630나노미터 적색광 활용한 33명 임상에서 미백 5개 지표 개선 확인… 연구 결과 국제 학술지 ‘나노 에너지’ 10월호 게재
얼굴에 밀착해 빛을 고르게 전달하는 LED 마스크가 피부 미백은 물론 피부 재생 주사의 탄력 개선 효과까지 높이는 것으로 나타났다. KAIST(총장 배충식)는 신소재공학과 이건재 교수가 이끄는 공동연구팀이 얼굴밀착형 면발광 마이크로 발광다이오드(LED) 마스크를 개발하고, 실제 사람을 대상으로 한 임상에서 피부 미백과 탄력 개선 효과를 확인했다고 2일 밝혔다. 이번 연구는 KAIST와 아모레퍼시픽 연구진이 공동으로 수행했다.
최근 집에서 간편하게 피부를 관리하는 홈 뷰티 기기가 인기를 끌고 있지만, 기존의 딱딱한 LED 마스크는 코처럼 튀어나온 부위와 눈 밑·볼처럼 들어간 부위에 동시에 밀착하기 어렵다는 한계가 있었다. LED와 피부 사이에 틈이 생기면 빛의 반사가 늘어 피부에 전달되는 광량이 줄고, 열이 집중될 경우 저온화상 위험도 커질 수 있다.
연구팀은 작은 LED를 촘촘하게 배열해 점이 아닌 넓은 면에서 고르게 빛을 내는 유연한 면발광 마이크로LED와, 코·볼·턱처럼 높낮이가 다른 얼굴 굴곡에 맞춰 각 부분이 독립적으로 움직이는 3차원 탄성 지지대를 결합한 마스크를 개발했다. 아모레퍼시픽 뷰티디바이스팀, 퍼시픽테크와 함께 개발한 이 구조를 통해 피부 접촉 면적을 기존 46.9%에서 78.1%로 높였고, 얼굴 8개 측정 부위에서 93.83%의 균일한 적색광 분포를 구현했다. 연구팀은 앞서 2024년에도 얼굴 굴곡을 따라 밀착되는 면발광 LED 마스크를 개발해 기존 LED 마스크보다 피부 속 탄력 효과가 최대 340% 향상됨을 입증한 바 있으며, 이번 연구에서는 실제 사람을 대상으로 미백 효과와 피부 재생 주사 병용 효과까지 검증했다.
연구팀은 피부에 흡수돼 세포 활동을 촉진하는 630나노미터(nm) 적색광을 밀착형 마스크를 통해 피부에 조사했다. 총 33명의 참가자를 대상으로 얼굴을 좌우로 나눠 서로 다른 조건을 적용하는 반안면 임상시험을 진행한 결과, 마스크를 사용한 부위는 그렇지 않은 부위보다 피부 밝기와 톤 균일도가 크게 향상됐고, 각질량과 기미의 개수·면적 등 대표적인 5개 미백 관련 지표에서도 개선 효과가 나타났다. 이러한 효과는 인체 유래 피부 조직에서도 확인됐다.
특히 피부 재생에 활용되는 DNA 유래 물질인 폴리뉴클레오타이드(PN) 주사와 함께 사용했을 때 효과가 더 컸다. 얼굴 한쪽에 주사만 적용했을 때 피부 속 탄력 개선율은 약 3%였지만, 다른 쪽에 주사와 밀착형 LED 마스크를 병용했을 때는 12.8%로 약 4배 높은 개선율을 보였다. 인체 유래 피부조직 실험에서도 주사와 마이크로LED를 함께 적용했을 때 멜라닌 생성 관련 신호가 감소하고 새로운 콜라겐 형성이 주사 단독보다 약 15% 증가했다. 시술 3일 후 피부 수분 손실은 병용 부위에서 20.8% 감소해 주사 단독 부위의 12.4%보다 빠른 피부 장벽 회복을 보였고, 피부 붉어짐도 유의하게 줄었다.
연구팀은 이러한 효과가 밀착형 마스크를 통해 전달된 적색광이 진피 내 세포의 ‘에너지 발전소’인 미토콘드리아를 활성화해 세포 에너지원인 ATP(아데노신삼인산) 생성을 늘리고, 주사만으로는 충분히 유도되지 못했던 재생 반응을 크게 끌어올렸기 때문으로 분석했다. 이와 함께 미세 주사 바늘로 인한 피부 손상과 염증도 빠르게 완화된 것으로 나타났다.
이건재 교수는 “이번 연구는 가정용 LED 마스크가 피부 재생을 넘어 미백 효과까지 제공할 수 있음을 임상적으로 확인하고, 피부에 밀착해 빛을 전달하는 것이 중요함을 보여준 것”이라며 “피부 재생 주사와 함께 사용할 경우 피부 탄력 개선과 시술 후 회복 효과를 높여, 병원 시술의 효과를 일상으로 이어가는 클리닉·홈케어 연계 플랫폼으로 확장될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 10월호에 게재됐다. KAIST 김민서 석·박사 통합과정, 남기윤 박사과정, 김지훈 박사과정이 공동 제1저자로, 아모레퍼시픽 권민경 연구원과 이건재 교수가 공동 교신저자로 참여했다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터(ERC) ‘글로벌 생체융합 인터페이싱 소재 센터’의 지원을 받아 수행됐다.
이번 연구는 피부 탄력과 재생에 집중됐던 LED 마스크의 활용 범위를 미백과 피부과 시술 후 회복까지 넓혔다는 점에서 의미가 있다. 연구팀은 향후 피부 상태와 시술 목적에 따라 빛의 파장과 세기, 조사 부위를 조절하는 개인 맞춤형 광치료 기술로 발전해, 주사 중심의 피부미용 시장이 미백·재생·회복을 함께 관리하는 복합 광치료 시장으로 확장될 수 있을 것으로 보고 있다.
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