*Corresponding author: Hyo-Jeong Ban Tel : +82-2-940-7846 E-mail : I. 서 론
최근 뷰티 및 헤어케어 산업은 단순한 외모 관리의 범위를 넘어 건강과 웰빙(Wellness)을 중시하는 방향으로 전환되고 있다. 소비자들은 피부와 모발을 미용의 대상이 아닌, 치유적 루틴(therapeutic routine)의 일부로 인식하며, 홀리스틱 뷰티(Holistic Beauty)에 대한 관심이 증가하고 있다. 이러한 흐름은 트렌드 코리아 2025에서 제시된 ‘게으름이 곧 치료(Therapeutic Laziness)’라는 키워드와도 맞닿아 있으며, 자극을 최소화하고 회복을 중시하는 소비자 니즈가 반영된 결과로 볼 수 있다(Kim et al., 2024).
이처럼 소비자들은 편의성과 효능을 동시에 충족시키는 제품을 선호하며, 이는 전처리 및 사후 케어 중심의 기능성 제품 개발로 이어지고 있다. 실제로 2021년 기능성 화장품의 생산 실적은 약 4조 9,891억 원으로 전체 화장품 시장의 약 30%를 차지하고 있으며(INDUSTRY TODAY, 2023), 국내 기능성 헤어케어 시장 역시 연평균 10%의 성장률을 보이고 있다. 더불어, 전 세계 헤어케어 시장도 연평균 3.5% 성장 추세에 있다(SME Technology Roadmap, 2018).
이 가운데, 퍼머넌트 웨이브(permanent wave), 즉 펌(perming)은 헤어살롱 및 미용교육 기관에서 널리 사용되는 화학적 시술로, 콜드펌(cold perm)과 열펌(hot perm)으로 크게 구분된다(Hong, 2020). 특히 열펌은 바쁜 현대인의 생활 양식에 부합하는 시술로, 실용성, 스타일 유지력, 시간 절약 등의 니즈를 충족시켜 높은 선호도를 보이고 있다. 그러나 열펌과 같은 고온 및 화학적 처리 과정에서는 활성산소(ROS)가 생성되어 모발 내 케라틴 단백질 구조에 손상을 유발하며, 이는 시스테인의 산화, 이황화 결합 파괴, 단백질 및 수분 유실을 가속화시킨다(Camille Grosjacques et al., 2025). 이러한 분자적 손상은 모발의 탄력 저하, 표면 거칠기 증가, 큐티클 손상으로 이어지며(Trüeb, 2015), 특히 폴리설파이드의 감소는 항산화 방어체계를 약화시켜 큐티클 안정성에 부정적 영향을 미친다. 반대로, 폴리설파이드 보충은 손상을 완화시키는 효과를 보인다(Hirai et al., 2024). 이에 따라 항산화 및 보습 기능을 겸비한 천연 유래 성분을 활용한 손상 완화 기술 개발의 필요성이 부각되고 있다.
선행연구에 따르면, 프로폴리스 추출물을 첨가한 트리트먼트는 플라보노이드 함량이 높아 항균, 항산화, 면역 강화 및 손상 모발 보호 효과를 보였으며(Park, 2018), 마누카 추출물이 포함된 트리트먼트 역시 탈색모 손상 개선에 긍정적인 결과를 나타내며 기능성 헤어제품 개발의 가능성을 제시하였다(Kim et al., 2022). 또한 석류씨 추출물을 이용한 두피토닉은 두피 수분, 유분, 각질, pH, 홍반, 미생물, 색도 등 다양한 개선 효과를 확인하였다(Jegal et al., 2023). 이처럼 소비자들은 단순한 ‘천연 이미지’보다는 과학적 근거와 성분 기반의 맞춤형 케어에 대한 신뢰를 중시하며, 투명한 정보 제공과 기능성 입증이 필수 요소로 부각되고 있다.
이에 본 연구는 천연 유래 항산화 소재로서의 포공영(Taraxacum platycarpum)에 주목하였다. 포공영은 국화과에 속하는 다년생 식물로, 한의학과 민간요법에서는 항염, 해독, 항산화 작용 등의 생리활성을 지닌 약용 식물로 활용되어 왔다. 최근 연구에 따르면 포공영 추출물은 플라보노이드, 페놀화합물, 비타민 C 등의 항산화 성분을 함유하고 있어, 피부뿐만 아니라 모발 및 두피 건강에도 긍정적인 영향을 줄 수 있는 가능성이 제시되고 있다(Ban et al., 2015).
실제 선행연구에서 포공영 혼합물의 항염 작용(Choi, 2020), DNCB로 유발된 아토피성 피부염 마우스에 대한 포공영의 효능(Kim, 2020), 염색 시술 시 포공영 첨가 샴푸에 의한 손상 완화 효과(Ban et al., 2015), 산화염모제 사용 후 두피 자극 개선(Ban, 2014) 등의 결과들이 보고된 바 있다. 그러나 대부분의 연구는 트리트먼트나 샴푸와 같은 점성 제품 위주이며, 전처리제로 활용 가능한 수분형 헤어미스트 형태의 연구는 제한적이다. 헤어미스트는 수상(水狀) 기반의 저점도 제형으로, 미세 분사 시 모발 전체에 균일하게 도포할 수 있고, 잔류감이 적어 펌제의 화학 반응을 방해하지 않으며, 얇은 보호막(Thin Film)을 형성하여 열로 인한 물리적 손상을 최소화하는 장점이 있다(Dias, 2015; Qu et al., 2022). 또한 시술 전 간편하게 사용할 수 있어 시술 효율성과 소비자 편의성을 동시에 충족시킬 수 있다.
따라서 본 연구에서는 포공영 추출물을 첨가한 헤어미스트를 대중적인 열펌 시술 전처리로 적용하여, 모발 손상 완화 효과를 과학적으로 규명하고자 한다. 이를 통해 기능성 화장품 및 헤어 제품 시장에서 천연 유래 소재 기반의 손상 케어 솔루션 개발에 대한 기초자료를 제공하고, 향후 소비자 수요와 산업 트렌드를 반영한 기능성 제품 개발에 실질적 기여를 하고자 한다.
II. 재료 및 방법
1. 포공영 헤어미스트 제조
본 실험에 사용한 포공영은 옴니허브에서 구입하여 사용하였다. 포공영의 열수 추출은 중량 대비 10배의 증류수를 가하여 80℃에서 약 8시간 동안 환류 냉각하여 추출하였다. 포공영의 메탄올 추출은 중량 대비 10배의 메탄올을 가한 후 72시간 실온에서 교반하며 추출하였다. 각각 추출이 완료된 추출물은 감압 여과장치로(whatman No.2) 여과한 후 회전감압농축기로 1차 농축 한 뒤 2차 동결건조(-70℃, 7days)하여 사용하였다.
2 시료모발
본 연구에서는 화학적 처리, 장기 약물 복용, 다이어트 등의 병력이 없는 20세 여성의 건강한 직모를 사용하였다. 명도 4 수준의 직모를 후두부 두피에서 약 20 cm 길이로 채취하였으며, 시료는 1 g씩 균일하게 분할한 뒤 가장 윗부분을 실리콘으로 처리하여 고정하였다. 실리콘을 제외한 모발 길이는 17 cm로 통일하였고, 불순물 제거를 위해 A사 중성 샴푸로 세척 후 자연 건조하여 실험에 사용하였다.
3. 열 펌 처리 및 시술방법
열펌은 산업 현장에서 널리 사용되는 C사 Clinic Setting Perm(1제 및 2제)을 활용하였다. 디지털펌 기기(Wave Master, G사)와 16 mm 로드를 사용하여, 1제 도포 후 80℃에서 5분, 120℃에서 10분 열처리하였으며, 이후 자연 방치 5분, 미온수 헹굼, 타월 드라이 후 스파이럴 와인딩을 시행하였다. 이후 자연 건조 10분, 2제 도포 및 7분 방치, 미온수 헹굼 후 실온에서 건조하였다. 포공영 헤어미스트의 효과를 비교·분석하기 위해 실험군을 다음과 같이 네그룹으로 구분하였다. 먼저, 아무런 처리를 하지 않은 정상 모발을 정상군(V), 전처리를 하지 않고 퍼머넌트 웨이브 시술한 대조군(H1), 헤어미스트 베이스 전처리 후 퍼머넌트 웨이브를 시술한 실험군1(H2), 포공영 헤어미스트 처리 후 퍼머넌트 웨이브 시술한 실험군2(H3)로 설정하여 각 군의 모발 손상 정도 및 보호효과를 비교하였다.
5. 인장강도 측정
실험 모발의 역학적 특성을 관찰하기 위해 만능재료시험기(TQ-100-IC, Testone, Korea)를 사용하여 시료모발 1가닥을 고정시키고 표점거리를 20 mm로 하는 시험편을 제작한 후 측정하였으며 10 mm/min 속도로 인장강도를 측정하였다. 각 시료당 10회 반복 측정하였으며 군별 평균 및 표준편차를 구해 통계적으로 분석하였다.
6. SEM을 이용한 모표피 및 미세구조관찰
모발시료를 5 mm로 자르고, 진공이온코팅기(Q150RS, Quorum, Germany)를 사용하여 약 10 nm 두께로 코팅하였다. 코팅된 시료는 FE-SEM(SUPRA 40VP, Germany)을 이용하여 1,000배율과 20,000배율로 촬영·관찰하였다. 모발 미세구조 관찰을 위한 20,000배율의 촬영은 큐티클의 굵기 값을 구하여 평균과 표준편차를 구하여 유의성을 검증하였다.
7. Methylene blue 염색법을 이용한 모발손상도 측정
Oh & Choe(2012)의 방법을 기반으로 수행하였으며, 메틸렌 블루(MB) 0.25% 용액과 에탄올 49%:증류수 50%:아세트산 1% 비율의 MB 추출용액을 사용하였다. 각 군별로 1.5 cm 길이 시료 3가닥을 MB 용액 1 mL에 침지 후, vortexing 5분, 50℃에서 10분 염색하였다. 염색 후 필터페이퍼로 표면을 닦고, MB 추출용액 1 mL에 5분 방치하여 추출한 후, 96-well plate에 200 μL씩 넣고 660 nm에서 스펙트로미터(xMark)로 흡광도를 측정하였다.
III. 결과 및 고찰
1. 웨이브 효율성
시료의 길이 변화에 따른 웨이브 효율성을 측정한 결과 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났으며 결과는 다음과 같다(Table 3, Fig. 2). 웨이브 효율성은 H3>H2>H1 순으로 나타났다. 포공영 헤어미스트 처리 후 열펌을 시술한 H3의 길이는 102.83 ± 0.39 mm로 39.51%의 가장 높은 웨이브 효율성을 보였고, 다음으로 헤어미스트 베이스 처리 후 열펌을 시술한 H2의 길이는 112.78 ± 0.33 mm로 33.65%의 웨이브 효율성이 확인되었으며, 미처리 모발에 열펌을 시술한 H1의 길이는 144.36 ± 0.15 mm로 15.07%의 가장 낮은 웨이브 효율성이 나타났다. 이러한 결과는 Cho & Hong(2020)의 연구에서 열펌 시술 시 콜라젠 폴리펩타이드 전처리가 웨이브형성과 유지율을 높인다는 결과와 같은 맥락으로 확인된다. 또한 손상모에 중간세척 과정에 따른 컬형성도가 긍정적인 작용을 한다는 Lee & Kang(2012)의 연구가 본연구 결과를 뒷받침한다. 따라서 포공영 추출물의 성분들이 모발에 잔류하고 있는 활성감소를 감소시켜 탄력있는 웨이브 효율성 결과를 나타낸 것으로 사료된다.
2. 인장강도
모발의 인장강도는 케라틴 단백질 간 결합 상태에 따라 달라지며, 특히 모피질(cortex)의 구조적 손상을 결합정도에 따라 인장강도가 다르게 나타나 모발의 손상정도를 반영하는 중요한 물리적 지표이다.
본 연구의 인장강도 측정 결과 각 군 간에 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났으며(F=14.507, ***p<.001). 각각의 인장강도를 비교한 결과 H3>V>H2>H1 순으로 나타났다. 열펌을 시술만 한 H1은 78.3 gf/mm2로 가장 낮은 결과를 나타냈으며, 헤어미스트 베이스만 전처리한 H2는 102.70 ± 11.68 gf/mm2로 H1에 비해 23.75% 증가한 결과를 보였다. H3는 114.72 ± 18.10 gf/mm2로 H1에 비해 31.74% 높은 결과를 보여 포공영 헤어미스트의 사용이 모발손상을 방지하고 인장강도가 높아지는 것으로 확인되었다(Table 5, Fig. 2). H3의 인장강도가 V군의 114.03 ± 15.36 gf/mm2의 인장강도보다 높게 나타났지만 이는 거의 비슷한 수치로 볼 수 있으며, 포공영 헤어미스트를 전처리하여 열펌을 시술할 경우 모발손상이 거의 없었다는 것으로 분석할 수 있다. 이는 여주추출물을 연화제에 첨가한 실험군이 처리하지 않은 군보다 인장강도 증가율이 유의하게 높았고, 이는 여주 성분 중 항산화 작용을 지닌 비타민 C와 β-카로틴이 활성산소를 억제해 모발 손상을 감소시켰기 때문에 이와같은 결과를 도출한 Jung & Ko(2019)의 연구가 본 논문의 결과를 뒷받침한다.
3. SEM을 이용한 모표피 관찰
퍼머넌트 웨이브 시술시 헤어미스트 처리에 따른 모표피의 손상도를 관찰하기 위해 주사전자 현미경을 이용하여 1,000 배율에서 측정한 결과 Fig. 4와 같다. 본 실험의 모표피 관찰 결과 V의 큐티클은 전체적으로 큐티클의 윤곽이 뚜렷하고, 매끈하게 관찰된다. 일부 박리현상이 있지만 전반적으로 균일한 형태의 큐티클이 확인되었다. 이는 환경적, 물리적인 요인으로 정전기, 샴푸, 타월건조와 같이 모발 간의 마찰로 의한 손상으로 나타난 결과라 사료된다.
아무런 처리도 하지 않고 퍼머넌트 웨이브를 시술한 H1의 모표피는 대다수의 큐티클의 경계가 뚜렷하지 않고 모발이 녹아서 완전히 흡착되어 매우 심각한 수준임을 확인할 수 있다. 헤어미스트 베이스 처리 후 열펌을 시술한 H2는 H1에 비해 큐티클의 박리현상이 적게 나타났으나 부분적으로 큐티클이 박리되면서 큐티클의 간격이 균일하지 않은 것으로 나타났다. 그러나 대부분의 큐티클이 관찰되는 것으로 보아 베이스의 함유된 성분들도 큐티클보호의 영향을 미치는 것으로 사료된다. H3는 V와 거의 흡사한 큐티클의 상태로 일정한 간격과 윤곽이 뚜렷하며 표면이 매끄럽고 곧은 형태를 유지하고 있다. 포공영 추출물의 구성 성분들이 모발 표면의 미세 다공성영역을 효과적으로 충전하고, 동시에 보호막을 형성함으로써 열 자극 및 화학적 변성에 대한 물리·구조적 차단 기능을 제공했기 때문으로 사료된다. 실제로, 페놀류 기반의 헤어 코팅 복합제(polyphenol complex)는 큐티클을 물리적으로 보호하고, 모발의 기계적 강도 및 탄성을 회복시키며, 과도한 ROS를 제거하는 기능을 통해 모발의 자가 복구(self-recovery)를 촉진하는 것으로 보고된 바 있다(Won et al., 2023). 본 연구의 포공영 추출물 역시 유사한 기전으로 작용했을 가능성이 크며, 이는 열펌 시에도 모발 손상이 현저히 억제되었음을 뒷받침한다.
4. 모발 미세구조 관찰
모표피의 굵기와 들뜬 정도를 관찰하기 위해 주사전계방사형 주사전자현미경으로 시료당 20,000배율로 확대하여 관찰한 결과는 <Table 5>, <Fig. 5>와 같다. 큐티클의 두께는 H2<H3<H1 순으로 사후검정 결과 H2의 경우 V와 동일한 집단으로 분류되었다. V의 큐티클 두께는 373.33 ± 16.93 nm로 측정되었으며 큐티클의 경계가 뚜렷하고 균일한 형태로 관찰되었다. H1의 큐티클 두께는 330.92 ± 32.02 nm로 측정되었다. H2의 큐티클 두께는 378.42 ± 19.61 nm로 측정되어 V와 같이 뚜렷한 큐티클의 경계가 확인되었다. H3의 큐티클 두께는 357.19 ± 10.44 nm로 측정되어 H1보다 모발의 팽윤이 감소되었으며 큐티클이 약간 흡착된 모습이 보이지만 비교적 뚜렷한 경계선이 관찰되었다.
5. Methylene blue 염색법을 이용한 모발손상도
MB 염색법을 활용한 손상도 평가 결과는, 열펌 전처리 방식에 따라 모발 손상 정도가 명확히 차별화됨을 보여준다. 모발손상도를 측정한 결과는 <Table 6>, <Fig. 6>과 같다. H1은 O.D. 값(0.429 ± 0.0021)이 대조군 V(0.106 ± 0.0012)에 비해 4배 가까이 높은데, 이는 모피질 내 다공성이 크게 증가하여 MB 착색이 용이해졌음을 의미한다. 반면 H2의 O.D. 값은 0.202 ± 0.0089, H3는 0.184 ± 0.0016으로, 인장강도 및 큐티클 관찰 결과와 일치하게 손상이 현저히 억제됨을 확인하였다.
이는 MB 염색법이 단순한 염색 현상 측정 이상의, 모발 구조적 안정성과 기능적 손상 정도를 정량적으로 평가할 수 있는 신뢰성 높은 방법임을 재확인시켜 줍니다. 특히 H3에서 가장 낮은 O.D. 값이 측정된 것은 포공영 추출물의 항산화 및 단백질 보강 효능이 모발 내부 침투를 통해 구조적 손상을 효과적으로 억제했음을 시사한다.
IV. 결 론
본 연구는 열펌 시술 시 포공영추출물 첨가 헤어미스트에 따른 모발보호효과를 알아보기위해 웨이브효율성 및 인장강도, 모표피관찰, 모발 미세구조관찰, MB염색법을 이용한 모발손상도 측정을 조사한 결과는 다음과 같다.
웨이브 효율성은 H3>H2>H1 순으로 나타났다. 포공영 헤어미스트 처리 후 열펌을 시술한 H3의 길이는 102.83 ± 0.39 mm로 39.51%의 가장 높은 웨이브 효율성을 보였고, 다음으로 헤어미스트 베이스 처리 후 열펌을 시술한 H2의 길이는 112.78 ± 0.33 mm로 33.65%의 웨이브 효율성이 확인되었으며, 미처리 모발에 열펌을 시술한 H1의 길이는 144.36 ± 0.15 mm로 15.07%의 가장 낮은 웨이브 효율성이 나타났다.
인장강도를 비교한 결과 H3>V>H2>H1 순으로 나타났으며, 열펌을 시술만 한 H1은 78.3 gf/mm2로 가장 낮은 인장강도를 나타냈다. 헤어미스트 베이스만 전처리한 H2는 102.70 ± 11.68 gf/mm2로 H1에 비해 23.75% 증가한 결과를 보였다. H3는 114.72 ± 18.10 gf/mm2로 H1에 비해 31.74% 높은 결과를 보여 포공영 헤어미스트의 사용이 모발손상을 방지하고 인장강도가 높아지는 것으로 확인되었다.
모표피관찰 결과는 아무런 처리도 하지 않고 퍼머넌트 웨이브를 시술한 H1의 모표피는 대다수의 큐티클의 경계가 뚜렷하지 않고 모발이 녹아서 완전히 흡착되어 매우 심각한 수준임을 확인할 수 있다. 헤어미스트 베이스 처리 후 열펌을 시술한 H2는 H1에 비해 큐티클의 박리현상이 적게 나타났으나 부분적으로 큐티클이 박리되면서 큐티클의 간격이 균일하지 않은 것으로 나타났다. H3는 V와 거의 흡사한 큐티클의 상태로 일정한 간격과 윤곽이 뚜렷하며 표면이 매끄럽고 곧은 형태를 유지하고 있다.
큐티클의 두께는 H2<H3<H1 순으로 사후검정 결과 H2의 경우 V와 동일한 집단으로 분류되었다. V의 큐티클 두께는 373.33 ± 16.93 nm로 측정되었으며 큐티클의 경계가 뚜렷하고 균일한 형태로 관찰되었다. H1의 큐티클 두께는 330.92 ± 32.02 nm로 측정되었다. H2의 큐티클 두께는 378.42 ± 19.61 nm로 측정되어 V와 같이 뚜렷한 큐티클의 경계가 확인되었다. H3의 큐티클 두께는 357.19 ± 10.44 nm로 측정되어 H1보다 모발의 팽윤이 감소되었으며 큐티클이 약간 흡착된 모습이 보이지만 비교적 뚜렷한 경계선이 관찰되었다.
MB염색법을 이용한 모발손상도 측정결과 V는 0.106 ± 0.0012로 나타난 반면, H1은 0.429 ± 0.0021 로 약 4배 가까이 O.D값이 증가한 것으로 나타났다. 손상된 모발조직에 MB 용액이 많이 흡수되어 O.D값이 증가한 것으로 H1의 손상이 가장 심한 것으로 나타났다. 반면 H2와 H3는 0.202 ± 0.0089, 0.184 ± 0.0016로 H1에 비해 손상이 줄어든 것으로 확인되었으며, 그 중 H3의 손상이 가장 적게 나타났다.
본 연구는 포공영추출물 헤어미스트를 열펌 전처리제로 활용했을 때, 모발의 웨이브 효율성 향상, 인장강도 유지, 큐티클 손상 억제, MB 염색법 기반 손상도 감소 등 여러 지표에서 현저한 보호 효과를 보였음을 확인하였다. 이러한 결과는 천연 유래 항산화 성분을 활용한 펌 전처리 케어 제품의 실질적 유용성을 입증하며, 특히 모발 건강을 동시에 유지하면서 스타일링 효과를 높일 수 있다는 점에서 실용적 의미가 크다.
본 연구는 헤어케어 산업에 있어 기능성과 천연성의 조화를 이루는 제품 개발의 기반을 제공하며, 특히 펌, 매직, 탈색 등 다양한 화학 시술에 적용 가능한 전처리 수단으로서의 확장 가능성을 시사한다. 향후 연구에서는 다양한 시술 조건에서의 적용성, 소비자 일상 사용 환경에서의 안정성 및 장기 효과, 그리고 성분별 최적 농도 설정 및 배합 방식 비교 등을 통해 실질적인 제품화를 모색할 필요가 있다.
최종적으로, 이 연구는 기능적이고 사용자 친화적인 헤어케어 제품 개발의 가능성을 확장시키며, 외적 미용 뿐 아니라 모발의 장기적 건강과 웰빙까지 고려한 포괄적 케어를 실현하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
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