J Korean Soc Cosmetol > Volume 28(3); 2022 > Article
Aspartic acid 중간처리를 적용한 헤어 퍼머넌트 웨이브가 탈색모에 미치는 효과

Abstract

In general, it is hard to perm bleached hair. This study examined the effectiveness of permanent waves after dividing bleached hair into two groups: an experimental group (hair treated with 0.75% aspartic acid water), and a control group (hair treated with distilled water). In terms of wave retention when the hair was washed 30 times after receiving a perm, the experimental group was higher than the control group with 17.6% and 14.8% respectively. Retention was also affected by the number of times the hair was bleached. Hair bleached once exhibited better retention, 11.6% as compared to hair that had been bleach 3 times with 4.4%. In terms of tensile strength, the experimental group (6.04±0.16 kaf) was greater than the control group (5.31±0.14 kaf) by 13.75% (p<0.05) when the hair was bleached once. When bleached 3 times, the experimental group (4.60±0.16 kaf) was higher than the control group (4.27±0.22 kaf) by 7.73% (p<0.05). Regarding hair damage measured using the methylene blue method, the experimental group (0.208±0.016) was lower than the control group (0.262±0.020) by 20.61% in terms of absorption when bleached once (p<0.05). When bleached 3 times, the experimental group (0.375±0.028) was lower than the control group (0.473±0.038) by 20.72% (p<0.05). According to FE-SEM results, the experimental group was less than the control group in terms of cuticle damage when hair was bleached once as compared to hair that had been bleached 3 times. It could be used in the development of diverse hair care products.

I. 서 론

현대인은 아름다운 외모를 위해 커트, 퍼머넌트 웨이브(permanent wave, perm, 또는 펌), 염색(hair coloring), 탈색(hair bleaching) 등 다양한 미용 시술을 받는다(Kim, 2021). 이러한 미용 시술은 펌제, 탈색제, 염색제 등의 화학약품 사용으로 모발에 급격한 화학적 손상을 일으킨다(You, 2021). 다양한 미용 시술 중 모발에 가장 큰 손상을 주는 시술은 탈색이다. 탈색은 주로 산화적 손상을 통해 melanine을 분해 혹은 색이 나타나지 않도록 변형시키는 기전으로 진행되며, 이를 위해 강한 산화제인 hydroxy peroxide와 이의 작용을 도와주는 강염기성의 물질을 혼합하여 사용한다(Wolfram et al., 1970). 이렇듯 탈색은 강한 산화처리와 강염기성 물질에 노출되기 때문에 펌보다 약 2.5배 정도 강한 손상을 입힌다(Tomita et al., 2008). 이러한 탈색 과정을 통해 disulfide bond는 산화되어 cysteic acid를 생성한다(Wolfram et al., 1970). 이러한 즉각적 손상 외에도 반응 부산물인 란티오닌(lanthionine)을 형성하여 지속적인 모발의 손상을 일으킨다(Lee & Chang, 2008a). 한편 모발 내부에는 수많은 공극이 존재하며, 모발의 화학적 처리를 진행할 경우 많은 화학물질이 이러한 공극에 잔류하여 지속적이며, 강력한 산화적 손상이 일어난다(Johnson, 1997).
모발은 산화적 손상의 결과로 cysteic acid가 생성된다. Cysteic acid는 cysteine과 cystine의 과산화에 의하여 생성되며, 일반적으로 계속 축적되어 머리카락의 끊어짐, 탄력의 저하, cuticle의 손상, 펌과 염색 같은 헤어스타일 연출의 생성력 및 지속력 저하 등의 원인이 된다(Tate et al., 1993). Cysteic acid는 특히 펌의 형성력에 큰 영향을 미친다. 펌은 펌 1제에 포함된 환원제인 cysteine, cysteamine, thioglycolic acid로 통해 disulfide bond를 환원시켜 cysteine을 생성하며, 모발 고정 후 2제에 포함된 산화제인 hydrogen peroxide, sodium bromate가 cyteine을 cystine으로 재결합시키는 과정을 통해 모발의 구조를 변형시키는데(Brenner et al., 1985), 이때 cysteic acid의 경우 환원제를 통해 cysteine이나 cystine으로 환원될 수 없으며, disulfide bond 역시 생성이 불가능하여 펌을 형성하지 못하게 된다(Tate et al., 1993). 특히 탈색에 의한 손상은 모발 내부 공극을 증가시키며, 반복 회수에 따라 더 많은 손상을 일으킨다(Tomita et al., 2008).
탈색 과정에 의해 저하된 펌 생성력을 증가시키기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중 polycarboxylic acid의 처리가 펌의 효과를 상승시키는 것이 보고되었으며(Song et al., 2016), 일반적 펌 조건인 40℃ 이하에서 polycarboxylic acid의 처리가 펌 효과 및 펌의 지속성을 증가시키는 것이 보고되었으며, 동시에 모발의 다공성 감소, 큐티클 감소, 손상도 감소 등의 효과가 있음이 보고되었다(Jun, 2019; Park, 2020).
본 연구는 이미 탈색으로 일부 손상이 진행된 모발에 polycarboxylic acid인 동시에 amino acid인 aspartic acid를 모발에 처리한 뒤, 모발의 웨이브 형성력과 지속력, 굵기, 인장강도 및 신도, 손상도, 표면 관찰을 통해 aspartic acid 펌 중간 처리가 모발 손상에 미치는 영향을 연구하여, 각종 미용 시술 시 모발 손상도를 낮추기 위한 기초 자료로 활용하고자 한다.

II. 재료 및 방법

1. Aspartic acid 용액 제조

Aspartic acid의 처리 농도는 자연모 펌 중간처리에서 최적으로 나타난 0.75%를 사용하였다(Jung & Kang, 2021). 실험에 사용된 aspartic acid (Sigma, USA)는 0.75% 수용액을 만들기 위하여, 증류수 100 mL에 aspartic acid 0.75 g을 배합한 후, 40oC로 가열하여 만들었다.

2. 실험 모발 준비

실험에 사용된 모발은 화학적 시술을 하지 않은 여성의 모발을 구입하여 사용하였다. 실험 전 실험에 적당하지 않은 28 cm 보다 짧은 머리를 제거한 뒤 사용하였으며, 모발 절단부에서 약 28 cm 길이로 자른 뒤 모발을 1 g씩 정량하여 모발 절단부에서 3 cm 부위를 철사로 마감하여 모다발을 만들었다. 만들어진 모다발 길이가 25 cm가 되도록 정리하고, pH 7의 중성샴푸(녹차실감, Amos professional, Korea)와 증류수로 세척하여 자연모를 제작하였다.
탈색 1회모는 제작한 자연모에 1제 ammonium thioglycolate (Blondor lightening powder, Wella, Germany)와 2제 6% hydrogen peroxide (Koleston perfect creme developer, Wella, Germany)로 제작하였다. 1제와 2제를 1:2의 비율로 혼합한 후 모발을 38oC로 20 분간 열처리하고, 실온에서 20 분간 방치한 후 증류수로 세척하여 탈색 1회모를 제작하였다. 또한 동일한 방법으로 탈색을 3회 진행하여 탈색 3회모를 제작하였다. 이와 같이 제작된 탈색 1회모와 탈색 3회모를 탈색모 실험에 사용하였다.

3. Aspartic acid의 중간처리

실험군(Exp.)은 1제 thioglycolic acid (Odorless wave lotion, Somang, Korea)를 도포한 후 38oC로 25 분간 열처리하였다. 1제가 도포된 모발을 직경 8 mm 로드에 spiral 방식으로 와인딩하였다. 그 후 중간처리로 와인딩한 모발에 aspartic acid 수용액을 도포하여 인큐베이터에서 38oC로 10 분간 열처리하였다. 중간처리 수용액을 타올로 제거한 후, 2제 hydrogen peroxide (Neutralizing, Somang, Korea)를 도포하여 실온에서 10 분간 방치하여 로드 제거 후 증류수로 세척하였다. 대조군(Cont.)은 동일한 방법으로 진행하되 aspartic acid 대신 동일한 양의 증류수로 중간처리를 실시하였다.

4. Aspartic acid 중간처리 후 모발 상태 측정

펌 처리가 완료된 모다발의 상태를 일정하게 하고자 모발 시료는 온도 24~25°C, 상대습도 50~55%의 환경에서 24시간 동안 방치하여 건조시켰으며, 모발 웨이브의 효율과 지속력 측정, 모발의 굵기 측정, 인장강도 및 신도 측정, methylene blue 손상도 측정, 모발의 표면을 관찰하였다.

1) 모발의 웨이브 형성력과 지속력

모발의 웨이브 형성력(waving efficiency)을 측정하기 위해 spiral 와인딩 기법으로 펌을 실시하고 모다발의 길이를 측정하였다. 측정된 수치는 시술 전 모다발 길이에서 얼마나 줄어들었는지 백분율로 표시하였다. 지속력은 1일 1회 세척한 뒤 건조하는 방법으로 세척 1회, 10회, 20회, 30회 후 컬의 형태와 모 다발의 길이를 측정하였다. 웨이브 형성력은 아래의 식으로 계산하였다.
웨이브 형성력(Waving efficiency) (%) = W0 - WpW0×100
웨이브 형성력(Waving efficiency) (%)
(W0 : 펌시술 전 모발 길이, Wp : 펌시술 후 모발 길이)

2) 모발의 굵기

펌 실험 후 1회 세척하여 모다발에서 15가닥의 모발을 무작위로 선별하여 철사 고정처리 지점 5 cm 아래 부분을 digital micrometer (Api 100, Aramhuvis, Korea)로 모발 굵기를 각각 5회 측정하여 평균값을 계산하였다.

3) 모발의 인장강도 및 신도

펌 실험 후 1회 세척하여 모다발에서 20가닥의 모발을 무작위로 선별한 후 만능재료강도시험기(INSTRON 4465, INSTRON, USA)로 섬유단사를 측정하는 한국 산업규격 섬유의 인장강도 및 신도의 시험방법(KS K ISO 5079:2007)에 준하여 측정하였다.

4) Methylene blue를 사용한 손상도 측정

펌 실험 후 1회 세척하여 모다발에서 10가닥의 모발을 무작위로 선별한 뒤 철사 고정처리 지점 아래 3.5~5.5 cm 부분을 1.5 cm로 잘라 2% methylene blue 용액에 담근 후 1시간 동안 모발을 염색시켰다. 그 후 모발 표본에 묻은 methylene blue 용액을 닦아낸 후 1 mL disorption buffer (50% D.W, 49% ethanol, 1% glacial acetic acid)에 넣어 5분간 용출시킨 뒤 모발을 제거한 buffer의 흡광도를 660 nm에서 spectrophotometer (Neosys-2000, Scinco, Korea)로 측정하였다.

5) 전계방사형 주사전자현미경(field emission scanning eletron microscope, FE-SEM) 관찰

펌 실험 후 1회 세척하여 모다발에서 1.5 cm 길이로 잘라 copper holder 위에 carbon tape를 접착한 표면에 나열하였다. 이온침착기(SCD 005, Baltec, Swiss)를 사용하여 20 nm두께로 백금코팅(platinum coating)한 다음 전계방사형 주사전자현미경(field emission scanning eletron microscope, FE-SEM)(SU 8010, Hitachi, Japan)으로 15 kV에서 700배, 1000배, 2000배율로 모발의 표면을 관찰하였다.

5. 자료분석 및 통계

통계분석은 SPSS statistics 26.0 (IBM, USA)를 사용하였으며, t-test를 통해 실험군과 대조군의 측정값의 유의성을 검정하였다.

III. 결과 및 고찰

1. Aspartic acid 펌 중간처리를 적용한 탈색모의 웨이브 지속력

탈색모의 펌 처리 후 웨이브 지속력을 측정하기 위해 대조군과 실험군은 샴푸를 10회, 20회, 30회 차례대로 실시하였다. 탈색 1회모의 샴푸 후 측정한 결과는 Table 1, Fig. 1과 같다. 탈색 1회모의 펌 처리 후 모발의 웨이브 지속력은 1회 샴푸 후의 경우, 대조군의 웨이브 길이는 19.3 cm로 22.8%의 효율을 나타냈고, 실험군은 18.6 cm로 25.6%의 효율을 나타냈다. Aspartic acid를 중간처리한 실험군에서 웨이브 지속력이 더 좋았다. 10회 샴푸 시 대조군은 20.3 cm로 18.8%의 효율을 나타냈고, 실험군은 19.2 cm로 23.2%의 효율을 나타냈다. 20회 샴푸 시 대조군은 21.0 cm로 16.0%의 효율을 나타냈고, 실험군은 20.6 cm로 17.6%의 효율을 나타냈다. 30회 샴푸 시 대조군은 21.3 cm로 14.8%의 효율을 나타냈고, 실험군은 20.6 cm로 17.6%의 효율을 나타냈다.
탈색 1회모의 샴푸 30회 실시 후 결과를 보면, 1, 10, 20, 30회 샴푸 시 대조군의 지속력은 각각 22.8, 18.8, 16.0, 14.8%로 감소하여 1회부터 30회 사이 8.0% 감소하였고, 실험군의 지속력은 각각 25.6, 23.2, 17.6, 17.6%로 감소하여 1회부터 30회 사이 8.0% 감소하였다. 감소하는 비율은 비슷하지만 최종적으로 샴푸 횟수가 증가하더라도 웨이브 형성력은 대조군보다 실험군이 2.8% 더 좋은 결과를 보였다. 그러므로 탈색 1회모에서 aspartic acid를 중간 처리한 실험군의 웨이브 지속력 및 효율이 더 좋은 것을 알 수 있었다.
탈색 3회모의 샴푸 후 측정한 결과는 Table 1, Fig. 2와 같다. 탈색 3회모의 펌 처리 후 모발의 웨이브 지속력은 1회 샴푸 후의 경우, 대조군의 웨이브 길이는 22.3 cm로 10.8%의 효율을 나타냈고, 실험군은 19.7 cm로 21.2%의 효율을 나타냈다. Aspartic acid를 중간처리한 실험군에서 웨이브 지속력이 더 좋았다. 10회 샴푸 시 대조군은 23.3 cm로 6.8%의 효율을 나타냈고, 실험군은 20.3 cm로 18.8%의 효율을 나타냈다. 20회 샴푸 시 대조군은 23.6 cm로 5.6%의 효율을 나타냈고, 실험군은 21.1 cm로 15.6%의 효율을 나타냈다. 30회 샴푸 시 대조군은 23.9 cm로 4.4%의 효율을 나타냈고, 실험군은 22.1 cm로 11.6%의 효율을 나타냈다.
탈색 3회모의 샴푸 30회 실시 후 결과를 보면, 1, 10, 20, 30회 샴푸 시 대조군의 지속력은 각각 10.8, 6.8, 5.6, 4.4%로 감소하여 1회부터 30회 사이 6.4% 감소하였고, 실험군의 지속력은 각각 21.2, 18.8, 15.6, 11.6%로 감소하여 1회부터 30회 사이 9.6% 감소하였다. 감소하는 비율은 비슷하지만 최종적으로 샴푸 횟수가 증가하더라도 웨이브 형성력은 대조군보다 실험군이 7.2% 더 좋은 결과를 보였다. 그러므로 탈색 3회모에서 aspartic acid를 중간 처리한 실험군의 웨이브 지속력 및 효율이 더 좋은 것을 알 수 있었다.
본 실험과 같은 조건으로 adipic acid 1%로 중간처리한 경우 1회 탈색모에서 세척 전 26.4%, 30회 세척 후 13.6%의 펌 효율을 보였다. 3회 탈색모의 경우 세척 전 29.2%, 30회 세척 후 18.0%의 펌 효율을 보였다(Jun, 2019). 또한, tartaric acid 5%로 중간처리한 경우 1회 탈색모에서 세척 전 30.0%, 30회 세척 후 21.2%의 펌 효율을 보였다. 3회 탈색모의 경우 세척 전 22.4%, 30회 세척 후 14.0%의 펌 효율을 보였다. 본 논문에서 aspartic acid를 처리한 결과 1회 탈색모에서 세척 전 25.6%, 30회 세척 후 17.6%를 보였다. 펌 생성은 3종류의 유기산 중 가장 약하였지만, 지속력은 2번째로 높게 측정이 되었다. 3회 탈색모는 세척 전 21.2%, 30회 세척 후 11.6%를 보여 펌 생성과 지속력 모두 3종류의 유기산 중 가장 약하였다(Park, 2020).
탈색모는 건강모에 비해 웨이브 형성력이 떨어진다. 그 이유로는 탈색으로 인해 cysteic acid의 비율이 높아져 있기 때문이다. 펌은 환원과 산화과정을 통해 모발의 구조를 변형시키는데(Brenner et al., 1985), 이때 cysteic acid의 경우 환원제에 반응하지 않으며, 동시에 산화제에도 반응하지 않아 disulfide bond의 생성이 불가능하다(Tate et al., 1993).
추가적으로 탈색모는 큐티클 층이 열려있거나 큐티클이 깨져있어 펌 과정을 통해 더 많은 단백질이 유출되며(Park, 2013), 산화제는 모발의 공극을 증가시키기 때문에 탈색으로 인해 생성된 공극에 펌제가 잔류하여 지속적 손상을 유도할 수 있다(Tate et al., 1993).

2. 모발의 굵기

모발의 굵기는 모발의 손상과 관련이 있다. 반복적인 펌 시술과 염색, 탈색은 아미노산의 용출을 유도하며, 큐티클의 손상을 유도해 모발의 굵기가 감소한다(Hyun, 2009; Kim et al., 2018). 반대로 알칼리제를 사용하는 경우 모발의 팽윤으로 인해 굵기는 증가하지만 오히려 손상되기 쉬운 상태가 되는 경우가 있으며(Wong et al., 1994), 이 경우 펌 이후 모발이 순간적으로 굵기가 증가되었다가 세척에 따라 급속하게 모발의 굵기가 줄어든다(Choi & Kang, 2015).
Aspartic acid를 펌 중간처리에 적용한 후 탈색 1회모와 탈색 3회모를 1회 세척한 다음 무작위로 뽑은 15가닥의 펌 모발의 긁기는 Table 2, Fig. 3과 같다. 탈색 1회모의 대조군은 0.064±0.008 mm, 실험군은 0.077±0.011 mm로 20.30% 증가된 것으로 측정되었다. 탈색 3회모의 대조군은 0.049±0.008 mm, 실험군은 0.057±0.009 mm로 16.32% 증가된 것으로 측정되었다. 이들의 유의성을 t-test로 확인한 결과 실험군과 대조군은 유의미한 변화가 나타나지 않았다.
본 실험과 같은 조건으로 adipic acid를 처리한 경우 1회 탈색모의 경우 대조군 0.0781±0.0021 mm, 실험군은 0.0781±0.0024 mm, 3회 탈색모의 경우 대조군은 0.0790±0.0023 mm, 실험군은 0.0805±0.0035 mm의 굵기를 보였으며 유의미한 차이는 없었다(Jun, 2019). 한편, tartaric acid를 처리한 경우 1회 탈색모에서 대조군은 0.074±0.009 mm이었으며, 실험군은 0.077±0.011 mm, 3회 탈색모의 경우 대조군은 0.057±0.005 mm, 실험군은 0.057±0.005 mm의 모발굵기를 보였으며, 유의미한 차이는 없었다(Park, 2020). 본 실험에서도 모발의 굵기에 차이가 없는것으로 나타났으며, 이전 실험한 자연모에서도 동일한 실험을 실시하였으나 유기산에 의한 모발 굵기의 차이는 관측되지 않았다. 펌 1회모, 펌 3회모 실험에서도 aspartic acid 펌 중간처리가 모발의 굵기에 영향을 미치지 못한 것으로 보인다(Jung, 2021). 이는 펌 처리가 모발의 굵기에 영향을 줄 정도의 손상을 주지 않은 것으로 사료된다.

3. 인장강도 및 신도

인장강도는 섬유의 손상 정도를 예측할 수 있으며, 모발 굵기에 따라 다르지만 인장강도가 우수하면 모질이 우수한 것이다(Kang et al., 2010). 인강장도는 모발에 사용되는 화학 약제의 농도, 알칼리의 농도, 처리온도 및 방치시간 등의 처리 방법에 따라 크게 변화되며 그 크기에 따라 모발 내부 구조의 변형 정도를 나타나게 된다(Lee, 2007).
Aspartic acid 펌 중간처리를 적용한 후 탈색 1회모와 탈색 3회모를 1회 세척한 다음 시료 당 20가닥의 모발을 무작위로 선별하여 인장강도를 측정하였다. 그 결과는 Table 3, Fig. 4와 같다. 탈색 1회모의 대조군은 5.31±0.14 kgf, 실험군은 6.04±0.16 kgf로 실험군의 인장강도가 13.75% 더 높았다(p<0.05). 탈색 3회모의 대조군은 4.27±0.22 kgf, 실험군은 4.60±0.16 kgf로 실험군의 인장강도가 7.73% 더 높았다(p<0.05). 즉 aspartic acid 중간처리를 통하여 인장강도가 개선되었다.
본 실험에서는 탈색모의 aspartic acid 중간처리를 통해 인장 강도가 개선됨을 보였다. 건강모의 인장강도는 펌모 또는 탈색모보다 높고, 탈색 횟수가 증가할수록 모발의 인장강도는 점차 줄어든다. 강알칼리 성분이 함유된 탈색제가 탈색모의 세포막 복합체의 화학변화를 일으키고 지질 성분의 용출을 촉진시켜서 탈색모의 큐티클 세포가 바깥 방향으로 둥글게 휘어진다(Lee & Jang, 2008b). 실험군이 대조군에 비해 인장강도가 유의미하게 높은 것으로 나타났으며, 이는 aspartic acid는 모발 섬유간의 결합을 증가시키고, 단백질을 응축시켜 모발의 인장강도를 증가시킨다.
모발의 수분 함량이 많고, 케라틴의 수소 결합이 느슨하면 신장률은 증가한다. 또한 모발이 알칼리성의 용제에 노출될 경우 염 결합이 느슨해지기 때문에 신장률은 증가한다(Kang et al., 2010).
Aspartic acid 펌 중간처리를 적용한 후 탈색 1회모와 탈색 3회모를 세척한 다음 시료 당 20 가닥의 모발을 무작위로 선별하여 신도를 측정하였다. 그 결과는 Table 4, Fig. 5와 같다. 탈색 1회모의 대조군은 35.05±1.39 mm, 실험군은 31.95±0.92 mm로 실험군의 신도가 8.84% 감소하였다(p<0.05). 탈색 3회모의 대조군은 38.17±1.04 mm, 실험군은 34.67±0.89 mm로 실험군의 신도가 9.17% 감소하였다(p<0.05). 즉 aspartic acid 중간 처리는 신도에 영향을 주었다.
본 실험과 같은 조건으로 adipic acid를 처리한 경우 1회 탈색모의 경우 9.81% 신도가 감소하였으며, 3회 탈색모의 경우 9.21% 신도가 감소하였다(Jun, 2019). 한편, tartaric acid를 처리한 경우 1회 탈색모의 경우 3.73% 신도가 증가하였으며, 3회 탈색모의 경우 4.20% 신도가 증가하였다(Park, 2020). 본 실험에서는 1회 탈색모는 8.84% 신도가 감소하였고, 3회 탈색모는 9.17% 감소하였다.
모발이 손상될수록 인장강도는 줄어들고 신장은 증가한다(Lee, 2007). 펌은 시스틴 결합을 파괴하기 때문에 신장률은 커지게 되고, 반복하면 할수록 탄력성은 감소하게 된다. 그러므로 aspartic acid 중간처리를 통해 실험군의 인장강도와 신도가 증가하여 모발의 손상을 막은 것으로 보인다.

4. Methylene blue 염색법을 이용한 손상도 측정

Aspartic acid 펌 중간처리를 적용한 후 탈색 1회모와 탈색 3회모를 1회 세척한 다음 시료 당 10가닥의 모발을 1.5 cm 길이로 잘라 2% methylene blue 용액에 담근 후 1시간 동안 모발을 염색시켰다. Methylene blue 염색법을 이용한 모발의 손상도를 측정한 결과는 Table 5, Fig. 6과 같다. 660 nm 파장의 빛에서 탈색 1회모의 대조군의 흡광도는 0.262±0.020, 실험군의 흡광 도는 0.208±0.016로 실험군이 대조군보다 20.61% 감소하였다 (p<0.05). 660 nm 파장의 빛에서 탈색 3회모의 대조군의 흡광도는 0.473±0.038, 실험군의 흡광도는 0.375±0.028로 실험군이 대조군보다 20.72% 감소하였다(p<0.05). 즉 aspartic acid 중간 처리를 통해 펌제로 인한 공극의 생성을 어느 정도 억제시킬 수 있었다.
본 실험에서는 aspartic acid가 생성한 ester 결합이 케라틴 간결합을 증가시켜 외부로 간충물질이 유출되는 경로를 막고, 내부의 공극을 줄이는 동시에 aspartic acid에 의한 pH 변화로 단백질이 응축되며, 이 역시 모발 내부의 공극을 줄여 methylene blue의 잔존량이 적어 흡광도가 낮게 나온 것으로 보인다. 또한 aspartic acid의 수용액은 산성이므로 단백질을 응축시켜, 모발의 cuticle을 닫아 산화제가 과도하게 유입되는 것을 막은 것으로 보인다.
Adipic acid 펌 중간처리를 탈색 1, 3회모에 적용한 선행연구의 경우 대조군에 비해 실험군이 각각 19.01%, 18.03%의 다공도 감소를 보였다(Jun, 2019). 한편 tartaric acid 펌 중간처리를 탈색 1, 3회모에 적용한 선행연구의 경우 대조군에 비해 실험군이 15.11%, 7.57%의 다공도 감소를 보였다(Park, 2020). 본 실험에서 사용한 aspartic acid 처리 1회 탈색, 3회 탈색 퍼머모의 경우 17.46%, 20.72%의 다공도 감소를 보였다. 즉 tartaric acid에 비해서 탈색 1회모와 3회모 각각 2.35%, 13.15% 강한 다공도 감소를 보였고, adipic acid에 비해서는 탈색 1회모에서 는 1.55% 약한 다공도 감소를 보였으나, 3회모에서는 2.69% 강한 다공도 감소를 보였다.
본 실험에서는 aspartic acid와 같은 산성 용액은 cuticle을 닫아 외부로 간층물질이 유출되는 것을 막고, 단백질을 응축시켜 내부 공극을 줄이는 것으로 알려져 있다. 동시에 모발 내 케라틴의 결합을 증가시켜 외부로 간층물질이 유출되는 것을 막아 methylene blue를 통한 내부 공극 측정 수치가 낮게 나온 것으로 사료된다(Jun & Kang, 2019). 한편 adipic acid와 aspartic acid 같이 용해도가 낮은 물질의 경우 개선력이 높았으며, tartaric acid와 같이 용해도가 높은 물질의 경우 개선력이 낮았다.

5. 전계방사형 주사전자현미경(FE-SEM)을 이용한 펌모의 표면 관찰

Aspartic acid 펌 중간처리를 적용한 후 탈색 1회모와 탈색 3회모를 1회 세척한 다음 모발 시료를 1.5 cm 길이로 잘라 전계 방사형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 대조군과 실험군의 모발의 표면을 촬영하였다. 탈색 1회모의 결과는 Fig. 7과 같고, 탈색 3회모의 결과는 Fig. 8과 같다. 표면을 관찰한 결과, 탈색 1회모와 탈색 3회모의 대조군에서 cuticle 사이의 벌어짐, cuticle 파절, cuticle 조각화 등 손상모에서 나타나는 특징을 보여주었으며, 실험군에서는 대조군에 비해 손상모의 특징이 심하지 않았다.
주사전자현미경 실험은 모표피의 형태적 변화 및 손상도의 척도로 활용될 수 있다(Bae, 2003). 모발의 손상도가 높고 모발이 경모에 가까울수록 질감이 강하게 나타나는 반면에 건강한 모발이나 가는 모발일수록 질감이 부드럽다. 모발의 화학적 시술로 인하여 모발이 손상됨으로써 다공성이 증가된다(Kang et al., 2010).
본 실험에서는 모발 cuticle 손상정도를 측정하기 위해 전계 방사형 주사전자현미경을 사용하여 모발의 표면을 관찰하였다. Aspartic acid의 중간처리를 적용한 펌 실험의 경우, 자연모에 대한 실험보다 탈색모는 대조군과 실험군 모두 cuticle이 부풀어 녹아내린 현상이 확연하게 보여진다(Jung & Kang, 2021). 탈색모의 경우 대조군에서는 cuticle 간격이 느슨하고 cuticle이 박리되어 탈락되는 현상을 관찰할 수 있으나, 실험군에서는 대조군에 비해 규칙적인 큐티클 배열을 관찰할 수 있었다. 탈색모의 펌 시술 시 aspartic acid 중간처리가 cuticle 손상을 완화하는데 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

IV. 결 론

Aspartic acid는 C4H8O3N2 화학식을 갖는 유기화합물이며, 유기산인 동시에 아미노산인 특징을 가지고 있다. 대부분의 선행 연구는 carboxylic group에 의한 결합을 다루고 있으며, 본 논문에서는 특히 amino group이 펌 효율에서 어떤 영향을 미치는지 확인하기 위하여 실험을 진행하였다. Aspartic acid에 포함되어 있는 carboxylic group과 amino group은 다양한 amino acid에 반응이 가능하며, 물에 녹아 산성을 나타내기 때문에 모발에 잔류되어 있는 알칼리 성분을 제거하여 팽윤된 모발의 손상이 완화되었다.
본 논문에서는 탈색모의 aspartic acid 중간처리를 적용한 펌 처리 시 1제에 의해서 손상된 탈색모 내부에 침투하여 모발 손상을 줄일 것으로 추정하였다. 따라서 aspartic acid 중간처리를 적용한 펌 시술이 탈색모의 웨이브 형성력과 지속력, 굵기, 인장강도 및 신도, 손상도, 표면 관찰을 통해 모발 손상을 얼마나 방지하는지 알아보았으며, 결과는 다음과 같다.
첫째, 탈색 1회모의 aspartic acid 0.75% 중간처리를 적용한 펌 모발의 웨이브 효율은 1, 10, 20, 30회 세척 시, 대조군은 각각 22.8, 18.8, 16.0, 14.8%, 실험군은 25.6, 23.2, 17.6, 17.6%였다. 탈색 3회모의 aspartic acid 0.75% 중간처리를 적용한 펌 모발의 웨이브 효율은 1, 10, 20, 30회 세척 시, 대조군은 각각 10.8, 6.8, 5.6, 4.4%, 실험군은 21.2, 18.8, 15.6, 11.6%였다. 모든 세척 횟수에서 실험군의 웨이브 효율이 대조군의 웨이브 효율에 비해 뛰어났다. 즉, aspartic acid 0.75% 펌 중간처리를 적용한 탈색 1회모와 탈색 3회모의 웨이브 효율 및 유지력이 대조군에 비해 뛰어났다.
둘째, 탈색 1회모의 aspartic acid 펌 중간처리 시 모발의 굵기는 대조군은 0.064±0.008 mm, 실험군은 0.077±0.011 mm로 실험군이 20.3% 더 증가하였고, 탈색 3회모의 aspartic acid 펌 중간처리 시 모발의 굵기는 대조군은 0.049±0.008 mm, 실험군은 0.057±0.009 mm로 실험군이 16.32% 더 증가하였으나 유의미한 차이는 없었다.
셋째, 탈색 1회모의 aspartic acid 펌 중간처리 시 모발의 인장 강도는 대조군은 5.31±0.14 kaf, 실험군은 5.54±0.16kaf로 실험군이 4.33% 더 증가하였고(p<0.05), 탈색 3회모의 aspartic acid 펌 중간처리 시 모발의 인장강도는 대조군은 4.27±0.22 kaf, 실험군은 4.60±0.16kaf로 실험군이 7.73% 더 증가하였다(p<0.05).
넷째, 탈색 1회모의 aspartic acid 펌 중간처리 시 모발의 신도는 대조군은 35.05±1.39 mm, 실험군은 31.95±0.92 mm로 실험군이 8.84% 더 감소하였고(p<0.05), 탈색 3회모의 aspartic acid 펌 중간처리 시 모발의 신도는 대조군은 38.17±1.04 mm, 실험군은 36.67±0.89 mm로 실험군이 3.93% 더 감소하였다(p<0.05).
다섯째, 탈색 1회모의 aspartic acid 펌 중간처리 시 모발의 손상도를 660 nm에서 측정하였을 때 대조군의 흡광도는 0.252±0.025, 실험군의 흡광도는 0.208±0.021로, 실험군의 손상도가 17.46% 더 낮았고(p<0.05), 탈색 3회모의 aspartic acid 펌 중간처리 시 모발의 손상도를 660 nm에서 측정하였을 때, 대조군의 흡광도는 0.473±0.038, 실험군의 흡광도는 0.375±0.028로, 실험군의 손상도가 20.72% 더 낮았다(p<0.05).
여섯째, 탈색 1회모와 탈색 3회모의 aspartic acid 펌 중간처리 시 전계방사형 주사전자현미경(FE-SEM) 촬영에서 대조군보다 실험군의 큐티클이 덜 손상되었다.
탈색모의 펌 시술에서 중간처리제로 사용한 aspartic acid는 모발 내에서 결합을 하여 외부 환경에 의한 방해요소를 극복하여 웨이브의 효율 및 지속성의 효과를 확인할 수 있었다. 한 번 손상된 모발은 건강한 모발로 되돌릴 수 없으므로 사전에 손상을 방지하는 것이 가장 중요하므로 펌 처리 시 aspartic acid를 중간처리제로 사용하는 것을 모발 손상을 완화하는데 중요하다고 하겠다. 본 연구를 바탕으로 추후에 지속적인 연구를 통해 aspartic acid 제형의 안정성이 확보되어 다양한 모발 화장품 원료로 확장되어 사용하는 것에 기여하고자 한다.

Fig. 1.
Perm hair length with shampoo number of times on the hair bleached once.
JKSC-2022-28-3-593f1.jpg
Fig. 2.
Perm hair length with shampoo number of times on the hair bleached 3 times.
JKSC-2022-28-3-593f2.jpg
Fig. 3.
Change of hair thickness with permanent wave intermediate treatment with aspartic acid on the once and three times bleached hairs.
JKSC-2022-28-3-593f3.jpg
Fig. 4.
Change of tensile strength of once and three times bleached hairs with aspartic acid intermediate treatment by permanent wave (*p <0.05).
JKSC-2022-28-3-593f4.jpg
Fig. 5.
Change of elongation of once and three times bleached hair with aspartic acid intermediate treatment by permanent wave (*p <0.05).
JKSC-2022-28-3-593f5.jpg
Fig. 6.
Change of hair porosity of permed virgin hair with aspartic acid intermediate treatment (*p <0.05).
JKSC-2022-28-3-593f6.jpg
Fig. 7.
FE-SEM images of once time bleached hair with aspartic acid intermediate treatment by permanent wave.
JKSC-2022-28-3-593f7.jpg
Fig. 8.
FE-SEM images of three times bleached hair with aspartic acid intermediate treatment by permanent wave.
JKSC-2022-28-3-593f8.jpg
Table 1.
Wave duration and efficiency in shampoo of bleached hair on aspartic acid intermediate treatment by permanent wave
Shampoo number 1
10
20
30
Cont. Exp. Cont. Exp. Cont. Exp. Cont. Exp.
Bleach #1 Hair length (cm) 19.3 18.6 20.3 19.2 21.0 20.6 21.3 20.6
Waving efficiency (%) 22.8 25.6 18.8 23.2 16.0 17.6 14.8 17.6
Bleach #3 Hair length (cm) 22.3 19.7 23.3 20.3 23.6 21.1 23.9 22.1
Waving efficiency (%) 10.8 21.2 6.8 18.8 5.6 15.6 4.4 11.6
Table 2.
Hair thickness with permanent wave intermediate treatment with aspartic acid on the once and three times bleached hairs
Group Thickness (mm) T value p
Bleach #1 Cont. 0.064±0.008 1.66 0.196
Exp. 0.077±0.011
Bleach #3 Cont. 0.049±0.008 1.15 0.333
Exp. 0.057±0.009
Table 3.
Tensile strength of once and three times bleached hairs with aspartic acid intermediate treatment by permanent wave (*p<0.05)
Group Tensile strength (kgf) T value p
Bleach #1 Cont. 5.31±0.14 5.95 0.010*
Exp. 6.04±0.16
Bleach #3 Cont. 4.27±0.22 3.37 0.043*
Exp. 4.60±0.16
Table 4.
Elongation of once and three times bleached hair with aspartic acid intermediate treatment by permanent wave (*p<0.05)
Group Elongation (mm) T value p
Bleach #1 Cont. 35.05±1.39 3.22 0.049*
Exp. 31.95±0.92
Bleach #3 Cont. 38.17±1.04 4.43 0.021*
Exp. 34.67±0.89
Table 5.
Hair porosity of once and three times bleached hair with aspartic acid intermediate treatment by permanent wave (*p<0.05)
Group Absorbance (660 nm) T value p
Bleach #1 Cont. 0.262±0.020 3.65 0.035*
Exp. 0.208±0.016
Bleach #3 Cont. 0.473±0.038 3.60 0.037*
Exp. 0.375±0.028

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