동적광산란법 (Dynamic Light Scattering (Cosmetic))
쉽게 풀면
물 속에 떠 있는 아주 작은 입자들은 끊임없이 불규칙하게 흔들리는데, 작은 입자일수록 더 빠르게 흔들립니다. 동적광산란법(DLS)은 레이저를 입자에 쬐고 산란되는 빛이 시간에 따라 얼마나 빠르게 깜빡이며 변하는지를 측정해서, 그 흔들림의 빠르기로부터 입자의 크기를 역산합니다. 화장품에서는 나노에멀젼이나 리포좀 같은 초미세 입자의 크기를 측정할 때 자주 사용됩니다.
왜 중요한가
입자 크기는 제형의 안정성, 피부 흡수도, 사용감, 외관(투명도 등)에 직접 영향을 주기 때문에 나노 화장품 연구에서 입자 크기와 그 분포를 정량적으로 보고하는 것이 필수적입니다. 또한 보관 중 입자가 뭉치는 응집 현상을 조기에 감지하는 데도 활용됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
DLS로 얻은 평균 입자 크기와 분포의 균일성 지표(PDI)를 함께 보고하는 전형적인 서술입니다.
시간 경과에 따른 입자 크기 변화를 안정성 평가 지표로 활용한 예입니다.
조금 더 깊게 보면
DLS는 산란광 신호의 시간에 따른 상관관계(자기상관함수)를 분석하여 입자의 확산계수를 구하고, 이를 스토크스-아인슈타인 식에 대입해 유체역학적 지름을 계산합니다. 측정값에는 입자 표면에 결합된 용매층까지 포함되므로, 전자현미경으로 측정한 물리적 크기보다 다소 크게 나오는 경향이 있습니다. 결과와 함께 제시되는 다분산지수(PDI)는 입자 크기 분포가 얼마나 균일한지를 나타내는 보조 지표입니다.
주의할 점
DLS는 구형에 가까운 입자를 전제로 계산되므로 입자 모양이 불규칙하면 오차가 커질 수 있고, 시료 내에 큰 입자나 먼지가 섞여 있으면 그 산란 신호가 과도하게 부각되어 결과를 왜곡할 수 있습니다.