알록달록한 머리카락, 염색과 탈색의 원리는?

알록달록한 머리카락, 염색과 탈색의 원리는?

산뜻한 봄이 지나고 더운 여름이 찾아온 요즘 날, 길을 걷다 보면 레드와인, 애쉬블루, 베이지, 바이올렛 등 개성 넘치는 머리색을 가진 사람들을 찾아볼 수 있습니다. 이렇게 알록달록한 머리색을 가질 수 있는 비결은 바로 탈색과 염색이죠. 그런데, 탈색과 염색이 어떤 과학적 원리로 머리색을 다양한 빛깔로 물들이는지 아시나요? 오늘은 탈색과 염색의 과학적 원리를 알아보고자 합니다.

ⓒ 네이버 지식백과

머리카락의 구조

탈색과 염색의 원리를 알려면 우리의 머리카락에 대해 먼저 알아야 합니다. 머리카락은 모표피, 모피질, 모수질로 구성됩니다. 모표피는 죽순 껍질, 비늘 형태로 겹쳐져 있고 모발 내부를 감싸고 있는 화학적 저항성이 큰 층입니다. 모피질은 케라틴 단백질과 세포 간 결합물질로 구성되어 있으며, 멜라닌 색소를 갖고 있습니다. 또한, 모피질은 친수성이기 때문에 파마, 염색 시에는 모피질을 이용하죠. 모수질은 머리카락 가장 안쪽에 위치하며 사람마다 있을 수도, 없을 수도 있는 요소입니다. 모수질이 많을 경우 웨이브 파마가 잘 들지 않는다고 해요.

머리카락 색은 멜라닌 색소에 의해 결정됩니다. 멜라닌은 머리카락을 둘러싸고 있는 모표피층 바로 안쪽의 피질 세포인 모피질에 들어 있습니다. 멜라닌은 유멜라닌과 페오멜라닌으로 나뉩니다. 유멜라닌은 검은색과 갈색의 색을 띠고, 페오멜라닌은 붉은색과 노란색을 나타내는 요소이죠. 따라서 멜라닌의 종류와 양에 따라 머리카락의 색이 결정됩니다. 만약 두 가지 멜라닌이 모두 없다면? 머리카락은 흰색 또는 은색을 띠게 됩니다. 나이가 들며 새치가 생기는 것도 멜라닌 색소가 감소하면서 발생하는 현상입니다.

염색의 원리

염색약의 종류는 세 가지로 일시 염색약, 반영구적 염색약(코팅), 영구적 염색약이 있습니다. 먼저 일시 염색약은 컬러 무스나 컬러 스프레이를 이용하는 것으로 염색약의 분자 크기가 커서 내부까지 침투하지 못하고 머리카락 표면만 코팅하는 것입니다. 일시 염색약을 사용한 후, 머리를 감으면 본래의 머리색으로 돌아오는 이유죠. 반영구적 염색약은 머리카락 표면에 얇은 막을 입혀 4~6주 정도 염색을 지속시키는 것입니다. 그리고 영구적 염색약은 우리가 가장 흔히 하는 염색에 사용되는 것으로 1제와 2제를 섞어 사용합니다. 1제는 원하는 염료를 섞은 암모니아이며, 2제는 과산화수소가 주성분이죠.

ⓒ 헤어 119

암모니아는 모표피 층을 느슨하게 부풀게 하여 죽순 껍질, 비늘 형태가 들뜨게 합니다. 모표피 층을 들뜨게 하는 이유는 염료를 머리카락 내부 깊숙이 침투시키기 위함이죠. 암모니아는 분자의 크기가 작아 머리카락 깊숙이 침투하여 염색을 효과적으로 할 수 있게끔 모표피 층을 들뜨게 합니다. 암모니아로 인해 들뜬 모표피를 통과하여 과산화수소와 염료는 모피질로 침투하고, 과산화수소는 모피질에 있는 멜라닌 색소를 파괴하여 머리카락을 탈색시킵니다. 그 후, 멜라닌이 파괴된 자리에 염료가 들어가 그 자리를 메움으로써 원하는 머리카락 색이 만들어지는 것이죠. 이렇게 과산화수소와 염료의 반응이 일어나기 때문에, 반응하는 시간을 충분히 주기 위해 염색약을 바르고 1시간 정도 지난 후 염색약을 제거하는 거랍니다. 멜라닌 자리에 자리 잡은 염료는 케라틴 단백질 내부에서 분자 크기가 커져 다시 나올 수 없습니다. 그래서 다른 염색약과 달리 머리를 감아도 머리카락 색은 계속 유지되게 됩니다.

즉, 정리하자면 영구 염색의 원리는 암모니아로 모표피를 느슨하게 한 뒤, 과산화수소와 염료를 모표피 내부로 침투하게 하여 멜라닌 색소를 파괴하고 멜라닌 자리에 염료를 대신 들어가게 하여 머리카락 색을 변하게 하는 것입니다.

탈색의 원리

탈색은 염색의 원리에서 염료가 빠진 염색약을 이용하는 것과 유사합니다. 1제는 알칼리제인 암모니아와 과산화물이 혼합되어 있고, 2제는 산화제인 과산화수소를 사용합니다. 탈색은 멜라닌 색소와 인공 색소를 파괴하여 머리색을 옅은 색으로 만드는 것이 목적이죠. 암모니아는 모피질로 산화제가 침투하기 쉽도록 모표피를 느슨하게 하고, 팽창시킵니다. 모피질로 침투한 산화제, 즉 과산화수소는 산소를 발생시키고 발생한 산소는 멜라닌 색소 또는 인공 색소를 파괴함으로써 모발을 탈색시킵니다.

이처럼 염색과 탈색은 모발 내에서 알칼리제와 산화제의 화학 반응으로 이루어집니다. 알록달록한 머리색은 화학 반응을 통해 만들어져 영구적으로 지속되는 것이죠. 하지만, 화학 작용을 하는 염색약을 이용하기 때문에 염색약이 맞지 않는다면 가려움, 부종 등 부작용이 생길 수도 있습니다. 이러한 부장용은 염료인 PPD(p-페닐렌다이아민)에 의해 발생하며 그 외에도 PPD보단 약하지만 5-디아민, 황산톨루엔-2, 프로필렌글리콜 등 염료제에 의해 발생할 수 있습니다. 이를 해결하고자 화학약품이 없는 천연염색제가 발명되고 있지만, 아직 천연염색제는 발색이 제대로 되지 않는 특징이 있습니다. 하지만, 안전성을 위해 천연염색제가 발명되었듯 더 다양한 연구가 진행되어 안전성과 발색력을 모두 갖춘 염색약이 개발되기를 바라며 글을 마칩니다.


※ 참고자료 및 출처

1. 네이버 지식백과 ‘모발의 구조’

2. 헤어 119 ‘염색 탈색의 원리’

3. 중앙일보 ‘[약 이야기] 염색약 안전할까? 빠른 염색 강조하면 의심해 보세요’

4. LG Science Land ‘염색의 원리는 무엇일까?’