J Korean Soc Cosmetol > Volume 28(5); 2022 > Article
중주파 전기 근육자극을 활용한 가정용 미용기기의 안면 피부 개선 효과

Abstract

This study was aimed to investigate the effects of the EMS (Electrical Muscle Stimulation) at-home beauty device on the facial skin improvement. The EMS beauty device massages the skin surface and the muscle layer in the skin through a combination of medium frequency electrical stimulation and physical stimulation that are known to effective in skin rejuvenation. In this study, the EMS beauty device reproducing Petrissage massage method and functional cosmetic containing adenosine were used. For four weeks of study period, the EMS beauty device and the functional cosmetic were applied together to the test group with 11 women, whereas only the functional cosmetic was applied to the control group with 11 women. The EMS beauty device was applied for 10 minutes every night after cleansing face to the test group only, and the functional cosmetic was applied every morning and night after cleansing face to both groups. The skin improvements were evaluated after two and four weeks from the first visit (baseline) by mechanical measurements. As the evaluation results, significant (p<.05) improvements of skin elasticity (R2 and Mean CoR), skin sagging, and double chin lifting showed in the test group compared with the baseline, and compared with the control group. Therefore, the EMS beauty device is considered to be effective to improve skin features related to skin aging. And this study may expect to be useful data for global advancement and enforcement of market competitiveness of K-beauty industry and to be a foundation for further in-depth study.

I. 서 론

피부 노화는 진행 정도에 개인차는 있으나 누구나 겪는 생리적인 현상이다. 노화가 진행되면 표피와 피하 지방층이 얇아지고, 진피층의 엘라스틴 섬유와 콜라겐 섬유의 유실이 일어나 피부 두께가 얇아지면서 주름이 생기며, 탄력이 떨어지게 된다(Park & Bae, 2012).
특히 안면 피부는 외적으로 가장 먼저 보여지는 부분이기 때문에 대인관계를 포함한 사회생활 전반에 중요한 영향을 미치며, 안면 피부 노화는 심리적 스트레스의 요인이 되기도 한다. 일례로 피부에 대한 만족도가 낮은 경우, 그렇지 않은 경우에 비해 자아존중감이 낮은 경향을 보인다는 연구 결과가 있다(Lee et al., 2009). 현대사회의 발달로 삶의 질을 향상시키고자 하는 욕구가 커지면서 피부 미용 관련 산업이 발달함에 따라 피부 노화를 지연 또는 개선시키기 위한 노력 또한 다양한 방면으로 지속되어 왔다.
2000년대 이후 시작된 웰빙 트렌드의 영향으로 피부의 내적 건강에 대한 관심도가 높아지면서(Baek & Lee, 2020) 단순히 화장품만 사용하는 것을 넘어 피부를 근본적으로 개선하기 위한 목적으로 피부 관리 영역이 확대되고 있다. 피부 관리 방법도 예전에는 손을 사용한 마사지가 대부분이었으나 최근에는 피부 미용기기를 사용한 관리법이 주를 이루고 있다(Lim et al., 2009). 이와 더불어 가성비를 고려해 합리적인 소비를 추구하는 소비자가 증가하고, 집에서 스스로 피부를 관리하는 홈 뷰티(home beauty) 트렌드가 확산되면서 피부 관리를 위해 피부과나 에스테틱 등을 이용하기보다는 가정용 피부 미용기기를 이용하여 스스로 피부를 관리하는 경우가 늘어나고 있다. 피부 미용기기의 사용 주체가 전문가에서 일반인으로 확대되면서 사용이 간편하고 효과가 좋은 다양한 가정용 피부 미용기기 제품들이 출시되고 있다(Hong et al., 2017).
피부 미용기기는 마사지, 화장품 흡수, 리프팅, 제모 등 주된 관리 목적에 따라 진동, 전자기파, 미세전류, 레이저 등 다양한 기술을 접목시켜 개발된다. 그 중 전자기파의 경우 주파수에 따라 고주파, 중주파, 저주파로 나뉘는데, 주파수 영역대별로 피부에 미치는 영향이 각각 달라 이를 활용한 다양한 연구와 제품으로의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 고주파는 심부열을 발생시켜 혈액순환 및 피부 탄력에 도움을 준다고 알려져 있으며 선행 연구로는 고주파기기 관리가 중년여성의 얼굴피부 유·수분 조절과 피부색 개선에 미치는 효과(Lee et al., 2016), 고주파기기와 림프순환기기 병용관리가 중년여성 안면 피부의 유·수분량, 피부색 개선과 모공 축소에 미치는 효과(Hong et al., 2018) 등이 있다. 저주파의 경우 근육을 수축 및 이완시켜 근육에 탄력을 주는 효과가 있다고 알려져 있으며 선행 연구로는 불규칙 저주파를 이용한 주름개선효과(Lim et al., 2009) 등이 있다. 중주파는 저주파와 고주파의 중간 영역으로, 통상적으로 4,000 Hz 부근에 해당하며 피부 및 피하조직의 저항이 작아 저주파보다 통증과 불쾌감이 덜하고 심부 조직을 더 효과적으로 자극할 수 있는 특징을 갖는다. 이러한 특징은 피부 저항과 주파수가 반비례 관계인 것에 기인하며, 통전 시 유해 감각 수용기를 거의 자극하지 않으면서 에너지 손실이 적어 비교적 체내로 잘 전달되고, 높은 강도여도 전기분해작용이 없어 화상의 위험이 없다고 알려져 있다(Yu et al., 2009). 또한 혈액순환을 원활하게 하여 부종을 완화시켜주거나 근육 대사 활동에 영향을 주어 근육 활성 증가 등의 효과가 있다고 알려져 있으며(Park et al., 2011) 전극 위치에 따라 특정부위를 선택하여 자극할 수 있다는 점을 활용하여 중주파 전기자극을 통해 특정 근육의 근활성비 증가를 확인한 선행연구도 있다(Kim, 2021).
하지만 중주파가 고주파와 저주파의 이점을 모두 가지고 있는 것에 반해 관련 미용기기 시장의 규모는 비교적 작은 편이다. 더불어 국내외에서 진행된 중주파 관련 연구 또한 신체에 적용된 중주파의 의료적 효용성에 관한 내용이 대부분이며, 피부 미용기기로써 중주파를 활용한 관련 연구는 찾아보기 어려운 실정이다.
따라서 본 연구는 중주파 전기근육자극(Electrical Muscle Stimulation; EMS)을 활용한 피부 미용기기와 주름 개선 기능성 화장품을 병용한 결과와 주름 개선 기능성 화장품을 단독으로 사용한 결과의 비교 분석을 통해, 중주파 전기근육자극이 노화된 피부 개선에 효과가 있는지 확인하여, 관련한 미용 산업의 발전에 기여하는데 목적이 있다.

II. 재료 및 방법

1. 연구 설계

본 연구는 ㈜에이피알 기업부설연구소(이하 연구소)에서 시행하였으며, 실험군(주름 개선 기능성 화장품과 피부 미용기기의 병용)과 대조군(주름 개선 기능성 화장품 단독 사용) 비교 평가로 설계하였다.
전반적인 연구 과정은 식품의약품안전처 관련 고시 및 가이드라인에 따라 수행되었으며, 「생명윤리 및 안전에 관한 법률」제10조에 따라 연구에 참여하는 대상자의 존엄성, 권리, 안전 및 복지를 보장하고자 ㈜에이피알 기관생명윤리위원회(IRB)로부터 계획 심의되어 최종 승인되었다(IRB 승인번호: 70094430-2205-HR-025-07).

2. 연구 대상

본 연구는 수도권에 거주하는 만 40세~60세의 한국 성인 여성을 대상으로 진행되었다. 연구대상자의 피부 변화를 보다 유의미하게 분석하기 위해, 피부 탄력 저하로 인한 안면피부 노화의 특징이 도드라지고(Kang et al., 2001; Friedman, 2005) 피부 노화를 경험하기 시작하여 피부 관리 실천행위에 적극적인(Park et al., 2009) 40~60세 수준으로 연구대상자의 연령대를 제한하였다. 식품의약품안전처 관련 고시 및 가이드라인에 따른 선정기준에 부합하고 제외기준에 해당되지 않는 사람에 한하여, 연구의 목적과 내용 등에 대해 이해하고 연구 참여에 자발적으로 동의한 사람을 연구 대상으로 선정하였다. 다만 연구 기간 중 피부 상태에 영향을 미치는 과도한 흡연과 음주, 수면 부족, 스트레스, 일광노출이 있는 경우와 평상시와 다른 환경에 노출되어 일상생활이 달라질 수 있는 경우에 연구대상자 선정에서 제외하였다. 또한 연구기간동안 추적관찰을 통해 중도 탈락기준에 해당하는 경우 연구에서 제외하였다.
연구 대상을 두 그룹(실험군, 대조군)으로 분류하여 각 그룹마다 10명 이상의 유효데이터를 확보하고자, 스크리닝 및 중도 탈락률을 고려한 그룹별 10% 가산인원을 더해 총 22명의 연구 대상자를 최종 선정하였다. 그룹 배정은 방문 순으로 실험군부터 대조군까지 배정되었으며, Independent t-test를 통한 동질성 검정 결과 그룹 간 연령 분포가 골고루 분배된 것을 확인하였다(p>.05).

3. 연구 제품

본 연구에서 사용된 피부 미용기기는 중주파 전기 자극과 물리적 자극을 복합적으로 적용하는 원리를 가진 ‘메디큐브 에이지알 더마 EMS 샷(MEDICUBE AGE-R DERMA EMS SHOT, APR Corporation, Seoul, Korea)’ (Fig. 1)이다. 본 제품의 주파수는 중주파 영역에 해당하는 1 kHz이며, 중주파는 안면 근육의 운동을 일으켜 표정근의 발달과 피부의 탄력 개선, 노화 완화효과를 유도할 수 있다(Kavanagh et al., 2012). 또한, 손바닥 표면 및 손가락으로 피부 속 근육에 압력을 가해 주무르는 경락 마사지 방식인 페트리사지(Petrissage)(Scheumann, 2007)를 모사한 탄력케어(up-mode) 모드로 작동되어 물리적 자극을 유발한다. 이는 혈행 개선을 비롯, 부정적 심리요소를 감소시켜 안정을 주기도 한다(Xu et al., 2012; Hatayama et al., 2008).
다만, 본 피부 미용기기의 사용법을 지키지 않고 지나치게 오랜 시간을 사용할 경우, 근육을 사용하는 신체 운동을 오래한 것과 유사하게 근육층의 피로도 증가를 불러올 수 있다(Yeom et al., 2022). 따라서 본 피부 미용기기는 안전한 사용을 위해 전원을 켠 후 설정된 사용 시간(10분)이 지나면 자동으로 전원이 종료되도록 설계되었으며, 전원 상태를 육안으로 쉽게 확인할 수 있도록 모드별 LED 컬러램프가 장착되었다. 연구자는 연구대상자가 이 점을 잘 활용하고 사용 시간을 준수할 수 있도록 안내하였다.
또한 본 피부 미용기기에서 피부에 닿는 부분은 내식성이 우수한 써지컬 스틸(surgical steel)로 제작되었으며, 완제품뿐만 아니라 내부의 배터리를 비롯한 부품까지 세계 주요 각국의 안전성 관련 인증을 획득하여 안전성을 확보하였다. 획득된 인증은 KC인증, CE인증, FCC인증, PSE인증이다.
더불어 반영구적으로 사용하는 공산품인 만큼 위생적인 관리 또한 중요한 부분으로, 매 사용 후마다 피부에 닿은 마사지볼 부분을 알코올 솜이나 물티슈로 닦아 이물질이 남지 않도록 관리하며 직사광선이 없는 실온에 보관하도록 연구대상자에게 피부 미용기기의 사용 및 관리에 대한 충분한 안내가 이루어졌다.
또 다른 연구제품인 주름 개선 기능성 화장품은 ‘메디큐브 에이지알 부스터 젤(MEDICUBE AGE-R BOOSTER GEL, APR Corporation, Seoul, Korea)’이다. 이는 젤(Gel) 제형으로 피부 내 중주파 전달을 위한 전도체 역할을 하며, 아데노신이 함유되어 식품의약품안전처를 통해 주름 개선 기능성을 보고한 기능성 화장품이다. 이 경우에도 지나치게 많은 양을 피부에 무리하게 사용할 경우 예기치 못한 피부 이상반응을 불러일으킬 수 있으므로 반드시 제시된 용법과 용량을 지켜 사용할 수 있도록 하였다.

4. 연구 일정 및 절차

본 연구에 참여하는 대상자 총 22명에게 연구기간인 4주(28일)동안 지급된 연구제품 이외의 기능성 화장품을 사용하지 않도록 안내하고, 1일 2회(아침, 저녁) 세안 후 연구제품(주름 기능성 화장품)을 약 2 g씩 도포하고 손을 이용하여 두드리듯 흡수시키도록 하였다. 단, 실험군에 배정된 연구대상자의 경우 1일 1회(저녁)에 추가로 지급된 연구제품(피부 미용기기)를 10분간 안면 도포부위에 마사지하듯 사용하도록 하였다. 또한 연구기간 내 자택에서 사용하는 세안제는 모든 대상자에게 제한을 두지 않았으나, 평가를 위한 연구소 방문 시 사용하는 세안제는 ‘메디큐브 레드 폼 클렌저(MEDICUBE RED FOAM CLEANSER, APR Corporation, Seoul, Korea)’로 통일하였다.
연구대상자는 평가 측정을 위해 4주 동안 첫 방문 후 2주 간격으로 재방문하여 총 3차 방문하였으며, 각 방문일정에 대한 자세한 연구 절차는 Table 1과 같다. 연구제품 사용에 대한 순응도 조사를 위해 제공한 순응일지를 수기 작성하여 제출하도록 안내되었다.
본 연구에 참여한 모든 연구대상자는 피부 안정을 위해 직사광선이 없는 항온·항습 조건(온도 22±2°C, 습도 50±10% RH)의 실내 공간에서 동일한 세정제로 연구부위를 세정하고 최소 30분간 연구부위를 노출시킨 상태로 대기하였다. 이후 연구자는 기기 측정을 통하여 연구대상자의 연구부위를 평가하였다. 측정 연구자에 의한 오차를 최소화하기 위해 모든 기기 측정과 분석은 각 평가마다 동일한 담당자에 의해 이루어졌으며, 기기의 측정 원리 및 분석법을 고려하여 평가에 적합한 측정부위를 사전에 지정하였다. 4주간 매 방문 시 동일한 부위를 측정 및 분석하였다.

5. 측정 장비 및 방법

1) 피부 탄력 평가

피부 탄력 평가는 Cutometer(Dual MPA 580, Courage+Khazaka Electronics GmbH, Köln, Germany)와 Ballistometer (BLS780, Dia-Stron Ltd., London, UK) 두 가지 기기를 이용(Woo et al., 2014)하여 좌측 안면 볼부위(콧방울로부터 약 3 cm 옆)를 측정하였다.
Cutometer는 피부 표면에 450 mbar의 음압을 가하여 피부가 흡입, 회복되는 높이와 관련한 변수들을 이용한 측정 장비이며, 피부 탄력 평가 시 가장 대표적으로 사용되는 변수인 R2값을 1회 측정 시 3회 반복 측정되도록 설정하여 그 평균을 분석하였다. R2 값은 Suction phase 중 피부가 흡입된 최고 높이(total elongation)와, Relaxation phase 중 피부가 회복된 전체 높이차(total retraction) 간의 비율(Ua/Uf)을 나타낸다. 흡입량 대비 회복량이 클수록 피부 탄력성이 높은 것으로 보아, 탄력도와 비례하는 값을 도출한다.
Ballistometer는 기기의 arm 끝에 장착된 직경 2 mm의 볼 stylus가 측정부위에 닿은 후, 자연적으로 멈출 때까지 위아래로 진동하며 바운스를 그래프로 나타낸다. 이 그래프에서 나타나는 분석 값 중 Alpha 값과 Mean CoR 값을 분석에 사용하였다. Alpha 값은 바운스를 그래프의 감소율(기울기)를 나타내며, 탄력성이 높을수록 에너지 흡수속도가 낮아 완만한 기울기, 즉 낮은 값을 보인다. CoR 값은 가한 충격량과 리바운드량의 비율로, 탄력성이 높을수록 리바운드량도 높아져 비례하는 경향을 보인다. Mean CoR 값은 그래프에서 나타나는 바운스 중 첫 3회 바운스의 평균을 나타낸다.

2) 처진 피부 리프팅 평가

처진 피부 리프팅 평가는 F-ray(BEYOUNG Co., Ltd., Seoul, Korea)와 Image PRO를 이용하여 좌측 안면부위를 측정 및 분석하였다. F-ray는 빛의 현상인 무아레(Moire) 현상을 이용하여 측정부위(안면)에 등고선이 형성된 이미지를 나타내는데, 이 등고선의 형태 변화를 수치화하여 부위별 피부 처짐의 정도를 분석할 수 있다(Ahn et al., 2007). 본 평가에서는 처진 볼부위 피부의 리프팅 효과를 분석하기 위해 이미지에 형성된 원형 등고선 중 최중심 기준 지정 등고선의 장축과 단축의 길이 비율(ratio)을 분석하였으며, 이 때 각 축은 최중심 등고선의 무게중심점을 지나도록 하였다. 단축/장축 비율의 분석 값이 증가할수록 볼부위 처진 피부의 리프팅 효과가 있는 것으로 보았으며, 분석법 예시는 아래 Fig. 2와 같다.

3) 이중턱 리프팅 평가

이중턱 리프팅 평가는 VECTRA H2(Canfield Scientific Inc., New Jersey, USA)를 이용하여 턱 밑부위(이중턱)를 측정 및 분석하였다. VECTRA H2는 피사체를 3D 이미지로 촬영하여 지정 랜드마크 사이의 피부 높이, 피부 볼륨 차이 등을 분석할 수 있으며 색상으로 시각화한 자료를 도출한다. 병원이나 클리닉 등에서 수술 및 시술 전후의 차이를 3D 이미지로 확인하기 위해 널리 활용하는 장비로서, 전후 간 차이 값으로 분석이 가능하다.

6. 자료 분석

본 연구의 통계분석은 IBM SPSS Statistics 27 소프트웨어(IBM Co., New York, USA)를 이용하였다. 연구대상자 선정 및 그룹 배정 후 그룹 간 연령 분포와 피부 상태의 차이가 있는지 확인하고자 Independent t-test를 통해 사전 동질성 검정을 시행하였다. 유효성 평가 결과의 유의성 여부를 분석하기 위하여 각 항목의 인체적용시험법 및 정규성 검정 결과에 따라 사용 전·후 비교의 경우 모수적 검정 방법인 Paired t-test와 비모수적 검정 방법인 Wilcoxon signed-rank test를 사용하였다. 그룹 간 비교의 경우 모수적 검정 방법인 Independent t-test와 비모수적 검정 방법인 Mann-Whitney U test를 사용하였다. 유의확률은 95% 신뢰구간에서 p<.05 일 때 통계적 유의성이 있는 것으로 판단하였다(Choi et al., 2012).

III. 결과 및 고찰

1. 사전 동질성 검정

인체적용시험에 앞서 연구대상자를 실험군과 대조군으로 나누어 그룹 간 연령 분포의 동질성 검정 및 연령대(40대 및 50대) 간 초기 피부 상태의 동질성 검정을 각각 시행하였다. 연령 및 피부 상태의 그룹 간 동질성 검정에 대한 결과는 Table 2와 같다. 정규성 검정 결과에 따라 Independent t-test를 사용하여 그룹 간 사전 동질성 검정을 실시한 결과, 연령, 피부 탄력(R2, Alpha, Mean CoR), 피부 처짐에서 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다(p>.05). 이는 실험군과 대조군의 사전 동질성을 확보했다고 볼 수 있다. 연령대간 초기 피부 상태의 동질성 검정에 대한 결과는 Table 3와 같다. 정규성 검정 결과에 따라 Independent t-test를 사용하여 연령대 간 사전 동질성 검정을 실시한 결과, 피부 탄력(R2, Alpha, Mean CoR), 피부 처짐에서 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다(p>.05). 이를 통해 40대 여성과 50대 여성의 피부 상태는 연령의 차이보다는 개인의 차이가 더 크게 작용한다고 해석할 수 있다. 본 인체적용시험의 경우 평가 대상의 수가 적고, 피부 노화를 나타내는 평가 지표를 비교하기 위하여 구성된 연구대상자의 40대 그룹 또한 40대 후반을 중심으로 구성되어 연령대 간 차이가 더욱 영향이 적었을 것으로 해석된다. 이중턱 리프팅 변화를 관찰하는 피부 부피 변화량은 전후 피부 부피의 차이를 비교하는 값으로 동질성 검정이 불가능하여 제외하였다.

2. 피부 평가 지표 변화

1) 피부 탄력

Cutometer를 이용하여 피부 탄력의 변화를 측정한 결과는 Table 4와 같다. R2 값이 실험군에서 사용 전 68.782에서 2주 사용 후 71.927, 4주 사용 후 73.455로 유의한 증가를 보였으며(p<.01), 대조군에서는 사용 전 69.891에서 2주 사용 후 다소 증가되었으나 유의한 차이가 나타나지 않았고(p>.05), 4주 사용 후 71.773로 유의한 증가를 보였다(p<.01). 또한, 실험군과 대조군의 R2 값 변화 차이를 분석한 결과 2주 사용 후, 4주 사용 후 통계적으로 유의한 차이를 보여(p<.05) R2 값이 실험군에서 더욱 개선되었다(Fig. 3).
Ballistometer를 이용하여 피부 탄력의 변화를 측정한 결과는 Table 5, Table 6와 같다. Alpha 값이 실험군에서 사용 전 0.022에서 2주 사용 후 0.021, 4주 사용 후 0.020로 유의한 감소를 보였으며(p<.05), 대조군에서는 사용 전 0.025에서 2주 사용 후, 4주 사용 후 다소 감소되었으나 유의한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 또한, 실험군과 대조군의 Alpha 값 변화 차이를 분석한 결과 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않아(p>.05) Alpha 값의 개선에는 실험군과 대조군의 큰 차이가 없었다(Fig. 4).
Mean CoR 값은 실험군에서 사용 전 0.719에서 2주 사용 후 0.738, 4주 사용 후 0.745로 유의한 증가를 보였으며(p<.001), 대조군에서는 사용 전 0.704에서 2주 사용 후, 4주 사용 후 다소 증가되었으나 유의한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 또한, 실험군과 대조군의 Mean CoR 값 변화 차이를 분석한 결과 2주 사용 후, 4주 사용 후 통계적으로 유의한 차이를 보여(p<.05) Mean CoR 값이 실험군에서 더욱 개선되었다(Fig. 5).
피부 탄력 평가 결과를 종합해보면 Cutometer를 이용하여 측정한 볼부위 피부의 흡입량 대비 회복량(R2 값)과 Ballistometer를 이용하여 측정한 볼부위 피부의 충격량 대비 리바운드량(Mean CoR 값)이 2주 사용 후 및 4주 사용 후 대조군과 비교하여 실험군에서 더 큰 개선 효과를 보였으며, 이는 4주 동안의 중주파 전기근육자극(EMS)을 활용한 피부 미용기기 지속 사용이 안면 피부 노화 지표 중 하나인 피부 탄력 개선에 효과가 있음을 의미한다.
수기 마사지에 의한 피부 특성 변화(Kim et al., 2016), 미세 전류 자극에 의한 피부 개선(Cho et al., 2016)을 관찰한 선행 연구에서 물리적 또는 전기적 자극을 통해 피부 탄력이 유의하게 개선된 것과 마찬가지로, 본 연구에서 사용된 미용기기는 중주파 전기근육자극과 물리적 자극을 복합적으로 적용하여 안면 피부 탄력 개선에 도움을 주었다고 해석할 수 있다.

2) 처진 피부 리프팅

F-ray를 이용하여 처진 피부의 변화를 측정한 결과는 Table 7과 같다. 단축/장축 비율이 실험군에서 사용 전 0.657에서 2주 사용 후 0.666, 4주 사용 후 0.688로 유의한 증가를 보였으며(p<.05), 대조군에서는 사용 전 0.641에서 2주 사용 후, 4주 사용 후 유의한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 또한, 실험군과 대조군의 단축/장축 비율 변화 차이를 분석한 결과 4주 사용 후 통계적으로 유의한 차이를 나타내어(p<.01) 단축/장축 비율이 실험군에서 더욱 개선되었음을 알 수 있었다(Fig. 6).
처진 피부 리프팅 평가 결과, F-ray를 이용하여 분석한 볼부위 처진 피부의 등고선 단축/장축 비율이 4주 사용 후 대조군과 비교하여 실험군에서 더 큰 개선 효과를 보였으며, 이는 4주 동안의 중주파 전기근육자극(EMS)을 활용한 피부 미용기기 지속 사용이 안면 피부 노화 지표 중 하나인 처진 피부 개선에 효과가 있음을 의미한다.
자가 근육 운동에 의한 안면 노화 완화 효과(Hwang et al., 2018), 미세전류 자극에 의한 피부 개선(Cho et al., 2016)을 관찰한 선행 연구에서 물리적 운동 자극 또는 전기적 자극을 통해 안면 리프팅이 유의하게 개선된 것과 마찬가지로, 본 연구에서 사용한 미용기기 또한 중주파 전기근육자극과 물리적 마사지 자극을 복합적으로 적용하여 안면 처진 피부 개선에 도움을 주었다고 해석할 수 있다.

3) 이중턱 리프팅

VECTRA H2를 이용하여 이중턱의 변화를 측정한 결과는 Table 8과 같다. 이중턱부위 피부 부피 변화량이 실험군에서 2주 사용 후 -2.010 cc, 4주 사용 후 -2.105 cc로 사용 전과 비교하여 유의한 감소를 보였으며(p<.05), 대조군에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 또한, 실험군과 대조군의 피부 부피 변화량 차이를 분석한 결과 2주 사용 후, 4주 사용 후 통계적으로 유의한 차이를 보여(p<.05) 피부 부피 변화량이 실험군에서 더욱 개선되었음을 알 수 있었다(Fig. 8).
이중턱 리프팅 평가 결과, VECTRA H2를 이용하여 분석한 이중턱부위의 피부 부피 변화량이 2주 사용 후, 4주 사용 후 대조군과 비교하여 실험군에서 더 큰 개선 효과를 보였으며, 이는 4주 동안의 중주파 전기근육자극(EMS)을 활용한 피부 미용기기 지속 사용이 안면 피부 노화 지표 중 하나인 이중턱 리프팅 개선에 효과가 있음을 의미한다.
Fig. 9는 3D 이미지 촬영을 통해 연구제품 사용 전과 후를 비교한 대표 이미지로 연구제품 사용 전(Fig. 9-C)과 비교하여 연구제품 4주 사용 후(Fig. 9-D) 음의 값으로 변화하는 피부 부피를 나타내는 피부 표면의 색상 등고선을 통해 이중턱부위 리프팅 개선을 관찰할 수 있다.
자가 근육 운동에 의한 안면 노화 완화 효과(Hwang et al., 2018)를 관찰한 선행 연구에서 물리적 운동 자극을 통해 처진 턱라인이 유의하게 개선된 것과 마찬가지로, 본 연구에서 사용한 미용기기 또한 중주파 전기근육자극과 물리적 마사지 자극을 복합적으로 적용하여 이중턱부위 리프팅 개선에 도움을 주었다고 해석할 수 있다.

IV. 결 론

본 연구에서는 고주파와 저주파의 이점을 모두 가진 중주파 전기근육자극(Electrical Muscle Stimulation; EMS)을 활용한 피부 미용기기의 피부 개선 효과를 확인하기 위해 4주 동안의 인체적용시험을 통해 총 22명(실험군 11명, 대조군 11명)의 만 40~60세 한국 여성을 대상으로 피부 평가 지표 변화를 비교하였다. 4주 동안 실험군은 미용기기와 주름 개선 기능성 화장품을 병용하였고, 대조군은 주름 개선 기능성 화장품만을 단독 사용하였으며, 연구제품 사용 후 실험군과 대조군의 피부 탄력, 처진 피부 리프팅, 이중턱 리프팅의 개선 여부를 비교 분석하였다.
피부 평가 지표 변화를 비교한 결과, 피부 탄력 개선을 나타내는 R2 값이 실험군과 대조군에서 각각 유의하게 증가되어 두 군 모두 개선 효과를 보였으며, 두 군 간에 유의한 차이가 관찰되었다. Alpha 값은 실험군에서 유의하게 감소되어 개선 효과를 보였으나, 두 군 간에 유의한 차이는 관찰되지 않았다. Mean CoR 값은 실험군에서 유의하게 증가되어 개선 효과를 보였으며, 두 군 간에 유의한 차이가 관찰되었다. 처진 피부 리프팅 개선을 나타내는 등고선 단축/장축 비율의 경우, 실험군에서 유의하게 증가되어 개선 효과를 보였으며, 두 군 간에 유의한 차이가 관찰되었다. 이중턱 리프팅 개선을 나타내는 피부 부피 변화량의 경우, 실험군에서 유의하게 감소되어 개선 효과를 나타내었으며, 두 군 간에 유의한 차이가 관찰되었다.
이상의 결과를 종합해보면 중주파 전기근육자극(EMS)을 활용한 피부 미용기기와 주름 개선 기능성 화장품을 병용했을 때, 주름 개선 기능성 화장품을 단독 사용했을 때와 비교하여 보다 큰 피부 탄력 개선 효과, 처진 피부 개선 효과, 이중턱 리프팅 개선 효과가 있음을 나타냈다.
이를 통해 4주 동안 매일 안면부위에 적용한 중주파 전기근육자극이 안면 피부 개선에 도움을 주었다고 해석할 수 있으나, 이는 지속 사용에 의한 제한된 개선 효과이다. 본 연구 결과와 직접적으로 비교 가능한 중주파 전기근육자극의 피부 미용학적 효용성과 관련된 선행 연구는 부족하지만, 유사한 방식의 소수 선행 연구와 비교하면 본 인체적용시험은 안면 근육의 운동이 피부 노화를 완화(skin rejuvenation)할 수 있다는 가설(Ezure et al., 2009; Cotofana et al., 2016; Hwang et al., 2018; Abe & Loenneke, 2019)의 일례로, 중주파 전기근육자극(EMS)을 활용한 피부 미용기기의 피부 개선 효과에 대한 객관적인 자료를 제공함으로써 지속적으로 성장하고 있는 피부 미용기기 시장에 긍정적인 영향을 미칠 수 있을 것으로 기대된다.
하지만 본 인체적용시험만으로 연구 결과를 일반화하기에는 몇 가지 한계점이 존재한다. 첫 번째는 평가 대상자의 수가 적고 대상자의 연령이 만 40~60세로 한정되어 향후 평가 대상자를 광범위하게 설정할 필요가 있으며, 두 번째는 피부 미용기기의 적용 강도, 사용 빈도, 피부 개선 효과의 지속성 여부 등 평가 조건을 세분화하여 비교하는 다양한 후속 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다. 또한, 본 인체적용시험에서는 피부 노화의 대표적인 평가 지표인 피부 탄력, 처진 피부 리프팅 개선 효과만을 평가하였는데, 피부 속 근육층에 전기적 자극을 가해 근육의 운동을 일으키는 원리를 활용하는 피부 미용기기가 얼굴 근육과 관련된 표정 주름(눈가주름, 팔자주름, 미간주름, 입가주름 등) 개선에도 긍정적인 영향을 미치는지에 대한 추가적인 연구의 필요성이 제시된다.
본 연구가 한국 화장품·미용 산업계의 국제무대 진출과 시장 경쟁력 강화를 위한 유용한 자료로써 활용되기를 바라며, 피부 개선을 위한 피부 미용기기와 관련된 연구가 활발해지기를 기대한다.

Fig. 1.
The EMS at-home beauty device (MEDICUBE AGE-R DERMA EMS SHOT).
JKSC-2022-28-5-1031f1.jpg
Fig. 2.
The sample imagesa for skin sagging evaluation; Calculating the ratio of major and minor axis of designated contour on cheek area of obtained Moire images at the baseline (A) and after four weeks (B) by using F-ray.
a. The sample images from subject No. 220510-I1-13 in the control group
JKSC-2022-28-5-1031f2.jpg
Fig. 3.
Changes in skin elasticity (R2) of the test and the control group.
**p<.01 by Paired t-test, ††p<.01 by Wilcoxon signed-rank test,
p<.05, ‡p<.01 by Independent t-test
JKSC-2022-28-5-1031f3.jpg
Fig. 4.
Changes in skin elasticity (Alpha) of the test and the control group.
*p<.05, **p<.01 by Paired t-test
JKSC-2022-28-5-1031f4.jpg
Fig. 5.
Changes in skin elasticity (Mean CoR) of the test and the control group.
***p<.001 by Paired t-test
§p<.05 by Mann-Whitney U test
JKSC-2022-28-5-1031f5.jpg
Fig. 6.
Changes in skin sagging of the test and the control group.
*p<.05, **p<.01 by Paired t-test
§p<.05 by Mann-Whitney U test
JKSC-2022-28-5-1031f6.jpg
Fig. 7.
Oblique facial image by using F-ray; before (A) and after four weeks (B) of test products application for subject No. 220510-I1-10 in the test group.
JKSC-2022-28-5-1031f7.jpg
Fig. 8.
Changes in skin volume of double chin of the test and the control group.
ΔVolume1: Skin volume(after 2 weeks) - Skin volume(before),
ΔVolume2: Skin volume(after 4 weeks) - Skin volume(before) *p<.05, **p<.01 by Paired t-test
p<.05, ‡‡p<.01 by Independent t-test
JKSC-2022-28-5-1031f8.jpg
Fig. 9.
Frontal and lateral 3D facial image by using VECTRA H2; before (A, C) and after four weeks (B, D) of test products application for subject No. 220510-I1-04 in the test group.
JKSC-2022-28-5-1031f9.jpg
Table 1.
Study flow
Schedule Details
Visit 1 (First visit; baseline) 1) Selection of study subject and informed consent process through the screening interview
2) Explaining the usage method and how to record the application compliance log, and supplying the study products
3) Skin responses evaluation through asking and assessment before study products application
4) Effectiveness evaluation before study products application
For two weeks after the first visit 1) Use the study products on the face following the usage method
2) Record the application compliance log when using the study products
Visit 2 (Visit after two weeks) 1) Skin responses evaluation through asking and assessment after two weeks of study products application
2) Effectiveness evaluation after two weeks of study products application
For two weeks after the second visit 1) Use the study products on the face following the usage method
2) Record the application compliance log when using the study products
Visit 3 (Visit after four weeks) 1) Collect the study products and the application compliance log
2) Skin responses evaluation through asking and assessment after four weeks of study products application
3) Effectiveness evaluation after four weeks of study products application
Table 2.
Test of homogeneity between the test and the control group before the test products application (at the baseline)
Group (Mean±SDa)
p-valueb
Test (n=11) Control (n=11)
Age 51.091±4.182 51.364±3.295 .867
Skin elasticity (R2, %) 68.782±3.770 69.891±4.758 .551
Skin elasticity (Alpha, A.U.) 0.022±0.004 0.025±0.004 .094
Skin elasticity (CoR, A.U.) 0.719±0.036 0.704±0.030 .121
Skin sagging (ratio) 0.657±0.078 0.641±0.145 .746
Skin volume change (cc)c - - -

a . Standard Deviation (SD)

b . Test of Homogeneity was by independent t-test based on the results of the normality test.

c . Statistical analysis was not valid due to the characteristics of the value.

Table 3.
Test of homogeneity between age groups before the test products application (at the baseline)
Age Group (Mean±SDa)
p-valueb
Forties (n=9) Fifties (n=13)
Age 47.556±1.424 53.769±2.279 .000
Skin elasticity (R2, %) 70.644±2.990 68.431±4.810 .236
Skin elasticity (Alpha, A.U.) 0.022±0.005 0.024±0.004 .420
Skin elasticity (CoR, A.U.) 0.721±0.043 0.705±0.025 .267
Skin sagging (ratio) 0.647±0.116 0.651±0.118 .945
Skin volume change (cc)c - - -

a . Standard Deviation (SD)

b . Test of Homogeneity was by independent t-test based on the results of the normality test.

c . Statistical analysis was not valid due to the characteristics of the value.

p<0.05 by Independent t-test

Table 4.
The evaluation results for changes in skin elasticity (R2) of the test and the control group
R2 (%, Mean±SDa)
Test group Control group
Before 68.782±3.770 69.891±4.758
After 2 weeks 71.927±3.622 70.491±5.518
After 4 weeks 73.455±4.019 71.773±4.141
In-group p-value Before - After 2 weeks .003 .478
Before - After 4 weeks .004 .007*
Between groups p-value Before - After 2 weeks .031
Before - After 4 weeks .008

a . Standard Deviation (SD)

p<0.05 by Wilcoxon signed-rank test

* p<0.05 by Paired t-test

p<0.05 by Independent t-test

Table 5.
The evaluation results for changes in skin elasticity (Alpha) of the test and the control group
Alpha (A.U., Mean±SDa)
Test group Control groupb
Before 0.022±0.004 0.025±0.004
After 2 weeks 0.021±0.004 0.025±0.005
After 4 weeks 0.020±0.004 0.024±0.004
In-group p-value Before - After 2 weeks .001* .884
Before - After 4 weeks .019* .267
Between groupsc p-value Before - After 2 weeks .243
Before - After 4 weeks .368

a . Standard Deviation (SD)

b . Statistical analysis in group was by Paired t-test.

c . Statistical analysis between groups was by Mann-Whitney U test.

* p<0.05 by Paired t-test

Table 6.
The evaluation results for changes in skin elasticity (Mean CoR) of the test and the control group
Mean CoR (A.U., Mean±SDa)
Test group Control groupb
Before 0.719±0.036 0.704±0.030
After 2 weeks 0.738±0.033 0.710±0.028
After 4 weeks 0.745±0.037 0.713±0.026
In-group p-value Before - After 2 weeks .000* .132
Before - After 4 weeks .000* .053
Between groups p-value Before - After 2 weeks .024§
Before - After 4 weeks .010§

a . Standard Deviation (SD)

b . Statistical analysis in group was by Paired t-test.

* p<0.05 by Paired t-test

§ p<0.05 by Mann-Whitney U test

Table 7.
The evaluation results for changes in skin sagging of the test and the control group
Minor/major axis ratio (Mean±SDa)
Test group Control groupb
Before 0.657±0.078 0.641±0.145
After 2 weeks 0.666±0.087 0.638±0.135
After 4 weeks 0.688±0.092 0.633±0.131
In-group p-value Before - After 2 weeks .028* .711
Before - After 4 weeks .002* .328
Between groups p-value Before - After 2 weeks .606
Before - After 4 weeks .003§

a . Standard Deviation (SD)

b . Statistical analysis in group was by Paired t-test.

* p<0.05 by Paired t-test

§ p<0.05 by Mann-Whitney U test

Table 8.
The evaluation results for changes in double chin of the test and the control group
Skin volume change (Δ㏄, Mean±SDa)
Test group Control group
Δvolume1 -2.010±1.882 0.291±1.854
ΔVolume2 -2.105±2.773 -0.096±1.373
Between groups p-value Δvolume1 .009
ΔVolume2 .048

a . Standard Deviation (SD)

ΔVolume₁=Skin volume(after 2 weeks) - Skin volume(before)

ΔVolume₂=Skin volume(after 4 weeks) - Skin volume(before)

p<0.05 by Independent t-test

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