J Korean Soc Cosmetol > Volume 28(5); 2022 > Article
네일 매니큐어 관리시 생성되는 유해물질 저감을 위한 환기효과 연구

Abstract

This study attempted to improve working environments for nail salon employees and expand their awareness of hazardous materials. Specifically, it measured and analyzed volatile organic compounds (VOCs) produced during manicure procedures using a direct-reading instrument and devised a plan to minimize exposure to such hazardous substances. For this, the emissions of 3 VOCs (formaldehyde, toluene, and acetone) were tested on one foreign and two domestic manicure products, using GASTEC GV-100. In terms of the reduction of VOCs emissions, they were measured and comparatively analyzed through 2 different methods, spontaneous disappearing over time and natural ventilation by opening a chamber, and the results found the following: The product manufactured by ‘C’ revealed high VOCs emissions. In particular, ‘acetone’ was the highest. However, the spontaneous reduction of VOCs over time was minor. In other words, direct reduction, such as ventilation instead of spontaneous disappearing, is necessary. The above results confirm that ventilation is crucial in nail salons.

I. 서 론

오늘날 한국의 네일 산업은 아름다움을 추구하는 인간의 미적본능을 바탕으로 초고속 성장을 하였다. 전문적 직업의 분업화로 인해 패션의 한부분을 차지하고 있으며, 기술적으로나 산업의 규모면에서 많은 발전을 하여 다양한 계층의 수요를 창출해 나가고 있다(Kim et al., 2010). 이처럼 네일미용 산업은 빠른 성장과 함께 일반화와 대중화되어 가고 있지만 네일미용 종사자들은 다양한 위험에 노출되어 있다(Kim, 2011). 특히 네일 시술시 사용하는 제품들은 대부분이 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, 이하 VOCs)에 해당되며, 대다수의 성분들은 사용과정에서 쉽게 휘발되거나 분진형태로 공기 중으로 방출되지만 연속적인 사용과 작업장의 환기조건이 부적절한 경우 작업장 공기 중에 고농도로 존재할 수 있어 네일 제품 안전 관련 사고는 지속적으로 발생하고 있다(Kang, 2016). 네일샵에서 휘발성 유기화합물(VOCs)의 과다 사용은 네일 종사자들의 내분비계 장애, 신경 및 생식계통의 건강을 위협할 수 있고 일부 발암 물질로 알레르기 반응의 원인이 된다(Yoon, 2016). 또한, 실내에서의 유해물질 노출이 실외 대기노출보다 건강에 미치는 영향이 매우 크며, 이는 단순 부작용의 차원을 넘어 심각한 건강상의 문제를 일으킬 수 있는 상황이다(Kim, 2019).
이러한 실내 유해물질(VOCs 등)을 저감시키기 위한 가장 손쉽고 일반적인 방법인 환기는 온도차이나 대기압, 바람의 차이 등을 이용한 자연환기와 기계적인 장치를 이용하여 강제적으로 환기하는 기계 환기로 나눌 수 있다(Yoon, 2019). 환기범위에 따라서도 전체 환기와 국소배기로 나누어지는데, 전체 환기는 발생된 유해가스와 외부에서 공급된 청정공기를 혼합하여 유해가스의 농도를 희석해서 저감하는 방법으로 희석환기라고도 한다. 국소배기는 유해가스가 발생 후 확산하기 직전에 발생부에서 직접 포집해서 제거하는 방법이 있다(Lee, 2000). 국내에서는 다중이용 시설의 실내공기질 관리법이 시행되면서 시행 이후 건축물에는 자연 환기가 충분한 구조 또는 기계 환기설비 설치가 의무화 되었지만(Kim, 2011), 현재 네일샵의 경우 환기장치를 설치하였으나 가동하지 않거나, 대부분의 네일샵에서는 설치하지 않는 것으로 나타나고 있다(MOE, 2015). 따라서 네일 종사자가 반복된 위해요소의 노출을 인지하여 가능한 위해요소로부터 자신의 몸을 보호해야 한다. 또한 표준화 관리를 통하여 종사자뿐만 아니라 고객의 건강도 유념하여 작업장 환경을 마련하고 개선이 시급한 실정이다(Joo, 2015).
이에 본 연구는 네일 종사자들이 직접 측정하고 분석할 수 있는 직독식 간이 측정기기를 이용하여 네일 시술시 방출되는 VOCs를 측정, 분석하고 이에 따른 유해물질 노출을 최소화하는 저감방안을 연구하여 종사자들의 작업환경 개선과 유해물질에 대한 인식개선을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.

II. 재료 및 방법

1. 실험재료

1) 실험재료 및 도구

네일 관리 중 미용사(네일) 국가기술자격 실기평가 출제 종목을 기준으로 매니큐어를 대상으로 하여 VOCs 분석을 실시하였다. 분석 대상 제품은 국외 1개社 제품(A社), 국내 2개社 제품(B社, C社)을 선정하였다. 각 제품별 표시성분은 제조사 온라인 홈페이지에 기재되어있는 정보에서 발췌하였다. 매니큐어 관리에 사용된 재료와 표시성분에 대한 세부 내용은 <Table 1>, <Table 2>에 각각 표시하였다.
네일 관리 시 사람의 자연 네일 대신 연습용 인조 손과 인조 손톱(nryan square natural tip, gyeonggi-do, korea)을 사용하였다. 자연네일과 최대한 비슷한 길이로 커팅 후 사용된 인조 손톱의 면적은 엄지 2.52cm2, 검지 1.8cm2, 중지 2.08cm2, 약지 1.8cm2, 소지 1.08cm2으로 한 손의 면적은 9.28cm2이다. 글루건을 이용해 인조 손톱에 녹인 글루를 도포하여 인조 손에 알맞게 부착하였으며, 인조 손에 남아있을 VOCs 잔류를 휘발시키기 위해 최소 24시간 실외 공기에 노출 후 사용하였다.
네일 제품에서 발생되는 VOCs의 양을 측정하기 위해 챔버를 제작하였다(Fig. 1). 챔버는 가로 40cm, 세로 40cm, 높이 30cm, 두께 0.3cm인 육면체 모양의 아크릴로 제작하였으며, 내부 부피는 48,000cm3이다. 챔버는 Fig. 1과 같이 방수토시가 달린 10cm의 작업구 2개와 우측면 시료 채취구 1개, 환기 저감 실험을 위해 좌측면 상단에 경첩을 달아 윗면이 열고 닫을 수 있게 구성되어 있다. 측정 과정에서 발생한 VOCs가 외부 공기 중으로 유출되는 것을 방지하기 위해 관리 후 토시 부분을 밀봉하였다.

2) 실험기기

VOCs를 손쉽게 간이적으로 측정할 수 있는 ‘가스텍(GV100, GASTEC, Japan)’ 휴대용 기체 채취기를 사용하였다. 기체 검지관은 기체의 종류와 농도범위에 따라서 다양하나 본 연구에서는 알데하이드류 1종(포름알데하이드), 벤젠류 1종(톨루엔), 케톤류 1종(아세톤) 등 총 3종 물질을 측정할 수 있는 직독식 기체검지관을 사용하였다(Fig. 2).

2. 실험 및 분석방법

1) 실험방법

네일 관리 과정에서 발생하는 VOCs 방출량을 측정하기 위해서 상온(25oC)에서 매니큐어 관리 및 제조사별로 발생하는 VOCs를 가스텍 검지관식 기체 채취기를 활용해 포름알데하이드, 톨루엔, 아세톤 3가지를 채취(100 mL)하였다. 본 실험에 앞서 우선 적정 검지관의 농도를 찾기 위한 최적화 실험을 진행한 후, 그 결과를 토대로 VOCs 방출량을 분석하고, 제조사별로 차이를 비교하였다. 또한, 분석 결과의 신뢰성을 검증하기 위해서 재현성 실험(2회)을 진행하였다.
저감방안 연구를 위해서 시간의 경과함에 따른 자연소멸 VOCs 저감 실험과 자연환기 개념을 적용한 VOCs 저감 실험을 진행하였다. 자연 소멸 VOCs 저감 실험의 경우 관리 종료 후 15분, 30분 총 2회 걸쳐 챔버 내의 VOCs 수치의 변화량을 실험하였으며, 신뢰성을 검증하기 위해서 앞선 실험과 동일한 방법으로 2회에 걸쳐 재현성 실험을 실시하였다. 자연 환기 개념을 적용한 VOCs 저감 실험의 경우 관리 종료 후 챔버의 윗면을 개방하여 환기 직후 측정, 환기 5분 후 측정하는 방식으로 총 2회를 걸쳐 VOCs 수치의 변화량을 실험하였다.

2) 매니큐어 네일 관리 과정

네일 관리 과정 시 사용되는 네일 제품의 VOCs 방출량 측정을 위해 국가시험 절차로 실험을 진행하였으며, 구체적인 관리 과정은 Table 3에 언급하였다.

3) VOCs 방출량 측정방법

가스텍 장치는 측정하고자 하는 물질의 기체 검지관을 장착 후 직독식으로 기체를 채취하여 VOCs를 측정한다. 1985년에 검지관식 가스 측정기로써 JIS(일본국가규격)화한 기기로 ISO (국제표준화기구) 9001 인증 받았으며, 타 분야에서는 GV-100 기기와 검지관으로 기체를 포집해 분석하고 연구한 Lee et al.(2019), Kwon(2017), Ahn(2015), Jung et al.(2009), Park et al.(2002)의 다양한 사례논문들도 나와 있다. 가스텍 기체 채취기 사용방법 Table 4에 상세히 제시하였다.

III. 결과 및 고찰

1. VOCs 방출량 실험 결과

제조사별 VOCs 방출량 수치의 큰 차이는 없었으나, 3가지 측정 물질 중 C社 제품에서 VOCs 방출량이 가장 높게 측정되었고 그 중 아세톤이 가장 많이 방출됨을 알 수 있었다(Table 5).
VOCs 방출량 실험의 신뢰성을 검증하기 위해서 앞선 실험과 동일한 방법으로 2회에 걸쳐 재현성 실험을 실시하였고, 그 결과는 Table 6에 제시하였다. 재현성 실험 결과, 기존 실험 결과와 유사한 결과를 확인할 수 있어 측정 결과의 신뢰성은 확보하였다고 판단되었다. 총 3회에 걸쳐 측정된 VOCs 방출량의 평균값은 Table 7에 제시하였다.
이 결과는 기존의 Yoon(2016)의 연구에서 밝힌대로 네일관리 중 가장 많이 사용되는 물질은 손톱 표면의 이물질 및 유수분을 제거하기 위해 사용되는 remover였으며, 발생한 VOCs 중에서 가장 많은 부분을 차지하는 물질은 acetone이라는 결과와 유사하다.
Kim(2010)의 연구에서도 매니큐어 컬러링 작업 시에는 아세톤이 다른 시술과 비교하여 3~5배 높게 나타났고, 톨루엔의 농도도 다른 시술과 비교해 높게 나타났으며 특히 아세톤이 평균적으로 수백 ppm 이상 검출된 결과는 본 논문의 결과와 유사하다.
MOE(2015) 보고서에 따르면 총 30곳에서 측정한 포름알데히드의 평균 농도는 실외 농도 값에 비해 약 10 배 이상 높았고, 휘발성유기화합물(VOCs) 중에서는 아세톤의 농도가 128 배 이상 높았던 원인으로는 리무버 제품에 포함되어 있는 다량의 아세톤이라는 결과가 나왔다. 그리고 생식독성 물질인 톨루엔의 경우 약 7배 높았다. 이는 MOE(2021) ‘다중이용시설 등 실내공기질 관리법’의 포름알데히드 100g/m3, 총휘발성 유기화합물 500g/m3 기준치를 훨씬 초과한 것으로 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 네일샵과 본 연구의 챔버라는 공간의 수치 차이는 있으나, 매니큐어 관리 시 상당한 수치의 VOCs가 방출되는 점은 본 논문의 결과와 유사하다.

2. VOCs 저감방안 실험 결과

앞선 실험을 통해서 VOCs 방출량과 재현성을 조사하였다. 유해물질 노출을 최소화하는 저감방안을 찾기 위해 자연소멸 및 자연환기 개념을 적용하여 시술 과정에서 방출된 VOCs의 저감방안을 조사하였다.

1) 자연소멸 VOCs 저감 실험

네일 관리 종료 후 15분경과, 30분경과 순으로 시간이 경과함에 따라 수치가 감소하였으나 감소 폭이 크지 않은 것으로 확인할 수 있었다(Table 8). 자연소멸 VOCs 저감 재현성 실험 결과(Table 9), 기존 실험 결과와 유사한 결과를 확인할 수 있어 측정 결과의 신뢰성은 확보하였다고 판단되었다. 총 3회에 걸쳐 측정된 자연소멸 VOCs 저감 실험의 평균값은 Table 10에 제시하였다.
자연소멸 VOCs 저감효과는 밀폐된 공간 안에서 한번 생성된 VOCs는 자연적으로 소멸되지 않고 그대로 침체됨을 알 수 있었다.
이 결과는 기존의 Yang et al.(2009)의 연구에서 출입문의 개폐 여부의 요인이 노출농도에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 개방형보다 폐쇄형에서 2배에서 8배에 이르는 것으로 보아 폐쇄형공간의 노출농도가 높다는 결과로 이는 본 연구와 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

2) 자연환기 VOCs 저감 실험

관리/제조사별 VOCs 실험 결과를 토대로 가장 VOCs 방출량이 많았던 C社 제품에 대해서 자연환기 방법을 적용하여 VOCs 저감 여부를 확인하였다. 환기 즉시 포름알데하이드 200 ppm, 아세톤 1000 ppm으로 수치가 대폭 감소되고 톨루엔은 검출되지 않았다. 환기 5분 후에는 포름알데하이드 20 ppm 이내, 아세톤과 톨루엔은 검출되지 않았다. 아세톤은 휘발성이 아주 강한 물질로 환기를 실행한 동시에 모두 휘발되어 검출되지 않았지만 포름알데하이드의 경우 환기 5분 후에도 20 ppm 이내 미량의 물질이 잔류되어 있음을 알 수 있었다(Table 11).
자연환기 개념을 적용 후에는 포름알데하이드는 99% 이상 감소하였고, 아세톤과 톨루엔은 미검출로 수치는 대폭 감소하였다.
기존의 Jung(2019)의 연구와 비교 고찰을 한 결과, Jung(2019)의 연구에서는 네일 학원의 강의실에서 연구가 이루어진 점을 보아 본 연구의 챔버 면적과 차이로 인해 VOCs 방출량 수치상으로도 차이는 있으나 환기 조건 중 자연환기를 적용하였을 때 VOCs 방출량이 80~100% 감소한다는 유사한 결과를 얻을 수 있었다.
매니큐어 C社 제품을 대상으로 자연소멸과 자연환기 VOCs 저감 실험을 비교 분석한 결과, 챔버를 오픈하지 않아도 시간이 경과함에 따라서 VOCs 방출량이 감소하기는 하지만 그 수치는 미미한 수준이다. 하지만 자연환기 개념을 적용하였을 경우에는 현저한 차이가 발생함을 알 수 있었다. 이를 통해 네일샵 등에서 환기의 개념이 무엇보다 중요한 요소임을 확인할 수 있었다. 관련 결과는 Table 12에 나타내었다.

IV. 결 론

본 연구에서는 VOCs 방출량 실험과 VOCs 저감 실험으로 구성되었다. 매니큐어 네일 관리시 발생하는 VOCs 방출량을 분석하고, 저감 여부를 확인하기 위해 자연소멸 VOCs 저감 실험과 자연환기 VOCs 저감실험을 진행하였다. 네일 종사자들이 직접 분석하여 유해성을 인식할 수 있는 직독식 기체 검지관(GV-100, GASTEC)을 활용해 정량적 실험방법을 확립하였고, 3개社제품을 대상으로 VOCs 3종에 대한 방출량과 저감방안을 연구하고 재현성 통해 신뢰성을 검증하였다.
제품별로 C社 > B社 > A社 순으로 높은 VOCs 방출량이 조사되었고, 측정 물질별로는 모든 제품에서 아세톤(4300~7000 ppm)이 가장 많이 방출되었다. 이는 전처리 단계를 위한 리무버의 주 성분인 아세톤의 영향으로 아세톤이 가장 높은 수치가 나온 것으로 판단된다. 또한, 제품 표시성분에 없는 프롬알데하이드(1000~2200ppm)와 톨루엔(2ppm)도 함께 검출되었다. 포름알데하이드가 다량으로 검출된 이유는 알데하이드류 화합물과 케톤류 화합물(아세톤)의 분자 구조가 유사해 교차 흡착으로 인한 요인이라고 판단된다. 그러나 자연환기 이후에 아세톤은 검출되지 않고 포름알데하이드는 소량으로 검출되고 있어, 포름알데하이드도 일정 수준으로 발생되고 있음을 알 수 있었다.
자연소멸 VOCs 수치가 시간의 경과함에 따라 감소하였지만, 감소 폭이 크지 않은 것으로 보아 한번 생성된 VOCs는 자연적으로 감소하기 어렵고 그대로 침체되어 있다는 것을 확인할 수 있었다. 챔버를 개방한 자연환기 VOCs 저감 효과는 환기 5분 후 대부분의 VOCs 감소되었다. 자연소멸과 자연환기 VOCs 저감방안을 비교한 결과, 자연환기 VOCs 감소 수치의 현저한 차이를 보임을 증명하였다. 이는 네일 샵 등에서 환기의 개념이 무엇보다 중요한 요소임을 실험을 통해 증명할 수 있었다.
본 연구는 매니큐어 네일 관리 과정 후에 발생하는 VOCs 방출량을 측정하였지만 관리 세부 과정 및 제품 단독에서 발생하는 VOCs 방출여부 등에 관한 추가실험을 통해 좀 더 정확한 정량적 수치를 확인할 수 있을 것으로 판단되어 향후 관련 추가 연구가 이루어져야 할 필요가 있다고 판단된다. 또한, VOCs 저감 실험을 통해 네일 샵 등에서 환기의 개념이 무엇보다 중요한 요소임을 증명하였으나 환기 시간, 환기 장치 병행 등 다양한 환기 조건에 대한 추가 연구가 진행된다면 네일 종사자와 고객 모두의 건강을 지키기 위한 네일 현장 행동지침의 명확한 가이드라인을 제시할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 연구를 토대로 네일 관리 시 유해물질 노출을 최소화하기 위한 고객과 시술자의 보호구 착용을 의무화하여 네일 종사자들의 안전 의식 고취 및 네일 샵 종사자들의 건강보호를 위한 안전 가이드 개발이 필요할 것으로 사료된다.

Fig. 1.
Chamber
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Fig. 2.
Direct-reading measuring instrument and tube
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Table 1.
Manicure marked ingredients (A·B·C)
Manicure(Base coat. Color Polish. Top coat) marked ingredients
Corporation A B C
Common ingredients ethyl acetate, butyl acrylate, adipicacid/neopentylglycol/trimelliticanhydridecopolymer
other ingredients acetyltributyl citrate, trimethylpentanyl diisobutyl, nitrocellulose, n-butyl alcohol, celluloseacetate butyrate acetyltributyl citrate, hydride copolyme, benzophenone-3, remethylpentanediylbenzoate, purple No. 201, celluloseacetatebutyrate, steralconium benzoate, styrene, silica, acrylate copolymer, polyvinylbutyl alcohol, diacetone alcohol, enzophenone-1, hydroxyethyl acrylate drotrizol, styrene, acrylate copolymer, trimethylpentanediyldibenzoate, nitrocellulose, trimethylpentanyldiisobutyl, n-butylalcohol, chloroseacetate isobutyrate, octocrylene, polyvinylbutylalcohol, titanium dioxide,
Table 2.
Remover marked ingredients (A·B·C)
Remover marked ingredients
Corporation A B C
Common ingredients acetone, purified water
other ingredients methylsoate, limonene, fragrance, ethylhexylmethoxysinate butyl acetate, propylene glycol squalane. tokoperyl acetate. retinyl palmitate.
Table 3.
Manicure procedure
Manicure (within 7 minutes)
① Wet the remover with a paper towel and clean up nails.
② Apply base coat once.
③ Apply color polish once (repeat twice).
④ Apply top coat once.
Table 4.
Gas collector (GV-100, GASTEC, Japan)
How to Use GASTEC GV-100
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① Cut both ends of the gas sampler, using a chip breaker or separate tip holder.
② Insert the gas detector tube into the inlet rubber with the ‘G▶’ mark facing the gas sampler.
③ With the handled pushed in, set the guideline (red line) of the tail block to the guide mark of the handle (100▶).
④ Bring the front edge of the gas detector tube to the measurement point and pull the handle with maximum force according to the handle guideline. Then, wait (one-time suction time) at the measurement point.
⑤ Check if the suction is done with the finish indicator at the rear of the handle.
⑥ Turn the handle 90 degrees and push in.
⑦ Pull out the gas detection tube from the inlet rubber.
Table 5.
Results results of manicure VOCs emission testing
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Table 6.
Results of manicure VOCs emission reproducibility testing
Formaldehyde Aceton Toluene
A corporation 1st 1000 ppm 4600 ppm 2 ppm
2nd (Reproducibility, 1st) 1400 ppm 4600 ppm 2 ppm
3rd (Reproducibility, 2nd) 1400 ppm 4600 ppm 2 ppm
B corporation 1st 1500 ppm 4900 ppm 2 ppm
2nd (Reproducibility, 1st) 1000 ppm 4300 ppm < 2 ppm
3rd (Reproducibility, 2nd) 1700 ppm 5000 ppm 2 ppm
C corporation 1st 2100 ppm 7000 ppm 2 ppm
2nd (Reproducibility, 1st) 2200 ppm 7000 ppm 2 ppm
3rd (Reproducibility, 2nd) 2200 ppm 6900 ppm 2 ppm
Table 7.
Average VOCs emissions by manufacturer
Formaldehyde Aceton Toluene
A corporation 1260 ppm 4600 ppm 2 ppm
B corporation 1400 ppm 4730 ppm < 2 ppm
C corporation 2100 ppm 6660 ppm 2 ppm
Table 8.
Results of spontaneously disappearing manicure VOCs reduction testing
Formaldehyde (15 min → 30 min) Aceton (15 min → 30 min) Toluene (15 min → 30 min)
A corporation 900→600 ppm 4100→4000 ppm 2→2 ppm
B corporation 1000→500 ppm 4300→4000 ppm 2→< 2 ppm
C corporation 1700→1700 ppm 6000→6000 ppm 2→2 ppm
Table 9.
Results of spontaneously disappearing manicure VOCs reduction reproducibility testing
Formaldehyde (15 min → 30 min) Aceton (15 min → 30 min) Toluene (15 min → 30 min)
A 1st 900→600 ppm 4100→4000 ppm 2→2 ppm
2nd (Reproducibility, 1st) 1000→900 ppm 4400→4200 ppm 2→2 ppm
3rd (Reproducibility, 2nd) 1000→1000 ppm 4000→4000 ppm 2→2 ppm
B 1st 1000→500 ppm 4300→4000 ppm 2→< 2 ppm
2nd (Reproducibility, 1st) 900→700 ppm 4000→3700 ppm < 2→< 2 ppm
3rd (Reproducibility, 2nd) 1500→1200 ppm 4800→4500 ppm 2→< 2 ppm
C 1st 1700→1700 ppm 6000→6000 ppm 2→2 ppm
2nd (Reproducibility, 1st) 2000→1300 ppm 6000→5000 ppm 2→2 ppm
3rd (Reproducibility, 2nd) 2000→1700 ppm 6000→5000 ppm 2→2 ppm
Table 10.
Average spontaneously disappearing VOCs test results
Formaldehyde (Termination→15 min→30 min) Aceton (Termination→15 min→30 min) Toluene (Termination→15 min→30 min)
A corporation 1260→960→830 ppm 4600→4160→4060 ppm 2→2→2 ppm
B corporation 1400→1130→800 ppm 4730→4360→4060 ppm < 2 →< 2 →< 2 ppm
C corporation 2100→1900→1560 ppm 6660→6000→5330 ppm 2→2→2 ppm
Table 11.
Naturally ventilating VOCs reduction test results (‘C’ corporation)
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Table 12.
Comparison between spontaneously disappearing and naturally ventilating VOC reduction test results (‘C’ corporation)
Formaldehyde Aceton Toluene
Spontaneously care termination right after 2100 ppm 6660 ppm 2 ppm
Disappearing care termination 30 min 1560 ppm 5330 ppm 2 ppm
Natural ventilation right after 200 ppm 1000 ppm not detected
Ventilating ventilation 5 min < 20 ppm not detected not detected

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