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천연소재
천연소재(天然素材, natural material)는 가공을 하지 아니한 천연 상태의 소재를 말한다.
인공적으로 만들어진 플라스틱이나 철 등과 비교해서 대나무 바구니나 나무 책상, 면이나 삼베로 만든 옷, 돌로 만든 잡화 등의 천연소재에 따스함과 부드러움을 느끼는 사람들이 많다. 도시에 살면서 자연과의 접점이 희박해지기 쉬운 사람도 천연소재를 사용해서 만들어진 제품에 편안함을 느낀다.
천연소재는 명확한 정의가 있는 것은 아니지만, 동식물이나 돌 등 생물이나 자연계에서 쉽게 구할 수 있는 소재를 의미한다. 넓게는 목재나 실크와 같은 생물을 원재료로 사용한 제품이나 우유나 식물 삼출물과 같은 생물 체액, 옥수수 녹말이나 바이오플라스틱과 같은 바이오 기반 물질, 토양이나 석탄과 같은 천연물질을 포함한다. 최근 들어 지속가능성(Sustainability)에 대한 관심이 높아지면서 천연소재의 활용이 재검토되고 있다.
개요
천연소재는 자연계에서 발견되는 살아있는 유기체에 의해 생성된 화합물 또는 물질로, 기능에 따라 다양한 목적과 용도로 사용될 수 있는 기능성 소재를 의미하며, 이들 소재를 이용한 상업적 생산품을 천연 제품이라 한다. 넓게는 목재나 실크와 같은 생물을 원재료로 사용한 제품이나 우유나 식물 삼출물과 같은 생물 체액, 옥수수 녹말이나 바이오플라스틱과 같은 바이오 기반 물질, 토양이나 석탄과 같은 천연물질을 포함한다. 최근 과학기술의 발전과 함께 생명체가 생산하는 기능성 1차 및 2차 대사산물이나 이들 산물과 동일한 합성물을 실용화한 천연물 제품들이 상용되고 있는데, 약리활성이나 생리활성을 가진 소재를 이용한 신약의 개발로부터 기능성 화장품, 식품 등에 이르기까지 매우 다양하게 활용되고 있다.
천연물 소재를 이용한 신약
신약은 1960년대 미국에서의 화학합성기술이 발달하면서 합성에 의한 신약이 주를 이루었으나, 오랜기간 동안 식용 또는 약용으로 사용되었던 식물 유래 천연물 소재의 활용은 합성 신약이 가질 수 있는 부작용에 대한 불안감을 해소시켜 관심과 기대감이 높다.
식물 천연물 소재 신약의 예로 신종 인플루엔자 치료제인 '타미플루'를 들 수 있다. 타미플루는 1996년 미국 제약회사 길리어드 사이언시스가 개발, 2016년까지 스위스의 로슈사가 독점판매했던 신약으로, A형 독감 치료 및 예방에 사용된다. 타미플루의 성분은 중국 토착 식물인 스타 아니스(팔각)의 열매에서 추출된 시킴산(shikimic acid)을 원료로 다단계의 화학적 합성과정을 거쳐서 만든 오셀타미비어(Oseltamivir)이다. 바이러스는 숙주세포에 침입 후 숙주세포를 이용하여 자신의 유전자를 복제하고, 자신을 구성하는 단백질과 효소를 생산 및 조립하여 감염된 세포로부터 빠져 나오며 이웃한 세포로 다시 감염된다. 인플루엔자 바이러스는 헤미글루티닌(hrmagglutinin)이라는 자신의 막 단백질과 숙주 세포막에 존재하는 수용체 단백질의 시알릭 산(sialic acid)을 이용하여 숙주세포에 침입하고 빠져 나온다. 이때 숙주 세포막을 통한 탈출에 뉴라미니데이즈(뉴라민가수분해효소, Neuraminidase)라는 효소가 헤미글루티닌-시알릭 산의 결합을 최종적으로 끊어 내는데, 타미플루의 성분인 오셀타미비어는 이 효소 단백질의 선택적/경쟁적 억제재로 뉴라미니데이즈에 결합하여 효소의 기능을 저해한다. 다시말해 타미플루의 성분은 인플루엔자 바이러스를 죽이는 역할을 하는 것이 아니라 감염된 세포로부터 증식된 바이러스가 다른 세포로 전파되는 2차감염을 억제하기 때문에 감염 48시간 정도 이전에 타미플루를 복용할 때 가장 효과를 볼 수 있다.
건강기능성 천연물 소재를 이용한 식품
인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 정제, 캡슐, 액상 등 여러 가지 제형으로 제조(가공을 포함)한 식품으로 건강기능식품이라 한다. 기능성 식품은 생리기능별, 원료소재별, 식품유형(제품형태)별 등으로 구분가능하며, 생리기능별 식품의 기능성 종류 및 내용은 아래와 같이 분류한다. 우리나라는 건강기능식품에 관한 법률에 따라 식품의약안전처에서 인정 관리한다.
- 질병발생위험감소 기능: 질병의 발생 또는 건강상태의 위험감소와 관련한 기능을 가진 식품으로 'OO발생위험감소에 도움을 줌' 이라 표시한다. 질병발생위험감소기능은 확보된 기능성 소재의 과학적 근거자료 수준이 과학적 합의에 이를 수 있을 정도로 높을 경우 인정한다.
- 질병회복 기능: 질병으로 인한 증상의 완화 및 회복 기능을 가진 식품이다. 예로 혈액의 순환에 관한 기능을 포함하는 식품이 많으며, 이 식품들은 동맥경화를 방지하거나 혈액을 생성하는데 도움이 되는 기능성분이 함유된 식품이다.
- 생리활성 기능: 인체의 정상기능이나 생물학적 활동에 특별한 효과가 있어 건강상의 기여나 기능향상 또는 건강유지 및 개선에 도움을 주는 기능을 가진 식품으로 'OO에 도움을 줌'(1등급), 'OO에 도움을 줄 수 있음'(2등급), 'OO에 도움을 줄 수 있으나 관련 인체적용시험이 미흡함'(3등급)이라 표시한다.
- 영양소 기능: 인체의 정상적인 기능이나 생물학적 활동에 대한 영양소의 생리학적 작용에 도움을 줄 수 있는 식품으로, 최근 비타민E 등 과산화지방 생성억제 기능을 가진 노화 억제기능 식품 등이 있다.
기능성식품에 사용할 수 있는 원료(소재)는 '건강기능식품공전'에 등재되어 있는 원로로 제조기준, 기능성 등 요건에 적합할 경우 누구나 사용이 가능하며, 등재되어 있지 않은 원료는 사용자(업체)가 원료의 안전성, 기능성, 기준규격 등의 자료를 제출하여 식약처장으로부터 인정을 받아 사용가능하다.
기능성 천연소재를 이용한 화장품
기능성 화장품이라 칭하며, 피부의 미백에 도움을 주는 제품, 피부의 주름개선에 도움을 주는 제품, 피부를 곱게 태워주거나 자외선으로부터 피부를 보호하는 데에 도움을 주는 제품, 모발의 색상 변화 · 제거 또는 영양공급에 도움을 주는 제품, 피부나 모발의 기능 약화로 인한 건조함, 갈라짐, 빠짐, 각질화 등을 방지하거나 개선하는 데에 도움을 주는 제품을 말하는 것으로, 일반 화장품보다 특정한 기능을 강조한 화장품으로 천연물 소재를 이용한 화장품들의 개발이 활발하며 다양한 제품으로 시판되고 있다.
- 미백 화장품: 천연물 소재 중 미백 효과를 가진 다양한 기전의 기능성 원료들이 개발되고 있으며 Arbutin, Kojic acid등의 Tyrosinase inhibition 기전의 원료가 가장 대표적이다. 이외에 vitamin C 유도체들도 기능성 주성분으로 고시되고 있다. 하지만 소비자의 오해는 이러한 기능성 소재들이 첨가된 화장품이 피부를 하얗게 만든다고 생각하는 것이다. 이러한 소재들은 직접 피부를 하얗게 만들어 주는 것이 아니라, 멜라닌 같은 검은색 피부색소의 합성을 저해하는 기능이 주이다. 예로 닥나무추출물과 알부틴, 알파-비사볼올, 유용성감초추출물은 멜라닌을 만드는 데 관련된 효소인 티로시나아제가 활성화되는 것을 막아 미백효과를 가진다.
- 주름개선 화장품: 주름개선 기능성 소재로 고시된 성분으로는 레티놀(2500 IU/g), 레티닐팔미테이트(10000 IU/g), 아데노신(0.04%), 폴리에톡실레이티드레틴아마이드(0.05∼0.2%)의 4종이 있으며, 개별 인증을 통해 기능성 화장품으로 승인된 제품 중에는 작약추출물, 빈랑자 추출물 등 천연소재를 활용한 화장품이 있다.
- 자외선 차단 화장품: 자외선 차단 기능을 가진 유기 및 무기 소재들을 함유한 화장품으로 전 세계적으로 엄청난 시장규모를 가진다. 자외선 차단 화장품 생산을 위한 합성소재들이 가지는 단점, 특히 기존 유기 합성 자외선 차단제의 난 용해성, 피부자극성, 광분해와 같은 단점을 보완하고자 하는 천연물 소재의 발굴과 개발노력이 활발하다.
- 헤어 케어 화장품: 탈모 치료는 오랜 시간과 노력이 소요된다. 병원 방문을 통한 치료 이외에 홈 케어 제품을 통한 치료 시너지 효과와 예방효과를 목적으로 생산된 화장품이다. 중국 및 한국에서는 전통약재를 연구하여 탈모방지 및 치료 기능을 가진 천연물 소재의 개발과 활용에 매우 적극적이다.
천연소재 제품과 친환경
천연소재 제품은 왜 친환경적일까?
(1)이산화탄소(CO₂) 배출량의 감축
천연소재로 만들어진 제품은 화학적으로 만들어진 제품에 비해 이산화탄소의 배출량이 적은 경향이 있는 것이 특징이다. 그 이유는 이산화탄소를 흡수하는 천연소재가 존재하는 점과 가공하는 경우에도 소재 본래의 특성을 살리기 때문에 적은 에너지로 가공하기 때문이다.
(2) 폐기물의 감축
자연 유래의 소재로 만들어진 제품 중에는 생분해성이 있거나 퇴비화할 수 있는 것도 있다. 이 경우 사용 후에는 태워서 폐기할 필요 없이 그대로 흙으로 되돌릴 수 있는 것도 있다. 퇴비화할 수 있는 것은 폐기할 때 발생하는 이산화탄소량의 감축에도 기여할 수 있다.
(3) 사람의 마음과 몸에 친화적이다
인공적으로 만들어진 화학물질과는 달리 천연소재에는 소재 본래의 향기와 촉감이 있다. 유해물질의 배출이 적으며 소재의 특징을 살린 것을 사용하면 사람의 마음과 몸이 느끼는 부담은 적어진다.
그러나 천연소재라고 해서 반드시 친환경적이라곤 할 수 없다. 이를테면 천연소재라고 해도 생태계나 생물의 생식환경에 영향을 주거나 특정 종의 동식물을 너무 많이 사용하면 친환경적이라고 할 수 없다. 또한 그 소재를 채굴하는 사람에게 적정한 임금을 지불하고 있는지 등 사회적인 측면에서 바라볼 필요도 있다.
탈(脫)화석연료와 탈(脫)플라스틱이 주목받는 가운데 더욱 관심을 받는 천연소재이지만, 새로운 문제를 만들지 않도록 주의하면서 활용할 필요가 있다.
참고자료
- 〈천연물 소재〉, 《식물학백과》
- 이민정 기자, 〈‘천연소재’ 제품을 사자〉, 《뉴스어스》, 2021-06-05
같이 보기
