*Corresponding author: Myung-Suk Na Tel : +82-62-950-3716 E-mail : I. 서 론
사람들은 사회생활을 하면서 자신의 아름다움을 어디에서나 표현하려고 하는 성향이 있다. 표현 방식은 예전과 달리 육체적으로나 정신적으로 자신의 건강을 유지하려는 형태로 변화되었다. 이러한 사회적 변화는 사람들이 자신의 건강 관리에 많은 경비지출과 소비를 증가시켰다. 이에 따라 천연원료와 유기농 원료를 사용한 제품들이 다양하게 개발되어 판매되고 있다. 이와 같은 소비자의 변화는 미용 분야에도 반영되어 천연원료 제품 개발과 생산판매가 증가되고 또한, 모발염색 시장에도 많은 변화를 가져다주었다(Song & Kim, 2022).
인류는 천연염료에 대해 오랜 역사를 지니고 있으며, 사람들의 생활문화 속에서 다양하게 사용되었고 특히, 식품, 의류, 건축 분야에서 손쉽게 확인할 수 있다. 고대 이집트인들은 식물체에서 추출한 염료인 헤나를 머리 염색에 사용하였다는 기록이 전해오고 있다. 천연물로부터 추출된 염료는 색 표현에 있어 충분하지 않거나 제한적인 경우 다양한 색 표현을 위해 여러 종류의 매염제와 혼합하여 사용하였다. 이러한 불편한 문제는 19세기 화학분야의 발전으로 개발된 합성염모제 중 가장 대표적인 염료인 파라-페닐렌디아민(Para-phenylene diamine)이 개발된 후 현재까지 편리하게 사용되고 있다. 그러나 이 염료는 사람에게 피부알러지 뿐 만 아니라 여러 질환과 관련이 있다고 보고되었다(Abouhadaf et al., 2024; Mukkanna et al., 2017). 이와 같이 화학적으로 개발된 원료들의 부작용은 사람들에게 천연원료를 사용한 제품에 대한 관심과 수요를 증가시켰다.
천연염료는 주로 식물의 꽃, 줄기, 열매, 뿌리 등에서 다양한 재료를 추출하여 사용하고 있다. 염모제로 활용된 식물은 헤나, 쪽, 치자, 황백, 홍화, 소목 등이 있다(Kim & Na, 2020; Lim, 2021; Bae & Jang, 2018). 또한 이러한 염모제를 활용하는데 있어 색상에 따른 명도와 채도에 변화를 주기 위해 매염제를 활용한 경우가 많다(Kim, 2021). 자연에서 추출한 천연염료는 환경 오염을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 건강을 추구하는 현대인의 취향에 맞아 선호되고 있다.
군소(Aplysia kurodai)는 우리나라 연안지역 조간대에 홍조류, 갈조류 등을 먹이로 생활 서식하고 흑갈색 바탕에 회백색 얼룩무늬를 가지며, 몸을 보호할 수 있는 딱딱한 보호층이 없는 무순목 군소과에 속한 연체동물이다(Kim & Kim, 2023). 군소는 외부로부터 자극을 받을 경우 진한 청색소를 분비하여 자신을 방어하며, 분비된 색소는 독성이 거의 없는 독특한 대사산물로 오랫동안 주목을 받아왔다(Barsby, 2006).
국내에서 군소 연구는 군소 다당류와 Glycosaminoglycan의 기능성(Hong et al., 2011), 군소 추출물 분획의 면역 조절 효과(Park et al., 2011), 군소에 분포하는 Glycosaminoglycan의 추출과 기능 특성(Yoon et al., 2010), 군소 추출색소를 이용한 견직물의 염색성(Kim et al., 2012), 군소 색소 추출물을 이용한 모발 염색성(Moon & Na, 2018)에 관한 연구 등이 있다. 이러한 연구들 가운데 군소 추출물을 염료로 활용한 연구는 주로 섬유에 한정되었다. 특히 군소 색소는 인체에 독성이 없고 환경에 피해를 발생하지 않는 물질로서 생활에 활용 가능성이 높을 것으로 판단되나 활용되지 못하고 버려지고 있다. 따라서 본 연구자는 이러한 군소 색소추출물을 이용하여 천연 모발 염모제 개발을 위해 모발의 염색성을 보고한 바 있어 이를 기초로 모발 염료 유지성에 대한 견뢰도 평가와 모발 손상도를 조사한 결과를 기초자료로 제공하고자 한다.
II. 재료 및 방법
1. 모발시료 제작
모발 시료는 퍼머넌트나 모발염색과 약물복용을 하지 않은 28세의 중국 조선족 여성이 머리 손질을 위해 방문한 헤어샵에서 잘라 버려진 모발을 얻어 사용하였다. 모발은 길이 15 cm로 절단하고 전자저울(AX200, SHIMADZU Co., Japan)로 1 g의 무게로 측정한 후 모발 상단 부분을 글루건(glue gun)으로 접착 처리하여 시료 모발로 사용하였다. 제작된 시료 모발의 탈색은 헤어블리치 파우더(BLONDRA, W사)와 6% 과산화수소(W사)를 사용하여 1:2 비율로 배합하여 사용하였다. 탈색은 실온 25℃에서 30분간 자연 방치 미온수로 깨끗이 헹구고 동일한 방법으로 2회에 걸쳐 반복 탈색시킨 후 샴푸 세척하고 자연 건조하였다.
2. 색소추출 및 염액 제조
실험에 사용된 군소(Aplysia kurodai)는 2023년 전남 완도군 바닷가에서 어부에게 채취를 의뢰하여 채취된 군소를 실험에 사용하였다. 채취한 군소는 얼음 팩에 냉장 보관하여 실험실로 옮긴 후 군소 자선(purple gland)을 해부하여 분리하였다. 분리된 군소 자선의 총 무게는 200 g이었으며 실온에서 100 ml 증류수와 함께 믹서기에 넣어 분쇄한 후 여과지로 여과한 액을 염액으로 사용하였다(Fig. 1).
3. 추출물 모발염색
모발염색은 시료 모발에 추출된 염료를 실험관에서 5분 동안 충분히 적신 다음 미용 현장에서 일반적으로 사용하는 조건과 유사하게 알루미늄 호일로 싸서 40℃에서 30분 동안 처리하였다. 매염제는 황산알루미늄칼륨(AlK(SO4)2·12H2O, Daejung chemicals & Metals Co., Korea)과 황산구리(CuSO4, Daejung chemicals & Metals Co., Korea), 황산철(FeSO4, Yakurl pure chemicals Co., Japan) 등을 1% 농도로 선매염(premordanting) 방법으로 염색하고 시판된 샴푸를 사용하여 손으로 가볍게 문질러 준 후 흐르는 물에 수세한 후 자연 건조하였다.
4. 모발 염색성 측정
군소 추출물로 염색된 모발의 염색성 및 색차 측정은 분광색차계(Spectrophotometer CM-5, Konica-Minolta, Japan)를 사용하여 각 시료에 대해 CIE LAB 표색계의 L*, a*, b* 값과 Munsell의 삼속성인 H(Hue, 색상), V(Value, 명도), C(Chroma, 채도) 값을 측정하였다. 색차값은 Color DATA Software CMS100W(Konica Minolta, Co., Japen) 프로그램을 이용하여 얻었다(Kim et al., 2015).
5. 모발 염색견뢰도
1) 세정 견뢰도
세정 견뢰도는 산업통산자원부 국가기술표준원 KS K ISO105-C01의 세탁견뢰도 시험방법을 변형하여 사용하였다. 시험방법은 염색한 시료 모발을 A사(Korea)의 샴푸제를 사용하여 손으로 모발을 위에서 아래로 문질러 거품을 발생시킨 다음 미온수를 사용하여 씻은 후 자연건조 후 견뢰도를 측정하였다.
III. 결과 및 고찰
1. 모발 염색성
일반적으로 대표적인 색 표시법은 색상(Hue, H), 명도(Value, V), 채도(Chroma, C)를 인간의 감각에 일치시킨 표색체계이며, Munsell에 의해 고안된 이후 보다 감각에 근접하게 수정된 Munsell color system이 이용되고 있다. 색상은 적(R), 황(Y), 녹(G), 청(B), 자(P)의 5가지 주요 색상으로 고리를 만들고, 각각의 중간색으로서 황적(RY), 황록(GR), 청록(BG), 청자(PB), 적자(PR)를 추가한다. 이들 10가지 색상을 감각적으로 10등분 하여 5에 해당되는 곳에 대표 색상을 배치하고 둥근 고리 형태로 나타낸 것을 색상환(hue circle)이라고 한다(Savant, 2005).
일반적인 표색계 표식은 Commission International del’Eclariage(CIE)의 L*a*b*와 Munsell의 HV/C방법을 사용하여 색을 표시한다. CIE 표색계에서 L*값은 명도 지수(lightness)로 색의 밝기를 나타내고, a*값은 적색(redness), -a*값은 녹색(green), b*값은 황색(yellowness), -b*값은 청색(blue)방향의 색상을 나타낸다. 색의 차이를 나타내는 색차는 ΔE 값으로 아래(1)의 수식으로 계산된다. 색차 값(color differences value)에서 0.0~0.5는 색차가 거의 없음, 0.5~1.5는 근소한 차이, 1.5~3.0은 감지할 수 있는 정도의 차이, 3.0~6.0은 현저한 차이, 6.0~12.0은 극히 현저한 차이, 12.0 이상은 서로 다른 계통의 색으로 판단한다(Moon & Na, 2018; Lee et al., 2010; Koksal & Dikbas, 2008).
Table 1은 군소 색소추출물을 선매염법으로 매염 처리한 염료로 염색된 시료 모발의 염색성과 색차값을 측정한 결과이다(Fig. 2). 염색하지 않은 버진헤어의 명도(L*)는 9.19, 적색도(a*)는 1.82, 황색도(b*)는 1.07이었으며 색상(Hue)은 3.3YR를 나타내었다. 탈색한 모발의 명도는 70.20, 적색도는 5.76, 황색도는 29.52이었고 버진헤어와 색차값은 67.43으로 서로 다른 계통의 색차를 보였다. 매염처리 하지 않는 염료로 염색 된 시료 모발의 명도는 52.85, 적색도는 6.42, 황색도는 19.96이었다. 탈색 모발과의 색차는 4.60으로 현저한 차이를 보였다. Al 매염 처리된 염료로 염색된 시료 모발의 명도는 27.60, 적색도는 3.84, 황색도는 9.67이었고 탈색 모발과의 색차는 9.47로 극히 현저한 차이를 보였다. Cu 매염 처리된 염료로 염색된 시료 모발의 명도는 9.04, 적색도는 -4.15, 황색도는 5.81이었고 탈색 모발과의 색차는 13.57로 서로 다른 계통의 색차를 보였다. Cu 매염의 경우 다른 매염제 결과와 다르게 적색도(a)가 크게 감소되고 적색도가 음의 값(-a)으로 녹색으로 표현되었다. Fe 매염 처리된 염료로 염색된 시료 모발의 명도는 20.73, 적색도는 13.63, 황색도는 10.48이었고 탈색 모발과의 색차는 9.58로 극히 현저한 차이를 나타내었다.
매염제가 처리된 염료로 염색된 시료 모발이 비매염처리된 경우보다 높은 색차를 보여 염색성이 높게 나타났다. 이러한 결과는 홍화 황색소를 사용한 모발염색에서 선매염 방법이 염착성을 약간 증가시켰다(Shin et al., 2009)는 결과와 칡뿌리 추출물을 이용한 천연 모발염색에서 매염제가 염색함에 있어 모발 염색에 도움을 주는 것으로 보고한 결과와 유사하였다(Lee et al., 2010). 따라서 군소 색소추출물은 모발의 염색제로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
2. 모발 염색견뢰도
1) 세정견뢰도
염모제는 일시적, 준영구적, 영구적으로 구분된다. 일시적 염모제는 염모제가 모발 표면에 물리적으로 흡착하며 세정으로 쉽게 씻겨 나가며 모발에 손상 없이 색상변화가 다양하고 사용 방법이 간단하다. 준영구적 염모제는 주로 산성염료에 해당되며 모발 피질층까지 들어가 이온결합을 형성하고 세정 과정에서 서서히 탈색한다. 영구적 염모제는 1제와 2제로 구별되며 산화환원 반응에 의해 멜라닌 색소가 산화되어 탈색되며 염료가 모피질 속에서 중합반응으로 발색이 되고 세정 과정에서도 오랜 시간 동안 색을 유지한다(Lee, 2000).
Fig. 3은 군소 색소추출물로 염색된 시료 모발을 반복 세정에 따른 색 변화를 조사하기 위해 견뢰도를 측정한 결과이다. 세정에 따른 시료 모발의 견뢰도는 반복 세정에 따라 색차를 보였으며 Al 매염이 가장 높은 색차를 나타내었다. 명도는 반복 세정에 따라 큰 변화 없이 약간의 밝기 변화를 보였다. 적색도는 매염처리 하지 않은 시료 모발에 비해 Al, Fe 매염은 높은 적색도 값을, Cu매염은 음의 값을 보여 적색의 감소를 나타내었다. 황색도는 반복 세정에 따라 매염 처리 시료 모발 모두에서 불규칙성을 보였다. 이러한 결과는 소목 열수 추출물로 염색된 모발에서 샴푸 세정 횟수가 반복될수록 염료의 물 빠짐이 증가하였다는 Kim et al.(2013)의 결과와 일치하였다. 이는 매염제가 모발 구성 물질과 화학적 결합으로 염색성을 유지하나 반복 샴푸 세정은 염색성 변화에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
2) 일광견뢰도
태양으로부터 지구에 내리쬐는 햇빛은 전자기파로서 우주선, 방사선, X-선에서 자외선, 가시광선, 적외선, 전파 등으로 파장에 따라 분류할 수 있다. 대부분의 짧은 파장은 대기권 상층에 있는 오존층에서 흡수되어 흩어지고 지상까지는 도달하지 않는다. 모발 색변화에 영향을 미치는 자외선의 강도와 양은 지역, 계절과 시간대에 따라 크게 달라지며 모발의 색 변화와 손상에 영향을 미친다(Savant, 2005).
Fig. 4는 군소 색소추출물로 염색된 시료 모발을 반복적으로 햇빛에 노출시킨 후 염색성 변화를 조사하기 위해 일광견뢰도를 측정한 결과이다. 햇빛에 반복적으로 노출시킨 후 견뢰도는 모든 시료 모발에서 동일한 패턴의 색 변화를 나타내었다. 색차와 명도는 반복적 노출로 색 변화가 약간 증가되었고, Al, Fe 매염에서 비매염과 달리 적색도는 Cu 매염이 음의 값으로 적색의 감소가 확인되었다. 황색도는 첫 노출 후 증가되는 경향을 보였으나 Al 매염에서 약간 불규칙적이었고 Cu 매염에서 황색도는 감소되었다. 이러한 결과는 Kim et al.(2014)의 황백 열수추출물을 이용한 견뢰도 분석 결과와 일치하였으나 염직물에서 초기에 빠른 광퇴색을 보이다가 느려진다고 보고한 Giles & Makay(1963)과 달리 염색 모발은 지속적으로 광퇴색이 증가되는 것으로 나타났다. 이는 염직물과 다른 케라틴 단백질인 모발이 염료와 물질간 형성되는 화학적 결합성 차이로 사료된다.
3) 땀 견뢰도
땀은 피부의 부속기관인 땀샘에서 분비되며, 분비된 땀 성분은 대부분 수분이며, NaCl, 요소, 황화물, 암모니아, 크레아틴, 아미노산 등을 함유한다. 땀은 분비 초기에 약 알칼리성으로 분비되다가 산성 형태의 땀으로 분비되고 약산성을 유지하며 세균의 번식을 억제한다(Savant, 2005).
Fig. 5는 군소 색소추출물로 염색된 시료 모발을 제조된 알칼리 땀 액에 반복적으로 침적시킨 후 염색성 변화를 조사하기 위해 알칼리성 땀견뢰도를 측정한 결과이다. 시료 모발의 견뢰도는 반복적인 침지에 따라 색차는 증가되었고, 반복 침적 횟수가 증가될 때 Cu, Fe매염은 더 높은 색 차이를 보였다. 명도, 적색도, 황색도는 유사한 색 변화 패턴을 보였으나 적색도에서 Cu매염은 음의 값(-a)을, 반복될수록 더 큰 음의 값을 보여 적색이 감소됨을 확인할 수 있었다. 황색도는 초기 침지에 큰 증가를 보였고 Al, Fe 매염과 비매염에서 일정하게 유지되었으나 Cu 매염은 알칼리성 땀 액 침지가 반복될수록 황색도가 감소되는 색 변화를 확인할 수 있었다.
Fig. 6은 군소 색소추출물로 염색된 시료 모발을 제조된 산성 땀 액에 반복적으로 침적시킨 후 염색성 변화를 조사하기 위해 산성 땀견뢰도를 측정한 결과이다. 시료 모발의 견뢰도에서 비매염과 Al매염은 반복 침적에 따라 색을 유지하였으나 Cu와 Fe 매염은 약간 증가되는 색차를 보였다. 명도는 초기 증가 후 일정한 밝기를 유지하였고 적색도는 Al, Fe 매염에서 초기 감소 후 일정하게 색을 유지하였다. Cu매염과 비매염은 반복 침적에 따라 초기 변화 없이 일정한 적색도를 유지하였다. 이중 Cu 매염은 음의 적색도 값을 보여 적색의 감소를 확인하였다. 황색도는 초기에 증가된 후 일정한 상태를 유지하였으나 Al과 Cu 매염은 황색도 변화를 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 Cu 매염을 제외하고 반복 처리 횟수에 따라 알칼리성 땀견뢰도는 색의 차이를 증가시키나 산성 땀견뢰도는 색의 차이가 적었다는 Kim et al.(2011)의 결과와 유사하였다.
3. 모발 손상도
모발은 케라틴이라는 단백질로 많은 아미노산들이 펩타이드 결합으로 주쇄 결합을 이루고 있으며, 이온결합, 수소결합, 반데르발스 결합으로 측쇄 결합을 형성하고 있다. 모발 손상은 염색, 탈색, 세정, 일광 등 여러 가지 물리·화학적인 요인에 의해 발생된다. 인장강도는 모발에 힘을 가하여 잡아당기면 늘어나다가 절단될 때 걸린 하중을 말하며, 신장율은 이때 모발의 길이가 늘어나는 비율을 나타낸다. 인장강도와 신장율은 모발의 손상 정도를 측정하는 척도로 사용할 수 있다(Shin et al., 2009).
군소 색소추출물로 염색된 시료 모발의 손상도는 인장강도와 신장율로 측정하였다(Fig. 7). 반복적으로 샴푸 세정과 햇빛, 제조된 알칼리성과 산성 땀 액에 노출된 시료 모발의 인장강도는 약간의 감소를 보여 모발 손상이 있는 것으로 확인되었다. 시료 모발의 손상도는 Al, Cu, Fe 매염처리가 비매염 처리보다 약간 높게 나타났다. 반복적 샴푸 세정과 햇빛, 땀 노출에서 모발의 손상도는 알칼리성 땀이 높게 나타났고 세정에서 가장 낮게 나타났다. 시료 모발의 신장율은 땀 노출에서 가장 크게 나타났고 이중 Al 매염이 가장 큰 변화값을 보였다. 이러한 결과는 홍화 황색소를 사용한 모발 염색에서 매염 처리를 하지 않은 시료와 비슷한 경향을 보였다는 Shin et al.(2009)결과와 다소 차이를 보였으나 칡뿌리 추출물을 이용한 천연염색이 모발 손상을 완화하는 것으로 보고한 Lee et al.(2010)결과와는 유사하였다.
IV. 결 론
본 연구는 군소 색소추출물을 이용하여 염색된 시료 모발을 반복적 샴푸 세정, 일광 및 땀에 노출한 후 견뢰도와 모발 손상도를 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
매염제가 처리된 염료로 염색된 시료 모발의 염색성은 비매염처리 보다 색차가 높아 염료의 염색성을 효과를 확인할 수 있었다. 반복 세정에 따른 견뢰도는 색의 차이를 보였으며 Al 매염이 가장 높은 색차를 나타내었다. 일광견뢰도는 색차, 명도, 적색도, 황색도에서 동일한 패턴의 색 변화를 나타내었는데 색차와 명도는 반복 노출에 따라 약간 증가되었다. 적색도는 Cu 매염에서 적색의 감소가 확인되었고 황색도는 첫 노출 후 증가되었으나 Cu 매염에서는 감소를 보였다. 반복적 침지에 따른 알칼리성 땀견뢰도는 색차가 증가되었다. 침적 횟수가 증가될 때 Cu, Fe 매염은 더 높은 색 차이를 보였으며 적색도에서 Cu 매염은 적색 감소가 확인되었다. 산성 땀견뢰도에서 비매염과 Al 매염은 반복적 침적에 따라 일정한 패턴의 색차를 유지하였으나 Cu, Fe 매염은 색차가 증가되었다.
반복적으로 세정, 햇빛, 알칼리성, 산성 땀에 노출하였을 때 모발의 인장강도는 감소되어 모발 손상이 있는 것으로 확인되었다. 손상도는 Al, Cu, Fe 매염이 비매염보다 약간 높게 나타났다. 신장율은 땀 노출에서 가장 크게 나타났으며 이중 Al 매염이 가장 큰 변화를 보였다. 이상의 결과로 볼 때 군소 색소추출물은 비매염보다 매염제 사용이 더 좋은 염색성을 보였으나 견뢰도와 손상도는 매염에서 다소 증가되었다. 따라서 군소 색소추출물을 이용한 모발염색에서 천연염료로 활용 가능성은 확인되었으나 염색성 유지와 모발의 손상도에서 해결할 문제점이 노출되어 이에 대한 보완성 기초연구가 더 필요하다고 판단된다.
PDF Links
PubReader
ePub Link
Full text via DOI
Download Citation
Print
