염색약은 어떻게 머리카락에 스며드는 걸까

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머리카락은 크게 세 부분으로 구성돼 있습니다. 머리카락의 가장 바깥층은 큐티클, 중간층은 피질, 그리고 가장 안쪽은 속질이에요. 큐티클은 투명한 비늘 모양의 세포로 이뤄져 있으며 머리카락 내부를 보호해요. 피질은 머리카락의 중간층으로 머리색을 결정하는 멜라닌이라는 색소가 들어 있습니다.

염색은 원래 머리색을 제거하고 새로운 색을 입히는 과정입니다. 그렇기 때문에 염색약엔 특별한 화학 물질들이 들어 있어요. 염색약엔 원래 머리색을 없애는 과정인 ‘탈색’에 기여하는 물질인 과산화수소, 원하는 머리색을 내는 염료가 포함된 암모니아 등으로 이루어져 있습니다. 

염색약을 머리에 바르면 염색약의 성분 중 암모니아가 머리카락의 가장 바깥층인 큐티클에 닿아요. 암모니아는 수산화 이온을 포함하는 알칼리성 물질이고 큐티클은 수소 이온을 포함하는 약산성 물질이라 둘이 만나면 물을 형성하는 중화 반응이 발생합니다.

이에 따라 큐티클의 pH가 변화하면 단백질 구조가 바뀌어 큐티클을 이루는 세포들의 결합이 느슨해져요. 그 사이로 염색약의 염료와 과산화수소가 머리카락 피질에 깊숙하게 침투하게 됩니다.

 
과산화수소가 머리카락의 피질에 닿으면 멜라닌 색소의 구조가 파괴될 수 있어요. 멜라닌이 파괴돼 머리색이 제거되면 그 자리에 염색약의 염료가 침투해 고정됩니다. 이러한 과정을 통해 머리색이 변하게 됩니다. 

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● 염색 머리 건강에 나쁠까?

지난해 5월 중국 중난대 연구팀은 염색약이 두피에 미치는 영향을 국제학술지 ‘프론티어스’에 발표했습니다. 염색약은 지속 기간에 따라 영구 염색약과 반영구 염색약으로 나눌 수 있는데 연구팀은 영구 염색약이 머리 건강에 미치는 영향에 초점을 맞춰 분석했습니다.

먼저 연구팀은 염색을 통해 머리카락 구조가 손상될 수 있다고 밝혔어요. 염색은 큐티클의 구조를 변형시켜 색깔을 침투시키는 과정을 거칩니다. 이 과정에서 머리카락의 탄력이 저하될 수 있어요. 머리카락을 보호하는 역할을 하는 큐티클이 손상되면 머리카락은 외부 자극에 더욱 취약할 수밖에 없기 때문입니다.

연구팀이 염색 전후의 머리카락 구조를 전자현미경으로 살펴본 결과 염색한 머리카락에선 큐티클 세포가 무질서한 모습을 보였습니다. 큐티클이 손상되고 깨진 모습이었어요. 

또한 염색약을 머리카락에 바르면 산화적 손상이 발생해 머리카락 피질 속 멜라닌이 파괴됩니다. 산화적 손상이란 쉽게 말해 머리카락이 약해지는 것을 의미합니다. 이 때문에 자주 염색하면 머리카락이 쉽게 부서지고 건조해질 수 있답니다.

염색한 머리카락(오른쪽)에서 큐티클이 손상되고 깨진 모습을 확인할 수 있다. 프론티어스 제공

염색은 머리카락이 손상되는 것 외에도 두피 건강에 나쁜 영향을 끼칠 수 있습니다. 영구적 염색 약엔 파라페닐렌디아민 등의 화학 물질이 들어 있어요. 파라페닐렌디아민은 알레르기성 피부염 등을 유발할 수 있는 대표적인 유해 성분입니다. 유방암, 방광암, 난소암 등 다양한 암을 유발할 수도 있습니다.

연구팀은 “염색이 머리카락에 미치는 영향을 최소화하기 위해 안전하고 효과적인 성분이 개발 돼야 한다”고 말했습니다. 

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어린이과학동아 10월 15일, [통합과학교과서] <빨간 머리 앤>앤이 염색을 한 사연은?

[박연정 기자 yjyj0829@donga.com]