A Study on Skin Status with Acoustic Measurements of Skin Friction Noise

Efficacy of cosmetics has been mainly evaluated by qualitative and quantitative methods based on visual sense, tactile sense and skin structure until now. In this study, we suggested a novel evaluation method for skin status based on sound; measuring and analyzing the rubbing noise generated by applying cosmetics. First, the rubbing noise was measured at a close range by a high-sensitivity microphone in anechoic environment, and the noises were analyzed by 1/3 octave band analysis in frequency-domain. Three conditions, 1) before washing, 2) after washing and 3) after application of cosmetics, were compared. As a result, sound pressure level (SPL) of rubbing noise after washing was larger than that of before washing, and the SPL of rubbing noise after cosmetic application was the smallest. Furthermore, the energy of rubbing noise after application was higher than that of the before and after washing conditions in a low frequency band (lower than 2 kHz region). Conversely, the energy of rubbing noise after application was much lower than the others in a high-frequency band (upper than 2 kHz region). This change of energy distribution was described as a balloon-skin model. High SPL in the low frequency region after the cosmetic applications was due to the increase of "flexibility index", while SPL in the high frequency region significantly decreased because of the attenuation which is related to "softness index". Therefore, we developed two indices based on the spectrum-energy difference for evaluating skin conditions. This proposed method and indices were verified via skin flexibility and roughness measurement using cutometer and primos respectively. These results suggest that acoustic measurement of skin friction noise may be a new skin status evaluation method.

피부 마찰 소음 측정을 통한 피부 상태 연구

화장품 사용 전후의 피부 상태는 주로 시각과 촉각 및 피부 구조에 기초한 정성적, 정량적 방법에 의해 평가되어 왔다. 본 연구에서는 화장품을 피부에 도포할 때 문지름으로 인한 마찰 소음이 발생한다는 사실을 기반으로, 피부 문지름에서 발생하는 소리를 측정하여 청각을 기반으로 하는 새로운 피부 상태 평가법을 개발하고자 하였다. 우선 무향 조건에서 고감도의 계측용 마이크로폰을 사용하여 피부를 문질렀을 때 발생하는 소리를 계측하였으며, 주파수 영역(1/3 옥타브 스펙트럼) 해석법을 이용하여 세정 전, 세정 후, 화장품 도포 후의 세 가지 피부 조건에 따른 소리의 스펙트럼 변화를 분석하였다. 그 결과, 세정 전보다 세정 후에 피부 문지름에서 발생하는 소리의 세기가 증가하는 경향을 보였으며, 화장품 도포 후에는 문지름 소음의 총 세기가 가장 작음을 확인하였다. 또한, 화장품 도포 후는 도포 전과 비교해볼 때, 2 kHz 미만의 저주파 대역의 에너지는 증가하며 반대로 2 kHz 이상의 고주파 영역의 에너지는 상대적으로 감소하는 변곡점이 발생하였다. 화장품 도포 후에 변곡점 근처에서 에너지 차이가 반전되는 이러한 현상은 피부의 물리적 모델인 풍선으로 해석되며, 저주파 영역에서의 소리 세기의 증가를 설명하기 위해 "유연함 지표"를 도입하고, 고주파 영역에서의 소리 세기의 감소를 설명하기 위해서는 "부드러움 지표"를 도입하였다. 그리고, 이러한 소리 측정을 통한 유연함 증가와 부드러움 증가는 각각 cutometer와 primos을 사용한 피부 유연함 측정과 피부 거칠기 측정 결과와 유사함을 확인하였다. 이상의 연구 결과를 통해 유연함과 부드러움 지표를 사용하는 청각에 기초한 평가 방법은 새로운 피부 상태 평가법으로 활용 가능할 것으로 판단된다.