모발의 화학 (Hair Chemistry)
케라틴의 구조와 3대 화학 결합의 미스터리
1. 모발의 주성분: 케라틴 (Keratin)의 비밀
모발은 물렁물렁한 피부와 달리 매우 단단하고 질깁니다. 그 이유는 모발의 80~90%가 '경단백질(Hard Keratin)'로 이루어져 있기 때문입니다. 케라틴은 18종의 아미노산이 결합하여 만들어지는데, 일반 단백질과 달리 부패에 강하고 화학약품이나 물리적 압력에 견디는 내구성이 매우 뛰어납니다.
케라틴 단백질은 마치 스프링 전화선처럼 꼬여있는 '알파-헬릭스(α-Helix)' 구조를 가지고 있습니다. 이 나선형 구조 덕분에 모발은 잡아당겼을 때 본래 길이의 1.5배까지 늘어났다가 다시 돌아오는 고무줄 같은 탄성(Elasticity)을 가질 수 있습니다.
모발의 일반적 화학 조성 비율
* 미량 원소(철, 아연 등) 1% 미만 포함
Bonding System 모발을 지탱하는 3대 화학 결합 정밀 분석
케라틴 아미노산 사슬은 혼자 존재하지 않고, 가로 방향의 '다리(Bridge)'로 서로 연결되어 있습니다. 이를 측쇄 결합(Side Bond)이라 하며, 모발의 강도와 모양을 결정합니다.
| 결합 종류 | 특징 및 강도 | 절단(변형) 요인 | 미용적 응용 및 관리 |
|---|---|---|---|
| 1. 수소 결합 (Hydrogen Bond) |
약한 결합 결합력은 약하지만 전체 결합 수의 50% 이상을 차지함. |
물 (Water) 물에 젖으면 끊어지고, 마르면 다시 연결됨. |
드라이 & 고데기 스타일링 젖은 머리를 롤브러시로 말리면서 모양을 잡으면, 수분이 날아가면서 수소 결합이 재배열되어 일시적인 웨이브가 형성됩니다. |
| 2. 이온(염) 결합 (Salt Bond) |
중간 결합 양이온(+)과 음이온(-)의 전기적 인력에 의한 결합. |
pH 변화 (산/알칼리) 모발 등전점(pH 4.5~5.5)을 벗어나면 약해짐. |
pH 밸런스 케어 염색이나 펌(알칼리 시술) 후 산성 샴푸나 트리트먼트를 사용하여 pH를 원래대로 돌려놓아야 결합이 다시 단단해집니다. |
| 3. 시스틴 결합 (Disulfide Bond) |
가장 강력한 결합 화학적 공유 결합. 모발 강도의 핵심. |
환원제 (펌제) 일반적인 물이나 열로는 절대 끊어지지 않음. |
퍼머넌트 웨이브 (펌) 1제(환원제)로 결합을 끊고 모양을 변형시킨 뒤, 2제(중화제/산화제)로 다시 결합을 이어주어 영구적인 웨이브를 만듭니다. |
A. 시스틴 결합 (Disulfide Bond): 모발 강인함의 원천
모발이 피부 단백질(콜라겐 등)보다 훨씬 단단하고 질긴 결정적인 이유는 바로 황(Sulfur)을 함유한 아미노산인 '시스틴(Cystine)'의 함량이 14~18%로 매우 높기 때문입니다. 두 개의 황 원자가 서로 강하게 손을 잡고 있는 형태(S-S 결합)를 띠고 있어 '황 가교 결합'이라고도 부릅니다.
- 1단계 (환원): 펌 1제(치오글리콜산 등)가 수소(H)를 공급하여 단단한 S-S 결합을 S-H, H-S로 끊어놓습니다. 이때 모발이 흐물흐물해집니다.
- 2단계 (변형): 롯드를 이용해 원하는 모양으로 모발을 구부립니다.
- 3단계 (산화/중화): 펌 2제(과산화수소 등)가 산소(O)를 공급하여 수소를 빼앗아 가고, 다시 S-S 결합을 연결해 모양을 고정합니다.
* 주의: 잦은 펌이나 탈색은 시스틴 결합을 영구적으로 파괴하여, 모발 내부를 텅 비게 만들고 '녹은 머리'를 유발할 수 있습니다.
B. 수소 결합 (Hydrogen Bond): 스타일링의 마법
수소 결합은 산소(O)나 질소(N) 원자가 수소(H) 원자를 당기는 약한 전기적 인력입니다. 결합 하나의 힘은 시스틴 결합의 1/30 수준으로 매우 약하지만, 모발 전체에 존재하는 결합의 숫자가 압도적으로 많아 모발 전체 강도의 약 35~50%를 기여합니다.
물과 열의 상호작용
아침에 자고 일어나서 머리가 눌렸을 때 물을 묻히면 해결되는 이유가 바로 수소 결합 때문입니다. 물 분자가 침투하면 기존의 수소 결합을 끊어 모발을 유연하게 만듭니다. 그 후 드라이어로 열을 가해 수분을 증발시키면, 모발이 놓인 새로운 형태 그대로 수소 결합이 다시 연결되어 고정됩니다. 이를 '일시적 세트성'이라 합니다.
C. 이온 결합 (Salt Bond)과 pH 밸런스
모발의 아미노산에는 양이온(+)을 띠는 부분과 음이온(-)을 띠는 부분이 있는데, 이들이 자석처럼 서로 끌어당기는 힘을 이온 결합 또는 염 결합이라고 합니다. 이 결합은 모발 주변의 산성도(pH)에 매우 민감하게 반응합니다.
- ■ 등전점 (Isoelectric Point, pH 4.5~5.5)
모발의 이온 결합이 가장 안정적이고 단단하게 결속되는 pH 구간입니다. 약산성 샴푸를 권장하는 이유가 바로 이 '등전점'을 유지하여 모발을 건강하게 지키기 위함입니다. - ■ 알칼리의 위험성 (pH 8 이상)
염색약이나 펌제 같은 알칼리성 약제가 닿으면, 음이온이 과해지면서 이온 결합이 깨집니다. 이로 인해 모발이 팽창(Swelling)하고 큐티클이 열리며, 장시간 노출 시 모발이 흐물거리고 녹게 됩니다.
☠️ 최후의 보루: 펩타이드 결합 (Peptide Bond)
모발의 세로축을 형성하는 가장 기본이 되는 결합입니다. 아미노산과 아미노산이 연결된 사슬(Polypeptide Chain) 그 자체를 의미합니다.
위의 3가지 측쇄 결합(시스틴, 수소, 이온)은 끊어져도 다시 연결할 수 있지만, 펩타이드 결합이 끊어진다는 것은 모발이 완전히 분해되어 타거나 녹아 없어지는 것을 의미합니다. 이는 복구가 불가능한 영구적인 손상입니다.
