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[R&D온앤오프] What’s in my Lab? 머드가 가득한 역대급 연구실

한국지질자원연구원 포항지질자원실증연구센터에서는 동해 수심 200m 바닥에서 채취한 머드를 활용해 고부가가치 소재를 개발하는 연구가 한창입니다. 흔히 머드라고 하면 서해안의 갯벌을 떠올리기 쉽지만, 이곳에서는 동해의 청정 심해에서 얻은 자원을 정제하여 화장품이나 테라피 소재로 탈바꿈시키고 있습니다. 약 4년 전부터 시작된 이 연구는 지역의 지질 자원을 활용하여 새로운 경제적 가치를 창출한다는 점에서 큰 의미를 가집니다. 단순한 흙처럼 보일 수 있는 해양 퇴적물이 첨단 과학 기술과 만나 우리 삶에 유용한 자원으로 거듭나는 과정은 매우 흥미롭습니다. 채취된 원물 상태의 머드가 화장품 원료로 사용되기까지는 정밀한 정제 과정을 거쳐야 합니다. 우선 '해쇄' 과정을 통해 물에 머드를 잘 풀어낸 뒤, 체거름을 통해 이물질을 제거합니다. 이후 강력한 자석을 이용해 자성 광물을 1차적으로 걸러내고, 여러 번의 세척 과정을 반복합니다. 마지막으로 고온 건조를 통한 살균 공정을 거치면 비로소 고운 분말 형태의 머드 원료가 완성됩니다. 이러한 체계적인 공정은 원료의 순도를 높이고 안전성을 확보하는 핵심적인 단계이며, 실제 임상 시험을 통해 그 효능이 과학적으로 입증되고 있습니다. 머드의 효능을 과학적으로 분석하기 위해 연구진은 주사 전자 현미경(SEM)이라는 고가의 정밀 장비를 활용합니다. 육안으로는 확인하기 어려운 미세한 입자들을 관찰해 보면, 과거 생물들의 껍데기인 '규조'가 부서져 쌓여 있는 독특한 구조를 발견할 수 있습니다. 구멍이 숭숭 뚫린 규조 입자는 수분을 흡수하는 성질이 뛰어나며, 미세한 입자 구조 덕분에 피부의 노폐물을 씻어내는 스크럽 기능까지 수행할 수 있습니다. 판 모양의 광물과 규조 입자들이 어우러진 이 미시적인 세계는 동해 머드가 왜 우수한 세정력과 흡수력을 가졌는지에 대한 명확한 해답을 제시해 줍니다. 연구의 결실은 다양한 시제품으로 나타나고 있습니다. 동해 머드를 주원료로 한 클렌저와 기초 화장품은 입자 크기가 매우 작고 분포가 고르기 때문에 세정력이 탁월합니다. 실제 테스트에서도 피부 노폐물과 화장품 잔여물을 깨끗하게 제거하는 동시에, 사용 후에도 피부가 촉촉하게 유지되는 높은 보습력을 보여주었습니다. 또한 미백과 주름 개선, 블랙헤드 완화 등 다각적인 피부 관리 효과를 지표로 확인하며 K-뷰티의 새로운 소재로서 가능성을 인정받고 있습니다. 연구원들의 오랜 노력과 데이터가 집약된 이 제품들은 현재 다양한 채널을 통해 대중에게 소개되고 있습니다. 지질자원연구원은 연구 성과 못지않게 연구실의 안전 관리에도 만전을 기하고 있습니다. 과학기술정보통신부 주관 안전 관리 우수 연구실 인증을 세 차례 연속 획득하며, 안전한 환경 속에서 혁신적인 연구가 지속될 수 있음을 증명했습니다. 향후 이들은 동해 머드뿐만 아니라 국내의 다양한 산업 광물을 활성화하여 바이오 및 첨단 산업의 핵심 원료로 공급하겠다는 목표를 가지고 있습니다. 지질 자원의 가치를 재발견하고 이를 국가 산업 경쟁력으로 연결하는 연구원들의 헌신적인 노력은 우리 과학 기술의 미래를 더욱 밝게 비추고 있습니다.

[2021 KIGAM Tech-Biz 파트너링] 벤토나이트를 염색하기 위한 조성물 및 벤토나이트 염색 방법

점토 광물은 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 찰흙이나 클레이로 잘 알려져 있지만, 최근에는 이를 고부가가치 산업 소재로 활용하려는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 특히 경북 동해안권에 풍부하게 매장된 벤토나이트는 층상 규산염 광물로서 우수한 물리적 특성을 지니고 있어 활용 가치가 매우 높습니다. 과거 우리 조상들이 봉선화 물들이기나 식물성 염료를 이용해 천연 염색을 했던 지혜에서 영감을 얻어, 이러한 벤토나이트에 식물 유래 성분을 결합해 자연스러운 색을 입히는 기술이 개발되었습니다. 이는 화학적 산화제를 사용하는 기존의 인공적인 방식과 달리 환경과 인체에 모두 무해한 친환경적인 접근법입니다. 벤토나이트를 염색하는 핵심 원료는 포도씨나 와인 등에 풍부하게 함유된 항산화 물질인 폴리페놀입니다. 카테킨이나 펙틴과 같은 천연 성분을 활용하면 기존의 회색빛 벤토나이트 분말을 검은색, 갈색, 골드 계열의 노란색 등 다채로운 색상으로 변화시킬 수 있습니다. 이러한 과정은 단순한 혼합을 넘어 광물의 층상 구조와 유기물이 분자 수준에서 결합하여 안정적인 복합체를 형성하는 정밀한 공정을 거치게 됩니다. 식물 유래 성분을 통해 자연스러운 색감을 구현함으로써 인체에 무해하면서도 시각적인 다양성을 확보할 수 있게 되었으며, 이는 기존 광물 소재의 한계를 뛰어넘는 성과로 평가받습니다. 기술의 실용화를 위해서는 정밀한 검증과 공정 최적화가 필수적입니다. 연구진은 색차계를 이용해 명도와 색상을 정량적으로 수치화하고, X선 회절 분석을 통해 벤토나이트와 폴리페놀이 결합한 새로운 복합체 형성을 과학적으로 확인하였습니다. 특히 화장품 원료로 사용할 때 중요한 요소인 발림성을 개선하기 위해 분무 건조 기술을 도입하였습니다. 이를 통해 입자를 20~100마이크로미터 크기의 균일한 구형으로 조절하여 피부에 닿았을 때 부드러운 감촉을 구현했습니다. 또한 철저한 미생물 항균 시험을 통해 위생적인 안전성을 입증함으로써 의약품이나 화장품 소재로서의 신뢰도를 높였습니다. 이 기술의 또 다른 장점은 버려지는 자원을 재활용하는 순환 경제의 모델을 제시한다는 점에 있습니다. 국내 도심지에서 발생하는 폐목재는 연간 100만 톤에 달하며, 여기서 추출할 수 있는 산가용성 리그닌은 자원 재생 측면에서 매우 큰 가치를 지닙니다. 목질계 자원에서 유래한 이러한 성분들을 점토 염색의 원료로 재이용함으로써 폐기물 문제를 해결하는 동시에 새로운 산업적 부가가치를 창출할 수 있습니다. 이는 단순히 새로운 소재를 만드는 것을 넘어 환경 보호와 자원 활용의 효율성을 극대화하는 친환경 하이테크 기술로서의 면모를 잘 보여주는 사례라고 할 수 있습니다. 현재 세계 화장품 시장은 약 500조 원 규모로 성장 중이며, 그중 색조 화장품 분야가 차지하는 비중은 약 70조 원에 달할 정도로 매우 큽니다. 벤토나이트는 이미 페이셜 마스크 팩 등으로 널리 사용되고 있지만, 이번에 개발된 염색 기술을 통해 색조 화장품 영역까지 그 범위를 넓힐 수 있게 되었습니다. 천연 소재에 기반한 색조 원료는 친환경 이미지를 추구하는 프리미엄 브랜드 구축에 유리하며, 고부가가치 창출이 가능합니다. 국내의 풍부한 점토 자원과 독창적인 친환경 염색 기술이 결합한다면, 글로벌 뷰티 시장에서 독자적인 경쟁력을 확보하고 지속 가능한 새로운 산업 생태계를 조성할 것으로 기대됩니다.

화장품원료

[R&D온앤오프] What’s in my Lab? 머드가 가득한 역대급 연구실

한국지질자원연구원KIGAM iN 실험실

[2021 KIGAM Tech-Biz 파트너링] 벤토나이트를 염색하기 위한 조성물 및 벤토나이트 염색 방법

한국지질자원연구원KIGAM iN 실험실