폴리 에틸렌 글라이콜(Poly Ethylene Glycol)은 에틸렌 글라이콜의 중합체(폴리머)다. 화장품 및 식품 등 광범위한 영역에 사용되지만 유독성 및 자극성 문제 등 끊임없이 논란에 휩싸이는 성분이기도 하다. 보통 줄여서 피이지(PEG)라고 불린다.
폴리 에틸렌 글라이콜(PEG)은 화장품에 사용될 경우 계면활성제[1], 침투증강제[2] 유화제[3], 보습제[4], 발림성 및 점도 개선[5], 분산제[6], 광택제[7] 등 다양한 역할을 수행한다.
이렇듯 놀랍고 다양한 효용을 갖지만 강력한 발암 및 유독성분인 산화에틸렌과 물을 반응시켜 만들기에 유해 논란이 끊이지 않고 있다. 또한 제조과정에서 예기치 않게 생성되는 독극물인 에틸렌글라이콜, 1,4-다이옥산 등이나 반응되지 않은 산화에틸렌이 잔류할 가능성이 있다. 물론 과학적으로는 용량 및 용법을 잘 지키면 피부 사용에 적합한 성분으로 인정된 상태다. 다만 피이지 계열 성분만 쓰면 트러블, 상열감, 기미 등 이상현상이 일어난다는 사람들이 꽤 있기에 자신이 민감성 피부라면 피이지가 든 화장품은 테스트를 잘 해봐도 좋을 것이다.
섭취시 간과 신장에 독성으로 작용해 장애를 일으킬 수도 있으며[8] 민감성 환자에게 알러지 반응을 일으킬 수도 있다[9].
제조과정의 부산물인 에틸렌글라이콜, 1,4-다이옥산, 혹은 미반응한 산화에틸렌은 엄격한 정제과정을 통해 거의 완벽히 제거가 가능한 것으로 알려졌다. 그러나 비용 문제를 고려해 볼 때 이는 수익성을 심각하게 저하시킬 수 있는 문제다. 따라서 한국 등 많은 국가들은 최대 100ppm(0.01%)까지의 부산물은 허용한다(중국은 30ppm). 화장품이나 식품 내 사용되는 피이지는 소량이므로 미반응된 독성 불순물이 섞여 있더라도 그 양은 미미하고 따라서 사용, 섭취시 안전한 것으로 나타났다. 다만 선택은 본인이 하도록 한다.
분자식으로는 통상 H(OCH₂CH₂)nOH로 표현된다. 여기서 가운데 괄호 속 부분(OCH₂CH₂)를 옥시에틸렌기라고 부른다. 바로 우측 n은 옥시에틸렌기 반복횟수를 말한다. 피이지는 보통 옥시에틸렌기가 반복해 붙어있는 형태로 나타나며 반복횟수를 성분 뒤에 적어준다(예: 피이지-75). 분자식에 붙은 n은 바로 그 반복횟수를 의미하므로 피이지-75라면 n은 75가 된다. 옥시에틸렌기(OCH₂CH₂)가 75번 반복됨에 따라 이 성분은 긴 직선형태로 나타난다.[10]
연구결과들에 따르면 피이지-12보다 숫자가 작은 성분들에서 드물게 피부 민감반응 등이 나타났으며 피이지-75부터는 이상반응이 사실상 없었다고 한다. 추측컨데 분자가 너무 커서 모공을 뚫고 피부에 흡수되지 못한게 아닌가 생각할 수 있다.
피이지 뒤에는 통상 숫자가 붙게 된다(예: 피이지-7, 피이지-75, 피이지-14M 등). 숫자가 작을 수록 분자크기 또는 분자량(성분의 무게)이 줄어들고 작은 크기 때문인지 피부 침투력이 높아진다. 피이지 뒤에 붙는 M은 1천을 의미한다. 예를 들어 상술한 피이지-14M은 피이지-14000이란 뜻이다. 분자량이 커질수록 고체로 변하게 된다.
다른 성분과 추가 결합해 더욱 많은 능력(주로 보습 등 능력이 강화된다)을 갖게 된다. 예를 들어 피이지-100스테아레이트는 폴리 에틸렌 글라이콜과 스테아릭애씨드(stearic acid)를 결합시킨 폴리머다. 흰색~황갈색의 부드러운 왁스 느낌의 고체로 부드럽고 촉촉한 연화제 성분이다. 유화, 세정, 연화제 역할을 하며 질감을 향상시킨다. 그러나 역시 장기 독성 논란이 있고 사람에 따라 피부 모공을 막아 자극을 줄 수도 있다고 한다. 피이지-60하이드로제네이티드캐스터오일은 피마자(아주까리씨) 기름을 수소처리해 얻어낸 단단한 왁스 제형의 하이드로제네이티드캐스터오일에 폴리에틸렌글라이콜을 결합시킨 에테르다(분자량 60).
피이지와 다른 성분이 결합한 경우 보통 다른 이름으로 불린다. 예를 들어 메틸글루세스-20(폴리에틸렌글라이콜과 글루코오스를 결합시켰으며[에테르] 분자량은 20), 세테아레스-20(피이지와 세테아릴알코올의 에테르), 소듐라우레스설페이트(샴푸나 바디워시 등에 자주 보이는 성분) 등이 있다. 주로 이름에 "-ㅔ스" 또는 "-ㅣ놀" 등의 명칭이 붙는다. (예: -레스, -세스, -케스, -아놀 등) (메틸글루세스, 스테아레스, 세테아레스, 알케스, 옥틸도데세스, 포타슘라우레스포스페이트, 암모늄라우레스설페이트, 페녹시에탄올[11] 등).
그러나 아예 별개의 명칭을 갖고 있음에도 피이지인 경우가 있다. (예:폴리소르베이트, 마크로골 등).
성분 설명에서 에톡실화(ethoxylation))라는 말이 자주 나온다. 에톡실화(에톡시레이션)은 피이지 생성의 핵심성분인 산화에틸렌을 다른 화학물질과 반응시켜 덜 거칠게(더 보드랍게) 만드는 과정이다. 에톡실화 과정에서 일반적인 피이지와 마찬가지로 독성이 있는 1,4 다이옥산 및 산화에틸렌이 남을 수 있어 엄격한 추가 정제가 요구된다. 하지만 이를 위해서는 수익성이 어느 정도 희생될 수 밖에 없어[12] 원료제조사의 큰 고민거리가 될 것이다.
[1] 사용된 표면의 물과 먼지 및 오염물질 등을 날려버림[2] 화장품 성분의 피부 속 흡수도를 증가시킴[3] 잘 섞이지 않는 성분들이 서로 잘 섞이게 도와줌[4] 친수성과 친유성 등을 갖고 피부에 대해 수분공급과 보습을 도울 수 있음[5] 사용시 버석거림을 줄이고 보드랍게 함[6] 각 성분이 화장품 내에 고루 분산되게 도움[7] 피부에 광택을 줄 수 있음[8] 반드시 장애를 유발하는건 아니며 장기독성이 의심될 수 있다는 뜻.[9] 물론 반드시 알러지를 유발하는 건 아님.[10] 혹자는 이것을 지네같다고 농담하기도 한다.[11] 페녹시에탄올은 페놀과 에틸렌글라이콜의 에테르[12] 추가정제는 추가 비용이 들 수 밖에 없기 때문