# 화장품 소재 분자 모델링과 시뮬레이션 방법과 사례

화장품 산업의 경우 최종 결과물이 사용자의 인체에 직접 접촉한다는 점에서 그 원료의 효능과 물리적인 성질 뿐 아니라 사용자의 안전이 보장돼야 한다. 이에 따라 화장품 산업의 발전은 원료와 최종 결과물의 독성과 안정성에 대한 평가를 고려해야 했지만 그 복잡성으로 인해 실험만으로는 도달하기 어려운 영역이었다.

최근 이에 대한 대안으로 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 물성, 효능 계산이 대두되고 있다. 다쏘시스템 BIOVIA의 Materials Studio, Discovery Studio는 생체, 소재 분야의 분자 모델링 솔루션으로 해당 분야의 비전문가도 전문가 만큼의 결과를 쉽게 도출할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

실험은 그 수행 환경에 따라 in vivo, in vitro로 나뉘며 이는 각각 within the living, in the glass를 의미한다. 주로 in vivo라는 말은 직접적으로 생체에 수행한 실험을 뜻하며 in vitro는 생체 내부가 아닌 외부에 세포 등이 정상적으로 작동할 수 있도록 만든 환경에서 수행한 실험을 뜻한다.

물론 실험의 환경을 의미하는 다른 단어들도 많이 있지만 오늘 소개할 in silico는 컴퓨터 반도체의 주성분인 silicon에서 그 이름을 따와 만들어진 단어로 컴퓨터를 통한 시뮬레이션을 의미한다.

단백질 모델링과 엔지니어링 분야에서 추출 가능한 이미지

그렇다면 왜 우리는 컴퓨터 시뮬레이션에 집중해야 할까? 사실 컴퓨터 시뮬레이션에 대한 수요는 꾸준히 있었으나 예전에는 계산해야 할 것에 비해 장비의 성능과 이론의 한계를 마주하고 있었다. 하지만 현재에 이르러서는 계산 장비의 사양을 비롯한 이론 등의 고도화로 인해 시뮬레이션을 통해 얻은 값이 신뢰성을 갖게 됐다.

이를 단적으로 보여주는 예시로 올해 1월 신규 화학물질 등록과 관련된 평가법에서 실험 데이터 없이 QSAR 데이터를 사용해 물질을 등록할 수 있는 기준이 연간 10톤 미만으로 크게 확장된 점을 들 수 있다. 또 신약 개발 등의 분야에 있어서는 이미 널리 쓰이고 있는 기법으로 시뮬레이션 기법을 이용한 후보 물질 스크리닝과 물질의 독성 평가 단계에서 그 기간을 단축시키기 위해 사용되고 있다.

새로운 소재의 개발 단계에서 실험은 때때로 많은 비용과 시간을 동반하곤 한다. 또 대부분의 경우 우리가 관찰하고자 하는 물질의 bulk 특성은 해당 물질을 이루고 있는 분자 단위에서 분석함으로써 얻을 수 있다. 이러한 관점에서 컴퓨터 시뮬레이션은 빠른 소재 후보의 스크리닝과 물성 메커니즘의 이해라는 현실에서 마주친 문제에 대한 새로운 시각을 제공할 수 있다.