TiO₂는 굴절률이 높고 입도가 미세하여 은폐력, 착색력 등의 광학적 성질이 우수하고 광이나 열에 안정하기 때문에 대표적인 무기계 자외선 차단제로서 많이 사용되고 있으나, 자외선만이 아닌 가시광선까지 산란시키는 우수한 굴절률 때문에 화장품 용도로 사용 시 백탁 현상을 일으켜 배합량이 25%로 제한되어 자외선 흡수제의 보조적 수단으로 사용되어져 왔다.
따라서, 본 연구는 TiO₂의 형상 변화 및 다른 원소를 추가시킴으로서 자외선 산란효과를 향상시켜, 보다 적은 배합량으로 큰 효과를 내는 새로운 모양의 TiO₂을 합성하여 자외선 차단 및 피부 광노화 예방을 위한 실용화 기술에 기초자료를 제공하고자 하였다.
수열합성법으로 1차원 구조인 nanowire와 nanotube를 합성하여 광학적 특성을 살펴본 결과 합성물은 상용화된 P-25보다 자외선 전 영역에서 우수한 차단율을 보였고 특히, nanotube는 UV 흡수율이 312 nm에서 약 30%, UV 반사율이 370 nm에서 약 40%정도 P-25 보다 높은 차단율을 보였다. 3차원 구조의 mesoporous 구형 TiO₂는 UV 흡수율은 UVB, UVA 전 영역에서 P-25 보다 우수하였다. 특히, 일반적인 미립자 TiO₂의 흡수율이 낮아지는 350 nm에서도 P-25보다 30%정도 우수한 흡수율을 보였다. 반면 UV 반사율은 UVB, UVA 전 영역에서 P-25와 비슷한 효율을 나타냈다. 물리적 산란 효능의 증진을 위하여 합성된 TiO₂에 Na+ 금속이온을 도핑 한 결과 Na+이온의 도핑은 UV 반사율에 큰 영향을 미쳐, mesoporous 구형 TiO₂-Na+는 370 nm에서 P-25보다 두 배 이상의 높은 효율을 보였다. 그러나 Na+이온의 도핑은 UV 흡수율에는 큰 영향을 주지 않았다. 또, nanotube합성과정 중 남아있는 Na+이온의 영향으로 nanotube TiO₂-Na+는 nanotube TiO₂ 보다 높은 반사율을 보여 나노구조 내에 남아있는 Na+이온은 물리적 자외선 차단 효율을 높여 주는 것으로 판단된다. 따라서 무기계 자외선 차단제 구조제어 메커니즘을 이해하고 이에 따른 광학적 특성의 파악은 피부에 더 적합한 무기재료를 개발하는데 도움이 되는 것으로 판단되며, 이것은 광산란 효과를 높이고 이를 통해 수입 원료로 개발되어져온 자외선차단 재료의 국산화와 수출에 이바지할 것으로 기대한다.