SPG(Specific Gravity)의 정의, 중요성, 계산법

1. 화장품 산업에서 SPG의 정의 

SPG란 Specific Gravity의 줄임말이다. 특정 온도 ( 25°C )에서 물의 밀도와 비교한 물질의 밀도를 나타내는 값이다. SPG는 단위가 없는 숫자로 나타낸다. 

 

2. SPG의 중요성 

- 제품의 일관성과 안정성을 확인하는 지표로 사용된다. SPG가 일정하다는 말은 제품이 균일성을 나타는 것이다. 배치를 할 때 온도나 혼합 속도 같은 제조 조건이 제품의 밀도에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 이는 서로 다른 배치를 비교하는 기준 중 하나가 될 수 있다는 말이다. 만약 SPG의 범위 오차가 매우 크게 나타난다면 각 배치 간 밀도나 섞임 정도가 다르다는 뜻이기 때문에 항상 체크를 해봐야 한다. 
- 제품 포장 (Package stability)시에 사용된다. 일정한 부피를 유지하며 포장재를 채워야하기 때문이다. SPG가 높은 제품은 같은 무게라도 부피가 작을 수 있고 SPG가 낮은 제품은 부피가 커 넘칠 수도 있다. SPG를 참고하여 포장에 적절한 양을 계산할 수 있어 중요하게 사용된다. 특히 튜브형이나 펌프형 포장재에서 중요하다. 이 둘은 밀도가 높은 제품이 짜내기 어렵기 때문에 SPG가 높으면 추천하지 않기 때문이다. 

3. SPG 계산하는 방법 

SPG = 물질의 밀도 / 같은 온도에서의 물의 밀도 

밀도= 질량 / 부피 
여기서 부피를 똑같이 맞춘다면 SPG = 물질의 질량 / 물의 질량 이 된다. 
빈 메탈 용기를 저울에 올리고 물을 가득채워 무게를 잰다. 같은 메탈 용기에 제품을 가득 넣고 무게를 잰다. 측정값을 이용하여 SPG를 계산한다.  
계산할 때 주의점 : 측정 온도를  25°C  상온에 맞춘다. SPG가 온도에 따라 달라질 수 있기 때문이다. 마이크로스케일 같은 정밀한 측정도구를 상용한다. 

4. SPG 관련 물리적 원리 

- 중력 효과: 밀도가 높은 물질은 가라앉고, 가벼운 물질은 떠오른다. 이 기본 원칙은 침전이나 크리밍 같은 현상을 유발한다.
- 분자 배열 및 분자간 힘: 분자가 촘촘히 배열된 물질(예: 점도가 높은 오일)은 더 높은 SPG를 가지며, 이는 강한 분자 간 인력 때문이다
- 온도 의존성: SPG는 온도에 민감하며, 열은 분자 움직임을 변화시킨다. 
가열하면 분자간 거리가 증가하여 SPG가 낮아진다 (밀도 감소) 
냉각하면 분자가 압축되어 SPG가 증가합니다( 밀도 증가) 

 

5. 제조시 SPG를 제어하기 위한 실질적인 팁 

- 첨가제 사용: 가벼운 오일, 발포제, 무거운 고체 재료를 추가하여 SPG를 조정하면 좋다.
- 제조 중 보정: 제조의 여러 단계에서 SPG를 모니터링하여 제품의 이상을 감지한다. 특히나 자외선 차단제 같은 OTC에서 SPG는 중요하기 때문에 눈여겨보는 것이 좋다.
- 에멀젼에서 SPG 매칭: 층 분리를 방지하기 위해 유성, 수성 물질의 SPG를 균형 있게 맞추는 게 중요하다.