탈색과 염색의 화학

기분 전환을 하고 싶을 때 제일 먼저 하는 일이 무엇일까요? 예쁜 옷을 쇼핑하는 것도, 맛있는 음식을 먹는 것도 좋지만, 스타일을 바꾸는 것도 좋은 방법이죠. 특히 단조로운 검은 색에서 벗어나 형형색색으로 머리를 물들이는 탈색, 염색은 한번쯤 경험해 보셨을 텐데요. 기분전환을 위해 헤어스타일을 바꾸는 것에도 화학의 마법이 숨어있답니다. 머리카락은 어떤 원리로 색이 빠지고 다시 물이 드는 것일까요?

 

 

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머리 색을 결정하는 건 ‘이것’의 비율!

   

먼저 머리카락의 구조를 알아보겠습니다. 머리카락은 모표피, 모피질, 모수질로 구성되어 있습니다. 모표피는 죽순 껍질이나 비늘처럼 머리카락을 감싸고 있는 껍질 형태이며 이 안에 피질과 수질이 있죠. 이 중 모피질에는 케라틴 단백질과 멜라닌 색소가 함유되어 있는데요. 멜라닌 색소가 얼마만큼 모피질을 구성하고 있는지에 따라 머리카락의 색이 결정됩니다. 

더 자세히 들여다보면, 멜라닌에는 유멜라닌과 페오멜라닌이 있습니다. 유-멜라닌은 검은색과 갈색을 띠고 있으며 페오-멜라닌은 붉은색과 노란색을 나타냅니다. 때문에 인종에 따라 멜라닌 비율이 달라 흑인과 동양인에서는 어두운 머리 색이, 백인에서는 밝은 머리 색이 많은 거죠. 

두 멜라닌이 모두 없다면 머리카락은 은색이나 흰색으로 변하는데요. 나이가 들며 새치가 나고 흰머리로 바뀌는 것은 바로 노화에 따라 멜라닌 색소가 감소하며 생기는 현상이랍니다.

 

 

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머리카락 속 탈색·염색의 과정

  

그렇다면 탈색과 염색은 어떻게 하는 것일까요? 우리가 흔히 사용하는 염색 약은 크게 암모니아, 과산화수소 그리고 염료가 들어가는데요. 먼저 암모니아가 모표피층을 느슨하게 만들고 부풀어 오르게 만드는 역할을 합니다. 암모니아는 염기성 용액으로 모표피 층의 아미노산 연결을 끊어 이후 과산화수소와 염료가 모피질까지 도달할 수 있게 돕습니다.

모피질로 과산화수소와 염료가 침투하게 되면 과산화수소가 산화하면서 산소를 발생시키는데요. 이 산소는 멜라닌 색소를 파괴하며 탈색을 진행시킵니다. 또한 모피질의 탄소-탄소 이중결합을 파괴하죠.

멜라닌 색소가 파괴된 자리에는 염료 분자가 침투해 색을 입히는데요. 염색이 오래가기 위해서도 화학의 마법은 계속됩니다. 염색약에는 페닐렌다이아민(phenylenediamine)이라는 성분이 들어 있는데요. 과산화수소와 만나 산화 됩니다. 산화된 페닐렌다이아민은 염료 속 색소 분자와 2차 화학 반응을 일으켜 크기가 큰 염료 분자를 생성하죠. 크기가 큰 염료 분자는 케라틴 단백질 속에 갇혀 빠져나오지 못하고 머리카락 색을 지속시킵니다. 우리가 염색약을 바르고 잡지를 보며 기다리는 동안 미세한 머리카락의 세상 속에서는 분주한 일들이 일어나고 있었네요!

 

 

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염색약은 1제와 2제의 환상의 호흡으로 완성!

   

집에서나 미용실에서 염색을 하면 2개의 제품을 섞어서 염색약을 만드는 과정을 보실 수 있는데요. 염색약은 모표피를 느슨하게 만드는 암모니아와 염료가 섞인 1제와 과산화수소가 들어있어 산화를 담당하는 2제가 한 세트입니다.

1제는 무색의 1차 화합물과 짝지음제인 2차 화합물이 들어가 있습니다. 이때 다양한 화학 물질들이 머리카락 내부에서 산화 및 화학 반응을 일으켜 색을 내는데요. 대표적으로는 밝은 갈색을 만드는 메타아미노페놀, 보라색 계열의 1, 4―디아미노 안트라퀴논, 녹색 계열의 레조르시놀 등이 있습니다!

2제는 과산화수소가 대부분인데요. 1제로 모표피를 열고 염색약을 침투시키면 2제와 1제 속 화합물이 산화해 멜라닌 색소를 제거, 짝지음제와 반응해 색을 만드는거죠.

 

 

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간편하게, 염색 샴푸의 원리

   

요즘은 새치가 생긴 분들을 위해 간편하게 염색을 할 수 있는 염색 샴푸도 판매되고 있는데요. 염색 샴푸는 갈변 방식과 코팅 방식, 두 가지가 있습니다. 

갈변 방식은 이름에서 알 수 있다시피 폴리페놀 산화효소가 함유된 특허 성분을 산소나 햇빛과 반응시켜 머리카락을 화학적으로 산화시키는 방식인데요. 페놀화합물을 산소와 반응시키면 퀴논이 되고, 이 퀴논을 결합하면 폴리페놀이 됩니다. 사과를 깎아 두면 색이 변하는 것도 폴리페놀 산화 반응의 일부인데요. 갈변 염색 샴푸를 쓰면 마치 사과처럼 머리카락의 색이 갈색으로 변화한답니다.

반면 코팅 방식의 삼푸는 샴푸 속 새치 커버 성분이 머리카락 껍질을 코팅해 모표피 층을 잠재우고 색을 입히는 방식인데요. 코팅이라는 말처럼 갈변 방식의 샴푸보다 진한 색으로 염색되며 큐티클 들뜸 현상을 해소해 머릿결이 좋아 보일 수 있습니다. 하지만 세척을 할수록 색이 빠지는 단점이 있죠. 


요즘은 퍼스널 컬러가 유행하며 본래의 머리색보다 다양하게 자신에게 어울리는 색으로 염색해 개성을 표현하는 사람들이 늘어나고 있습니다. 여러가지 색으로 연출할 수 있게 해주는 고마운 화학의 원리! 꼭 기억해주세요~ 

 

 

 

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종합 케미칼 & 에너지 리더,

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