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EM-40을 활용한 자외선 차단제 분석
개요
Scanning Electron Microscopy(SEM)와 Energy-dispersive X-ray Spectroscopy(EDS)를 사용하여 미지의 선크림 시료에 대한 미세구조와 조성을 분석하였습니다. SEM 이미지를 통해 분산 입자를 포함한 건조 에멀전에서 일반적으로 나타나는 불균일한 질감의 다각형 영역을 확인하였습니다.
EDS 분석 결과, 탄소가 풍부한 유기 매트릭스와 함께 티타늄(Ti) 및 아연(Zn)의 존재가 확인되었습니다. 이산화티타늄(TiO₂) 및산화아연(ZnO) 나노입자의 검출은 해당 제형이 무기 또는 하이브리드 미네랄 선크림으로 기능함을 나타냅니다.
이러한 결과는 선크림 제형을 특성화하고 무기 및 유기 UV 필터를 구분하는 데 SEM-EDS 기법이 효과적임을 보여줍니다.
들어가며
자외선 차단제는 무기자차(물리적)와 유기자차(화학적)로 구분됩니다. 무기자차 선크림은 일반적으로 이산화티타늄(TiO₂)과 산화아연(ZnO) 나노입자를 사용하며, 이는 자외선(UV)을 산란 시키는 반면 유기자차 선크림은 탄소 기반의 유기 화합물을 통해 자외선을 흡수합니다. 그러나 제품의 외관으로는 이 둘을 구별하기가 쉽지 않습니다. 이번 분석에서는 Scanning Electron Microscopy(SEM)와 Energy-dispersive X-ray Spectroscopy(EDS)를 사용하여 자외선 차단제 시료의 성분을 분석하고, 그 유형을 알아봅니다.
실험 방법
시료 준비: 선크림을 실리콘 기판 위에 도포한 후 자연 건조하였습니다. 전기 전도성을 확보하기 위해 백금 코팅을 적용하였습니다.
분석 장비: EM-40 Tabletop SEM
분석 조건:
- Accelerating Voltage: 20 kV
- Working Distance: 11.5 mm
- Magnification: ×500
- Detectors: Secondary Electron (SE), Backscattered Electron (BSE), and EDS
Fig. 1,2,3,4. SEM micrographs of the dried sunscreen film showing polygonal surface morphology at ×500-x5.0k magnification.
Fig. 5. EDS spectrum of the dried sunscreen film, indicating elemental composition with clear detection of Ti and Zn alongside a carbon-rich matrix.
분석 결과
탄소 함량이 높은 것은 선크림의 기본 베이스 및 보습 성분에서 기인한 것으로 보입니다. 그러나 티타늄과 아연이 동시에 검출된 점은 이 제품이 “무기자차”임을 뒷받침합니다. 유기자차의 경우 주로 탄소, 산소, 질소와 같은 비금속 원소가 검출되며, Ti나 Zn은 나타나지 않는 경우가 대부분입니다.
따라서 본 시료는 “무기자차”로 판단할 수 있습니다.
분석을 마치며
코셈 EM-40 SEM과 EDS 분석을 통해, 자외선 차단제에서 티타늄과 아연 성분이 확인되었습니다. 이는 본 제품이 “무기자차(물리적 자외선 차단제)”임을 나타내며, 자외선을 반사 및 산란시키는 방식으로 피부를 보호한다는 사실을 입증합니다. 본 사례는 탁상형 SEM과 EDS가 화장품 산업을 포함한 다양한 분야에서 유용한 분석 도구로 활용될 수 있음을 보여줍니다.
