1) J. Soc. Cosmet. Sci. Korea Vol. 46, No. 3, September 2020, 295-305 pissn 1226-2587 eissn 2288-9507 http://dx.doi.org/10.15230/scsk.2020.46.3.295 임병택 서홍안 송상훈 손성길 강내규 LG생활건강기술연구원 (2020년 7월 23일접수, 2020년 8월 25일수정, 2020년 9월 15일채택 ) A Study for Perception of Hair Damage Using Friction Coefficient of Human Hair Byung Tack Lim, Hong An Seo, Sang-Hun Song, Seong Kil Son, and Nae-Gyu Kang E10 LG Science Park, LG Household & Health Care, 70 Magog Jungang 10ro, Seoul, Korea, 07795 (Received July 23, 2020; Revised August 25, 2020; Accepted September 15, 2020) 요약 : 염색과같이산화제를이용한미용은모발의큐티클구조를바꾸거나단백질변성및지질의소실을야기하여모발을손상시킨다. 본연구에서는모발손상변화를기기평가를통해마찰계수를측정하고이것이소비자들의손상인지와상관성이있는지알아보고, 더나아가손상원인을수분변화에서찾아분석하였다. 염색, 펌, 탈색과정을모발에반복할때마찰계수를측정한결과염색의경우는 3 회처리에서마찰계수 0.60 을기록했는데, 일반인들을대상으로동일모발에대한촉감에의한손상인지조사에서응답자의 58% 가이모발에서처음으로손상을인지한다고답하였다. 탈색의경우 3 회처리에서마찰계수가 0.84 로크게변하였는데응답자의 88% 가손상모로인지하였다. 지질소실을통한손상에따른인지를알아보기위하여모발표면의 18-methyleicosanoic acid (18-MEA) 를제거해가며마찰계수를인위적으로높인다양한모발을제작하였다. 이경우마찰계수가 0.60 인모발부터전체응답자의 68% 가최초로손상을인식한다고답하였다. 기기평가로확인된마찰계수와이와연관되는손상인지가모발에서가장많은양을차지하는수분으로부터기여되는지확인하기위하여손상모의수분함량을측정하였다. 염색처리횟수가증가할수록모발의접촉각이감소하며모발이친수성으로변함을확인하였는데, 실제로염색손상모가건강한모발보다 0.42% 더많은수분량을가짐을유의차있게확인하였다. 최종적으로는손상모발의수분량증가가마찰계수와비례하는점착력증가를유도하며마찰계수가 0.60 이상으로증가할때손상인지가됨을알아보았다. Abstract: Treatment for beauty using oxidizing agents damages hair with inducing structural alteration in cuticle layer, degradation of protein, and loss of lipid. This study connects a frictional coefficient upon the damaged hair by an instrumental test to the texture test by human being, and considered a moisture as a factor of the damage. A friction coefficient has been measured upon the hair with successive treatment of dye, perm, and bleach. The friction coefficient from the hair dye-treated three times was defined with 0.60, where 58% of answerer indicated an initial damage point as the hairs of iteration of dye-treatment increased. Even bleach treated three times results in 0.84 of friction coefficient corresponding to 88% of answerer attributed the hair to an initially damaged hair. In order to figure out a lipid loss in hair for human being to respond damage, a friction coefficient of the hair was controlled by removing 18-methyleicosanoic acid (18-MEA). The initial damage has been recognized by 0.60 of the friction coefficient for the 68% of answerer. Since moisture is the largest portion of the components in hair, moisture analysis has been performed to study a relationship between texture of damage and the friction coefficient from an instrumental evaluation. As an iteration of dye increases, the hair became hydrophilic with smaller contact angle. It is found that a damaged hair by dyeing possessed more than 0.42% of moisture compared to a healthy hair. Finally, it is elucidated that 주저자 (e-mail: ngkang@lghnh.com) call: 02-6980-1533
296 임병택 서홍안 송상훈 손성길 강내규 an increase of moisture in hair induced higher adhesive force corresponding to the friction coefficient, and the friction coefficient above 0.6 is attributed to the preception of hair damage. Keywords: friction, hair, damage, emotional evaluation 1. 서론인간의모발은외모를대표하는가장큰특징중하나로서개인의성향이나취향에따라다양한방법으로모발에변화를주고이를통해개성을표현하고있다. 모발미용을위한방법으로염색및탈색으로대표되는화학적처리, 빗을이용한모발정돈및드라이기혹은고데기를이용한열처리로대표되는물리적처리가보편적으로사용되고있으며목적에따라적절한방법을선택하여자신을표현한다. 그런데이러한방법들은모발내부황구조를끊거나큐티클에자극을가함으로써모발을손상시키기때문에모발손상에대한관심이증가하고있다 [1]. 사람의감성으로손상을평가하는방법은평가자나주변환경에큰영향을받기때문에절대값을매기는것이어렵다. 따라서모발이손상된정도를객관화하여상대비교가가능하도록기기를이용하여손상도의정량적지표를도입하는연구가이루어져왔다 [2,3]. 특별히모발손상에대한관심과더불어현대에는모발의힘측정과내부손상을분광학적기술로물리적특성을분석하고있다 [4-6]. 하지만기기평가로부터측정된모발손상에대한정량적인분석과실제사람이손상을인지하는감성적인측면에대한상호관련성에대한연구는상대적으로최근에야시작되었다 [7,8]. 기기평가를통해모발손상에대한정량적분석이가능해졌다해도, 결국상업적인관점에서모발화장료를제조하는기업들에게는소비자들의감성적인측면이중요하기때문에, 기기평가에서측정및분석한물리적특성과소비자실제감성인지를연결하려는시도가시작되고있다. L Oreal에서는소비자들이인식하는건강한모발에대한기준을분석하기위하여기기평가와감성적측면의해석을시도한바있다 [9]. P&G 의경우모발의길이와직경의변화를소비자들의모발건강및탈모의인식관점에서연구하였다 [10]. Kao 에서는손상모를처리하여물성을개선한모발을소비자들에게평가하게하여모발에대한감성응답이어떻게나타나는지연구하였다 [11]. 이처럼모발화장료를제조하는글로벌기업에서는소비자의감성적인 요소를객관화하여제품개발에반영하는것이추세이다. 기존에밝혀진모발의물리적특성과감성적인측면의연관성에대한연구는모발화장료개발에대해심도있는이해를이끄는원동력이될뿐만아니라모발화장료개발에큰도움이될것이다. 본연구에서는일반적으로소비자가모발손상을인지하는대표적요소인모발의거칠기를마찰계수로정량화하여분석하고최종적으로정성적인기기분석과감성적인응답의상호관련성을밝히고자하였다. 마침내마찰계수변화의근본적인원인에있어모발의수분거동이미치는영향을보이고, 모발의마찰및촉감이상호관련성을나타내는근본적이유에수분거동이기여함을확인하였다. 더나아가본연구가모발에대해물리적인지표및감성적지표두요소를결합하는데바탕이되고, 이를모발의수분거동과연결하여손상모발을대상으로하는다양한제품개발에응용될수있기를기대한다. 2. 재료및방법 2.1. 물질소듐라우레스설페이트 (sodium laureth sulfate, SLES) 는 LG 생활건강 (Korea) 에서합성한것이며, ammonium thioglycolate 50% solution, sodium hydroxide와 hydrogen peroxide 35% solution은대정화금 (Korea) 을통해입수하였다. Potassium t-butoxide와 t-butanol은 Sigma-Aldrich (USA) 를통해입수하였다. 리엔흑모비책자연갈색 (LG 생활건강, Korea) 및 blondor multi blonde, koleston 6% creme developer (Wella, Germany) 는드러그스토어 (USA) 를통해직접구매하여사용하였다. 모발은동양인흑모 (Beaulax) 로해피콜 (Korea) 에서구입하였다. 2.2. 모발마찰력측정및마찰계수계산흑색모발 4 g (16 cm) 모근방향을아크릴판과본드를이용하여고정시켰다. 고정시킨트레스를 SLES 로 2 회세정한후, 항온항습조건 (23, RH 50%) 에하루이상보관 대한화장품학회지, 제 46 권제 3 호, 2020
297 하였다가 friction tester (MTT 175, Dia-Stron, UK) 를이용하여마찰력을측정하였다. 마찰력측정시수직항력은 200 g 의분동 (Dia-Stron, UK) 을사용하였고, 트레스홀더의이동속도는 200 mm/min으로하였다. 모발의마찰력을측정하기위한상대물질로는고무재질의 probe (Dia-Stron, UK) 를사용하였다. 모발트레스간의객관적인비교를위하여측정된마찰력을이용해수식 (1) 을사용하여마찰계수를계산하였다. 마찰력 마찰계수 분동의무게 중력가속도 (1) 리를마친모발트레스는모두항온항습조건 (23, RH 50%) 에하루이상보관한뒤사용하였다. 2.4. 18-MEA 의선택적제거 18-MEA (18-methyleicosanoic acid) 의선택적제거는 Tanamachi 등이소개한방법에근거하여진행하였다 [13]. 18-MEA 의제거를통한마찰계수의인위적조절을위하여 potassium t-butoxide을 t-butanol에일정량녹이고 (0.0001 0.2 M) 모발트레스를 1 : 10 (w/w) 로 10 min 또는 120 min 정치시켰다. t-butanol로 2 회세정하고, ethanol으로 1 회세정한후최종적으로물로세정하였다. 2.3. 모발손상처리인간모발을인위적으로손상시키기위하여염색, 탈색및펌처리를진행하였다. 염색처리는모발트레스를 SLES로 2 회세정한다음드라이어로건조시킨후, 리엔흑모비책자연갈색 1제와 2제를 1 : 1로혼합하고모발무게의 2 배만큼을골고루도포하였다. 15 min 후트레스를흐르는물에 2 min 간헹구고 SLES 로세척한다음드라이어로완전히건조하였다. 탈색처리는모발트레스를 SLES 로 2 회세정한다음 blondor multi blonde (Wella, Germany) 와 koleston 6% creme developer (Wella, Germany) 를 1 : 2 로혼합한뒤, 혼합물을모발무게의 2 배만큼을골고루도포한뒤, 15 min 간상온에방치하였다. 15 min 후트레스를흐르는물에 2 min 헹구고 SLES로세척한다음드라이어로완전히건조하였다. 모발펌처리를위하여 ammonium thioglycolate 50% solution을정제수로희석하여 1.0 M solution을만든뒤, sodium hydroxide 98% 를첨가하여 ph를 9.5로조절하였다. hydrogen peroxide 35% 를정제수로희석하여 3% solution을만든뒤, sodium hydroxide 98% 를첨가하여 ph를 7.0으로조절하였다. 모발트레스 (16 cm, 4 g, 흑모 ) 에 ammonium thioglycolate 1.0 M solution (ph 9.5) 을트레스무게의 2 배만큼고르게도포한뒤, 상온에서 20 min 동안방치한후 10 min 간흐르는물을이용하여중간세척하였다. 세척이완료된트레스는물기를제거한뒤, hydrogen peroxide 3% solution (ph 7.0) 을트레스무게의 2 배만큼고르게도포한뒤, 상온에서 10 min 간방치한후 5 min 간흐르는물로세정하였다. 이후 SLES로세척한다음드라이어로완전히건조하였다 [12]. 상기손상처리는 SLES 2 회전처리를제외하고실험설계에맞게반복처리하였으며, 최종손상처 2.5. 모발의손상인지에대한조사모발 (32 cm, 4 g) 의모근방향을본드와케이블타이를이용하여고정시켜모발트레스를제작하였다. 제작한모발트레스를 SLES를이용하여 2 회세정한후, 위단락 2.3 또는단락 2.4에서묘사한같은방법을이용하여모발을처리하였다. 처리가완료된모든모발트레스를항온항습조건 (23, RH 50%) 에하루이상보관하였다. 염색, 탈색에의한손상처리가이루어진모발트레스에대해일반인 50 명 ( 여성 25 명, 남성 25 명 ) 을대상으로조사를진행하였다. 모발평가는순수하게모발의촉감만을인지할수있게진행되었으며, 일반인들이모발을직접만진후질문에응답하도록하였다. 본실험은 LG생활건강생명윤리위원회 (IRB) 표준지침제 16조 ( 심의면제사유법규 2항1- 라 ) 에따라결격사유가없는범위에서실험을진행하였다. 2.6. 접촉각측정항온항습조건 (23, RH 50%) 에서모발한가닥을슬라이드글라스에고정시킨후, 분무기를이용하여모발에증류수를정량분무하였다. 모발위에도포된증류수방울을카메라로촬영한뒤, 이미지를 Image J (USA) 로분석하여접촉각을측정하였다. 2.7. 모발의총수분량측정항온항습조건 (23, RH 50%) 에하루이상보관하였던모발을잘게잘라 (2 mm 이하 ) moisture analyzer (HS 153, Mettler Toledo) 에넣고 1 차로 65 에서 40 min 가열시켜모발의비결합수분을증발시킨뒤, 바로이어서 180 로 30 min 간 2 차가열시켜모발의속수분을증발시켰다. 1 J. Soc. Cosmet. Sci. Korea, Vol. 46, No. 3, 2020
298 임병택 서홍안 송상훈 손성길 강내규 차가열후모발의무게와 2 차건조후무게를각각가열전무게값으로차이를내어모발무게대비전체수분량을계산하였다. 3. 결과및고찰 3.1. 모발표면의마찰력변화와모발손상인식모발이손상되면모발표면에는다양한변화가나타난다. 이미밝혀진바와같이, 모발최외각구조에서는큐티클이들뜨거나혹은파괴되기도하며 18-MEA 와같은지질이손실된다 [14,15]. 따라서손상에의해모발의거칠기를반영하는마찰계수의변화가있음은자명하며, 이를구체적으로확인하기위한조사를진행하였다. Figure 1은손상에의해변화한모발표면을마찰계수의정량적수치로관찰한결과이다. 손상처리를가하지않은흑색모발의경우 0.275 ± 0.05 의마찰계수를나타내었다. 손상처리가 3 회누적될때까지의모발의마찰계수는통계적유의차가나타났다 (N = 5, p < 0.01). 탈색처리를제외한펌과염색처리가이루어진모발은 4 회의누적된처리간마찰계수에서통계적유의차가나타났다 (N = 5, p < 0.01). 4 회까지의누적된손상처리에의한마찰계수의변화를관찰해보면처리방법과 상관없이반복적인손상처리가이루어질경우마찰계수가증가하는것을알수있다. 이는널리알려진바와같이, 염색, 탈색, 펌처리에의해모발산화반응이일어났고 [16], 그결과마찰계수의증가가나타났음을의미한다. 손상방법과무관하게대체로 4 회손상처리까지는마찰계수가증가하였으며, 4 회이후부터는마찰계수의변화에있어통계적유의차가나타나지않았다 (N = 5, p < 0.01). 다만펌의경우는 6 회까지만진행하였는데그이상펌처리를할경우에는케라틴단백질의손상이심각하여모발의강도가심각하게훼손됨에따라모발가닥들이엉켜서마찰력측정이불가능하였기때문이다. 4 회의손상처리에손상방법이다른 3 가지모발트레스모두비슷한마찰계수 0.88을나타내었고, 5 회처리부터는이전 4 회까지의손상처리와대비하여통계적으로유의한마찰계수의변화가나타나지않았다 (N = 5, p < 0.01). 즉손상에의해어느시점까지는모발표면의마찰력이증가하지만, 특정한시점부터는더이상마찰력이변화하지않았다. 이는추가손상처리가모발을더이상손상시키지않는다는것이아니라모발의마찰력측정이기기상의한계로더이상의손상을관찰하기힘든것으로판단된다. 모발표면의손상을측정한마찰력변화를실제소비자의관점에서감성적으로어떻게인식하는지알아보기위 Figure 1. The change of friction coefficient of the damaged hair that various treatment of dyeing, bleaching, and perm was applied successively. (N = 5) 대한화장품학회지, 제 46 권제 3 호, 2020
299 하여염색과탈색으로손상처리한모발을일반인 (N = 50, 남 : 25 명여 : 25 명 ) 을대상으로직접만져보게하였다. 시각등다른감성요인을배제하기위해블라인드테스트로진행하여마찰력과관계가깊은감성적인식요소 인촉감을평가하였다. 구체적으로모발손상처리가누적되었을때, 어느시점에서손상을인지하는지조사하였다. 다만손상처리중펌처리의경우 1 회처리에도모발의구조적변형이발생하여촉감만을기준으로한손상인지 Figure 2. Texture test for the perception of damage upon the hair repeatedly treated either by dyeing (A) or bleaching (B). The texture test was done by rubbing hair swatch between fingers. (N = 25 for male, and 25 for female) J. Soc. Cosmet. Sci. Korea, Vol. 46, No. 3, 2020
300 임병택 서홍안 송상훈 손성길 강내규 평가에는펌처리모발이부적합하기에제외하였다. Figure 2는촉감으로모발의손상을인지한다고응답한인원수를나타낸다. 대체로전체모발샘플에서골고루손상을인지한다고응답하고있다. 응답이많은처리회수를기준으로결과를관찰해보면 Figure 2A에서나타나는것과같이모발에염색이 3 회이루어졌을때전체조사자중 38% 의인원 ( 남성 6, 여성 13) 이촉감으로손상을인지한다고응답하였다. 염색이 5 회이루어진모발샘플을상대로전체 30% 의인원 ( 남성 10, 여성 5) 이손상을인지한다고응답하였다. 탈색의경우에는 Figure 2B에서와같이탈색이 4 회이루어졌을때, 60% 의인원 ( 남성 14, 여성 16) 이손상을인지한다고응답하였다. 염색 1 회모발트레스부터 5 회처리모발트레스까지손상을인지한다고응답한수는 42 명으로전체의 84% 가손상을인지하는것이며, 탈색의경우는 4 회의반복처리가이루어지면전체의 88% 가촉감을기준으로손상을인지하는것으로볼수있다. Figure 1에서염색또는탈색 4 회처리를할경우모발의마찰계수는 f = 0.88로평가되었다. 따라서 Figure 2의결과를 Figure 1에서관찰된바와연관시키면 0.88의마찰계수부터많은소비자들은촉감을기준으로손상을인지한다고볼수있다. 또한 Figure 1의결과와감성평가가정비례하지는않는양상을보이는데이는감성평가의특성상, 모발손상에대한정의가평가자개별마다다르기때문이다. 기기에서측정한모발의마찰계수값의수렴이화학적손상처리 4 회에서일어났으며, 감성적인응답또한화학적손상처리 4 회부터대다수가인지한다고응답하였으므로둘사이에상관관계가있음을확인하였다. 이는마찰계수 f = 0.88이라는정량적인값이특별한의미를가질수있음을보이고있다. 앞서언급하였듯이모발표면의감촉및감성 (texture) 이변화하는이유는표면단백질의변성과큐티클상태, 그리고지질의소실에의해서다 [1,16]. 화학적손상은모발표면의황결합을끊어내어황이시스테익산으로변하게되는단백질의변성을야기하며, 강한염기성으로인한스웰링이나타나고이로인해큐티클들뜸또한발생되기때문에모발의마찰력이변화화할수있다. 한편, 지질에의한소실, 즉 18-MEA 제거에의해발생하는모발마찰력의변화와감성적인식을연결하기위하여, 모발최외각지질 18-MEA 를인위적으로제거한모발의마찰계수의변화를측정하고이모발에대한소비자들의손상인식응답을조사하였다. Figure 3은모발최외각에존재하는표면지질인 18-MEA 를인위적으로제거하여각기다른마찰계수를보이는모발을제작하고, 일반인들 ( 여성, N = 18) 이손상도를평가한결과를그래프로표기한것이다. 마찰계수가다양하게제작된모발을평가자에게보이면서모발손상을최초로인지되는시점의모발샘플을 Figure 3A에표기하였다. 한편이모발샘플들의손상상태에대해 0 5 점사이의점수로평가하게하였고 Figure 3B에나타내었다. Figure 3A에서나타내었듯이 18-MEA 제거에의해인위적으로모발의마찰력을조절한모발샘플중대략 0.60 의값을가지는모발에서가장많은손상인지응답 (11 명, 72%) 이나타났다. 이는 Figure 1과 2에서논한마찰계수 0.88 값과 0.28 정도차이가난다. 그런데염색의경우 Figure 1에서 3 회처리의경우마찰계수가 0.60 정도로평가되었는데, 실제로 Figure 2에서응답자중가장많은 19 명의사람이염색 3 회모발을처음으로손상모발로인지했다는사실은 Figure 3A의결과에서보인마찰계수 0.60 값이수긍할수있는결과임을보이고있다. 한편손상요인에따라큐티클들뜸이나단백질의변성정도가다르기때문에모발의표면마찰계수가달라지는데대체로마찰계수 0.60에서부터손상을인지하는것으로생각된다. 다음으로모발의마찰계수변화와촉감에기반한모발상태를구체적으로점수로나타낸응답을 Figure 3B에표기하였는데, 선형회귀분석을통한기울기의양상이비슷한것을알수있으며 (adjusted R 2 > 0.95), 서로상관관계가있음을암시한다. 즉, 소비자들이인지하는모발의건강함및손상정도는마찰계수의변화와관계가있는것으로보인다. 또한보편적인관점에서모발의마찰계수가수치적으로 0.60 이되었을때소비자들다수가그것을인지할수있다는점은손상된모발에대해마찰계수를 0.60 이하로유지시키면모발건강에대한긍정적인인식을전달할수있다고볼수있다. 대한화장품학회지, 제 46 권제 3 호, 2020
301 Figure 3. Friction coefficient and texture test upon the deficiency in 18-MEA. (A) Several iteration of treatment induced different lack of 18-MEA and it generates various friction coefficients. The friction coefficients are displayed with the initial response which a respondent initially perceived hair damage. (B) Correlation between the friction coefficient and averaged score (N = 16) evaluation of 18-MEA removed hair. A higher averaged score means more positive response for health. 3.2. 모발마찰계수변화와모발의수분거동단락 3.1에서진술한바와같이, 보편적으로일반인들이사용하는모발의화학적처리 ( 염색, 펌, 탈색 ) 에따른모발손상은마찰계수인물리적인수치로표현이가능함을보 았고, 마찰계수와감성적인인지가유사함을보았으며마찰계수가소비자관점에서모발손상을인식하는감성적지표와연결됨을보았다. 모발마찰계수가변하는요인을 Figure 1과 3에서표면단백질과지질손상으로살펴보았 J. Soc. Cosmet. Sci. Korea, Vol. 46, No. 3, 2020
302 임병택 서홍안 송상훈 손성길 강내규 다. 마찰계수가포화되는지점에서의손상도를실험에참가한패널들이손상모발으로인지하였는데, 이는손상요인과상관없이마찰계수에의존하는결과를보였다. 따라서마찰계수가모발손상인지에큰영향을미치는데, 이때모발의마찰계수변화가근본적으로어디서기인하는지살펴볼필요가있다. 모발의마찰계수가변화하는이유는기본적으로표면의상태가변화하기때문이다. 구체적으로는큐티클의들뜸과같은구조적변화, 단백질과지질손실등이그이유이다. 그런데모발을구성하는요소는단백질과지질외에수분이가장높은비율을차지한다 [1]. 그렇다면모발의수분역시마찰계수변화에기여하는바가클것이라는가설을세우고, 마찰계수변화의원인분석을모발수분거동변화에서찾고자실험을진행하였다. Figure 4는누적된손상처리모발의접촉각을측정한결과이다. 염색이처리되지않은무처리모발에서는접촉각이 81.96 ± 4.88 이였다. 염색으로인한손상이진행될수록접촉각은작아지기시작했고, 4 회에서 63.58 ± 9.82 6 회에서 59.03 ± 7.86을기록했다. 기존에진행되었던연구에서밝혀진것과동일하게손상처리가반복될수록모발이친수성을나타내는것을확인할수있다 [17]. 이는모발 이손상되면모발표면의소수성을나타내는지질들이손실되어복구되지않을뿐만아니라, 친수성을나타내는작용기들이그자리에남기때문이다. 손상이진행될수록모발의표면전하가음의방향으로커지는연구결과도이와같은추측을뒷받침한다 [18]. 모발이소수성에서친수성으로변할수록세정과정에서일어나는외부수분유입에따른모발내부의단백질소실도증가하게된다 [19]. Figure 4의결과는손상이진행된모발에수분이더욱쉽게결합하고유지될수있음을의미한다. 이로인하여모발의손상에따라수분거동이변화할것을쉽게예측할수있다. 그렇다면손상에따라모발내부의수분이어떻게변화하는지추가실험을해보았다. 모발의수분은내부에서결합되어있지않은비결합수분과결합되어있는결합수분으로나뉜다 [20,21]. Figure 5 에서보는바와같이먼저 65 로가열할경우가열전모발중량대비무처리모발의경우는 9.03% 의무게가감소하였고염색 4 회모발의경우는 9.16% 가감소하였다. 모발의단백질이타는온도가 200 이상임으로고려할때이무게감소는수분감소에서일어난것이다. 따라서 1 차가열에서일어난수분감소량은비결합수분의증발량을뜻한다. 2 차가열에서는결합수분의증발이일어나게 Figure 4. The contact angle of damaged hair which was repeatedly dyed. (N = 20) 대한화장품학회지, 제 46 권제 3 호, 2020
303 Figure 5. Moisture analyses for damaged hair by dyeing. (A) Kinetic curve of damaged hair for response to 65 and 180 as time increases. The exponential fitting curves are displayed. (B) Final weight of moisture in the damaged hair (N = 3). NS not significant, and * p < 0.05. 되는데이감소량은무처리모발의경우는 13.79% 로관찰되었고염색 4 회모발의경우는 14.21% 가감소하였다. 즉, 염색 4 회모발의경우보다많은수분이있는것으로관찰되었다. Figure 5에서최종적으로증발한모발의수분을표기하였다. 무처리와 4 회염색처리모발의수분량은유의차있게평가되었으며, 4 회와 6 회는유의차가없는것으로평가되었다. 모발손상을반복하여손상도를증가시킬수록모발의전체수분량이증가함을알수있으며, 4 회이상손상부터는마찰계수의변화가적었듯이수분량의변화도차이가없었다. 따라서이결과는모발마찰계수가수분거동과큰상관관계를가짐을보이고있다. D. Gandryra 의연구 [22] 에서원자현미경 (AFM) 을이용하여모발의소수성이증가할수록점착력이작아짐을밝혔다. 계면의점착력은마찰력을결정짓는요소이기때문에소수성모발표면일수록마찰력이작아짐을유추할수있다. 따라서 Figure 4에서보인바와같이모발손상에의해변한모발의소수성이친수성으로변하게되고 Figure 5에서와같이모발의수분량이증가하게되는결과로나타나는데이는점착력을크게만들어모발의마찰력이증가하는것으로판단할수있다. 모발의표면마찰력에는다양한요소가관여한다. 물론모발의수분만으로마찰계수의변화를설명할수는없지만, 본연구는모발손상에따른모발수분변화가마찰계수의변화에기여하고있음을밝히고있다. 이후컨디셔너와같은모발조성물을통한손상모발회복을마찰계수와감성적인평가를통해해석하는연구의바탕이될것을기대하며고객관점에서의모발제품개발에활용하고자한다. 4. 결론펌, 탈색, 염색과같은미용을위한모발처리에따라손상된모발의마찰력을측정한뒤마찰계수의정량적인수치를관찰하였다. 모발손상을일으키는화학적처리의반복에따라마찰계수가증가하였으며, 4 회가량이상의탈색, 염색처리에서는마찰계수에큰변화가없음을확인하였다. 펌의경우탈색, 염색처리와다르게 1 회처리에도모발의구조적변형이발생하여촉감을기준으로하는손상인지평가에는부적합함을확인하였다. 따라서탈색, 염색에의해손상된모발을대상으로일반인들에게감성평가를진행하였고, 이때마찰계수 0.6에서 0.8의정량적인수치값에서손상인지응답이도출됨을확인하였다. J. Soc. Cosmet. Sci. Korea, Vol. 46, No. 3, 2020
304 임병택 서홍안 송상훈 손성길 강내규 한편 18-MEA 를인위적으로소실시켜마찰계수를조절한모발에서도마찰계수값과손상을인지하는감성적인응답의상호연관성이있음을보였다. 마침내이와같은현상의근본적인원인에모발의표면의소수성변화에의한수분거동이기여함을확인하였다. 향후이연구는모발의손상도와건강함을인지하는감성평가를마찰력기기평가값과병행시킬수있는평가의바탕이될것으로기대한다. Reference 1. C. R. Robbins, Chemical and physical behavior of human hair, Ed C. R. Robbins, 94, Springer, Heidelberg (2012). 2. M. L. Tate, Y. K. Kamath, S. B. Ruetsch, and H. D. Weigmann, Quantification and prevention of hair damage, J. Soc. Cosmet. Chem., 44, 347, (1993). 3. E. Fernandez, C. Barba, C. Alonso, M. Marti, J. L. Parra, and L. Coderch. Photodamage determination of human hair, J. Photochem. Photobiol. B, Biol., 106, 101 (2012). 4. I. P. Seshadri and B. Bhushan, In situ tensile deformation characterization of human hair with atomic force microscopy, Acta Mater., 56(4), 774, (2008). 5. J. L. Bantignies, G. L. Carr, D. Lutz, S. Marull, G. P. Williams, G. Fuchs, Chemical imaging of hair by infrared microspectroscopy using synchroton radiation, J. Cosmet. Sci., 51, 73 (2000). 6. E. Fernandez, C. Barba, C. Alonso, M. Marti, J. L. Parra, L. Coderch, Photodamage determination of human hair, J. Photochem. Photobiol. B, Biol., 106, 101 (2012). 7. W. Boucsein, F. Schaefer, M. Kefel, and P. Busch, W. Eisfeld. Objective emotional assessment of tactile hair properties and their modulation by different product worlds, Int J Cosmet Sci, 24(3), 135 (2002). 8. A. Galliano, J. Y. Kempf, M. Fougere, M. Applebaum, L. J. Wolfram, and H. Maibach, Comparing touch senses of naive and expert panels through treated hair swatches: which associated wordings correlate with hair physical properties?, Int J Cosmet Sci, 39(6), 653, (2017). 9. S. Bouabbache, A. Galliano, P. Littaye, M. Leportier, F. Pouradier, E. Gillot, S. Panhard, G. Loussouarn. What is a caucasian fine hair? comparing instrumental measurements, self-perceptions and assessments from hair experts, Int. J. Cosmet. Sci., 38(6), 581, (2016). 10. C. Robbins, P. Mirmirani, A. G. Messenger, M. P. Birch, R. S. Youngquist, M. Tamura, T. Filloon, F. Luo. What women want quantififying the perception of hair amount: an analysis of hair diameter and density changes with age in caucasian women, Br. J. Dermatol., 167(2), 324, (2012). 11. M. Ezure, N. Tanji, Y. Nishita, T. Mizooku, S. Nagase, T. Osumi, The secrets of beautiful hair: why is it flexible and elastic?, Cosmetics., 6(3), 40, (2019). 12. M. L. Tate, Y. K. Kamath, S. B. Ruetsch, H. -D. Weigmann. Quantification and prevention of hair damage, J. Soc. Cosmet. Chem., 44, 347, (1993). 13. H. Tanamachi, S. Tokunaga, N. Tanji, M. Oguri, and S. Inoue, 18-MEA and hair appearance, J. Cosmet. Sci., 61(2), 147 (2010). 14. Y. Masukawa, H. Tsujimura, H. Tanamachi, H. Narita, G. Imokaw, Damage to human hair caused by repeated bleaching combined with daily weathering during daily life activities. Exog Dermatol., 3, 273 (2004). 15. S. Hilterhaus-bong, H. Zahn, Contributions to the chemistry of human hair: II. Lipid chemical aspects of permanently waved hair, Int. J. Cosmet. Sci., 11(4), 167, (1989). 16. J. T. Guthrie, A. Kazlauciunas, L. Rongong, S. Rush, The characterisation of treated and dyed hair. Dyes Pigm., 29(1), 23 (1995). 17. R. A. Lodge, B. Bhushan, Wetting properties of human hair by means of dynamic contact angle measurement, J. Appl. Polym. Sci., 102(6), 5255 (2006). 18. F. M. Maddar, D. Perry, R. Brooks, A. Page, P. R. Unwin, Nanoscale surface charge visualization of human hair, Anal. Chem., 91(7), 4632, (2019). 대한화장품학회지, 제 46 권제 3 호, 2020
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