오태광의 바이오 산책 <89> 화장품 산업에서의 인공지능 활용 > News Insight

  바이오산업을 의약학의 Red Biotechnology, 농축산 식품의 Green Biotechnology, 생산 및 환경의 White Biotechnology의 3가지로 크게 구분하지만, 최근, 화장품 등 화장품의 시장이 크게 확대됨에 따라서 4번째로 화장품의 Pink Biotechnology를 포함하여 4개 분야로 구분하고 있다. 화장품은 인체를 청결, 미화하여 매력을 더하고 용모를 밝게 할 뿐만 아니라 피부, 모발의 건강을 유지 및 증진하기 위해 사용하는 물품이다. 화장품 산업의 특징은 원가율이 낮아서 마진율이 높고, 실적 변동률이 낮아서 보통 개봉 후 대략 1년 정도가 사용기한이다. 또한, 원료배합에서 생산까지 기간이 길지 않기 때문에 재고에 대한 부담이 적어서 “시장반응생산”이 가능하지만, 브랜드에 대한 로얄티가 높아서 신제품 시장 점유가 어려워 짝퉁에 대한 수요/공급이 제한적이다. 

피부는 원래 건강을 유지하게 스스로 보호, 보습 능력을 갖추지만, 사람에 따라서 건강 유지 정도, 노화 속도가 각자의 유전정보에 따라서 차이가 있어서 개인 맞춤형 화장품이 유행하고 있다. 화장품 원료에 대한 소비자 관심도도 채식주의에서 유래된 “비건(Vegan)”이 이슈화되고 있어서 동물성 원료를 피하고 동물실험을 거치지 않는 자연 유래 친환경 소재가 대세를 이루고 있다. 화장품 원료에 대한 소비자 관심도가 큰 용어는 비건, 클린 뷰티, 친환경, 제로 웨이스트(Zero wastes), 마이크로바이옴(Microbiome), 피부재생, 식물성 콜라젠, 레티날, 지속가능성, 천연 유래, 엑스좀(Exosome), 유기농, 항산성이 가장 많이 선호(COS’IN(Cosmetic Insight(2024.1))되고 있다. 

현재까지 주로 환경에 유래된, 자외선, 산화, 건조로 피부 내 콜라젠(Collagen)이나 엘라스틴(Elastin) 등의 감소로 피부의 경화를 막아주는 것이 주 관심인데 피부에 있는 미생물군이 피부를 나쁘게 또는 좋게 변화시키는 마이크로바이옴 효과가 대두한 것은 중요한 변화이다. 인체와 인체 피부 서식 미생 물총(Microbiota)의 유전체 간의 상관관계를 해석한 피부 문제 해결은 유전체 정보를 피부조직과의 연관성 관계로 획기적 확대로 가능하였고, 엄청난 빅 데이터의 해석이 필요하다. 

이런 화장품 원료부터 피부 외부 환경의 해석을 단순한 물리/화학적 특성은 물론 수없이 많은 마이크로바이옴과 이에 대응하는 인체 유전체와의 관계로 발전하여 이제 아날로그(Analog)로 해석하는 것이 어려워져서 디지털(Digital)화되고 있다. 디지털화되면 공학적인 DBTL(설계(Design), 제조(Build), 시험(Test). 학습(Learn)) 주기를 컴퓨터로 가상 실험(in silico)으로 짧은 시간에 무한 반복하여 최적의 상태를 실제 생산(in vivo)으로 구현할 수 있는 새로운 인공지능형 화장품 개발이 가능하여 개인 맞춤형으로 발전할 수 있게 되어서 화장품 혁명에 가까운 발전을 할 수 있었다. 현재는 완벽한 개인 맞춤형으로 인공지능화까지는 되지 않았지만 이미 개인의 피부를 이제까지는 중성, 건성, 지성, 트러블성, 민감성 피부 등으로 크게 구분하여 개인에 적합한 화장품을 선정하였는데, 이제 개인 간의 미세한 차이도 보완할 수 있는 화장품 선정까지 가능하고, 앞으로는 개인유전체로 구분된 정밀한 피부 형을 파악하고, 바뀌는 환경변화에 대응하여 노화 속도를 늦추는 화장품도 등장할 것이다. 

  <디지털 빅 데이터 기반 인공지능 화장품>

 화장품 종류에 관한 관심을 여성 전용으로 생각했던 과거와는 달리, 남녀노소는 물론 청소년까지 자신의 살아 있는 개성을 자랑하기 위해서 노화가 되지 않는 피부를 유지하기 위해 노력하고 있다. 남녀노소가 화장품을 구매할 때 회사 제품 브랜드, 원료 성분, 매장 직원 추천과 사용자의 평가를 중요하게 여기지만 실제 구매 시는 여러 가지 환경이 바뀌어 선정하기에 어려운 점이 많다. 심지어 자신의 피부 상태를 정확하게 판단하지 못한 상태에서 자신에 적합한 화장품 선정은 고려해야 할 사항이 너무 많아서 선정하여 구매하기 쉽지 않다. 이런 난점을 해결하기 위해서 4차 산업혁명 기술인 인공지능(Artificial Intelligence), 빅 데이터(Big Data), 로봇(Robots)을 활용하여 오직 자신에게만 맞는 개인 맞춤형 화장품을 선정하거나 심지어 만들 수도 있어서, 환경에 따라 변하는 피부에 맞는 환경 상황 맞춤형 화장품 생산도 가능하다. 

가장 많이 적용한 화장품 분야는 색조 화장품인데, 우리 눈으로는 정확한 색조를 판단하기는 어려우므로 피부 톤과 얼굴에 맞는 색상의 조합이 화장에는 필수적이다. 이런 역할을 하는 직업이 개인에게 개인 맞춤형 색(Personal Colour)을 찾아주는 직업이 있었는데, 이런 전문 직업 자조차 숙련도와 취향에 따라 달라서 더욱 정밀하고 정확한 방법이 필요했다. 현재는 스마트폰으로 자기 얼굴 사진을 촬영하면, 가상적으로 화장한 모습을 바꾸어가면서 자신이 직접 찾는 뷰티 애플리케이션(Beauty Application)이 사용하여 화장품을 선정한다. 이런 방법으로 인공지능이 고객의 피부에 맞는 개인 맞춤형 화장품을 골라 줄 수 있다. 스마트폰이나 화장품 판매장에 있는 기계로 개인 얼굴 사진을 찍으면 인공지능이 피부의 주름, 탄력, 색깔, 비정상 정도(여드름, 상처 등)를 파악하여 인공지능이 가지고 있는 화장품의 빅 데이터에서 가장 적합한 화장품을 선정해 준다. 

뷰티 애플리케이션을 사용하면 기존에 출시된 제품 중에서 선정하기 때문에 인공지능이 아무리 잘 선정하더라도 정확하게 선정하기는 어렵다. 이런 점을 극복하기 위해서 인공지능과 로봇이 결합한 기술로 가장 적합한 화장품을 직접 만들어 개인만을 위한 화장품을 만든다. 2021년 미국 라스베가스에서 해마다 열리는 CES 2021에 우리나라 아모레 퍼시픽에서 출시한 립스틱 제조 로봇이 혁신상을 받았다. 립 팩토리 바이 컬러테일러(Lip Factory by Color Tailor) (그림 1-a)'는 가지고 있는 2,000여 종의 색상을 소비자 피부 톤에 맞게 색상을 조합하여 립스틱을 만들어 주고 비슷한 원리로 메이크업 베이스의 쿠션을 만들어 주는 로봇도 있다. 이런 로봇은 만든 제품을 소비자에게 보내주는데, 바로 집에서 직접 꼭 필요한 양만큼만 직접 만들어 사용하는 방법은 2020년 로레알(L'Oréal)이 만든 인공지능기반 가정용 개인 맞춤형 피부관리 기구인 “페르소(Perso)”(그림 1-b)가 마치 커피를 마시는 텀블러처럼 생긴 장치가 출시되었다. 

페르소는 피부를 분석할 뿐만 아니라 소비자의 현재 온도, 습도, 자외선 정도를 파악하여 가장 적합한 조성을 1회분 만들어 사용하는데 립스틱, 스킨케어, 파운데이션 3가지를 만들고 있다. 로레알에서 만든 “페르소”에 대해서 주목할 필요가 있다. 화장품회사가 대량생산하지 않고 소비자가 원하는 만큼만 생산하여 바로 사용한다는 점이다. 생산회사는 배송, 보관 및 재고문제를 해결하고 소비자는 적정량만 사용하여 쓰레기 배출량을 줄일 수 있다. 또한, 제품 배송에 사용하는 많은 양의 연료비를 절감하는 동시에 보관 시 사용하는 에너지를 절약할 수 있다. 

결국, 현대사회가 요구하는 ESG에 적합한 화장품 공정이 가능하다. 더구나, 개인 맞춤형 화장품은 사용하는 사람의 수만큼 많은 종류의 화장품에 대한 빅 데이터가 쌓이게 되어서 인공지능으로 기하급수적으로 증가한 데이터를 활용하면 개개인의 인간 각자에게 맞는 최적의 화장품 개발이 만들어지는 동시에 환경에 대한 사회적 책임을 다할 수 있을 것으로 기대한다.

 <인공지능을 화장품 제조에 이용하여 화장품 가치 체인 변화 예> 

 빅데이터를 근거로 한 인공지능으로 화장품 생산에서 소비 형태까지 바꾸게 되었다. 인공지능기술의 활용은 개인 맞춤형 화장품을 생산/소비하는 방법을 개발하거나, 전자통신과 생명공학(ICT+BT)이 융합된 기술로 새로운 미적 추구기술(Beauty pursuing technology) 정립하는 방법이 주류를 이루고 있다. 이런 경향은 화장품의 생산/소비에 새로운 경향을 예고하고 있는데 최근에 열린 미국의 CES 2024(2024.1)과 프랑스에서 개최된 베르사유 엑스포의 비바테크(Vivatech,2024,5)에서는 새로운 경향의 많은 첨단기술을 소개하고 있었다. 로레알(L'Orél)사는 가상화장 시뮬레이션으로 소비자가 다양한 제품과 스타일을 실시간으로 시도하는 파리 뷰티 지니어스(Paris Beauty Genius)와 적외선 헤어드라이어인 에어라이트 프로(AirLight Pro)로 사용자 특성과 소비 필요(Needs)에 맞는 개인 맞춤형 헤어케어(CES 2024 혁신상)를 <그림 2-a>를 함께 지원하였다. 향기 성분에 대한 시도는 디올(Dior)사의 메이시스 플라워 쇼(Macy’s Flower Show)은 증강현실(AR,Augment Reality)를 통해서 각 향수의 고유한 특성을 QR 코드만 스캔하면 AR 앱은 물리적 공간을 실감이 나게 표현하고, 실제와 같은 3차원 표현으로 독특한 향기가 깃든 몰입형 경험을 즐길 수 있다.

 또한 샤롯틸버리(Charlotte Tilbury)사는 다양한 향기 성분을 분석하고 인간의 감정을 식별하는 인공지능 알고리즘인 세티큐브(Scentcube)로 사랑의 감정(Love Frequency), 유혹(More sex), 행복감(Joyphoria), 에너지 증강(Magic Energy), 차분(Calm Bliss), 강한 힘(Osmic Power)와 같은 감성향기 켈렉션(Collection of Emotions)를 개발하였다. 입생로랑(YSL: Yves Saint Laurent)은 그림 2-b)와 같이 뇌파측정(EEG, Electroencephalography)기술로 신경전달 헤드셋(Scent-Sation)로 개인 맞춤형 향수를 추천하였다. 또한, 자동기기 분야에 혁신상을 받은 님블 뷰티(Nimble Beauty)사는 <그림 2-c>와 같이 인공지능과 로봇 기술을 활용한 전문가 수준의 스마트 네일 살롱(AI Nail Salon) 시스템을 제공하여 270도의 각도로 손톱을 스캔하는 기술과 20개 이상의 알고리즘으로 손톱의 크기와 모양을 정확히 계산하여 로봇 팔이 사람의 동작을 모사하여 네일아트를 진행(Nimble Beauty At Home AI Nail Salon | CES 2024 - YouTube) 한다. 유통에 대한 시도는 아비 아메(ABI AMÉ)사는 새로운 근거리 통신(NFE, Near Field Communication) 칩(Chip) 패키징(Packaging)으로 기존의 소비자 직접판매(DTC, Direct to Consumer)에서 틱톡(TikTok)과 세포라(Sephora)를 사용하여 유통을 간소화하여 커뮤니티와 연결을 강화하고 있다. 

비슷하게 에스티 로더(Estée Lauder)와 키키 월드(KIKI World)는 커뮤니티 상거래 플랫폼으로 블록체인 기술로 소비자와 연결하고 참여를 통해 소비자가 제품개발과정에 직접 참여하여 자신의 의견이나 아이디어를 제안하는 프로슈머(Prosumer,생산자(Producer)과 소비자(Consumer)의 합성어) 마케팅을 제안하고 있다. 시세이도(Shiseido)사는 “Beauty AR Navigation”이라는 디지털 앱을 개발하여 AI와 AR기 술을 사용하여 소비자가 스마트폰으로 자신의 피부 상태를 캡처하여 음성과 영상안내로 스킨케어 단계를 그림 a와 같이 네비케이션이 길을 찾듯이 손을 움직이고 스킨케어 루틴이 적절한지 정량적 평가를 하여 장기적으로 스킨케어 방식을 학습시킨다. 이런 결과 피부관리 자신을 얻어서 올바른 스킨케어 방법으로 심리적 만족감을 얻는다.

우리나라 아모레퍼시픽은 립큐어빔(Lipcure Beam)이란 기술로 <그림 3-b)>와 같이 한 개의 기기로 입술진단, 케어 및 Make up까지 할 수 있다. 상단 캡으로 입술의 수분 상태를 진단하고, 캡과 용기를 분리하면 메이크업 도구가 나오고 측정 결과를 토대로 화장품 도포 장치로 개인에게 최적화된 가시광선으로 입술 케어를 돕는다. 입술에 빛 감응 물질을 바르고 나오는 빛을 비추면 비타민 리보플라빈(Riboflabin)이 반응하게 되면 입술 내부 콜라젠 섬유를 강화하고, 입술에 보습 막을 형성하여 입술 노화를 완화할 수 있게 된다. 이 기술로 2024년 CES 혁신상을 받았다. 

<맺 는 말>

   의약/의료 바이오분야인 red bio 분야도 최근 가장 높은 관심은 개인 맞춤형 의학 기술로 정확하게 진단하여 여기에 꼭 맞는 개인 맞춤형으로 예방/치료의 효율성을 높이는 방향으로 발전하듯이 화장품 바이오인 pink bio도 인공지능, 빅 데이터, 증강현실 및 로봇 기술로 개인 피부에 가장 적합한 맞춤형 화장품으로 건강하고 아름다운 피부를 가지고자 한다. 

전체적인 방향은 첫 번째로 인공지능으로 개인에게 맞는 화장품을 골라 주기 위한 앱(App)을 개발하여 스마트폰으로 개인 얼굴 사진을 찍으면 가상적으로 화장한 모습을 보는 응용 프로그램인 Application이 시중에 나와 있다. 소비자의 용모와 색을 근간으로 가장 적합한 색조 화장품을 추천하고 추천한 화장품으로 가상적으로 화장하고 평가하여 최종 제품을 골라 주고 그 자리(On site)에서 주문까지 할 수 있다. 

두 번째는 개인을 위한 화장품을 만들어 준다, 앞에서 소개한 아모레 퍼시픽의 “립 팩토리 바이 컬러 테일러”는 2,000가지 이상 되는 색상 중 피부톤에 가장 맞는 색상을 추천하고 다양한 색상을 혼합하여 곧바로 립스틱을 만들어 줄 수 있고 이외에 비슷한 방법으로 메이크업 베이스 색상을 골라 쿠션으로 만들어 주는 로봇도 이미 개발하였다. 

세 번째로는 개인 맞춤형 화장품을 만드는데, 꼭 필요한 양을 만들어 대량으로 생산할 필요가 없어서 효율적인 자원 사용뿐만 아니라 에너지와 이산화 탄소 및 오염물질 발생을 낮추어 기후변화를 막아주는 ESG를 실천할 수 있어서 미래 지향기술이어서 현재 인공지능, 증강현실, 및 로봇 기술을 이용한 개인 맞춤형 화장품 생산회사가 점차 증가하고 있다. 또한, 많은 시간과 비용이 필요한 빅 데이터가 필요한 화장품 업무는 인공지능과 로봇을 사용하면 짧은 시간과 적은 비용으로 개발할 수 있어서 모든 사람이 쉽게 개인 맞춤형 화장품을 사용할 수 있게 경제적 부담이 그다지 크지 않게 사용할 수 있는 날이 가까운 장래에 가능하리라고 생각한다. 

이제, 개인 맞춤형 의약품의 엄청난 가격은 보통 사람의 경우는 현재 사용하기가 어렵지만, 개인 맞춤형 화장품 경우는 합리적 가격으로 가능하므로 전파력이 클 것으로 추정한다. 결국 희귀한 고품위의 화장품 원료의 공급은 현재 전격적으로 발전하고 있는 합성생물학 기술로 저렴하게 생산이 가능해져서 해결된다면, 미래는 충분히 귀중한 원료가 합리적 가치로 공급될 것이다. 현재의 고가의 명품 화장품의 원료를 합리적 가격으로 개인 맞춤형 화장품의 원료로 사용되면 화장품 산업의 판도는 나만의 화장품 시대로 바뀔 것으로 생각한다.

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