*Corresponding author: Ji-Won Hyun Tel : +82-31-441-1387 E-mail : I. 서 론
소비자의 요구와 기술 발전에 힘입어 뷰티 산업은 역동적으로 성장하여 왔다. 실제로 소비자들의 모발 건강과 외모에 대한 관심이 커짐에 따라 헤어스타일 변화 빈도는 급속히 증대되었으며, 그 결과 헤어스타일링 기기 사용이 널리 확산되었다. 하지만 소비자들의 염색 및 퍼머넌트와 같은 잦은 화학시술 및 고데기, 컬링 아이론과 같은 열 기반 헤어 스타일링 기기의 무분별한 사용은 모발 건조, 파손, 갈라짐, 곱슬거림 등 모발 섬유에 여러 가지 형태의 심각한 손상을 일으켜 모발 건강에 부정적인 영향을 초래할 수 있는 위험이 있다.
알려진 바와 같이 모발 손상의 원인은 크게 열에 의한 손상, 화학적 요인, 환경적 요인, 영양부족, 과도한 스타일링, 건강 상태, 물리적 요인 등이 있다. 이러한 다양한 모발 손상 요인 가운데, 최근 열과 화학제품, 물리적 기기사용 등의 다수 시술에 의한 모발 손상 사례가 많이 보고되고 있다(Choi & Kang, 2013; Ha et al., 2013; Hyun & Hwang, 2021; Kim et al., 2009; Sung et al., 2014).
일반적으로 퍼머넌트 시술이라 함은 크게 일반 콜드펌(cold permanent wave)과 열펌(heat perm)으로 나눌 수 있다. 일반 콜드펌은 제 1제중 알칼리성 물질에 의해 팽윤, 연화되며, 티오글리콜산(Thioglycolic acid) 또는 시스테인(Systein)의 환원작용으로 인하여 시스틴결합이 부분적으로 절단되고 각각 수소원자와 결합되어 고분자의 시스테인을 만들게 된다. 여기에 제2제 중의 브롬산 나트륨에 의해 2개의 시스테인(-SH)에서 수소(H)가 물(H2O)이 되어 없어지면서 다시 원래의 시스틴 결합으로 되돌리는 산화작용에 의해 모발의 영구적인 웨이브를 만들어내는 것이라 할 수 있다(Choi et al., 2001).
반면 열펌은 콜드펌의 변형으로 1제와 열을 이용하여 모발 결합을 끊고 재형성하여, 모발 질감과 모양을 영구적으로 변화시킨다. 이러한 유형의 파마는 건조 후의 스타일링이 쉽고 볼륨감과 자연스러운 웨이브를 연출할 수 있는 장점이 있는 대신(Ha et al., 2013) 과정 중에 사용되는 높은 열로 인해 모발에 심각한 손상을 줄 수 있으며, 머리카락이 건조해지고 부서지기 쉬우며, 끊어지고 갈라지기 쉽다.
열펌(heat perm)은 시술 과정에서 1제의 연화방치 및 헹굼 여부에 따라 크게 일반 연화 열펌(softening perm)과 직펌(direct perm)으로 나눌 수 있다. 일반적인 열펌은 연화 열펌의 방법으로 시술되고 있으며, 연화과정과 헹굼과정을 생략하는 열펌의 한 방법을 직펌이라고 한다. 흔히 아이론펌, 매직펌, 세팅펌, 디지털펌은 사용 기기와 도구에 따른 열펌의 종류이지 시술 방법 및 매커니즘은 동일하다고 할 수 있다.
열펌은 시술 종류에 따라 40-120°C까지 다양하게 적용할 수 있으며, 시중에 나와 있는 아이론의 경우는 180-200°C까지 온도가 세팅되어 있기 때문에 각별한 주의가 요구된다. 열 손상의 또 다른 부정적인 영향은 모발의 수분 손실과 단백질 변성이 특징이다. Kim et al.(2009)의 연구에서는 열처리와 비열처리 퍼머넌트 웨이브에 의한 모발 손상 비교를 통해 열펌에 의한 시술의 문제점을 시사했으며, 모발은 단백질로 형성되어 있기 때문에 지나친 열을 가하면 단백질이 응고되어 원래의 모발로 돌아갈 수 없는 것으로 보고하였다. Choi & Kang(2013)과 Seong et al.(2019)은 열에 의한 모발 손상을 열처리 온도 변화에 따라 규명하였다. Choi & Kang(2013)은 건강모에 열처리 시 200도에서 모발의 무게감량비가 일어났으며, 수분이 증발하기 어려운 상태로 존재하다가 400도부터는 모발이 열분해 되고, 500도에서는 탄화되는 것으로 보고하였다. 그리고 Seong et al.(2019)은 건강모에 열처리 시 255도에서 총 중량의 10%가 감소되고, 320도에서는 모발의 총 중량의 52.9%가 감소되었으며, 500도에서는 모발이 탄화되며 72.3%가 감소한다고 하였다. 결과적으로 기존 연구들은 공통적으로 열처리 온도가 증가 할수록 수분의 증발 및 피질층(Cortex)의 모섬유 다발 형태가 궤형으로 변성될 수 있음을 실증하였다.
한편 최근 시간절약 및 시술 시간의 단축과 시술 과정의 간소화를 이유로 연화 열펌이 아닌 직펌을 선호하는 경향이 증대되고 있다. 연화 열펌과 달리 직펌 시술은 열화학 반응이 동시에 작용된다는 점에서 모발이 극손상될 수 있다. 실제로 다양한 복합시술로 인해 단일 요인이 아닌 중복 손상 요인으로 인하여 모발이 손상될 시에는 그 심각성과 모발 표면의 형태학적 변화는 매우 큰 것으로 보고되고 있는 등, 그 빈도와 중요성의 측면에서 매우 파급효과가 클 수 있기에 복합적 모발 손상 기제에 대한 연구는 매우 중요하다
이에 본 연구에서는 연화 열펌과 직펌 시술에 의한 모발 표면의 직접적인 손상도를 비교 분석하고자 한다. 아울러 모발 상태에 따른 각각의 직펌과 연화 열펌 시술 후 모발 표면의 형태학적 변화를 비교 분석 평가하므로 열펌 시술에 따른 모발의 상태를 객관적으로 이해하고, 상황에 맞는 펌 시술과 모발의 손상 방지 및 이 분야 연구를 위한 기초 자료로 활용하고자 한다.
II. 재료 및 방법
1. 재료
1) 모발 시료 제작
본 연구에서 필요한 모발 샘플은 건강모와 손상모, 극손상모 3가지 타입으로 설정하였다. 건강모는 최근 염색, 퍼머넌트, 탈색 등의 화학적 시술을 하지 않은 20대 여성 1인으로부터 제공 받아 사용하였다. 모발 고정에 사용되는 0.2mm 얇은 와이어를 각각 10cm 길이로 절단해 같은 중량의 와이어를 준비해둔다. 그 후에 채취된 모발들을 와이어로 감아 각각 약 1g의 모다발 제작하였다. 이 후 중성샴푸로 세척하고, 모발에 남아있는 오염 물질들을 제거한 후, 손상모발 샘플들은 화학적 탈색 처리(탈색 약품 도포 후 15분간 열처리, 자연방치 20분)를 2회 반복, 극손상모발 샘플은 같은 과정을 4회 반복 처리하여 제작하였다.
2. 실험 방법
1) 아이론 열처리 방법
일반적으로 스타일링 시에 설정하는 온도를 기준으로 건강모는 120-140도, 손상모 90-100도, 극손상모는 40-80도로 모발 상태에 따라 다양하나(Hong et al., 2011; Ha et al., 2013; Sung et al., 2014), 사전 실험 결과, 극손상모발에 건강모 기준으로 가열처리를 하면 모발이 녹는 등의 심각한 손상으로 인해 시술이 불가하여 본 연구에서는 모발 타입별 시술 온도는 다르게 설정하였다.
따라서 사전 실험에 기초하여 건강모의 경우 130도, 손상모는 100도, 극손상모는 70도 저온으로 설정하여, 모발 시료에 아이론 스타일링을 5초간 20회 가열 처리하였다. 이를 통해 순수 아이론 열에 의한 모발의 손상도를 분석하여 추후 열펌에 의한 모발의 손상도와 비교하고자 하였다.
2) 연화 열펌 시술
연화 열펌과 직펌 비교 실험 설계는 선행 실험(Ha et al., 2013)참고와 미용경력 10년 이상의 전문가 5인의 자문을 통해 디자인하였다. 연화 열펌 시술은 모발 타입별 시술 온도를 다르게 설정하되, 실험의 변수가 될 수 있는 트리트먼트 전처리 과정을 배제하고, 순수 열펌 과정으로 인한 모발 손상을 비교하고자 하였다.
연화 열펌 시술은 건강모 기준 샴푸 후 가볍게 건조(타월 드라이)하고, 1제 도포 후 10분간 자연방치를 하였으며, 연화 테스트 후 미온수로 세척하였다. 다음 모발 시료를 타월 드라이로 건조한 후 아이론 시술(와인딩)을 하고, 20분간 자연방치 하였다. 이후 2제를 도포하고, 자연방치 10분 후 산성샴푸로 세척하여, 건조 마무리하였다. 손상모의 경우에는 연화를 5분만 하고, 나머지 시술과정은 건강모와 동일하게 진행하였으며, 극손상모는 1제를 도포하자마자 모발이 녹아내려 1분 후에 바로 헹구고, 나머지 시술과정은 건강모, 손상모와 동일하게 진행하였다.
III. 결과 및 고찰
1. 아이론 열에 의한 모발의 형태학적 변화
열펌에 의한 모발 손상도를 분석하기 전에 실제 아이론 열에 의한 모발의 손상도와 형태학적 변화를 관찰하기 위해 헤어스타일링 아이론으로 건강모, 손상모, 극손상모에 각각 가열 처리하였다. 이 샘플들은 다음단계의 실험을 위해 연화 열펌과 직펌의 대조군으로 활용하고자 하였다. 모발 대조군 SEM 250 배율, 500배율, 1000배율 분석결과(Fig. 1), 건강모는 모표피(Cuticle) 상태가 양호한 반면, 손상모는 모표피의 박리와 들뜸 현상을 볼 수 있다. 또한 극손상모는 표피층이 녹아 모표피의 배열 간격이 벌어지고, 녹아내린 현상을 볼 수 있다. 건강모에 비해 극손상모 표면의 형태학적 변화가 큰 이유는 이미 염·탈색으로 인해 모표피가 대부분 탈락되고, 모발 자체의 결합력이 약해진 상태에서 아이론 열이 가해지면서 추가 열손상이 발생된 것으로 보인다.
2. 열펌 시술에 의한 건강모발의 형태학적 비교분석
건강모 샘플에 연화 열펌(V-s.p)을 한 경우에는 V-control과 크게 다르지 않다. 모표피와 표피 사이가 치밀하게 밀착되어 있으며, 특별한 표면 손상을 찾아볼 수 없다. 반면 직펌(V-d.p)의 경우, 모표피 사이에 물집처럼 부풀어 올라 들떠 있는 현상을 관찰할 수 있다(Fig. 2). 모발이 과다하게 남아 있는 펌제로 인해 알칼리화 된 모발의 부풀음(팽윤) 현상이 펌이 끝난 후 처리에도 처음 상태로 돌아가지 못해 나타난 들뜸 현상이라고 할 수 있다. 이로 인해 모발이 건조하여 생기는 모표피의 박리현상과 다르게 모표면 전체적으로 큐티클 접착면의 손상 현상으로 볼 수 있다. 이는 알칼리제와 과도한 수분 그리고 열의 만남으로 기포현상이 생겨 모발 손상이 가속화 됨을 증명해주는 결과라고 판단된다.
3. 열펌 시술에 의한 손상 모발의 형태학적 비교분석
Fig. 3과 같이 손상모에 연화 열펌을 한 경우에는 Control 그리고 건강모 샘플과 마찬가지로 모표피의 심각한 손상은 없어 보인다. 하지만 손상모에 직펌한 결과, 모발 표면은 전체적으로 표피가 들뜨고 박리되는 현상이 관찰되었다. Kim(1997)은 열에 비교적 강한 건조한 모발과 달리, 젖은 모발은 열에 의해 측쇄결합의 가수분해와 케라틴구조의 변화 등에 의해 크게 손상을 받을 수 있다고 하였다. 또한 화학약품 용액으로 젖은 모발은 열작용에 의해 케라틴 구조에 커다란 변화를 일으켜 치명적 손상을 받게 된다고 하였는데, 이는 습열(濕熱)에 의한 모발 손상도가 상당히 높다는 것을 의미한다.
일반적으로 모피질 층의 단백질 및 유수분의 손실은 펌 웨이브의 효율 및 유지력에 영향을 주며, 모발 손상도의 척도가 된다. 손상모에 직펌을 하게 되면 모발 손상을 가속화시켜 고객 불만족의 소지가 될 수 있으며, 때론 디자이너들의 시술 기피 현상이 생기기도 한다. 따라서 직펌을 시술하고자 하는 경우에는 전처리제 처리가 필수이며, 저온에 적당한 방치시간을 두어 열펌을 해야 원하는 웨이브를 얻을 수 있다고 판단된다.
4. 열펌 시술에 의한 극손상 모발의 형태학적 비교분석
극손상모발은 연화 열펌이라 하더라도 열펌 자체가 불가한 상태이다. Control과 연화 열펌의 시료 샘플을 보면, 모표피가 조금은 남아있으나 이미 모피질 상태가 많이 노출되어 있어 열펌 자체가 불가하다고 판단된다. 모발의 손상정도가 심해서 이미 실험과정 중에 모발이 녹아내리고, 엉켜 끊어지는 등의 단모현상이 있었다.
Fig. 4의 극손상모발에 직펌한 시료 이미지를 보면 모발을 보호해 줄 수 있는 큐티클이 점차 사라져가는 과정과 결과를 비교하여 관찰할 수 있다. 특히 Fig. 4의 E-s.p는 큐티클의 형태와 그 단차가 불규칙적이고, E-d.p는 아이론에 의해 종(縱)으로 눌려 밀린 자국이 선명하게 관찰되었다. 또한 극손상 모발은 흡수성이 높아져 많은 약액을 흡수하게 되는데, 여기에 직접 열을 가하게 되면 단백질 변성이 심해져 모발의 손상을 가속화시킬 수밖에 없다.
이번 실험 결과에서도 큐티클의 전체 박리로 모섬유가 노출된 상태를 확인할 수 있었는데, 극손상모 Fig. 4의 E-d.p와 Fig. 5는 열과 화학적, 물리적 요인으로 인한 극단적인 모발 손상도를 보여주고 있다. 이는 “Heat permanent로 인한 모발 손상 정도는 Non-heat permanent wave에 의한 모발 손상정도에 비해 형태학적인 측면에서는 손상정도가 심하게 나타났으며, 2가지 Permanent wave를 중복 시술한 모발의 손상은 한 가지 Permanent wave를 시술한 모발보다 형태학적, 물리적 및 화학적 손상 정도가 모두 크게 나타났다”는 Kim et al.(2009)의 연구와도 일치하는 결과이다.
본 연구에서는 모발의 손상이 진행될수록 모발의 표피층 탈락 정도와 모발의 형태학적 변화를 보여주고자 하였다. 건강모에 열펌 시술할 경우에는 아이론이 모발에 부드럽게 미끄러지면서 시술이 용이하였다. 하지만 극손상모의 경우에는 아이론 판과 모발 표면의 마찰이 강하게 느껴졌고, 모발이 아이론에 들러붙어 늘어나 끊어지는 등 결국 단모현상이 나타났다.
Fig. 5의 E-d.p를 보면 극손상모의 표면과 모발 끝부분 큐티클 모두 탈락되어 피질이 노출된 상태로 보인다. 이는 Choi et al.(2001)에서 제시한 모발의 손상 이미지와 비슷한 형태학적 특징을 보여준다. 표피층의 들뜸이 심해지면 결국 피질층이 부분적으로 노출되는데, 마지막으로 모표피가 제거된 모발의 상태는 표피층의 가로결보다는 피질층 모섬유의 세로결 형태 양상을 보여준다. 또한 마지막 극손상모의 이미지는 위축모 형태로 습열에 의한 모발의 열변성으로 인해 모피질이 응축되어 모 단백질 섬유의 경화 현상으로 보인다. 따라서 극손상모는 연화 열펌과 직펌 시술을 하였을 때 모발이 녹아 끊어지는 현상과 모발 끝이 위축된 상태로 경화될 수 있어 직펌이 불가하다고 판단된다.
IV. 결 론
본 연구에서는 연화 열펌과 직펌 시술에 의한 모발 표면의 직접적인 손상도를 비교 분석하고자 하였다. 헤어아이론 열에 의한 모발의 변화를 바탕으로 중복되는 열, 화학적 반응으로 인한 모발 손상도, 특히 연화 열펌과 직펌 시술 시 각각의 시술 방법이 모발에 어떠한 영향을 미치는지 모발의 변화 및 특성을 분석한 것으로, 화학제품과 아이론의 동시 시술이 모발에 엄청난 손상을 초래할 수 있으며, 열펌을 한다면 직펌보다는 연화 열펌이 모발 손상을 최소화할 수 있다는 결론을 얻었다.
첫째, 건강모의 경우, 직펌과 연화 열펌 모두 시술 가능하다고 판단된다.
둘째, 손상모의 경우, 연화 열펌은 시술 가능하나 직펌을 한 결과, 모발의 표피층이 들뜨고, 박리된 현상을 관찰할 수 있으며, 얇아진 표피층 사이로 더 많은 간충물질들이 유실되어 주의가 필요하다. 만약 열펌을 시술하고자 하는 경우에는 전처리제 처리가 필수이며, 저온에서 시술해야 모발손상을 막을 수 있다.
셋째, 극손상모발의 경우, 모발을 보호해 줄 수 있는 큐티클이 없어, 모섬유가 녹아 밀리는 현상이 관찰되어 열펌 자체가 불가능하다고 판단된다.
결론적으로, 열 기반 헤어 스타일링 장치 및 열펌은 모발의 건조, 파손, 끝 갈라짐 및 곱슬거림을 비롯한 다양한 부정적인 영향을 초래할 수 있다. 미용 산업의 눈부신 발전에도 불구하고 현재 모발 손상단계에 대한 정확한 기준은 없다고 할 수 있다. 인종, 유전, 영양상태 등에 따라 모질 상태가 다양하여 손상 모발의 경계가 모호하기 때문에 본 연구에서는 직펌으로 인한 모발 심각한 손상과 형태학적 변화를 알림으로써 경각심을 주고, 직펌으로 인한 모발의 손상정도를 보여주고자 하였다. 따라서 건강모발이 아니라면 중복 손상요인으로 인한 피해를 줄일 수 있는 연화펌으로 시술하는 것을 권하며, 향후 열펌에 의한 모발의 형태학적 변화 및 특성 연구에 기초가 되길 기대한다. 그리고 추후 아이론 재질에 따른 열전도와 모발 손상도의 상관관계를 후속 연구를 통해 규명해보는 것이 필요하다.
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