한국세라믹기술원, 자외선·스마트폰 빛까지 차단하는 다공성 세라믹 개발

- 바이오 및 의료 소재 등 다양한 분야 활용 기대

이산화티타늄 함유 메조포러스 실리카로 자외선·블루라이트 차단 성능 및 백탁 현상 감소 효과 측정 데이터. (자료제공: KICET)

TiO₂@MS 입자의 합성 공정을 나타낸 개략도(서로 다른 소성 온도에서 처리된 순수한 메조포러스 실리카(MS) 및 TiO₂@MS 입자의 전자현미경(TEM)) 사진. (자료제공: KICET)

한국세라믹기술원(원장 윤종석)은 바이오융합연구단 장정호 박사 연구팀이 자외선 차단 성분인 이산화티타늄(TiO₂)을 다공성 세라믹 구조 내부에 균일하게 형성하는 합성 기술을 통해 자외선과 스마트폰 빛을 동시에 차단하면서도 백탁 현상을 크게 줄인 차세대 무기 자외선 차단 소재를 개발했다고 2월 24일 밝혔다.

기존 무기 자외선 차단제는 피부에 자극이 적고 안정성이 높은 장점이 있지만, 입자가 서로 뭉치면서 피부가 하얗게 보이는 현상의 단점이 있다.

연구팀은 미세한 공극구조를 가진 메조포러스 실리카를 활용해 이산화티타늄을 그 내부에 고르게 분산시키는 방식을 적용했다. 즉 자외선 차단 성분을 작은 구멍 안에 안정적으로 담아 입자 뭉침을 줄인 것이다.

그 결과, 자외선 차단 효과는 기존 이산화티타늄 단독 소재보다 112.4% 향상됐으며, 420㎚ 영역의 블루라이트까지 차단하는 성능을 확인했다. 또한 피부에 바를 때 나타나는 백탁 정도는 대폭 감소해, 차단력은 높이면서도 보다 자연스럽고 투명한 사용감을 구현했다.

이번 기술은 이산화티타늄을 최대 82%까지 고함량으로 포함하면서도 소재의 구조적 안정성을 유지했다는 점에서도 의미가 있다. 이를 통해 기존 무기 자외선 차단제에서 문제로 지적되던 과도한 빛 반사와 입자 응집 현상을 효과적으로 개선한 것이다.

연구팀은 인체 적용 가능성을 확인하기 위한 안전성 평가도 함께 진행했다. 세포를 이용한 실험에서 높은 농도 조건에서도 독성이 나타나지 않았으며, 과도한 항균 작용도 확인되지 않았다. 이는 피부에 필요한 미생물 환경을 크게 교란하지 않을 가능성을 보여주는 결과로 해석된다.

장정호 박사는 “이번 연구는 자외선과 블루라이트 차단 성능을 동시에 확보하면서도, 화장품 사용시 중요한 투명성과 안전성까지 개선한 소재라는 점에서 의미가 있다”며 “선케어 화장품 뿐만 아니라 피부 보호 코팅, 바이오 및 의료 소재 등 다양한 분야로의 활용이 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구는 한국세라믹기술원의 사업화 지원사업을 통해 수행했다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘세라믹인터내셔널(Ceramics International)’ 2026년 2월호 온라인에 게재됐다.

[Ceramic Korea (세라믹뉴스)=이광호 ]