해의 개발 등도 시도되고 있다.
필자 등은 현재 이온응용기술을 나노테크놀로지의 세계와 융합하는 과제를 고려 중이다. 지금까지 DNA를 재료로 한 반도체 회로의 초미세화 기술에 의한 칩의 개발이 이루어져 왔는데, DNA에 신호전류를 넣어 나노사이즈의 트랜지스터를 제작할 수 있다. 전자재료에 적합한 배열의 DNA를 만듦과 동시에 집적한 계산회로의 완성에 이온응용기술이 사용된다.
또 세포막 내외의 미약전류 제어에 나노전극을 사용하고, 응용정전기공학의 연구에서 세포·DNA조작이 가능하게 된다. 이것은 의학영역에 대한 마이너스 이온과 나노테크놀로지의 새로운 제안이다. 이밖에 암 치료 분야에서는 종양부위의 이온화 미립자 타게팅과 양자선과 중립자선(탄소이온 등)을 사용하는 ‘입자선치료’, ‘3차원 방사선 조사’도 주목할 수 있다. 컴퓨터, CT, MRI화상을 조합시킨 침습이 적은 분자표적치료에도 이온이 활약한다.

7. 마이너스이온과 미용산업에 대한 응용
근래의 화장품 관련 법률의 개정과 함께 업계에서는 새로운 움직임이 시작되고 있다. 새로운 시대에 대응한 화장품과 그 컨셉, 화장품 신시대의 상품개발과 그 동향에 대해 기술하겠다. 우선,
1)‘품목별 허가제’와 ‘신고제’
⑴배합될 성분을 상품에 전부 기재함으로써 허가의 수고가 생략된다.
⑵배합할 수 있는 성분이 늘어난다.
⑶정보개시와 함께 기업의 자기책임이 무겁고 명확해진다.
2)배합성분의 수
화장품에 배합할 수 있는 성분의 수‥지금까지 일본:약 3,300, 미국:약 9,000, 유럽:약 6,400. 일본에서 메이커가 새 성분을 배합할 경우, 허가를 얻기 위해서는 팽대한 데이터 때문에 막대한 돈과 시간이 들었다.
3)표시성분명
미국에서는 1973년에 시작된 전(全)성분표시. 유럽에서도 1997년부터 실시되었고, 미국에 준하여 INCI코드라고 불리는 영어의 통일언어를 사용하여 성분명을 표시하게 되었다.
4)전성분·비밀의 베일이 벗겨지다.
화장품의 성분을 구성하는 기제(基劑):기름, 물, 가루 등 ‘기제’라고 불리는 것.
손질을 한 직후에 실감하는 촉촉한 느낌이나 부드러움은 이들 기제가 조합된 효과에 의한 것.
5)미용제의 배합량을 표시하는 표시순서
표시순서는 배합량이 많은 성분부터 순서대로 기재된다. 단 1% 이하의 경우에는 그때부터 순서가 일정치 않으며 착색제는 마지막에 쓰는 것으로 정해져 있다.
6)트러블 발생의 경우 소비자와 그 대책
자극성 피부염. 이 케이스는 상당히 많다. 그럴 경우에는 피부 그 자체가 만성적인 염증상태이므로 그 치료부터 필요하다. 노화의 3대 요인은 건조·자외선·염증·가벼운 염증이라도 반복되는 노화의 첩경.
7)전성분 표시와 비타민
8)전 세계적으로 통하는 스킨케어가
9)피부와 성분·미지의 부분이 많다.
10)응용화장품류
기초화장품, 메이컵 화장품, 두발육모양모제, 바디케어 상품, 목욕제, 비누, 샴푸, 린스, 향수, 매니큐어, 기타
11)마이너스 이온 화장품의 생체에 대한 효과
환원력의 강화, 과민증의 안정화, 정신의 안정, 피부세포의 활성화, 노화예방, 미백효과, 피부의 pH조정, 아토피피부염 등의 알레르기 예방
12) 세라믹스 이온 미분말의 응용
①물분자의 미세화
분자레벨의 유화(乳化) 분산
피부에 도포했을 때의 소프트한 느낌과 펴짐
성분침투, 흡수성
세정력의 향상
②염소경감
알레르기 질환의 경감
③산화환원 전위의 저하
환원성 때문에 피부의 활성화, 미백효과
피부의 노화방지(기미, 주름, 색소침착, 다크서클, 늘어짐, 주근깨 등)
활성산소의 제거 작용‥화장품의 산화방지효과, 산화방지제의 사용을 대폭 줄인다.
④pH밸런스
약알칼리화, 약산성에서 중성영역의 pH를 안정, 미조정
⑤계면활성효과
동식물계 계면활성제의 사용을 대폭 줄일 수 있다.
세정력의 향상
⑥이온화 미네랄
피부세포의 활성화
피부의 부활(賦活)·살균효과
⑦원적외선 작용
피부세포의 활성화, 혈행의 개선, 신진대사의 활발화
⑧냄새제거, 제균작용
땀 냄새, 체취(액취, 가령취(加齡臭) 등)의 경감,
피부과민증 예방
13)마이너스 이온은 미용 시장을 바꿀 것인가?
①마이너스 이온과 미용
화장품은 진짜 미용(美容)을 유발할 것인가.
노화의 원인을 없앤다:항산화화장품의 기대‥활성산소, 노화인자를 저지, 방어, 방균 .
방부·항균·항산화…이온입자, 서양의 허브엑기스와 한방과의 혼합, 보습, 아름다운 피부
②전자영양보급 미용이란…전자에 의한 경피 흡수력의 증가, 각질에서 진피까지
③체외 미용과 체내 미용…피부를 쓰다듬는 것은 이제 그만, 세포분자 미용의 시대
④미용은 물이 생명
미용계의 마이너스 이온수의 응용
이온을 이용한 미용계…입욕제, 샴푸, 비누, 로션, 젤
새로운 미분말 광석을 이용한 물
화장품 제조…제조를 위한 정제수
이용·미용실…세발(洗髮)
에스테틱 살롱…세안이나 각 용도에 이용
새 분야로의 전개…미용계에서의 마이너스이온은 지금부터 시작.
⑤화장품 분야에 있어 마이너스이온의 응용
각 광석 파우더를 이용한 실례(實例)
타우마린·석영편암·분말배합 화장품의 예
모니터링 테스트(150명)의 결과
⑴팩 제품…매끈매끈한 피부, 촉촉함, 투명감, 산뜻함, 탄력
⑵로션…산뜻함, 탄력, 화장이 잘 된다, 투명감
⑶클렌징폼…여드름이 잘 생기지 않는다, 줄었다, 곪지 않는다, 흔적이 남지 않는다, 피부가 조이는 느낌이다.
⑷기타…여러 가지 화장품에 응용할 수 있다.
8. 콜라보레이션과 고부가가치로 기대할 수 있는
   이온응용시장
1)바이오테크놀로지
세포배양, 세포융합, 미생물이온공학, 품종개량, 생육제어
2)나노테크놀로지
카본나노튜브, DNA회로, 반도체, 긴 수명의 배터리, 극세섬유, 세포수술, 거치형 소형센서, 생체이온제어, 세포막 이온채널의 개폐, 나노미용기술
3)미용 테크놀로지
마이너스 이온 함유 화장품, 항산화 미용, 이·미용 이온에스테, 이온아로마세라피, 다기능드라이어, 타깃팅 시술, 저온 이온사우나, 미용속옷, 침구, 일반속옷, 베게, 섬유, 릴랙스 살롱
4)식품 테크놀로지
제균(除菌), 살균, 멸균, 제균(制菌), 보존, 선도유지, 탈취, 미각향상, 식품가공, 축산, 양계, 수산업, 산화방지, 주조, 건조, 사육
5)농업 테크놀로지
토양개량, 품질향상, 재배, 활수기, 농약제거, 생육, 화학분해
6)환경 테크놀로지
대기오염, 배기가스, 제연(除煙), 화장실 탈취, 세제, 클리너, 하이브리드 공기청정기, 제균 에어컨, 병원, 빌딩 공조(空調), 조습, 정원, 원예, 임업, 제충(除蟲), 흰개미 구제, 양잠, 전기매장, 백화점, 컴퓨터·사무실, 노인건강시설, 원자력발전소, 동물병원, 화장장, 학원·학교, 방송국 스튜디오, 지하철, 요정, 자동차, 생선식료품, 부식품 매장, 약국화장품, 와인 저장고, 비닐 공장, 제지공장, 인쇄, 제본, 신칸센(新幹線), 비행기, 공항, 도료 창고, 골프장, 핵 쉘터, 도살장, 애완동물 숍, 자위대, 슈퍼마켓, 잠수함, 체육관, 풀장, 건축·주택
7)스포츠·오락·레저 테크놀로지
파친코 매장, 공중목욕탕, 스파 공중목욕탕, 온천, 노래방, 영화관, 게임방, 리조트, 선수 휴게실, 호텔

9. 최근 주목되는 이온 응용 아이템
쪾샤프:제균에어컨 냉장실과 전면 중앙에 탑재  프라즈마 클러스터 이온에 의한  공기정화의 상품화
쪾코로나:석유 마이너스이온 히터
쪾SK-Ⅱ:에어터치 파운데이션 미립자이온 화장품
쪾日立:컴퓨터 내장형 이온 발생 장치
쪾三菱:광제균으로 깨끗한 물에서 맛있는 얼음, 허브와 마이너스 이온의 힘으로 야채의 영양보존을 제안
쪾日立:흡입구와 충전대에 마이너스 이온 발생장치를 갖춘 가정용 청소기
쪾松下電器:마이너스 이온 발생 유닛을 제습기에 탑재
쪾日立:냉장고(이온래핑 야채실)
쪾INAX:마이너스 이온 화장실(프라즈마 클러스터 이온)
쪾봐인:애완동물용 마이너스 이온 드라이어
쪾쿠보타:‘안개정원’마이너스 이온을 포함한 안개를 발생시키는 옥외 장치

  10. 맺음말
이온은 아직 충분히 해명되고 완성된 기술이 아니다. 그러나 많은 기대가 모아진 미래기술이라는 것도 분명하다. 그런 가운데 특히 오늘날의 마이너스 이온의 응용은 착실하게 확대되고 있다. 그것은 고집스럽게 과학적 증명과 이론만으로 뒤쫓아 가는 수단으로는 장악하기 어려운 뭔가가 있기 때문이다. 그 시장수요의 신장률 향상은 기기의 사용감, 편리성, 쾌적성 등 현실적으로 사용하는 사람들의 체험이 그것을 여실히 말해주고 있다. 그것이 마이너스 이온 인기의 배경이 되고 있는 것도 사실이다.
특히 여성들의 평가가 높다. 지금까지 든 많은 항목도 그것을 대표하는 것이고, 또 미래의 기대 아이템이다.
최근 에어컨이나 드라이어와 같은 가전과 미용용도 제품에서 볼 수 있듯이 이온 탑재 제품은 결국 표준사양이 되어 생활 속에서 위화감없이 아주 자연스럽게 사용되리라는 것을 예상할 수 있다.
그리고 이온응용의 세계는 앞으로도 다방면으로 확대되어 갈 것이 분명하다. 예를 들면 바이오테크놀로지나 나노의 세계이다. 이른 미답영역을 제패할 연구자와 개발자가 더욱 이온에 대한 도전에 정열을 가져서 진실한 이온에 대한 탐구심이 계속되는 한, 이온응용시장의 개척은 그치지 않을 것이다.      (끝)