알코올의 두 얼굴 — "무알코올"의 알코올은 어떤 알코올인가

한 줄로 말하면

알코올은 한 성분이 아니라 집안 이름이다. ‘무알코올’ 표시는 에탄올이 없다는 뜻이지, 알코올 전체 부재를 뜻하지 않는다.

앞면에 큼직하게 ‘무알코올’이라 적힌 토너, 그런데 뒷면 성분을 보니 ‘Cetyl Alcohol’, ‘Glycerin’ 같은 이름이 눈에 띈다. 세틸알코올은 아예 이름에 ‘alcohol’이 붙어 있고, 글리세린은 글리세롤이라는 알코올을 관습적으로 부르는 이름이라고 배웠는데. 앞면은 알코올이 없다 하고, 뒷면에는 알코올 성분이 들었다고 적혀 있다. 둘 중 하나가 거짓말일까. 그렇지 않다. 둘 다 사실이다. ‘알코올’이라는 단어는 다양한 물질을 가리키기 때문이다.

알코올은 한 사람이 아니라 한 집안의 성씨다

‘알코올’ 하면 흔히 떠올리는 것은 하나다. 술이나 손소독제의 그 알코올, 코를 찌르고 금방 마르는 그것. 그런데 화학에서 말하는 알코올의 범위는 우리가 생각하는 것보다 훨씬 넓다. 한 가지 물질의 이름이 아니라, 어떤 공통점을 가진 분자들을 한데 묶어 부르는 큰 분류의 이름이다.

그 공통점이 7강에 나왔던 단추 하나다. 탄소 골격 어딘가에 산소와 수소가 붙은 작은 부위, 하이드록시기(-OH). 이 -OH 단추를 하나라도 단 분자를 화학에서는 알코올이라 부른다. 이름이 ‘-올(-ol)‘로 끝나면 이 단추가 달려 있다는 의미라고 7강에서 배웠다. 메탄올, 에탄올, 글리세롤이 다 그런 식구다.

그러니 알코올은 개인의 이름이라기보다 집안의 성씨에 가깝다. ‘김’씨가 한둘이 아니듯, 알코올이라는 성을 가진 분자도 수없이 많다. 같은 성을 쓴다고 같은 사람은 아니다. 에탄올과 세틸알코올과 글리세린은 모두 -OH라는 같은 성을 쓰지만, 분자로 보면 전혀 다른 사람이다. 한쪽은 피부를 말리고, 다른 한쪽은 오히려 촉촉하게 한다.

여기서 7강의 이야기를 되짚어 보면, 작용기라고 불리는 단추가 어떤 것이 달려 있느냐에 따라 분자의 성격이 달라진다고 했다. 예를 들면 -OH가 달리면 물과 친한 성질이 생긴다고 했는데, -OH는 어느 분자에 붙든 물과 손을 잡으려 한다(3강의 수소결합). 다만 분자의 특성을 -OH 하나가 전부 결정하는 것은 아니다. 같은 단추를 달았어도 그 단추를 매단 몸통이 얼마나 길고 기름진가, 단추가 한 개인가 여러 개인가에 따라 분자의 특징은 달라질 수 있다.

같은 -OH 단추를 공유하는 세 분자 — 탄소 2개의 에탄올, 탄소 16개의 세틸알코올, -OH 3개의 글리세린. 같은 성씨를 가졌지만, 모두 특징이 다르다.

말리는 알코올 — 에탄올

먼저 우리가 아는 그 알코올, 에탄올이다. 에탄올은 탄소가 단 두 개뿐인 작고 가벼운 분자다. 술과 손소독제에 든 것이 이것이고, 화장품 성분표에는 보통 ‘Alcohol’이라고만 적히거나 ‘Alcohol Denat.‘로 적힌다.

가벼운 만큼 잘 날아가는데 피부에 닿으면 금세 증발한다. 손소독제를 바르면 금방 마르는 것이 이 휘발성 때문이다. 화장품에서 에탄올은 다른 성분을 녹여 펴 바르기 좋게 하고, 발랐을 때 산뜻하고 빨리 마르는 느낌을 준다. 토너나 미스트, 가벼운 젤, 일부 선크림이 이러한 성질을 가져다 쓰는 제품들이다.

문제는 에탄올이 기름기도 어느 정도 녹인다는 데 있다. 피부 표면에는 수분이 날아가지 않게 붙잡는 얇은 지질 층이 있는데, 에탄올이 증발하면서 지질층의 일부를 함께 가지고 나갈 수 있다는 게 문제다. 에탄올의 농도가 높고 자주, 오래 닿을수록 이 효과는 커진다. 그래서 고농도 에탄올을 반복해서 사용하면 피부가 당기고 건조해질 수 있다.

다만 ‘에탄올이 들어갔으니 무조건 피부가 상한다’는 말은 사실과 다르다. 작용의 세기는 농도와 닿는 시간, 빈도에 달려 있다. 손을 자주 닦는 고농도 소독제와 다른 성분에 소량 섞인 화장품 속 에탄올은, 같은 물질이라도 피부에 닿는 조건이 전혀 다르다. 실제로 에탄올은 같은 계열의 다른 소독용 알코올들과 견주면 오히려 순한 축에 든다는 연구도 있다. “독은 양이 만든다”는 0강의 원칙이 여기서도 그대로 적용된다. 성분의 이름이 아니라 양과 조건에 따라 독이 될 수도, 약이 될 수도 있는 것이다.

‘변성알코올’이라는 말도 짚고 가자. ‘Alcohol Denat.‘의 ‘변성’은 무섭게 들리지만, 마시지 못하도록 쓴맛 나는 첨가물을 섞었다는 뜻일 뿐이다. 산업용 독극물로 바꿨다는 말이 아니며, 피부에 닿았을 때의 작용은 보통 에탄올과 같다.

촉촉하게 하는 알코올 — 세틸알코올과 글리세린

이번에 볼 분자들은 에탄올과 같은 알코올 가족이지만 하는 역할은 정반대다.

세틸알코올부터 보자. 이름만 보면 에탄올의 친척 같지만 분자 구조는 영 딴판이다. 에탄올의 탄소가 둘이라면 세틸알코올은 탄소가 열여섯이다. 긴 기름 사슬 끝에 -OH 단추 하나가 달린 모양이라, 분자의 거의 전부가 기름인 셈이고 성질도 기름을 닮았다. 상온에서 양초 왁스 같은 흰 고체이고 잘 증발하지도 않는다. 에탄올이 휘발유처럼 가볍게 날아가는 분자라면, 세틸알코올은 양초처럼 무겁게 가라앉은 분자다.

이런 특징 때문에 에탄올과 정반대로 행동한다. 날아가지 않으니 피부를 말릴 일이 없고, 표면에서 부드럽게 펴진다. 크림이나 로션에서 세틸알코올은 발림성을 좋게 하고, 물과 기름이 분리되지 않게 붙잡아 제형을 안정시킨다. 비슷한 스테아릴알코올, 둘을 섞은 세테아릴알코올도 같은 집안이다. 흔히 이 셋을 묶어 지방알코올이라 부른다.

글리세린은 세틸알코올과는 또 다른 방식으로 피부를 촉촉하게 해준다. -OH 단추를 무려 세 개나 달고 있다. -OH가 물을 끌어당긴다고 했으니, 그것이 셋이면 물을 더 강하게 잡아당기는 것은 당연하다. 그래서 글리세린은 공기와 피부에서 수분을 끌어와 붙드는 보습 성분으로 역할을 잘 하고, 그렇다 보니 보습 화장품에 가장 흔히 들어가는 성분 중 하나다.

같은 -OH인데 결과가 이렇게 갈리는 이유가 여기서 분명해진다. 범인은 -OH 단추 자체가 아니다. 에탄올은 단추를 매단 몸통이 짧고 가벼워서 날아가며 기름기를 걷어내고, 세틸알코올은 몸통이 길고 무거워 기름처럼 눌러앉으며, 글리세린은 단추가 여럿이라 물을 움켜쥔다. 이 분자들이 에탄올과 같은 알코올 가족이지만 하는 역할은 정반대라는 것이 이런 의미다.

여기서 한 가지 덧붙여 두자면, 지방알코올이 보습 기능을 한다 해서 누구에게나 아무 자극이 없다는 뜻은 아니다. 드물게 세테아릴알코올에 반응하는 경우도 보고된다. ‘에탄올보다 순하다’까지는 말할 수 있어도 ‘절대 무자극’은 과장이다. 같은 물질이라도 사용하는 사람에 따라 결과는 다를 수 있다.

그래서 “무알코올”은 무슨 뜻인가

이제 처음에 예로 들었던 화장품 패키지의 모순으로 돌아가보자. 앞면의 ‘무알코올’과 뒷면의 ‘Cetyl Alcohol’은 어떻게 함께 있을 수 있는가.

식약처의 라벨 기준에 그 답이 있다. 화장품 라벨에서 ‘알코올(alcohol)‘이라고만 단독으로 쓰면, 그것은 에틸알코올, 곧 에탄올을 가리키는 말로 본다. 따라서 ‘무알코올(alcohol free)‘은 ‘에탄올이 없다’는 뜻이지, ‘-OH를 가진 모든 알코올이 없다’는 뜻이 아니다. 세틸알코올이나 글리세린 같은 지방알코올·폴리올은 들어 있어도 ‘무알코올’을 붙일 수 있다.

낯설게 들리지만 비슷한 표시를 우리는 이미 안다. ‘무가당(sugar-free)’ 표시가 붙은 제품에도 과당이나 유당 같은 다른 ‘당류’는 들어 있을 수 있다. 빠진 것은 첨가된 설탕(자당) 하나다. ‘무알코올’에서 빠진 한 가지도 마찬가지로 에탄올 하나다. 그러니 글리세린이 든 ‘무알코올’ 토너는 거짓말이 아니라 법이 정한 표시 규정을 따른 것일 뿐이다.

7강에서 했던 이야기를 다시 한 번 보자. “접미사는 어디까지나 힌트일 뿐, 규칙에 어긋나는 경우가 적지 않기 때문이다.” 접미사는 힌트를 주지만 몸통에 따라 그 특징은 완전히 달라질 수 있다.

다음 강의에서 할 이야기에 대한 힌트. 방금 세틸알코올이 물과 기름을 분리되지 않게 붙잡는다고 했다. 3강에서 물과 기름은 섞이지 않는다 해 놓고도, 우리는 매일 둘이 섞인 크림과 클렌저를 쓴다. 그 둘을 어떻게 한 통에 담는가. 다음 강에서는 그 사이에 끼어들어 둘을 중매하는 분자, 계면활성제로 넘어간다.