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파마하는 두 시간 동안 머리카락엔 무슨 일이 일어날까?
입력일 2019-11-27 10:15:07 l 수정일 2019-12-04 11:23:15
염색도 파마도 산화-환원 과정으로 탄생 … 동시 시술은 피해야

파마의 원리는 산화-환원 반응을 이용해 모발의 단백질 결합을 깨뜨렸다가 원하는 머리 모양으로 만든 뒤 재결합시키는 것이다.

기분전환이 필요할 때 쉽게 시도해보는 것 중 하나가 헤어스타일에 변화를 주는 일이다. 미용실에서 파마약(펌제)을 바르고 앉아있는 두 시간 남짓한 시간 동안 머리카락에서는 어떤 일이 벌어지고 있을까? 가만히 의자에 앉아 변신을 기다리는 동안은 매우 지루하지만 그 사이 머리카락은 웨이브를 형성하기 위한 화학작용으로 분주하기 그지없다. 임이석 테마피부과 원장의 도움말로 파마와 염색의 원리, 주의사항을 알아본다.


파마는 ‘산화-환원’ 작용이다. 일반적으로 어떤 물질이 산소와 결합하거나 전자나 수소를 잃는 과정을 산화, 산소를 잃거나 전자나 수소를 얻는 과정을 환원이라고 한다. 산화되는 물질은 반응하는 짝꿍 물질에 전자를 줘 환원시키므로 환원제, 환원되는 물질은 짝꿍물질이 전자를 잃게 만들어 산화시키므로 산화제라고 한다.


머리카락 속에는 많은 단백질들이 서로 엮여 있다. 모발단백질의 주성분은 케라틴(Keratin)으로 시스틴 결합을 하고 있다. 시스틴(cystine, (SCH2CH(NH2)CO2H)2)은 아미노산인 시스테인(cysteine) 2분자가 수소를 버리고 ‘S―S’ 형태의 황결합을 이뤄 존재한다. 케라틴은 크게 α-케라틴과 β-케라틴으로 나뉜다. α-케라틴은 모발, 털, 양모 등에서 볼 수 있는 구조다. β-케라틴은 명주나 거미줄에서 볼 수 있는 섬유단백질이다.


머리카락이 일정한 모양을 유지하는 것은 황결합 때문이다. 황(S)원자 2개가 이루고 있는 이 시스틴 결합을 끊었다 다시 붙여주는 화학반응을 통해 모발을 다양한 형태로 변신시키는 게 파마다. 영구적인 머릿결(permanent wave)을 만든다는 의미에서 퍼머넨트 웨이브가 파마란 약칭으로 불리었고 국어사전에도 파마로 등재돼 있다. 펌(perm)은 국어사전에 올라가 있지 않고 파마(명사), 파마를 해 주다(동사)는 의미로 영어사전에 등재돼 있다.


모발은 물리적으로 상당히 견고한 결합이지만 화학적으로 쉽게 파괴되는 성질을 갖고 있다. 파마약은 이를 이용해 웨이브를 만들어낸다. 파마의 원리는 산화-환원 반응을 이용해 모발단백질 결합을 깼다가 원하는 머리 모양으로 만든 뒤 재결합시키는 것이다.


파마약은 환원제(1제)와 산화제(2제 또는 중화제)로 구분된다. 환원제는 치오글리콜산(Thioglycolic acid)이나 시스테인(cysteine), 시스테아민(cysteamine)이 주성분이다. 여기에 환원제의 작용을 활성화시키는 알칼리제가 추가된다.


환원제 중에서도 티오글리콜산을 주성분으로 하는 것은 시스테인 성분에 비해 환원력이 약하기 때문에 주로 손상 모발에 사용한다. 환원제를 바르면 시스틴 아미노산 간의 황-황(S-S) 결합에 수소(H)가 달라붙어(환원) SH-HS로 바뀌면서 연결고리가 느슨해진다. 이 상태에서 원하는 스타일로 머리카락을 로드(rod, 머리카락을 감는 플라스틱 기구, 속칭 롯드)로 말아준다. 이러면 기존의 모든 황-황 결합이 끊어지고, 각 시스틴들은 원래 결합해 있던 짝궁 시스틴과 이별하고 다른 새로운 시스틴을 만나게 된다. 파마할 때 열기계로 모발에 열을 쬐어 주는 것은 온도가 높을수록 시스틴의 황결합을 끊는 화학작용이 더욱 활발하게 일어나기 때문이다.


환원제로 처리한 시간이 길수록 모발 변형이 심하게 일어난다. 펌 결과를 확인한 후 환원제를 세척한 다음 모발에 도포하는 게 산화제다. 브로민산(브롬산, HBrO₃) 염류와 과산화수소를 주성분으로 한다. 산화제는 롯드로 말아 형성해놓은 웨이브를 고정하는 역할을 한다. 산화제를 바르면 산소와 환원제의 역할로 환원된 시스틴의 수소가 결합한다. 즉 수소를 제거하고 다시 시스틴 결합이 이뤄지면서 롯드로 형성된 웨이브가 유지되도록 한다.


흑인 대부분이 곱슬머리인 것은 아프리카의 고열과 자외선으로부터 머리를 보호하기 위한 진화과정에서 나온 산물이다. 머리카락의 단면을 보면 직상모가 많은 황인종은 원에 가깝다. 반면 아프리카인은 아주 납작한 타원에 가깝다. 이 때문에 머리카락이 말려서 곱슬머리가 됐다. 곱슬머리는 모발에 많은 공간을 확보하므로 더위와 햇볕으로부터 방어하기에 유리하다. 종족이 계승되면서 곱슬머리 생존자가 더 많은 번식을 하게 되고 압도적 다수가 된 것이다. 인류의 조상은 아프리카에서 출발했다고 생각되는데 일찍이 아프리카를 떠난 백인종과 황인종은 혈색이나 모발에서 굳이 검은 피부나 곱슬머리를 유지할 필요가 없었기 때문에 상대적으로 그 비율이 훨씬 낮다.


모발염색은 백발이나 새치를 커버하거나 다양한 색감으로 자신만의 개성을 드러내는 수단으로 쓰인다. 머리카락의 다양한 색상을 결정하는 멜라닌 색소는 크게 유멜라닌(eumelanin)과 페오멜라닌(Pheomelanin)으로 나뉜다. 검은색·갈색을 띠는 유멜라닌과 노란색·오렌지색을 갖는 페오멜라닌의 함량 차이에 따라 모발 색상이 정해지는데 검은 머리가 많은 아시아 사람에겐 유멜라닌이 많고, 금발이 흔한 유럽인에겐 페오멜라닌이 많다. 멜라닌은 태양으로부터 피부나 모발을 보호하기 위해 체내에서 자연 생성된 방어용 색소다.


염모제는 일시적 염모제, 헤어매니큐어 같은 반영구 염모제, 영구 염모제로 나뉜다. 일반적으로 머리 염색은 영구 염모제로 한다.


염모제는 1818년 프랑스 화학자 루이 자크 테나르(Louis-Jacques Thenard 1777~1857)의 과산화수소 발견으로 개발이 시작됐다. 1867년 영국 런던의 화학자 티엘레이(E.H. Thiellay)와 프랑스 파리의 헤어 디자이너 레옹 위고(Leon Hugot)는 과산화수소를 이용해 모발을 노란색으로 밝게 하는 법을 발견했다.


이후 1863년 독일 화학자 아우구스트 빌헬름 폰 호프만(August Wilhelm von Hoffmann 1818~1892)이 파라페닐디아민(paraphenylenediamine, PPD, PPDA)을 발견하고, 1883년 파리 모네 회사 사장이 이 PPD를 염모제에 사용하는 특허권을 얻으면서 1907년 본격적인 상용화가 이뤄졌다. 모네사의 염모제 상용화를 바탕으로 1925년 프랑스 화학자이자 로레알의 창립자인 유진 슈엘러(Eugene Schueller)가 합성 염모제를 개발했다. 1931년 미국인 조안 겔브(Joan Gelb)와 그녀의 남편 로렌스 겔브(Lawrence M. Gelb)는 염모제 회사 겸 염색 살롱인 클레어롤(Clairol)을 론칭했다. 1935년에는 현대에 흔히 사용되는 크림 타입의 염모제가 출시됐다.


염색에는 보통 두 가지 약을 섞어 머리에 바른다. 원하는 색상의 염료와 알칼리제(암모니아)를 섞은 1제와 과산화수소가 주성분인 2제다. 물(H₂O)에 산소가 하나 더 딸린 과산화수소(H₂O₂)는 불안정한 상태를 벗어나기 위해 산소 원자 한 개를 쉽게 떼어내는 경향(환원)이 있다. 이렇게 떨어져 나온 산소는 다른 물질을 산화시킨다.


1제에 포함된 알칼리제는 큐티클(모발 표피의 딱딱한 층)이 부풀어 들뜨게 한다. 그 사이로 1제의 염료와 2제의 과산화수소가 침투한다. 1제의 염료로 가장 많이 쓰는 게 바로 PPD이다. 검은색 또는 갈색이 나게 한다. 과산화소수는 산소를 방출하면서 머리카락의 멜라닌 색소를 파괴해 하얗게 탈색시킨다. 탈색과 동시에 염색이 이뤄지는 셈이다. 모발 속 멜라닌 색소가 파괴된 곳에 염료가 침투되므로 머리카락을 잘라내지 않는 한 염색된 색은 계속 유지된다.


PPD는 알레르기성 접촉피부염을 유발하기도 한다. 염색 후 가려움·붉은기·물집 등이 생겼다면 PPD에 의한 알레르기를 의심해봐야 한다. 염색 전에 미리 소량의 염색약을 동전 크기만큼 귀 뒤나 팔꿈치 접히는 부분 등에 발라서, 48시간 후 가려움이나 자극이 나타나면 알레르기 반응을 보인 것이므로 염색을 삼가야 한다. 임신 중에도 태아에 안 좋은 영향을 미칠 수 있어 피하는 게 바람직하다. 염모제는 2017년 의약외품에서 기능성화장품으로 전환됐다.


염색약은 멋내기용과 새치머리용으로 나뉜다. 두 제품의 차이는 염색약 안에 들어 있는 과산화수소의 함량에서 비롯된다. 과산화수소수 농도가 6% 이상이면 멋내기용, 그 이하면 새치머리용이다. 멋내기용은 과산화수소가 고함량에 휘발성이므로 밀폐된 공간에서 염색하면 자칫 시력이 상할 수도 있다.


동양인의 흑발이 백발이 되는 것은 나이들어 멜라닌 색소를 만들어내는 멜라닌 세포의 기능이 약화돼서다. 모발에 검은 멜라닌 색소가 공급되지 않으면 흰머리가 자란다. 멜라닌 색소의 생성을 돕는 티로시나제 효소의 활동이 약해져도 멜라닌 색소가 만들어지지 않아 머리가 희어진다.


보통 모발은 한 달에 1cm 정도씩 자란다. 뿌리 쪽부터 새로 자라 나오는 모발과 이미 염색한 모발 색깔이 차이 나더라도 너무 자주 염색하는 것은 모발과 두피 건강을 감안해 삼가야 한다. 최소 2~3개월 간격을 두고 염색하는 게 좋다. 부분 염색은 새로 자라난 부분만 5주 정도 뒤에 하는 게 적당하다.


염색약은 보통 15~30분 발라두는 게 적당하다. 동성제약의 ‘세븐에이트’ 염모제는 7~8분하도록 돼 있는데 보통 10분 정도면 적당하다. 권장 시간을 넘기면 머릿결이 많이 손상되므로 피한다. 염색은 모발 큐티클층이 두꺼운 옆머리부터, 뒷머리, 정수리, 얇은 앞머리 순서로 하는 게 바람직하다.


염색 후에는 손상된 모발에 영양을 공급하기 위해 2~3일 간격으로 트리트먼트를 하는 게 좋다. 샴푸 후에 린스를 사용해서 모발이 부스러지거나 손상되지 않도록 한다. 수시로 에센스를 뿌려서 모발에 수분을 공급하는 것도 좋다. 머리카락이 자외선에 장시간 노출되면 큐티클이 상하므로, 외출 전 염색 머리에 자외선 차단 스프레이를 뿌리면 더욱 완벽한 방어책이 될 수 있다.


파마나 머리 염색은 자주 할수록 두피와 머릿결이 손상된다. 두피에 접촉성 피부염 증상이 나타나고 탈모로 이어질 수도 있다. 특히 염색과 파마를 동시에 하는 것은 금물이다. 머릿결 손상은 물론 컬러도 제대로 나오지 않기 십상이다. 최소 1주일 간격을 두고 따로 시술하고, 파마를 먼저 한 다음에 염색하는 게 추천된다.

김신혜 기자 ksh@healtho.co.kr
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