Introduction
현대인의 기본적인 욕구 중 하나인 아름다움에 대한 추구는 사회 발전과 삶의 질이 향상되면서 다양한 방법이 생겨나고 대중매체의 발전으로 외적 아름다움에 대한 욕구 또한 증가하였다. 모발의 색은 시대와 장소를 초월하여 다양한 분야에서 심리적으로 중요한 영향을 미친다(Kang, 2005). 예전의 모발염색은 대부분 흰머리 커버만이 목적이었으나 현대에 와서는 다양한 색상을 통해 자신의 개성이나 이미지를 표현하고 있다(Han, 2002). 또한 K-뷰티의 유행에 맞물려 그 수요는 지속적으로 늘어날 것으로 보인다(Choe, 2018). 헤어스타일 변화를 위한 염색과 탈색은 자신의 이미지를 극대화하며 개인의 개성과 특성을 살리고 부각시킴으로 자아 만족감을 얻을 수 있고(Yoo & Kim, 2024), 특히 탈색은 남녀노소를 막론하고 자존감을 높이고 개인의 개성을 표출하는 한 방법으로 활용되고 있어 헤어 미용 분야에서 중요한 것으로 대두되고 있다(Kim et al., 1996). 뷰티 현장에서는 헤어스타일 연출을 위해 모발의 손상을 감수하고도 화학적인 처리에 의한 모발염색과 탈색이 다양한 방법으로 진행되고 있으며(Song et al., 2023) 이로 인해 모발을 손상시키고 염색 지속성에의 영향으로 염료의 색상 유지가 오래 지속되지 못하고 있다(Kang & Lee, 2013). 또 한 현장에서 이루어지는 지속적인 고객의 요구에 의한 염색과 탈색으로의 이미지 변화는 모발의 손상으로 이어지고 결국 모발은 윤기를 잃어버리고 끊어지거나 녹아 버리는 현상이 발생하여 방치할 수 없는 상태에 이르게 되는 경우도 생기고 있다(So et al., 2015). 이처럼 개인의 개성을 표현하는 수단 중 하나인 모발염색과 탈색이 차지하는 비중은 늘어나고 있지만 모발 손상이라는 문제점은 끊임없이 나타나고 있다(Kim & Lee, 2022). 이에 최근 탈색에 대한 다양한 논의가 이루어지고 있다. 2제 산화제가 모발염색에 미치는 영향에서 열처리나 자연방치와 같은 작업에서의 2제 산화제 활용을 제시하였고(Kim, 2008), 펩타이드 전 처리제를 이용한 염색 시술은 인공적인 보호막형성으로 커플러의 유실을 막아 색상의 변화를 방지하고 유지력을 높일 수 있다는 것을 확인하였으며(Cho, 2018) 모발염색 시 모발보호 제품으로 전·후처리 시에 모발 손상을 줄일 수 있다고 하였다(Kim et al., 2018). 그중 전해수를 이용하여 전·후처리 시에 모발 손상 경감에 관한 연구(Kim et al., 2013)에서 본 연구 또한 시작되었으며 이러한 전해수의 활용이 뷰티 분야의 다양한 분야의 연구로서 활발히 진행되고 있지만 모발 탈색에서 적극적인 연구는 많지 않은 실정이고 시술 시 전처리, 후처리 시에 약산성 전해수와 약알칼리 전해수의 차이에 대한 것이 명확하지 않은 것을 구분하기 위해 본 연구에서는 약산성 전해수와 약알칼리 전해수를 구분하여 실험을 진행하였으며 모발 탈색 시에 전해수를 사용하여 모발 손상을 경감시키고 선명한 색상을 증대시킬 방법을 연구하고자 한다. 비교 분석은 모발 색의 균일성을 알아보고자 Antera 측정을 하였고, 또한 탈색 모발에 어떠 한 영향을 미치는 가를 알아 보기 위해 모발의 강도 변화인 인장 강도, 모발내의 수분율과 개선 정도를 알기 위해 Epsilon 이용한 보습도 측정, 모발 표면 큐티클의 거칠기와 표면을 관찰하여 모발에 미치는 영향을 알아보고자 한다.
Methods
1. 실험재료
1) 시료 모발
본 연구에 사용된 시료 모발은 수도권권에 사는 30대 여성의 어떠한 화학 시술을 하지 않은 모발로 목 부분의 모근 지점으로부터 약 3 cm 떨어진 부위로부터 약 25 cm가량의 길이로 자른 모발을 채취하였다. 선별된 모발을 모근부위에서 약 1.5 cm, 실리콘으로 모발의 결 방향이 동일하도록 고정하여 모 다발(5 g)을 제작하였다. 만들어진 모 다발은 세정 목적 이외의 어떠한 첨가제도 들어있지 않은 중성 샴푸로 세정하고 자연건조 하여 사용하였다.
2) 시약
선행연구에서 시장 점유율이 높다고 알려진 W 사의 탈색제, 산화제를 사용하였다. 탈색 1제는 Blondor lightening powder (Wella, Germany), 2제는 6%의 과산화수소를 함유한 Welloxon Perfect Cream Developer (Wella)를 사용하였다.
2. 실험방법 및 분석
1) 약산성 전해수와 약알칼리 전해수를 이용한 탈색실험
전해수를 이용한 실험은 약알칼리 전해수, 약산성 전해수, 수돗물로 구분하여 실험하였으며 시료 모발의 전해수 전 처리 시 건조, 건조하지 않은 상태를 구분하였다. 전해수 전 처리 후 자연 건조 시 상대습도 40-45%, 온도 23℃의 실내에서 방치 후 자연 건조하여 탈색을 진행하였고, 전 처리 후 젖은 상태에서 탈색을 진행하였다. 또한 탈색 시술 후 세정 시에 약알칼리 전해수, 약산성 전해수를 사용하였으며 건조 시에는 자연건조 하였고 실험에 적용된 조건에 따라 실험군 및 대조군의 시료명을 다음의 Table 1과 같이 구분하였다.
탈색 시에 시료 모발(5 g)을 약산성 전해수, 약알칼리 전해수에 5 s간 침포 후 자연건조 또는 건조하지 않고 시술을 하였고 6%의 산화제를 사용하여 탈색제(15 g)와 비율은 1:3으로 제조하여 사용하였다. 모발 손상을 최소화하기 위해 도포 시 1 min이내에 완료하고 시료 모발당 10 g의 탈색제를 사용하여 자연 방치 35 min 후 세정하였으며 세정 시에는 수도수, 약산성 전해수, 약알칼리 전해수를 사용하여 자연건조 후 관찰하였다.
2) 모발 인장강도
모발의 인장강도는 Generic Tensile Tester MTT 175 (DIA STRON, UK) 시스템으로 확인하였다. 인장 강도 시험에서는 모발에 일정한 속도로 힘을 가하고, 힘에 대한 저항력을 그램 질량력(gmf)으로 측정하였다. gmf 값의 증가는 모발 강도의 증가를 나타낸다. 실험 시 fiber holder 위에 시료 모발을 올려 20 mm/min의 속도로 모발을 당겨주었다. 모발이 양쪽으로 당겨지며 구조적인 변화가 일어나고 완전히 끊어질 때의 힘의 강도(break load, gmf)를 계산하여 측정하였으며 각 시료 모발당 10회를 측정하여 평균값을 구해 분석하였다.
3) 모발 마찰력
Friction tester MTT 175 (DIA STRON)를 활용하여 시료 모발의 마찰력을 측정하였다. 측정 시 200 g의 분동으로 수직 항력을 사용하였고, 홀더의 이동속도는 200 mm/min으로 조절하였다. 마찰력을 측정하기 위해 상대 물질로 고무 재질의 probe를 활용하였다. 객관적인 비교를 위하여 측정된 마찰력을 중력가속도와 분동의 무게, 마찰력을 계산하여 마찰계수(μ)를 비교하고 각 시료 모발의 모근부에서 끝부분까지 2회를 측정하고 평균값으로 분석하였다.
4) 모발 보습도
모발 수분율 평가를 위해 모근 부위 쪽으로부터 동일한 4 cm 지점에서 Epsilon E100 (BioxSystems Ltd., UK)을 적용하였다. 모발 표면의 수분율을 Epsilon (ε) 값으로 측정하고 이미지 형식으로 모발의 수분율 정보를 나타낸다. 해당 이미지에서 밝은 것은 높은 수분율을 나타내고 어두운 것은 낮은 수분량을 나타낸다. 이에 대한 분석은 Epsilon E100 프로그램인 Epsilon E100 Software Installer V1을 활용하여 모발 수분율의 변화를 분석하였다.
5) 모발 표면관찰
시료 모발의 표면을 확인하기 위해 Field emission scanning electron microscopes (S4800HV; HITACHI, Japan), tungsten scanning electron microscopes (S3400N HV; HITACHI)을 사용하였고 모발과 같이 전도성이 없는 물체의 경우 전자들이 반짝이는 charge up 현상이 나타날 수 있으므로 진공 이온 코팅기(E-1030; HITACHI)를 사용하였다. 시료 모발에 전류량 38 mA에서 40 s로 3번 금도금을 한 후 15, 10 kv 조건에서 5000, 1000, 500배율로 모근부 위쪽으로부터 동일한 4 cm 지점에서 시료 모발 당 1회 관찰하였다.
Results and Discussion
1. 모발 탈색 시술 시 약산성, 약알칼리 전해수 처리에 따른 인장 강도
모발 탈색 시술 시 전해수 처리에 따른 모발의 인장강도 변화에 대해 살펴본 결과는 Table 2와 같다.
B 시료 모발의 인장강도를 살펴보면, 대조군은 1.28로 나타났다. 약산성 전해수를 처리한 B1 시료의 인장강도 평균은 B1-3이 1.86으로 가장 높았고, 다음으로 B1-2가 1.76, B1-1가 1.39 순으로 나타났다. 또한 약알칼리 전해수를 처리한 B2 시료의 인장강도 평균은 B2-3이 1.37로 가장 높았고, 다음으로 B2-2가 1.31, B2-1가 1.29 순으로 나타났다. 이상과 같이 약산성 전해수와 약알칼리 전해수의 처리에 따른 B 시료 모발의 인장강도는 약산성 전해수 처리 시에 높았으며 통계적으로도 유의한 차이를 보였다(p<0.01). 특히 B 시료 모발의 인장강도는 B1-3이 1.86으로 가장 높고, B2-1이 1.29로 가장 낮음을 알 수 있다. 이는 모발층의 단백질은 산성에 대한 수축작용으로 모표피의 응축 현상을 나타나게 하여 모발이 단단해지며 산화작용을 멈추게 하는 역할을 한다(Kim et al., 2013)는 연구와 유사하고 모발의 인장강도는 화학 제품의 처리 방법에 따라 변화되고, 인장강도의 변화는 모발의 내부구조 변형을 나타낸다고 하였으며(Choi & Kang, 2015), 탈색 모발은 큐티클의 케라틴이 소실되고, 피질에서의 피브릴 간 결합이 약해져 인장강도가 저하한다고 하였다(Kim et al., 2006). 따라서 약산성 전해수의 처리시 탈색 모발의 인장강도를 향상시키고 모발 손상도를 경감시키는 것은 모발내 단백질의 응축으로 모발이 더 단단해지는 것으로 사료된다.
2. 모발 탈색 시술 시 약산성, 약알칼리 전해수 처리에 따른 모발 마찰력
모발탈색 시술 시 전해수 처리에 따른 모발의 마찰력 변화에 대해 살펴본 결과는 Table 3과 같다.
B 시료 모발의 마찰력을 살펴보면, 대조군의 평균은 0.60으로 나타났고, 약산성 전해수를 처리한 B1 시료의 마찰력 평균은 B1-1이 0.53으로 가장 높았고, 다음으로 B1-2가 0.50, B1-3이 0.42 순으로 나타났다. 또한 약알칼리 전해수를 처리한 B2 시료의 마찰력 평균은 B2-1이 0.69로 가장 높았고, 다음으로 B2-2가 0.63, B2-3이 0.61 순으로 나타났다. 이상과 같이 전해수의 처리에 따른 B 시료 모발의 마찰력은 약알칼리 전해수 처리 시에 높으며, 통계적으로도 유의한 차이를 보였다(p<0.01). 이는 모발 마찰계수가 커짐에 따라 모발의 마찰력 정도가 늘어난다는 연구(Lim et al., 2020)로 미루어 볼 때 탈색 시술 시에 약알칼리 전해수의 적용은 모발이 더 거칠어 지는 것을 알 수 있다. 또한 모발에 알칼리제를 처리하여 등전점에서 멀어지면 아미노산 결합이 약해져 모발이 약해지고 특히 강알칼리에 의해서는 측쇄 결합과 단백질이 분해된다(Jung & Oh, 2002)는 보고에 따르면 약알칼리 전해수 처리보다 약산성 전해수 처리에서 마찰력이 낮게 확인된 것은 약산성 전해수의 처리가 모발 표면손상 경감에 도움을 주는 것이며 모발 큐티클 층을 보호한 것으로 사료된다. 특히 B 시료 모발의 마찰력은 B2-1이 0.69로 가장 높고, B1-3이 0.42로 가장 낮음을 알 수 있다.
3. 모발 탈색 시술 시 약산성, 약알칼리 전해수 처리에 따른 모발의 수분율
B 시료 모발의 수분율에서 대조군 평균은 1.71로 나타났고, 약산성 전해수를 처리한 B1 시료의 수분율 평균은 B1-1이 1.74로 가장 높았고 다음으로 B1-3이 1.71, B1-2가 1.69 순으로 나타났다. 또한 약알칼리 전해수를 처리한 B2 시료의 수분율 평균은 B2-1이 1.49로 가장 높았고 다음으로 B2-3이 1.47, B2-2가 1.33 순으로 나타났으며 전해수를 전·후처리(Dry, Wet)에 따른 변화는 크지 않은 것으로 나타났다. 이상과 같이 약산성 전해수와 약알칼리 전해수의 처리에 따른 B 시료 모발의 수분율은 약알칼리 전해수 처리보다 약산성 전해수 처리 시 높았으며 B1-1이 1.74로 가장 높고 B2-2가 1.33으로 가장 낮음을 알 수 있다. 이는 선행연구에서 측정한 ε 값이 증가하면 보습 효과가 개선되어 보습력이 향상된다(Jeon et al., 2014)는 보고로 미루어 볼 때 본연구에서는 탈색 시 약산성 전해수의 사용은 모발의 수렴에 영향을 주어 모발 수분량이 높아진 것으며 약알칼리 전해수의 전처리는 모발 손상을 초래할 수 있는 것으로 사료된다.
따라서 모발 염색과 탈색 시에는 모발 손상을 낮출 수 있는 것으로 약산성 전해수의 처리는 유용한 것으로 보이며 특히 염색 시에 약산성 전해수의 처리는 전처리 후 건조 또는 건조하지 않더라도 모발 내 유전율, 보습에는 유리할 것이며 탈색 시 약알칼리 전해수 전처리 시에는 모발 수분율에 영향을 미칠 수 있는 것으로 사료된다.
4. 모발 탈색 시술 시 약산성, 약알칼리 전해수 처리에 따른 표면 관찰
모발탈색 시술 시 전해수 처리에 따른 모발 표면변화에 대해 살펴본 결과는 Figure 2와 같다.
약산성 전해수를 사용하여 처리한 B1 군 탈색 모발 큐티클은 전체적으로 크게 들뜸 현상은 보이지 않으나 B1-3 젖은 상태에서의 모발 탈색 시 들뜸 현상이 더 큰 것으로 관찰되었으며 상대적으로 약알칼리 전해수를 사용한 B2 탈색 모발의 큐티클은 불안정하다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 탈색 모발의 큐티클 관찰에서는 약알칼리 전해수를 사용한 B2-2, B2-3이 약산성 전해수를 처리한 B1-2, B1-3보다 많은 부위에서 들뜸 현상과 박리현상이 있는 것으로 확인되었다. 이를 통해 약알칼리 전해수를 전·후(Dry, Wet)처리하는 것은 약산성 전해수를 전·후(Dry, Wet) 처리하는 것에 비해 모발의 표면손상에 많은 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 이는 산성의 조건에서 모발은 수축되고 알칼리 조건에서 팽윤 및 연화하며(Kim, 2022), 화학 제품의 pH나 처리 시의 온도가 높거나 연속하여 처리하는 횟수가 많을수록 큐티클이 손상되는 현상이 더욱 크게 나타난다는 연구보고와 일치한다(Jung & Oh, 2002). 따라서 모발염색과 탈색 시 약산성 전해수의 처리는 모발 큐티클을 건강하게 할 수 있을 것으로 사료된다. 이상과 같이 FE-SEM으로 관찰한 탈색 모발 표면은 약알칼리 전해수 처리보다 약산성 전해수를 처리한 모발의 큐티클이 들뜸과 박리현상이 적은 것으로 나타났다.
5. 모발 탈색 시술 시 약산성, 약알칼리 전해수 처리에 따른 모발의 color variation
B 시료 모발의 color variation을 살펴보면 대조군의 평균은 19.98로 나타났고 약산성 전해수를 처리한 B1 시료의 color variation 평균은 B1-1이 21.93으로 가장 높았고 다음으로 B1-3이 20.63, B1-2가 17.36 순으로 나타났다. 또한 약알칼리 전해수를 처리한 B2 시료의 color variation 평균은 B2-1이 17.25로 가장 높았고 다음으로 B2-2가 16.84. B2-3이 15.98 순으로 나타났으며 전해수를 전·후처리(Dry, Wet)에 따른 차이는 크지 않은 것으로 확인되었다. 이상과 같이 약산성 전해수와 약알칼리 전해수의 처리에 따른 B 시료 모발의 color variation은 약알칼리 전해수 처리 시보다 약산성 전해수 처리 시에 높았으며 B2-1이 21.93으로 가장 높고 B2-3이 15.98로 가장 낮음을 알 수 있다. 이는 모발 탈색 시 알칼리수 처리가 탈색효과를 증대시킨다는 연구(Kim et al., 2013)와 산성 염모제를 사용하여 모발 염색 시 명도는 낮고 채도는 높은 것으로 나타난 연구(Shim & Jung, 2023)와 유사한 결과로 약알칼리 전해수 처리 시 탈색약의 효과를 높여 멜라닌 색소를 유출시키고 모표피를 팽윤, 연화하여 색의 균일성에 효과가 있는 것으로 사료된다.
Color variation은 선택한 영역에서 색의 변화를 측정하고 색의 균일성에 대한 정보를 확인할 수 있고 소프트웨어가 측정한 매개변수 color variation은 색의 균일성에 반비례하며 낮은 변화율은 높은 균일성을 높은 변화율은 낮은 균일성과 관련이 있다. 이에 본연구에서는 탈색 시에는 약알칼리 전해수의 처리가 높은 균일성을 나타내는 것을 확인하였다. 특히 탈색 시 약알칼리 전해수의 사용은 전·후처리(Wet) 시에 높은 균일성이 확인되었다.
Conclusion
모발 탈색 시에 발생하는 모발손상을 경감시키며 탈색의 효과를 높일 수 있는 방법을 알아보고자 본 연구는 탈색 시에 약산성 전해수와 약알칼리 전해수를 처리하여 모발 색의 변화, 인장강도, 마찰력, 수분율, 표면을 조사하였고 형태학적 변화를 관찰하여 다음과 같은 결과가 도출되었다.
첫째, 전해수의 처리에 따른 탈색 모발의 인장강도는 약산성 전해수 처리 시에 높았으며 통계적으로도 유의한 차이를 보였다(p<0.01). 이를 통해 모발탈색 시 인장강도를 향상시키고 모발 손상을 경감시키는 것은 약알칼리 전해수보다 약산성 전해수의 처리가 더 나은 것으로 나타났다.
둘째, 전해수 처리에 따른 모발탈색 시의 마찰력은 약알칼리 전해수 처리 시에 높으며 통계적으로도 유의한 차이를 보였다(p<0.01). 이를 통해 탈색 시술 시 약알칼리 전해수의 사용은 약산성 전해수 사용 시보다 모발이 더 마찰력이 높아지는 것으로 나타났으며 전처리 후 건조 시에 마찰력이 높은 것으로 나타났다.
섯째, 탈색 모발의 큐티클 관찰에서는 약알칼리 전해수 처리 군이 약산성 전해수 처리 군에 비해 많은 부위에서 들뜸 현상과 박리현상이 나타났다. 이를 통해 약알칼리 전해수를 전·후(Dry, Wet) 처리하는 것은 약산성 전해수를 전·후(Dry, Wet) 처리하는 것에 비해 모발의 표면손상에 많은 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다.
넷째, 전해수의 처리에 따른 모발의 color variation의 변화에서 탈색 모발의 color variation은 약산성 전해수 처리 시에 높은 것으로 나타났으며 탈색 시에는 약알칼리 전해수의 처리가 높은 균일성을 나타내는 것을 확인할 수 있었고, 특히, 약알칼리 전해수의 사용은 전·후처리(Wet) 시에 높은 균일성이 확인되었다.
다섯째, 전해수의 처리에 따른 모발의 수분율 변화에 대해 살펴본 탈색 모발의 수분율은 약산성 전해수 처리 시 높은 것으로 나타났다.
이와 같이 탈색 시 전해수 처리가 모발에 미치는 영향에 대해 연구한 결과 전해수 처리 시에 모발의 인장강도, 마찰력, 보습도, 큐티클, 색의 균일성에 긍정적인 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 본 연구는 시료 모발의 선정에 있어 30대 여성의 모발만 대상으로 하여 연구결과를 일반화하기에는 다소 제한적인 부분이 있으나 모발 탈색 시술 시 전해수를 이용하여 모발 손상을 낮추는 가능성에 대해 분석하여 현장에서 모발의 손상도를 경감시킬 수 있는 전문가의 영역을 확장하는 데 의의를 가지며, 차후 전해수를 모발에 처리하여 화학 시술 시의 모발 손상을 경감시키고 염색 컬러 균일성을 높일 수 있는 방안을 분석한 본 연구가 기초자료로 의의가 있다 사료된다. 차후 다양한 방법의 전해수 처리가 모발 시술에 어떠한 영향을 미치는 가를 연구하고 다양한 모질의 모발선정으로 연구의 신뢰도 확립 또한 필요하며 보다 심층적인 연구를 위한 전해수 활용에 관한 기준을 제시하는 자료로 본 연구가 활용되어 도움이 되기를 기대 한다.