[데일리비즈온 김소윤 기자] 최근 과학기술의 발달로 피부과에서 받던 LED(발광다이오드) 관리를 집에서도 받을 수 있게 됐다. LED마스크 제품들이 시중 여러 회사 제품으로 판매되며 대중적인 인기를 끌고 있다. LED 빛이 나오는 마스크를 얼굴에 쐬는 방법인데 이 인기가 날로 치솟아 목주름만 따로 관리하는 목전용 LED마스크가 나오기도 했다. 그런데 LED 마스크 기술이 우주선과 관련됐다는 소식이 전해져 흥미로움을 유발하고 있다.

과학계에 따르면 LED 마스크에 적용된 기술은 NASA(나사)가 우주선 상에서 식물을 빨리 성장시키기 위해 이용한 광학 기술이 시작이었다. 식물의 성장을 촉진하는 기술이 피부 세포 재생을 돕는 의료 기술로 탈바꿈하게 된 것이다.

우주선의 경우 폐쇄된 공간이다. 이 안에서 인간이 지속적으로 살아가려면 필수적으로 음식물이 공급되어야 한다. 식물을 재배할 때 지구는 자전 운동으로 일정한 태양빛을 공급받지만 이와 달리 우주선 안과 밖의 식물은 성장에 필요한 빛을 충분히 받지 못한다.

이 때문에 NASA는 인공 광원으로 우주선 안에서 작물을 재배하는 방법을 연구해왔다. 연구 과정에서의 실험 결과 태양빛의 10배에 달하는 LED 출력에도 불구하고 높은 에너지 효율만 보일 뿐 식물이 필요로 하는 열에너지가 제공되지 않았다.

다만 이 중 적색 LED 파장이 식물의 성장과 광합성을 활성화시키는 세포의 에너지대사를 촉진시키는 것이 발견됐다. 이를 바탕으로 위스콘신 의과대학 생물학자들은 연구를 거쳐 근적외선에 노출된 세포가 LED에 자극받지 않는 세포보다 최대 2배까지 더 빠르게 성장한다는 사실을 규명했다.

NASA는 이 기술을 우주비행사의 뼈와 근육 손실을 감소하는 데 쓰이길 원했다. 우주는 지구보다 중력이 약해 체내 세포의 자연 성장을 억제하는 한편 상처가 아무는 속도 또한 더디다. 이러한 문제들로 인한 우주비행사의 건강을 증진시키는데 해당 기술을 접목시키려한 것이다.

NASA의 지원으로 QDI는 포토프린(Photofrin)이라는 Benzoporphyrin 유도체 약물을 사용하며, 적색 장파장을 방출하는 외과 탐침을 개발했다. 연구팀은 2번의 뇌수술, 10년간 화학 요법과 방사선 치료를 해왔지만 암이 계속 재발했던 환자를 대상으로 임상 실험을 진행했다. 수술은 포토프린 약물을 주입한 뒤 LED 탐침을 사용하는 방식이었다. 이 환자는 해당 수술 후 재발 현상을 전혀 보이지 않았다.

이 긍정적인 시험 결과를 들어 QDI와 위스콘신 의과대학은 비 침습적 LED 의료기기인 WRAP(Warfighter Accelerated Recovery by Photobiomodulation) 10을 개발했다. WRAP 10은 휴대 가능한 LED 기기다. 이 기기는 경미한 근육·관절통, 관절염, 관절 경직, 근육 경련 등을 일시적으로 완화해 해당 부위의 혈액 순환을 돕는 것으로 전해졌다.

NASA, QDI, 위스콘신 의과대학 등의 LED를 이용한 질병 치료 연구를 토대로 이후 LED가 피부에 미치는 연구 논문을 곳곳에서 제출했다. 실제 의료기관에서도 LED 기술이 성형외과에선 수술 이후 염증 완화, 통증 개선으로 쓰이고 있다. 피부과에서도 시술 후 피부 재생을 돕기 위하는 용도 등으로 사용된다.

이처럼 실제로 치료 용도로 LED 기술이 사용될 수 있는 이유는 LED 마스크가 근적외선의 긴 파장을 이용해 피하 조직까지 활성화시켜주기 때문이다. 피부의 구성 요소는 표피, 진피, 피하조직 순으로 이뤄져있다. 적외선과 근적외선 빛을 이용해 진피와 피하조직 세포를 활성화시키는 것이다.

관련 제품들은 주로 적색 빛(630~660nm)과 근적외선(800~900nm) 영역의 빛을 사용한다. 이 파장들은 세포의 소기관인 미토콘드리아에 흡수됨으로써 세포를 증식시키고 이동하도록 촉진한다. 이때 섬유아세포(Flbroblast)가 증가하는 것으로 전해진다, 섬유아세포 증가는 콜라겐, 탄력 섬유 등을 생성하는 세포로써 미용 효과를 내는 것으로 알려졌다.

아울러 염증 매개 물질도 조절하면서 조직 내 혈류량을 증가시키기도 한다. 이로 인해 조직 내 산소 공급량이 증가해 상처 회복이 촉진되는 효과가 나타난다. 시중 제품 중 청색(405~415nm)을 제공하는 것도 있다. 청색은 살균과 피부 진정 효과가 있어 여드름과 같은 염증 관리에 도움을 준다.

이러한 LED 마스크의 과학적 근거로 해당 제품을 판매하는 일부 회사에선 피부과를 언급하며 피부과를 갈 시간에 집에서 관리를 하라는 식의 광고를 내세운다. 하지만 의료업계에서는 전문 의료기관에서 사용하는 기술과 집에서 사용할 수 있는 LED 마스크가 차이가 있다고 강조한다. LED 마스크는 전문 의료기관에서 사용되는 기술 대비 최대 수 천 배 낮은 출력의 빛을 사용한다는 설명이다.

LED는 피부에 사용되기 이전에도 전력 소모와 열 발생률이 적고 수명이 길다는 특징으로 디스플레이 산업에서 많이 활용되어 왔다. 이 가운데 LED가 식물 성장 촉진, 암 치료, 피부 개선, 멜라토닌 분비 조절, 수면 주기 관리 역할을 하는 것으로 입증돼 LED 기술에 대한 예찬론까지 나오는 실정이다. LED 기술과 관련해 향후에도 새로운 역할이 입증될 것이라는 전망이 나오고 있다.