KR102663637B1

KR102663637B1 - 전기분해수를 사용하는 모발의 펌 형성 방법

Info

Publication number: KR102663637B1
Application number: KR1020230094573A
Authority: KR
Inventors: 강상모; 조영재
Original assignee: 건국대학교 산학협력단
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2023-07-20
Publication date: 2024-05-08
Also published as: JP2023510126A; WO2021125783A1; KR20230112598A; JP7444492B2; US20220322803A1

Abstract

본 발명의, 전기분해수를 다수 횟수로 혹은 특정 시간 이상으로 사용하는 모발의 펌 형성 방법에 의하면, 모발의 손상이 매우 적어 반복적인 시술이 가능하고, 기존 방법에 비해 손상모 및 금발의 퍼머가 가능하며, 과산화수소 이상의 산화력을 나타내고, 모발손상은 더 적게 나타나며, 비듬균을 억제하고, 펌 후 염료 용출이 현저히 줄어드는 효과가 있음이 밝혀졌다. 따라서, 본 발명의 전기분해수를 다수 횟수로 혹은 특정 시간 이상으로 사용하는 모발의 펌 형성 방법은 모발 펌 형성 분야에서 인체에 대한 유해성 없이 효과적으로 펌을 형성할 수 있는 방법으로 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 염색 및 펌 처리된 모발, 염색모 및 탈색모를 전기분해수로 세척하는 경우 증류수로 세척한 것에 비해 모발의 인장강도가 유지되며, 염색된 모발의 염료 유실이 적은 장점이 있다.

Description

전기분해수를 사용하는 모발의 펌 형성 방법{Hair-perming process using electrolyzed water}

본 발명은 모발의 펌 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기분해수를 사용하는 모발의 펌 형성 방법에 관한 것이다.

현재의 펌처리(perm process) 과정에는 2종류의 제제를 사용한다. 첫 번째로 사용되는 환원제(reduction agent)에는 티오글리콜산(thioglycollic acid)이나 시스테인(cysteine)과 같이 환원력이 있는 성분이 포함되어 있다. 이 성분들은 모발의 시스틴(cystine)을 환원시켜 이황화결합(disulfide bond)을 분해한다. 이 때 시스테인은 주로 비 나선형 중간 필라멘트(non helical intermediate filament)의 이황화결합을 분해하며, 티오글리콜산은 중간 필라멘트(intermediate filament)와 매트릭스 단백질(matrix protein), 혹은 매트릭스 단백질끼리의 이황화결합을 분해한다. 이러한 특성으로 인해 티오글리콜산은 시스테인에 비해 퍼머 효율은 높으나, 모발이 약간 더 손상된다.

두 번째로 사용되는 산화제(oxidation agent)는 모발의 모양을 물리적으로 고정시킨 뒤 처리하면, 환원된 시스테인을 산화시켜 이황화결합을 만들어 모발의 형태를 고정시킨다. 산화제에는 브롬산 나트륨(sodium bromate)이나 과산화수소와 같이 산화력이 있는 성분이 포함되어 있다. 일반적으로 브롬산 나트륨보다 과산화수소가 펌효율이 더 좋다.

산화제로 사용되는 과산화수소는 모발에 치명적인 손상을 유발한다. 과산화수소의 처리 시간이 길수록 모발 손상이 증가하는데, 모발 손상의 지표로서 알려진 시스테인산(cysteic acid)의 비율이 증가하는 것이 보고되었다. 이러한 비가역적인 손상으로 인해 손상된 모발은 다시 펌 처리가 어렵다.

또한, 과산화수소는 피부에서는 염증반응을 일으켜 피부홍반 등을 유발한다. 그리고 과산화수소가 in vitro 실험에서 DNA 손상을 일으켰다고 보고되었다. 특히 과산화수소의 분자는 작고 무극성이기 때문에 세포막을 쉽게 통과할 수 있어 더 큰 손상을 일으킬 수 있다고 알려져 있다. 그리고 쥐를 이용한 동물 실험에서 과산화수소를 이용한 탈색제가 피부의 부어오름과 화학적 화상을 일으킨다고 보고되었다.

마찬가지로 산화제로 사용되는 브롬산염 역시 인체에 대한 유해성이 밝혀져 있다. 장기적인 브롬산염 노출은 현기증, 어지럼증, 청력의 손상을 일으키며, International Agency for Research on Cancer (IARC)에서 브롬산 칼륨(potassium bromate)을 Group 2B 발암물질로 지정하였다.

한국특허공개 제10-2018-0045158호 (2018년05월04일) 한국특허공개 제10-2012-0095321호 (2012년08월28일)

퍼머넌트 웨이브에 사용되는 과산화수소 및 브롬산염(bromate)은 인체에 유해하며 모발을 손상시키므로, 반복 시술시 완전한 형태의 펌을 형성하지 못한다. 따라서, 본 발명의 발명자들은 펌처리 시 유해한 과산화수소와 브롬산염를 대체하기 위한 방법을 연구하던 중, 반복 시술시 완전한 형태의 펌을 형성하지 못하는 현상이 모발의 구조 유지에 주 역할을 하는 시스틴의 과산화 및 산화적 손상에 의한 것이고, 이러한 손상을 줄이기 위해 산화력이 제한적인 전기분해 수소수와 전해수를 이용하는 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다. 또한, 금발과 같이 화학적으로 약한 모발에 대한 퍼머넌트 웨이브를 달성할 수 있는 퍼머넌트 웨이브 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 전기분해수를 포함하는 모발세척용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 전기분해수를 모발에 처리하는 단계를 포함하는, 모발 세척방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따라, (a) 모발에 환원제를 처리한 후 모발을 고정시키는 단계: 및 (b) 상기 고정된 모발에 전기분해수를 2회 이상 처리하는 단계를 포함하는, 모발의 펌 형성 방법이 제공된다.

일 구현예에서, 단계(a)의 상기 모발은 자연흑모, 금발, 탈색모, 곱슬머리 및 갈색모로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.

일 구현예에서, 단계(b)의 상기 전기분해수는 전기분해 수소수 또는 전해수일 수 있으며, 상기 전기분해 수소수는 양이온 교환막이 구비된 수소수 생성기에서 제조된 전기분해 수소수일 수 있으며, 상기 전해수는 음극과 양극을 분리하지 않고 물을 전기분해하는 공정으로 제조된 전해수일 수 있다.

일 구현예에서, 단계(b)의 상기 전기분해수는 출력 11W 이상인 전해수기로 제조된 전기분해수일 수 있으며, 제조된 후 30분 이내에 사용되는 것일 수 있다.

일 구현예에서, 단계(b)의 상기 전기분해수는 온도 10~90 ℃일 수 있으며, pH 0.7~11.5일 수 있다.

일 구현예에서, 상기 펌은 퍼머넌트 웨이브 또는 스트레이트 펌일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 모발의 펌 형성용 전기분해수가 제공된다.

일 구현예에서, 상기 전기분해수는 전기분해 수소수 또는 전해수일 수 있으며, 상기 전기분해 수소수는 양이온 교환막이 구비된 수소수 생성기에서 제조된 전기분해 수소수일 수 있으며, 상기 전해수는 음극과 양극을 분리하지 않고 물을 전기분해하는 공정으로 제조된 전해수일 수 있다.

일 구현예에서, 상기 전기분해수는 출력 11W 이상인 전해수기로 제조된 전기분해수일 수 있다.

일 구현예에서, 상기 전기분해수는 온도 10~90 ℃일 수 있으며, pH 0.7~11.5일 수 있다.

또한, 본 발명은 전기분해수를 포함하는 모발 세척용 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 전기분해수를 모발에 처리하는 단계를 포함하는, 모발 세척방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예로, 상기 전기분해수는 전해수 또는 수소수일 수 있다.

본 발명의 일 구현예로, 상기 모발은 염색 및 펌 처리된 모발 또는 염색 처리된 모발일 수 있다.

도 1은 상이한 출력의 제조기로 제조된 수소수(24W)와 전해수(27W)를 상이한 시간 동안 방치한 후 시스테인에 반응시켜 생성되는 시스틴 생성량을 나타낸 그래프이다.
도 2는 펌처리시 2제 수소수 처리 횟수에 따른 자연흑모의 웨이브 효율을 나타낸 사진이다.
도 3a는 2제로 수소수 처리횟수에 따른 펌모의 세척시 모발(금발) 길이 변화를 나타낸 사진이다.
도 3b는 연화펌처리시 2제 전해수 처리횟수에 따른 웨이브 효율(탈색모)이다.
도 3c는 펌처리시 2제로 과산화수소 및 수소수 10회 처리에 따른 갈색모의 웨이브 효율을 나타낸 사진이다.
도 3d는 펌 2제로 25℃ 전기분해 전해수 사용시 모발 길이 변화를 나타낸 사진이다.
도 3e는 펌 2제로 90℃ 전기분해 전해수 사용시 모발 길이 변화를 나타낸 사진이다.
도 4는 출력이 다른 수소수 생성기로 만들어진 수소수 콜드펌 처리시 금발 모발에서의 웨이브 효율을 나타낸 사진이다.
도 5는 출력이 다른 수소수 생성기로 만들어진 수소수 콜드펌 처리시 웨이브 효율(자연흑모)을 나타낸 사진이다.
도 6은 전해수와 수소수로 콜드펌 처리시 금발에서의 웨이브 효율을 비교한 것이다.
도 7은 전해수와 수소수의 콜드펌 처리시 자연흑모발에서의 웨이브 효율을 비교한 것이다.
도 8은 pH 4-10 수소수의 콜드펌 처리 펌모의 세척에 따른 모발 길이 변화(자연흑모)를 나타낸 것이다.
도 9는 pH 1-4, pH 0.7 수소수 콜드펌 처리 펌모의 세척에 따른 모발 길이 변화(자연흑모)를 나타낸 것이다.
도 10은 pH 10-12 수소수 콜드펌 처리 펌모의 세척에 따른 모발 길이 변화(자연흑모)를 나타낸 것이다.
도 11은 pH 11.25-12.25 수소수 콜드펌 처리 펌모의 세척에 따른 모발 길이 변화(자연흑모)를 나타낸 것이다.
도 12는 pH 0.7, pH 1, pH 7 전해수 콜드펌 처리 펌모의 세척에 따른 모발 길이 변화(자연흑모)를 나타낸 것이다.
도 13은 pH 10-12 전해수 콜드펌 처리 펌모의 세척에 따른 모발 길이 변화(자연흑모)를 나타낸 것이다.
도 14는 각 상이한 온도의 수소수 콜드펌 처리 펌모의 세척에 따른 모발 길이 변화(자연흑모)를 나타낸 것이다[Lane 1: 20 ℃; Lane 2: 40 ℃; Lane 3: 60 ℃; Lane 4: 80 ℃; Lane 5: 90 ℃].
도 15는 각 상이한 온도의 수소수 콜드펌 처리 펌모의 세척에 따른 모발 길이 변화(자연흑모)를 나타낸 것이다.
도 16은 각 상이한 온도의 전해수 콜드펌 처리 펌모의 세척에 따른 모발 길이 변화(자연흑모)를 나타낸 것이다.
도 17은 곱슬머리의 스트레이트 펌 처리 결과이다[1-1: 과산화수소수 처리; 1-2: 수소수 처리].
도 18은 곱슬머리의 스트레이트 펌 처리 결과이다[3-1: 과산화수소수 처리; 4-1: 전해수 처리].
도 19는 수소수와 전해수를 이용한 펌모의 ATR-FTIR 스펙트럼(1,300～1,000 ㎝^-1)이다[Color lines: green, control; red, hydrogen peroxide-based perm hair; purple, electrolytic hydrogen water-based perm hair; blue, electrolytic water-based perm hair].
도 20은 인모 가발(퍼머 전) 사진이다.
도 21은 인모 가발(퍼머 후 1회 세척) 사진이다.
도 22는 인모 가발(퍼머 후 15회 세척) 사진이다.
도 23은 인모 가발(퍼머 후 30회 세척) 사진이다.
도 24는 전기분해수에 의한 Malassezia furfur의 살균효과를 나타낸 것이다.
도 25는 펌처리 시 2제로 과산화수소, 전해수 또는 수소수 처리시 모발 외관을 나타낸 것이다.
도 26은 과산화수소, 전기분해 수소수, 전해수를 이용한 펌 효율을 측정하기 위하여 세척 후 길이 측정 및 사진촬영한 것이다(라인 1: 증류수로 세척, 라인 2: 1회는 수소수 및 그 외 증류수, 라인 3: 수소수, 라인 4: 1회는 전해수 및 그 외 증류수, 라인 5: 전해수).
도 27은 흑갈색 염색모에 대한 증류수, 수소수 및 전해수를 이용하여 세척한 결과를 나타낸 것이다.
도 28은 붉은색 염색모에 대한 증류수, 수소수 및 전해수를 이용하여 세척한 결과를 나타낸 것이다.
도 29은 파란색 염색모에 대한 증류수, 수소수 및 전해수를 이용하여 세척한 결과를 나타낸 것이다.
도 30은 수소수 제조기 또는 전해수기를 이용시 시스테인을 시스틴으로 만드는 속도를 비교 실험한 결과이다.

본 발명은 (a) 모발에 환원제를 처리한 후 모발을 고정시키는 단계: 및 (b) 상기 고정된 모발에 전기분해수를 2회 이상 처리하는 단계를 포함하는, 모발의 펌 형성 방법을 제공한다.

본 발명에서는 모발의 펌처리에서 산화제로 사용되는 과산화수소 또는 브롬산염의 독성 내지는 부작용을 극복하기 위하여 전해수를 이용한다. 일반적으로 전기분해 과정에서는 H₂와 O₂가 생성된다고 알려져 있으나, ㆍOH, O₃, H₂O₂, ㆍO₂ ^-, ㆍH도 물의 전기분해 과정에서 생성된다. 동시에 전해질에 염소(chlorine)가 포함되어 있는 경우 HOCl, OCl^- 등의 산화성 물질이 생성된다. 이러한 방식으로 제조된 전해수의 경우 양극에서 생성된 산성전해수와 음극에서 생성된 염기성전해수가 생성되며, 양쪽 모두 유해한 잔유물이 생기지 않아 식품의 살균에 사용된다. 이 두 가지 전해수를 섞는 경우 일반적으로는 중화되어 일반 물의 성분과 동일하여야 하나, 염기성전해수와 산성전해수에 비해 약한 환원력을 가지고 있으나, 동시에 HOCl와 같은 산화성 물질을 포함하고 있으며, 이는 전해수의 산화력에서 큰 비중을 차지한다.

최근 수소 기체 및 라디칼이 항산화능을 나타낸다는 연구 결과가 나온 이후, 전기분해를 통한 수소수 생성기가 판매되고 있다. 물을 전기분해하는 경우 양극에서는 수소 이온과 산소 분자, 음극에서는 수산화 이온과 수소 분자가 생성되며, 이를 분리시키는 경우 음극의 pH는 상승하게 된다. 이 때 양이온 교환막인 나피온(Nafion)으로 분리하게 되면 양극에서 생성된 수소 이온이 음극으로 이동하여 수산화 이온을 중화시키며, 음극에서는 수소 분자가 많이 녹아 있는 동시에 pH 역시 중성에 가까운 물을 얻을 수 있으며, 이러한 물을 본 명세서에서 "수소수" 또는 "전기분해 수소수"로 지칭한다. 본 발명에서는 양이온 교환막인 Nafion 장착된 수소수 생성기를 사용하여 수소수를 제조하여 실험하였다.

"전해수(전기분해수)"는 음극과 양극을 분리하지 않아, 생성된 수소 이온과 수산화 이온이 중화되고, 결과적으로 중성이며, 산소 분자와 수소 분자 모두 높은 농도인 물을 지칭한다.

전기분해 과정에서 같이 생성되는 활성산소인 ㆍOH, O₃, H₂O₂, ㆍO₂ ^-의 경우 만들어지는 양이 적으며, 생성 뒤 30일 이상 지속되는 HOCl와는 달리, 화학적으로 불안정하여 다른 라디컬을 생성하거나 다른 분자와 반응하여 사라진다. 그러나 예비실험을 통해 전해수의 시스틴 생성력이 1시간 이내로 사라지며(대부분 25분 혹은 30분 이내 사라짐), NaH₂PO₄와 같은 염소가 포함되어 있지 않은 전해질을 사용하여도 NaCl을 넣었을 때와 동일한 펌 형성력과 시스틴 생성력을 나타내는 것을 통해, 라디칼(radical)에 의해 펌이 형성되는 것으로 추정된다.

전기분해를 통해서도 고농도의 과산화수소를 생성할 수 있으나, 본 발명에서와 같이 촉매를 사용하지 않는 경우에는 매우 낮은 생성 속도를 보인다. 그 예로 0.8 A, 수소가스 유량 1.2×10^-7m³ㆍs^-1조건에서 3시간 동안 전기분해한 결과, 5.88×10^-4mol을 생성하며, 본 발명의 실험에 해당 수치를 적용하면 2.45×10^-4mol로, 기존의 펌제에서 사용되었던 과산화수소 2% 용액에 비해 너무 낮은 농도이다. 그리고 과산화수소의 경우 세척한 뒤에도 남아 추가적인 지연 산화(delayed oxidation)를 일으키는데, 전기분해 전해수의 경우 유해한 잔여물질이 남지 않으며, 최종적으로 모든 물질이 다시 물로 돌아가기 때문에 지연 산화가 없다.

본 발명의 펌 형성 방법은 모발에 환원제를 처리한 후 모발을 고정시키는 단계[즉, 단계(a)]를 포함한다. 단계(a)는 모발의 시스틴(cystine)을 환원시켜 이황화결합(disulfide bond)을 분해하는 단계이다. 단계(a)에서, 모발에 환원제를 처리한 후 환원제를 제거하거나 혹은 제거하지 않은 상태로 모발을 고정시킬 수 있다. 또한, 상기 모발은 펌 형성이 가능한 모발(인모 및 가발모)이라면 제한 없이 적용 가능하며, 예를 들어, 자연흑모, 금발, 탈색모, 곱슬머리 및 갈색모로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 펌 형성 방법은 상기 고정된 모발에 전기분해수를 2회 이상 처리하는 단계[즉, 단계(b)]를 포함한다. 단계(b)는 모발의 모양을 물리적으로 고정시킨 후 산화제를 처리하면, 환원된 시스테인을 산화시켜 이황화결합을 만들어 모발의 형태를 고정시키는 단계이다. 단계(b)에서, 상기 전기분해수는 전기분해 수소수 또는 전해수일 수 있으며, 상기 전기분해 수소수는 양이온 교환막이 구비된 수소수 생성기에서 제조된 전기분해 수소수일 수 있으며, 상기 전해수는 음극과 양극을 분리하지 않고 물을 전기분해하는 공정으로 제조된 전해수일 수 있다.

일 구현예에서, 단계(b)의 상기 전기분해수는 출력 11W 이상, 바람직하게는 15W 이상, 더욱 바람직하게는 20W 이상인 전해수기로 제조된 전기분해수일 수 있다.

일 구현예에서, 단계(b)의 상기 전기분해수는 제조된 후 30분 이내에 사용되는 것일 수 있다.

일 구현예에서, 단계(b)의 상기 전기분해수는 온도 10~90 ℃일 수 있으며, 바람직하게는 10~40 ℃일 수 있다. 25 ℃ 정도의 전기분해수를 사용하는 경우에는 처리 시간이 약 55초 이상, 바람직하게는 1분 이상 사용할 수 있으며, 90 ℃ 정도의 전기분해수를 사용하는 경우에는 처리 시간이 약 40초 이상, 바람직하게는 45초 이상 사용할 수 있다.

일 구현예에서, 단계(b)의 상기 전기분해수는 pH 0.7~11.5일 수 있다.

본 발명은 또한, 모발의 펌 형성용 전기분해수를 제공한다.

일 구현예에서, 상기 전기분해수는 전기분해 수소수 또는 전해수일 수 있으며, 이 때, 상기 전기분해 수소수는 양이온 교환막이 구비된 수소수 생성기에서 제조된 전기분해 수소수일 수 있으며, 상기 전해수는 음극과 양극을 분리하지 않고 물을 전기분해하는 공정으로 제조된 전해수일 수 있다.

일 구현예에서, 상기 전기분해수는 출력 11W 이상, 바람직하게는 15W 이상, 더욱 바람직하게는 20W 이상인 전해수기로 제조된 전기분해수일 수 있다.

일 구현예에서, 상기 전기분해수는 온도 10~90 ℃일 수 있으며, 바람직하게는 10~40 ℃일 수 있다.

일 구현예에서, 상기 전기분해수는 pH 0.7~11.5일 수 있다.

다른 양태로서, 본 발명은 전기분해수를 포함하는 모발 세척용 조성물을 제공한다.

다른 양태로서, 본 발명은 전기분해수를 모발에 처리하는 단계를 포함하는, 모발 세척방법을 제공한다.

펌모를 전기분해수로 세척하여 웨이브 효율을 보다 좋게 유지할 수 있다.

본 발명의 일 구현예로, 상기 조성물은 모발의 염료 유실 방지 용도일 수 있다.

본 발명의 일 구현예로, 상기 세척 방법은 모발에 염색 또는 염색 및 펌을 처리한 다음, 전기분해수를 모발에 도포하여 모발을 세척하는 방법일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서는 전기분해수를 이용하여 탈색모를 세척하는 경우 증류수로 세척하는 것에 비하여 모발의 인장강도가 더 강하게 유지되는 것을 확인하였으며, 전해수가 수소수보다 더 효과적임을 확인하였다.

본 발명의 일 구현예에서는 전기분해수를 이용하여 염색 및 펌 처리된 모발 또는 염색 처리된 모발을 세척하는 경우 증류수로 세척한 경우에 비하여 모발에 처리된 염료 유실이 적은 것을 확인하였으며, 전해수가 수소수보다 더 효과적임을 확인하였다. 펌모는 전기분해수로 세척하여 웨이브 효율을 보다 좋게 유지할 수 있다.

상호 모순되지 않는 한, 상기 모발 세척용 조성물 및 모발 세척방법에는 상술한 모발의 펌 형성방법과 관련한 수소수, 전해수, 이들의 제조방법 등에 관한 설명이 적용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

<실시예>

1. 수소수 및 전해수의 시스틴 생성능 측정

시스테인은 공기 중에서 불안정하여 시스테인끼리 결합하여 시스틴을 만드는 성질이 있다(Hirs, C. W. (1967). Performic acid oxidation. In Methods in enzymology (Vol. 11, pp. 197-199). Academic Press.). 그리고 시스틴은 물에 불용성으로 침전한다. 이러한 성질을 통해 시스테인에 방치 시간이 다른 전기분해 수소수 및 전해수를 첨가하여 시스틴이 만들어지는 양을 측정하였다. 사용된 전기분해 수소수 및 전해수의 생성에는 증류수에 NaCl을 첨가하여 만든 0.05% NaCl 용액을 사용하였다. 수소수는 원료수 400 ml를 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거쳤다. 전해수는 출력 27 w (9 V, 3 A) 전해수기(에코웰, Korea)에 넣고 20분간 전해수 생성과정을 거쳤다. 이를 전해수로 사용하였다.

시스테인 0.75 g 씩을 7개의 15 ml 시험관에 각각 넣은 뒤, 전기분해 수소수 및 전해수 생성 직후부터 각각 5분, 10분, 15분, 20분, 25분, 30분간 방치한 전기분해 수소수 및 전해수를 15 ml씩 시스테인 함유 6개의 시험관에 주입 후 각각 30분간 반응시켰다. 시스테인 용액에 녹아있는 시스테인은 공기 중의 산소농도에서도 산화되기 때문에, 반응시간이 지난 후 반응하지 않은 시스테인을 포함하고 있는 상층액을 원심분리(2000 × G, 5분)로 제거하여 시간에 따른 추가적 반응을 막았다.

침전된 시스틴은 증류수 3 ml를 첨가하여 부유시킨 뒤, 660 nm에서 혼탁도(turbidity)를 측정하고, 그리고 표준물질(standard)을 이용하여 시스틴 생성량으로 계산하였다. 실험 대조군(Experimental control)은 증류수에 NaCl을 첨가하여 만든 0.05% NaCl 용액을 끓인 뒤 냉각시켜 나머지 하나의 시스테인함유 시험관에 주입 후 30분간 반응시켰다. 상기 실험을 3회 반복하여 IBM SPSS statistics for Windows, version 20.0(IBM, USA)를 통해 평균 및 표준오차를 계산하였다.

실험 전 전기분해로 제조한 전기분해 수소수, 전해수 pH는 6.8로 전기분해 제조 전후 차이가 없었다.

시스테인에 전기분해 수소수 및 전해수를 가하여 생성된 침전물의 현탁도(turbidity)는 도 1과 같다. 전기분해 수소수 및 전해수 생성 직후, 그리고 생성직후부터 5분 간격으로 각각 다르게 방치 후 시스테인에 첨가하여 생성된 침전물을 측정하였다. 생성물의 농도를 탁도로 측정한 결과, 수소수(24 W 기기)는 0.563, 0.399, 0.323, 0.206, 0.148, 0.030, 0.029로 나왔다. 전해수(27 W 기기)는 0.751, 0.602, 0.402, 0.328, 0.199, 0.069, 0.028로 나왔다. 실험 대조군은 30분간 반응시킨 경우 0.031, 0.039로, 수소수 24 W 기기로 생성된 전기분해 수소수를 25분 방치하고 주입하여 30분간 반응시킨 값과 거의 같은 값을 보였다. 또한, 전해수 27 W 기기의 경우 30분 방치하고 주입하여 30분간 반응시킨 값과 거의 같은 값을 보였다. 이렇게 시스테인 0.75g씩에 전기분해 수소수를 첨가하여 생성된 침전물은 무게로 환산한 결과 각각 0.0103g, 0.0073g. 0.0059g, 0.0038g, 0.0027g, 0.0005g, 0.0005g이었으며, 전해수를 첨가하여 생성된 침전물은 무게로 환산한 결과 각각 0.0137g, 0.0110g. 0.0073g, 0.0060g, 0.0036g, 0.0013g, 0.0005g이었다. 실험 대조군은 0.0006g과 0.0007g이었다. 이와 같이 전기분해 수소수의 시스테인으로부터 시스틴 변환을 촉진하는 능력은 25분 후에는 사라지는 것을 알 수 있었다. 전해수의 시스테인으로부터 시스틴 변환을 촉진하는 능력은 30분 후에는 사라지는 것을 알 수 있었다. 따라서 펌 처리시 전기분해 수소수, 전해수는 생성 직후 바로 처리하는 것이 웨이브 효율에 바람직하다.

2. 2제로 전기분해 수소수의 반복 펌처리 및 온도에 따른 효과 비교

1) 자연흑모

전기분해 수소수의 웨이브 형성력 비교에 사용된 원료수는 수돗물을 사용하였다. 참고로 펌실험에서 원료수는 증류수에 NaCl을 첨가하여 만든 0.05% NaCl 용액과 수돗물의 경우 차이가 미비하였다. 수소수는 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 25℃ 수돗물 400ml를 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거친 것을 실험에 사용하였다. 펌과정은 일반적인 상온(콜드펌)에서 실시하였다. 펌처리시 1제는 시판중인 헤어119(이손화학, 대한민국)를 사용하였으며, 주원료는 시스테인에이치씨엘, 시스테아민에이치씨엘이다. 2제로는 전기분해 수소수를 사용하였다.

모발은 자연흑모를 50가닥정도 고정하여 길이를 27 cm로 잘라 실험에 사용하였다. 펌과정은 다음과 같이 진행하였다. 자연흑모를 위 기준에 따라 고정 및 세척과정을 진행하였다. 세척 후 건조시킨 모발다발에 1제(Hair119 Clinic SuBoon Perm, Eson Chemical, Korea)를 37℃에서 25분간 처리하여 환원시켰다. 환원과정 후, 웨이브 효율의 재현성을 높이기 위하여 증류수로 세척하여 1제를 제거하였다. 세척한 모발은 8 mm 지름의 롯드에 감아 고정시켰다. 롯드에 고정된 모발에 전기분해 수소수를 2분 간격으로 1, 2, 4, 7, 10회 도포하여 재산화하였다. 반복 도포시 피펫으로 회당 5 ml로 처리하였다. 펌 과정을 끝낸 후 롯드를 제거하였다. 펌 효율을 측정하기 위하여 세척 후 길이 측정 및 사진촬영을 진행하였다(도 2). 하기 표 1은 펌처리시 2제 수소수 처리횟수에 따른 펌모의 세척시 모발(자연흑모)의 길이 변화 결과이다.

Lane	1	2	3	4	5
수소수 처리 횟수	1	2	4	7	10
1회 세척	23.4 cm	22.8 cm	21.5 cm	21.3 cm	20.3 cm
15회 세척	24.2 cm	23.1 cm	22.5 cm	21.8 cm	21.4 cm
30회 세척	24.9 cm	24.1 cm	23.7 cm	23.4 cm	22.2 cm

상기와 같이 실험한 결과, 수소수는 1회 처리부터 30회 세척시까지도 웨이브가 유지되었으나 처리횟수에 비례적으로 웨이브가 잘 나타났다(도 2). 따라서, 2제로 사용된 수소수는 처리 횟수 증가에 따라 웨이브도 좋아짐을 알 수 있다.

2) 금발모

실험에 사용된 금발 모발은 전처리 과정을 거치지 않은 머리(Moresoo, 영국)를 사용하였으며, 펌처리에 사용된 모발은 27cm 길이, 0.2g씩으로 나누어 고정시켜 사용하였다. 롯드를 이용하여 일반 미용실에서 사용하는 방법에 따라, 환원제로서 아세틸시스테인(케론시스테인, 일진코스메틱, 한국) 처리, 중간 세척, 세팅, 산화제 처리, 세척 후 측정 순으로 진행하였다. 금발 모발을 환원제로서 아세틸시스테인으로 처리 후 37℃에서 5분간 방치하였다. 웨이브 효율의 재현성을 높이기 위하여 증류수로 세척하여 모발에서 환원제를 제거한 뒤 직경 8 mm 롯드에 나선형(spiral) 방식으로 와인딩하였다. 수소수는 2분 간격으로 5회, 10회, 15회 처리하였다. 반복 도포시 피펫으로 회당 5 ml로 처리하였다. 그리고 모발을 분리하였다. 이들을 1회 세척 후 퍼머 모발의 길이를 측정하였다. 그 후 1일 1회씩, 30회 반복 세척하였을 때의 퍼머 효율을 확인하였다(도 3a). 세정제는 Natural shampoo (Repit, Korea)를 사용하였다.

수소수 제조 방법은 다음과 같다. 증류수에 NaCl을 첨가하여 0.05% NaCl 용액을 만든 후, 가염 증류수를 5분정도 끓여 용존산소(dissolved oxygen)를 최대한 제거한 후 25℃로 급랭(water cooling)시켰다. 이렇게 만든 400 ml를 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거쳤다.

상기와 같이 실험한 결과, 수소수 5회 처리 시료는 1회 세척에서는 웨이브가 좋았으나 30회 세척시는 웨이브가 사라졌다. 그러나 수소수 10회, 15회 처리 시료는 30회 세척에서도 웨이브 지속력이 좋았으며, 15처리가 가장 좋았다. 따라서 웨이브 지속력은 수소수 처리 횟수에 비례적으로 좋았다.

펌처리 후 1회 세척 시료들에서 수소수 5회 처리(lane 1) 경우는 수소수 10회 처리(lane 2), 15회 처리(lane 3)의 것보다 웨이브가 좀 늘어졌다. 30회 세척시는 수소수 5회 처리(lane 1) 경우는 웨이브가 사라졌으며, 수소수 10회 처리(lane 2), 15회 처리(lane 3)의 경우는 웨이브가 잘 유지되었으며, 수소수 15회 처리가 가장 좋았다. 따라서, 펌처리가 어려운 금발의 경우도 수소수 10회 처리로 2일에 1회씩 세척한다고 가정하면 적어도 2개월간 웨이브가 유지될 수 있다는 것을 알 수 있다.

3) 탈색모

펌제로 사용한 1제는 시판중인 헤어119(이손화학, 대한민국)를 사용하였으며, 주원료는 시스테인에이치씨엘, 시스테아민에이치씨엘이다. 2제로는 전기분해 수소수를 사용하였다. 모발은 50가닥 정도 고정하여 길이를 27 cm로 잘라 실험에 사용하였다. 2제로 사용한 전기분해 수소수는 다음과 같이 만들었다. 증류수 400 ml에 전해질의 NaCl 농도가 0.05% (w/v)가 되도록 전해질을 용해시켰다. 원료수 400 ml를 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거쳤다. 실험에 사용한 탈색 모발(Bleached hair)은 자연흑모(virgin black hair)를 탈색약(bleach developer, Koleston perfect creme developer 6%, Wella, 독일)과 탈색 분말(bleach powder, Blondor multi blonde, Wella, 독일)을 2:1 비율로 혼합한 뒤 37℃에서 20분간 처리하였다. 그 후 세척하여 탈색제를 제거하였다. 이 과정을 총 3번 반복하여 탈색모를 만들어 사용하였다.

모든 펌 실험과정은 27℃에서 하였다. 먼저 모발의 손상도를 고려하여 1제 처리 시간을 탈색모의 경우 15분 처리하여 머리카락이 녹지 않는 수준으로 처리하였다. 웨이브 효율의 재현성을 높이기 위하여, 중간 세척을 통해 모발의 1제를 제거한 뒤 60℃로 가열된 지름 10mm의 롯드에 감아 고정시켰다. 고정된 모발에 수소수를 2분에 1회씩 1, 2, 4, 7, 10회 도포하였다. 반복 도포시 피펫으로 회당 5 ml로 처리하였다. 도포가 끝난 뒤 롯드를 제거하여 각각의 모발의 펌 효율 측정 및 사진 촬영을 실시하였다(도 3b). 전체적으로 도 2의 자연흑모보다 웨이브가 더 좋은 결과를 보였다.

4) 갈색모

실험에 사용된 갈색 모발은 전처리 과정을 거치지 않은 머리(Moresoo, 영국)를 사용하였으며, 펌처리에 사용한 모발은 27cm 길이, 0.2g씩으로 나누어 고정시켜 사용하였다. 롯드를 이용하여 일반 미용실에서 사용하는 방법에 따라 환원제로 시스테인 처리, 중간 세척, 세팅, 산화제 처리, 세척 후 측정 순으로 진행하였다. 갈색 모발에 환원제(Hair119 Clinic SuBoon Perm, Eson Chemical, Korea)를 처리 후 37℃에서 10분 방치하였다. 웨이브 효율의 재현성을 높이기 위하여, 증류수로 세척하여 모발에서 환원제를 제거한 뒤 직경 8 mm 롯드에 나선형(spiral) 방식으로 와인딩하였다. 수소수는 2분 간격으로 10회 도포하였고, 대조군으로는 브롬산나트륨보다 펌 효율이 더 좋은 과산화수소(Hair119 Clinic SuBoon Perm, Eson Chemical, Korea)를 도포 후 10분 방치하였다. 그리고 모발을 분리하였다. 이들을 1회 세척 후 퍼머 모발의 길이를 측정하였다. 그 후 1일 1회씩, 30회 반복 세척하였을 때의 퍼머 모발의 길이를 측정하였다(도 3c). 세정제는 Natural shampoo (Repit, Korea)를 사용하였다.

수소수 제조 방법은 다음과 같다. 증류수에 NaCl을 첨가하여 0.05% NaCl 용액을 만든 후, 가염 증류수를 5분 정도 끓여 용존산소(dissolved oxygen)를 최대한 제거한 후 25℃로 급랭(water cooling)시켰다. 이렇게 만든 400 ml를 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거쳤다.

상기와 같이 실험한 결과를 도 3c에 나타내었다. 도 3c에 나타난 바와 같이, 과산화수소를 처리하고 1회 세척(lane 1), 30회 세척(lane 1-1)한 경우들보다, 수소수 10회 처리하고 1회 세척(lane 2), 30회 세척(lane 2-1)한 경우가 웨이브 효율이 현저하게 더 좋은 것으로 나타났다. 즉, 과산화수소 처리의 경우 30회 세척에서 늘어짐이 보였는데, 수소수 처리의 경우는 거의 보이지 않았다. 따라서, 2일에 한 번씩 머리를 감는다고 할 때 갈색모의 펌처리는 2개월 이상 유지되는 것으로 나타나 상업성이 충분하다는 것을 알 수 있다.

5) 펌 2제로 25℃ 전기분해 전해수 사용

전기분해 전해수의 웨이브 형성력 비교에 사용된 원료수는 수돗물을 사용하였다. 전해수는 출력 27 W (9 V, 3 A) 전해수 제조기(에코웰, Korea)에 25℃ 수돗물 400ml를 넣고 20분간 전해수 생성과정을 거친 것을 실험에 사용하였다. 펌과정은 일반적인 상온(콜드펌, 27℃)에서 실시하였다. 펌처리시 1제는 시판중인 헤어119(이손화학, 대한민국)를 사용하였으며, 주원료는 시스테인에이치씨엘, 시스테아민에이치씨엘이다. 2제로는 전해수를 사용하였다.

모발은 자연흑모를 50가닥 정도 고정하여 길이를 27 cm로 잘라 실험에 사용하였다. 펌과정은 다음과 같이 진행하였다. 자연흑모를 위 기준에 따라 고정 및 세척과정을 진행하였다. 세척 후 건조시킨 모발다발에 1제(Hair119 Clinic SuBoon Perm, Eson Chemical, Korea)를 37℃에서 25분간 처리하여 환원시켰다. 환원과정 후 웨이브 효율의 재현성을 높이기 위하여 증류수로 세척하여 1제를 제거하였다. 세척한 모발은 8 mm 지름의 롯드에 감아 고정시켰다. 롯드에 고정된 모발에 전해수를 분무기에 넣고 연속분사로 분무 속도는 10 ml/min으로 분사하면서 도포하여 재산화하였다. 펌 과정을 끝낸 후 롯드를 제거하였다. 펌 효율을 측정하기 위하여 세척 후 길이 측정 및 사진 촬영을 진행하였다(도 3d).

도 3d에 표시된 숫자는 펌처리시 2제 전해수 처리 시간에 따른 펌모의 세척시 모발(자연흑모)의 길이 변화 결과이다[Lane 1: 30초 처리; Lane 2: 1분 처리; Lane 3: 2분 처리; Lane 4: 3분 처리; Lane 5: 4분 처리; Lane 6: 5분 처리, Lane 1-1: 45초 처리; Lane 1-2: 50초 처리; Lane 1-3, 55초 저리]. 분무식 도포 처리 시간은 55초 이상, 상업적으로 바람직하게는 1분 이상이 바람직하다. 이때 상업적 적합성은 2제로 과산화수소를 사용하고 1회 세척 후 펌모 길이는 약 22cm 정도인데 이를 기준으로 판단하였다.

6) 펌 2제로 90℃ 전기분해 전해수 사용

90℃에서 전기분해로 생성된 전해수의 웨이브 형성력 비교에 사용된 원료수는 수돗물을 사용하였다. 전해수는 출력 27 W (9 V, 3 A) 전해수 제조기(에코웰, Korea)에 90℃ 수돗물 400ml를 넣고 20분간 전해수 생성 과정을 거친 것을 실험에 사용하였다. 펌 과정은 일반적인 상온(콜드펌, 27℃)에서 실시하였다. 펌처리시 1제는 시판중인 헤어119(이손화학, 대한민국)를 사용하였으며, 주원료는 시스테인에이치씨엘, 시스테아민에이치씨엘이다. 2제로는 전해수를사용하였다.

모발은 자연흑모를 50가닥 정도 고정하여 길이를 27 cm로 잘라 실험에 사용하였다. 펌 과정은 다음과 같이 진행하였다. 자연흑모를 위 기준에 따라 고정 및 세척과정을 진행하였다. 세척 후 건조시킨 모발다발에 1제(Hair119 Clinic SuBoon Perm, Eson Chemical, Korea)를 37℃에서 25분간 처리하여 환원시켰다. 환원과정 후 증류수로 세척하여 1제를 제거하였다. 세척한 모발은 8 mm 지름의 롯드에 감아 고정시켰다. 롯드에 고정된 모발에 전해수를 분무기에 넣고 연속분사로 분무 속도는 10 ml/min로 분사하면서 도포하여 재산화하였다(반복 도포 실험은 피펫으로 회당 5 ml로 처리하였다). 펌 과정을 끝낸 후 롯드를 제거하였다. 펌 효율을 측정하기 위하여 세척 후 길이 측정 및 사진 촬영을 진행하였다(도 3e).

도 3e에 표시된 숫자는 펌처리시 2제 전해수 처리 시간에 따른 펌모의 세척시 모발(자연흑모)의 길이 변화 결과이다.[Lane 1: 20초 처리; Lane 2: 25초 처리; Lane 3: 30초 처리; Lane 4: 35초 처리; Lane 5: 40초 처리; Lane 6: 45초 처리]. 90℃에서 전기분해로 생성된 전해수의 분무식 연속도포 처리 시간은 40초 이상, 상업적으로 바람직하게는 45초 이상이 필요하다.

3. 제조 기기에 따른 펌 효율

1) 기기 성능에 따른 전기분해 수소수의 펌 효율 비교

기기출력 차이가 펌 형성에 영향을 주는지 알아보기 위하여 원료수를 20℃로 조절하여 펌 실험을 하였다. 수소수의 생성에 사용된 원료수는 다음과 같이 제조하였다. NaCl 0.05% (w/v) 용액 400 ml의 온도가 20℃가 되도록 유지시켰다. A수소수는 원료수 400 ml를 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거쳤다. B수소수는 원료수를 출력 10 w (5 V, 2 A) 수소수 제조기 (Solco, korea)에 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거쳤다. 이를 수소수들로 사용하였다.

모발은 자연흑모와 금발모(Moresoo, UK)를 50가닥 정도 고정하여 길이를 27 cm로 잘라 실험에 사용하였다. 펌과정은 다음과 같이 진행하였다. 세척 후 건조시킨 모발다발에 1제(Hair119 Clinic SuBoon Perm, Eson Chemical, Korea)를 37℃에서 25분간 처리하여 환원시켰다. 환원과정 후 증류수로 세척하여 1제를 제거하였다. 세척한 모발은 8 mm 지름의 롯드(rod)에 감아 고정시킨 뒤 각 수소수를 1분 간격으로 10회 도포하여 재산화하였다. 반복 도포시 피펫으로 회당 5 ml로 처리하였다. 펌 과정을 끝낸 후 롯드를 제거하였다. 펌 효율을 측정하기 위하여 길이 측정 및 사진촬영을 진행하였다. 지속력을 알아보기 위하여 샴푸(Natural shampoo, Repit, Korea) 세척을 15회, 30회 실시한 뒤 길이 측정 및 사진촬영을 진행하였다(도 4 및 도 5).

도 4에 나타난 바와 같이, 금발의 경우, 출력 24 w (12 V, 2 A) A수소수 제조기로 만든 수소수의 경우(도 4의 Lane 2)가 출력 10 w (5 V, 2 A) B수소수 제조기로 만든 수소수(도 4의 Lane 1) 사용시보다 1회 세척, 15회 세척, 30회 세척에서 웨이브 효율 더 좋고, 30회 세척시에도 웨이브 효울이 좋았다. 펌처리 후 2일에 한번 세척한다고 가정하면 적어도 2개월 동안은 웨이브가 잘 유지되는 것이므로 상업성이 충분하다. 반면 B수소수 제조기의 경우 15회 세척에서도 웨이브가 잘 유지되지 못해 상업성이 없다고 판단된다.

도 5에 나타난 바와 같이, 자연흑모의 경우도, 출력 24 w (12 V, 2 A) A수소수 제조기로 만든 수소수의 경우(도 5의 Lane 2)가 출력 10 w (5 V, 2 A) B수소수 제조기로 만든 수소수(도 5의 Lane 1) 사용시보다 1회 세척, 15회 세척, 30회 세척에서 웨이브 효율이 더 좋고 30회 세척시에도 웨이브 효울이 좋다. 펌처리 후 2일에 한번 세척한다고 가정하면 2개월 동안은 웨이브가 잘 유지되는 것이므로 상업성이 충분하다. 반대로 B수소수 제조기의 수소수의 경우 15회 세척에서도 상대적으로 펌 웨이브가 좋지 않아 상업성이 떨어지는 것을 볼 수 있다(도 5).

2) 출력이 유사한 전기분해 수소수와 전해수의 펌 효율 비교

출력이 유사한 기기로 생성한 전해수와 수소수가 펌형성에 영향을 주는지 알아보기 위하여 원료수를 20℃로 조절하여 펌 실험을 하였다. 수소수의 생성에 사용된 원료수는 다음과 같이 제조하였다. NaCl 0.05% (w/v) 용액 400 ml의 온도가 20℃가 되도록 유지시켰다. A 수소수는 원료수 400 ml를 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거쳤다. C전해수는 원료수를 출력 27 w (9 V, 3 A) 전해수기(에코웰, Korea)에 넣고 20분간 전해수 생성과정을 거쳤다. 이를 전해수로 사용하였다.

모발은 자연흑모와 금발모(Moresoo, UK)를 50가닥정도 고정하여 길이를 27 cm로 잘라 실험에 사용하였다. 펌과정은 다음과 같이 진행하였다. 세척 후 건조시킨 모발다발에 1제(Hair119 Clinic SuBoon Perm, Eson Chemical, Korea)를 37℃에서 25분간 처리하여 환원시켰다. 환원과정 후 증류수로 세척하여 1제를 제거하였다. 세척한 모발은 8 mm 지름의 롯드에 감아 고정시킨 뒤 각 수소수 및 전해수를 1분 간격으로 10회 도포하여 재산화하였다. 반복 도포시 피펫으로 회당 5 ml로 처리하였다. 펌 과정을 끝낸 후 롯드를 제거하였다. 펌 효율을 측정하기 위하여 길이 측정 및 사진촬영을 진행하였다. 지속력을 알아보기 위하여 샴푸(Natural shampoo, Repit, Korea) 세척을 15회, 30회 실시한 뒤 길이 측정 및 사진촬영을 진행하였다(도 6 및 도 7).

도 6에 나타난 바와 같이, 금발의 경우, 출력 24 w (12 V, 2 A)의 A수소수 제조기로 만든 수소수와 출력 27 w (9 V, 3 A)의 C전해수 제조기로 만든 전해수는 1회 세척, 15회 세척, 30회 세척에서 웨이브 효율이 비슷하게 좋았다. 2일에 한번 세척한다고 가정하면 적어도 2월간은 웨이브가 잘 유지되는 것이므로 상업성이 충분한 것으로 나타났다(도 6).

도 7에 나타난 바와 같이, 자연흑모의 경우도 금발과 같이, 수소수와 전해수 모두 30회 세척시에도 웨이브 효율이 좋아 펌처리 후 2일에 한번 세척한다고 가정하면 2월간은 웨이브가 잘 유지되는 것이므로 상업성이 충분하다(도 7). 이와 같이 출력이 유사한 기기들로 생성시킨 수소수와 전해수는 유사한 펌 웨이브 효율을 보였다.

4. 펌 2제의 pH에 따른 펌 효율

1) pH에 따른 전기분해 수소수와 전해수의 펌 효율

pH 변화가 펌형성에 영향을 주는지 알아보기 위하여 원료수를 pH 4-10, pH 1-4, pH 0.7, pH 10-12의 범위로 각각 나누어 펌 실험을 하였다.

수소수와 전해수의 생성에 사용된 물은 다음과 같이 제조하였다. 증류수 400 ml에 전해질의 농도가 0.05% (w/v)가 되도록 NaCl을 용해시켰다. 이들을 각각 수소수는 400 ml를 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거쳤다. 이를 수소수로 사용하였다. 전해수는 출력 27 w (9 V, 3 A) 전해수기(에코웰, Korea)에 넣고 20분간 전해수 생성과정을 거쳤다. 그 후 pH 4-10의 범위는 각각의 pH로 조정된 0.05% (w/v) NaCl 용액을 수소수 제조기와 전해수 제조기로 수소수와 전해수를 만들어 실험하였다. 그리고 pH가 0.7, 1, 2, 3, 4, 10, 11, 12 그리고 pH 11.25, 11.50, 11.75, 12.25는 수소수와 전해수를 제조 후, 각각의 pH가 되도록 10M NaOH와 10M HCl 첨가하였다.

모발은 자연흑모를 50가닥정도 고정하여 길이를 27 cm로 잘라 실험에 사용하였다. 펌과정은 다음과 같이 진행하였다. 세척 후 건조시킨 모발다발에 1제(Hair119 Clinic SuBoon Perm, Eson Chemical, Korea)를 37℃에서 25분간 처리하여 환원시켰다. 환원과정 후 증류수로 세척하여 1제를 제거하였다. 세척한 모발은 8 mm 지름의 롯드에 감아 고정시킨 뒤 각 수소수를 1분 간격으로 10회 도포하여 재산화하였다. 펌 과정을 끝낸 후 롯드를 제거하였다. 펌 효율을 측정하기 위하여 길이 측정 및 사진촬영을 진행하였다. 지속력을 알아보기 위하여 샴푸(Natural shampoo, Repit, Korea) 세척을 15회, 30회 실시한 뒤 길이 측정 및 사진촬영을 진행하였다(도 8 내지 도 13).

도 8에 나타난 바와 같이, 수소수의 pH 4-10에 따른 펌모의 1회 세척, 15회 세척, 30회 세척에서 웨이브 효율은 거의 차이가 없었다. 또한, 도 9에 나타난 바와 같이, 수소수의 pH 1-4까지는 1회 세척, 15회 세척, 30회 세척에서 웨이브 효율은 거의 차이가 없었다. pH 0.7의 경우는 세척횟수 15회, 30회에 따라 약간씩 길어졌으며, pH 1-4의 값과 같다.

도 10에 나타난 바와 같이, 수소수의 pH 10-12에서는 1회 세척, 15회 세척까지는 pH 10과 11이 거의 같은 훼이브 효율을 보였으며, 30회 세척에서 웨이브 효율이 약간 감소되는 경향을 보였다. 그러나 pH 12에서는 pH 11과는 많은 차이를 보였다. 여기서 pH를 pH 11.25, 11.50, 11.75, 12.25로 세분화해서 다시 실험한 결과(도 11), 펌모의 1회 세척, 15회 세척, 30회 세척에서 웨이브 효율은 pH 11.50까지는 어느 정도 나타나며, 바람직하기는 pH 11.25까지 웨이브가 잘 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서, pH 1-11.50 까지의 수소수는 웨이브 효율이 좋으며, 바람직하게는 pH 1-11.25까지이다.

도 12에 나타난 바와 같이, 전해수의 pH 0.7, pH 1, pH 7에서 1회 세척, 15회 세척, 30회 세척에서 웨이브 효율은 거의 차이가 없이 좋았다. 도 13에 나타난 바와 같이, 전해수의 pH 10-12에서는 펌모의 1회 세척, 15회 세척, 30회 세척에서 웨이브 효율은 pH 11.50까지는 어느 정도 나타났으며, 바람직하기는 pH 11.25까지 웨이브가 잘 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서 pH 0.7-11.50까지의 전해수는 웨이브 효율이 좋으며, 바람직하기는 pH 0.7-11.25까지이다.

5. 펌2제의 온도에 따른 펌 효율

1) 온도에 따른 전기분해 수소수와 전해수의 펌 효율

원료수의 온도가 펌형성에 영향을 주는지 알아보기 위하여 원료수를 각각 20-90℃, 5-20℃로 조절하여 펌 실험을 하였다. 수소수와 전해수의 생성에 사용된 물은 다음과 같이 제조하였다. NaCl 0.05% (w/v) 용액 400 ml의 온도가 20, 40, 60, 80, 90℃가 되도록 waterbath (ChangSin, Korea)로 가열하였다. 또한 NaCl 0.05% (w/v) 용액 400 ml의 온도가 5, 10, 15 20℃가 되도록 냉각시켰다. 이들을 각각 수소수는 400 ml를 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거쳤다. 그리고 전해수는 출력 27 w (9 V, 3 A) 전해수기(에코웰, Korea)에 넣고 20분간 전해수 생성과정을 거쳤다. 이를 전해수로 사용하였다. 생성과정 중의 온도변화를 막기 위해 기기 내부에 얼음을 넣은 플라스틱 용기를 넣어 온도를 조절하였다.

모발은 자연흑모를 50가닥정도 고정하여 길이를 27 cm로 잘라 실험에 사용하였다. 펌과정은 다음과 같이 진행하였다. 세척 후 건조시킨 모발다발에 1제(Hair119 Clinic SuBoon Perm, Eson Chemical, Korea)를 37℃에서 25분간 처리하여 환원시켰다. 환원과정 후 증류수로 세척하여 1제를 제거하였다. 세척한 모발은 8 mm 지름의 롯드에 감아 고정시킨 뒤 각 수소수를 1분 간격으로 10회 도포하여 재산화하였다. 펌 과정을 끝낸 후 롯드를 제거하였다. 펌 효율을 측정하기 위하여 길이 측정 및 사진촬영을 진행하였다. 지속력을 알아보기 위하여 샴푸(Natural shampoo, Repit, Korea) 세척을 15회, 30회 실시한 뒤 길이 측정 및 사진촬영을 진행하였다(도 14 내지 도 16).

도 14에 나타난 바와 같이, 20-90℃까지 수소수 사용 시 1회 세척, 15회 세척, 30회 세척에서 웨이브 효율은 온도에 비례하여 좋아졌다(Lane 1: 20℃; lane 2: 40℃; lane 3: 60℃; lane 4: 80℃; lane 5: 90℃). 도 15에 나타난 바와 같이, 온도가 5, 10, 15, 20℃로 세분화해서 수소수 사용 시, 15℃에서는 1회 세척, 15회 세척, 30회 세척에서 훼이브 효율은 좋았으나 10℃는 약간 떨어지는 경향을 보였다. 따라서 수소수의 온도는 10-90℃까지 사용할 수 있으나 바람직하기에는 15-90℃까지가 웨이브 효율이 좋은 것을 알 수 있다(도 15).

도 16에 나타난 바와 같이, 온도가 5, 10, 15 20, 60, 90℃로 세분화해서 전해수 사용 시 15℃에서는 1회 세척, 15회 세척, 30회 세척에서 훼이브 효율은 좋았으나 10℃는 약간 떨어지는 경향을 보였다. 따라서 전해수의 온도는 10-90℃까지 사용할 수 있으나 바람직하기에는 15-90℃까지가 웨이브 효율이 좋은 것을 알 수 있다(도 16). 요약하면, 온도가 높을수록 웨이브 효율은 좋으나, 40℃ 이상은 두피에 닿은 것은 주의해야 할 것이다.

6. 전기분해 수소수와 전해수의 곱슬머리의 스트레이트 펌처리 효과

스트레이트 펌에 사용된 1제는 헤어의 정석 찰랑찰랑 투웨이 스트레이트(유씨엘, 인천)를 사용하였다. 펌에 사용된 2제는 헤어의 정석 찰랑찰랑 투웨이 스트레이트(유씨엘, 인천)와 각각의 수소수와 전해수에 잔탄검 혼합제제를 사용하였다.

사용된 전기분해 수소수 및 전해수의 생성에는 수돗물을 사용하였다. 수소수는 수돗물 400 ml를 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거쳤다. 이를 수소수로 사용하였다. 전해수는 출력 27 w (9 V, 3 A) 전해수기(에코웰, Korea)에 넣고 20분간 전해수 생성과정을 거쳤다. 이를 전해수로 사용하였다. 이들 각각에 잔탄검을 0.5%가 되도록 첨가하고 혼합하여 겔 형태로 제조한 것을 사용하였다.

펌 과정은 다음과 같이 진행하였다. 1제를 모발에 도포하여 37℃에서 30분간 연화과정을 거쳤다. 연화가 완료된 모발은 세척하여 1제를 제거한 뒤 2제 또는 수소수 혹은 전해수 잔탄검 혼합제제를 각각 도포하여 10분간 산화과정을 거쳤다. 산화과정이 완료된 모발은 세척하여 사진 촬영 및 측정을 실시하였다.

1) 전기분해 수소수를 이용한 스트레이트 펌 처리

모발은 곱슬머리를 50가닥정도 고정하여 만들었으며, 만들어진 다발 중 가장 유사한 굴곡을 가지는 다발 2개를 각각 선정하여 실험에 사용하였다. 도 17의 lane 1, 2는 스트레이트펌 처리 전의 모다발이며, lane 1-1, 2-1는 처리 후의 모다발이다. 도 17에 나타난 바와 같이, 곱슬머리가 스트레이트 펌 처리 후 직모로 되었으며(Lane 2-1), 2제로 과산화수소수를 사용한 경우(lane 1-1)와 그 효과에 있어서 차이가 없다는 것을 알 수 있다(도 17).

2) 전기분해 전해수의 스트레이트 펌처리 효과

곱슬머리 대상으로 전해수를 이용한 스트레이트 펌에서 lane 3, 4는 실험전 모다발이며, lane 3-1, 4-1은 펌 처리 후 모다발이다. 2제로 과산화수소수를 처리한 lane 3-1과 잔탄검이 함유된 전해수를 처리한 lane 4-1 모두 곱슬머리의 웨이브가 잘 펴졌다(도 18).

7. 퍼머모의 FTIR분석에 의한 시스테인산 생성 정도 비교

펌 처리에서 모발의 시스틴 결합(disulfide bond)이 산화되어 시스테인산이 되면, 이는 손상 모발로 시스틴 결합을 재형성할 수 없다. 펌모의 손상 정도를 알아보기 위해서는 ATR-FTIR을 통해 시스테인산 비율을 측정해 볼 수 있다.

펌 2제로 수소수와 전해수를 처리시 과산화수소에 비해 시스테인산 생성 정도가 얼마나 되는지 ATR-FTIR로 측정하였다. 모발은 자연모를 50가닥정도 고정하여 길이를 27 cm로 잘라 실험에 사용하였다. 펌과정은 다음과 같이 진행하였다. 세척 후 건조시킨 모발다발에 1제(Hair119 Clinic SuBoon Perm, Eson Chemical, Korea)를 37℃에서 25분간 처리하여 환원시켰다. 환원과정 후 증류수로 세척하여 1제를 제거하였다. 세척한 모발은 8 mm 지름의 롯드에 감아 고정시킨 뒤 각 2제로 수소수와 전해수를 각각 1분 간격으로 10회 도포하여 각각 재산화하였다. 과산화수소수(Hair119 Clinic SuBoon Perm, Eson Chemical, Korea)는 일반적인 펌 처리방법으로 5분간 1회 처리하였다. 펌 과정을 끝낸 후 롯드를 제거하였다. 1회 샴푸(Natural shampoo, Repit, Korea) 세척하고 모발 시료로 사용하였다.

여기서 펌 처리 시 사용된 전기분해 수소수 및 전해수의 생성에는 증류수에 NaCl을 첨가하여 만든 0.05% NaCl 용액을 사용하였다. 수소수는 이 용액 400 ml를 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거쳤다. 전해수는 이 용액을 출력 27 w (9 V, 3 A) 전해수기(에코웰, Korea)에 넣고 20분간 전해수 생성과정을 거처 전해수로 사용하였다.

모발시료를 ATR-FTIR spectrophotometer(FT/IR-4100, Jasco, Japan)를 이용하여 측정하였다. 파수(wavenumber)는 4,000～600 ㎝^-1로 조절하고, 1 ㎝^-1 간격으로 측정하였다. 실험 샘플 2개씩 측정하여 평균 스펙트럼을 구하였다. FTIR 스펙트럼 조사 및 데이터 변환에는 Spectragryph 1.2(Dr. Friedrich Menges Softwareentwicklung, Germany)를 사용하였다. 모발의 시스테인산의 비율 측정은 평균 스펙트럼의 1242cm^-1의 amide III peak height를 기준으로 표준화(nomalize)한 뒤 1040cm^-1의 peak의 height를 비교하여 얻었다. 시스테인산의 S-O가 bending vibration을 통해 흡수하는 1040cm^-1의 적외선(infrared)을 통해서 시스테인산의 양을 비교하였다. ATR-FTIR spectrum은 하기 표 2 및 도 19와 같다. 표 2는 측정된 1040cm^-1의 peak height를 수치화한 결과이다.

Run	대조군	과산화수소수	수소수	전해수
Peak height	0.8226	0.8867	0.8261	0.8273

펌처리에 의한 시스테인산 생성량은 측정 결과 수소수는 0.0035, 전해수는 0.0047 증가한데 비하여 과산화수소는 0.0641 증가하였다. 즉, 과산화수소 증가량에 비하여 수소수 펌은 94.5%의 손상을 방지하였으며, 전해수는 92.7%의 손상을 방지한 것으로 나타났다. 대조군은 펌처리 전의 모발이다.

8. 인모 통가발의 펌 처리에 의한 상업적 퍼머모의 가능성 평가 - 전해수를 이용한 인모 통가발의 펌처리

전해수를 이용한 펌처리의 실효성을 검증하기 위해, 미용실에서 실제 사람에게 행하는 것을 상정하여 인모 100% 가발에 전해수 펌처리를 실시하였다.

실험에 사용된 펌제는 보편적으로 헤어살롱에서 많이 사용하고 안정성과 우수성을 고려하여 선정하였으며, 환원성분이 티오글리콜레이트(thioglycolate)인 C사(㈜코스모코스, Korea) 제품을 사용하였다. 2제로 사용한 전해수는 출력 27 w (9 V, 3 A) 전해수기(에코웰, Korea)에 27℃ 수돗물을 넣고 20분간 전해수 생성과정을 거쳐 제조하였다. 인모 100% 가발에 1제를 도포하고 호리존탈섹션(Horizontal section)으로 지름 약 10mm의 원형 롯드에 크로키놀식으로 winding한 후 비닐 캡으로 밀봉하여 37℃ 인큐베이터에서 15분, 그리고 실온방치 15분 경과 후, 중간세척을 하지 않고 산화제(전해수) 200ml를 분무기에 넣고 분사하여 도포한 뒤(약 5분 소요) 10분간 산화시켰다. 그 후 다시 200ml를 분무기에 넣고 분사하여 도포하고 10분간 산화시켜 총 2회 400ml를 분무하여 도포하였다. 그리고 롯드를 제거하고 흐르는 물에 헹군 다음 중력 방향으로 자연건조하였다.

펌의 지속력을 보기 위하여 퍼머 전, 1회 세척 후, 15회 세척 후, 30회 세척 후 가발을 촬영하였다(도 20 내지 도 23). 세척에는 샴푸(해든화장품, Korea)를 이용하였으며, 수돗물에 샴푸를 희석하여 가발에 도포한 뒤 흐르는 수돗물로 헹군 다음 중력방향으로 자연건조하였다. 실제 생활에서 2일에 한 번씩 세척한다면 3개월간은 웨이브가 잘 유지되는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 상기 여러 가지 실험과 인모 통가발 펌 실험으로 수소수와 전해수를 펌 2제로 사용하는 방법은 현장에 바로 적용이 가능한 상업성이 충분한 방법임을 알 수 있다.

9. 비듬균 Malassezia furfur 에 대한 전기분해수의 항진균 효과

두피에서 Malassezia furfur는 두피의 악취와 비듬을 유발한다. M. furfur는 lipophilic yeast로 피지선이 많은 피부에서 lipase를 생성해 피지를 분해하여 free fatty acid를 생성한다. 이러한 작용은 두피의 피부장벽을 손상시키며, 다양한 피부질환을 유발한다. M. furfur에 의해 발생되는 두피 질환으로는 atopic dermatitis (아토피성 피부염), seborrheic dermatitis (지루성 피부염) pityriasis versicolor (어루러기), folliculitis (모낭염), dandruff (비듬), fungemia (진균혈증) 등이 있다. M. furfur에 의한 질병의 치료법으로서 selenium sulfide를 이용한 치료법이 있으나 구토, 복부의 통증, 무기력, 피부자극, 모발의 탈색과 탈모 등의 부작용이 있다.

미용실이나 이발관에서 머리를 펌 또는 컷트 시 M. furfur이 오염되는 경우가 있어, 전해수 및 수소수의 비듬 완화 효과를 확인하기 위해 비듬의 원인인 M. furfur에 대한 항진균능을 실험하였다. 실험을 위해 KCTC에서 M. furfur KCTC 7545를 분양받아 사용하였으며, M. furfur의 배양을 위해 modified Sabouraud's dextrose agar를 사용하였다. Modified Sabouraud's dextrose agar (olive oil 1%, Tween 80 1%, dextrose 4%, peptone 1%, agar 2%)를 증류수로 1L가 되도록 혼합하여 121℃, 15분간 autoclave 후, 50℃까지 냉각시킨 다음 층이 분리되지 않도록 혼합하며 분주하였다.

해당 배지에 균주를 접종하기 위한 균체액으로는 M. furfur가 충분히 배양된 배지 0.25cm²를 각각 증류수, 전해수, 수소수 10 mL에 넣어 희석하여 사용하였다. 이때 증류수, 전해수, 수소수가 충분한 살균작용을 할 수 있도록 5분간 진탕하여 이를 균체 도말액으로 사용하였다. 만들어진 균체액은 배지에 0.2 mL씩 주입하여 도말한 뒤 27℃에서 3일간 배양 후 관찰하였다. 그 결과 증류수 Petri dish는 좁쌀 같은 작은 M. furfur 콜로니가 가득 나타났다. 그러나 수소수나 전해수 Petri dish에는 M. furfur 콜로니는 나타나지 않았다(도 24 참조). 따라서 전해수, 수소수가 M. furfur에 대한 항균능이 있는 것을 알 수 있다.

10. 염색모의 펌 처리과정에서 펌2제를 전기분해수로 대체 처리함에 따른 염료 용출 억제 효과

모발의 펌 처리 과정은 펌 1제인 환원제로 처리 후, 펌 2제인 산화제(과산화수소)을 사용하여 원하는 형태로 고정을 시킨다. 하지만 일반적으로 염색된 모발을 펌 처리하면 이 과정에서 모발의 염료가 용출되어 염색모의 색상이 펌처리 전보다 퇴색되는 경우가 대부분이다. 이에 염색모의 펌 처리 과정에서 펌2제인 과산화수소 대신 전기분해수로 대체 처리함으로써, 기존의 염색모의 펌처리 방법보다 모발의 염료 용출을 방지하여 펌처리 염색모의 색상퇴색을 개선시킬 수 있다.

흑갈색 염색에 사용된 모발은 1회 세척하여 이물질 및 오염물질을 제거한 뒤 건조 후 탈색제(multi blonde lightening powder (Wella, USA) 및 welloxon perfect cream developer (Wella, USA)를 1:2 비율로 혼합한 것을 사용)를 15분 처리한 뒤 세척한 후 사용하였다. 세척을 마친 모발 전체에 흑갈색 염색제를 도포한 뒤 37℃에서 15분간 방치한 뒤 증류수로 세척하였다. 그 다음, 흑갈색으로 염색된 모발은 펌 처리하였다. 펌제로는 에스테티카 멀티펑션(소망화장품, Korea)을 사용하였으며, 1제의 주성분은 시스테인이며, 2제의 주성분은 과산화수소이다. 먼저 염색된 모발에 1제를 도포하여 15분간 처리하여 연화과정을 진행하였다. 그 후 모발을 직경 8 mm 롯드에 고정시키고, 3개 시료에 각각 펌 2제(과산화수소), 수소수 및 전해수를 각각 10 mL씩 도포한 뒤, 7분간 방치하였다. 펌 과정을 거친 모발은 모두 수돗물로 1회 세척하고, 건조 후 측색과정을 거쳤다(표 3, 도 25).

상기 3개 시료 모두 펌처리에서 펌 1제 도포 시 모발염색염료가 조금씩 용출이 되었다. 그리고 2제로 전해수, 수소수 도포시에는 염료가 용출이 되지 않았으나, 과산화수소 도포 시는 염료도 용출이 되고 또한 탈색이 되는 듯한 현상이 나타나 육안으로도 전해수나 수소수 처리군보다 색상이 옅어졌다. 그리고 수돗물로 1회 세척시는 과산화수소군은 색소가 용출이 되었으며, 전해수와 수소수는 색소 용출이 거의 없었다.

염색모의 색상은 색측계 spectrophotometer CM-2500d (Konica Minolta Sensing, Inc., Japan)를 이용하여 측정하였다. 도 25는 펌 처리 전의 염색모발의 색상과 펌처리 하고 1회 세척 후의 모발이다. 펌 처리 전의 모발은 차이가 거의 없으며, 펌 처리 후는 짙기(L)에서는 차이가 나타났다. 펌처리 하고 1회 세척한 경우, 전해수군은 펌처리 전에 비해 2.01%염료가 용출되었으며, 수소수군은 4.71% 용출되었다. 그러나 과산화수소군은 11.43% 용출이 되었다. 따라서 염색모의 펌처리 시 전해수나 수소수로 펌 처리하면 과산화수소와 달리 염료 용출이 매우 억제되는 것을 알 수 있다.

그리고 3가지 탈색모에서 육안평가로는 과산화수소군은 모발 끝이 갈라졌으며, 전반적으로 모발 표면이 거칠었다. 반면, 전해수군과 수소수군은 모발 끝이 갈라지지 않았으며, 상대적으로 모발이 차분해 보였고, 매끄러워 보였는데 전해수군이 더 좋았다.

펌 전 모발	과산화수소	전해수	수소수
L	27.56	27.29	27.10
a	51.05	51.46	50.43
b	16.28	16.37	17.01
펌 후 모발	과산화수소	전해수	수소수
L	31.12	27.85	28.44
a	52.04	51.51	51.03
b	18.27	17.08	17.41

11. 2제로 염색모의 펌처리에 사용 및 세척에 전기분해수 사용 효과 비교

1) 염색모의 웨이브 효율

전기분해 수소수의 웨이브 형성력 비교에 사용된 원료수는 수돗물을 사용하였다. 수소수는 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 25℃ 수돗물 400ml를 넣고 20분간 수소수 생성과정을 거친 것을 실험에 사용하였다. 염색과정은 일반적인 상온에서 실시하였다. 염색제는 시판중인 샤이닝에센스 7C(미장센, 대한민국)를 사용하였다.

모발은 자연흑모를 50가닥정도 고정하여 길이를 17 cm로 잘라 실험에 사용하였다. 펌과정은 다음과 같이 진행하였다. 염색모를 17 cm로 고정 및 세척과정을 진행하였다. 세척 후 건조시킨 모발다발에 1제(Hair119 Clinic SuBoon Perm, Eson Chemical, Korea)를 37℃에서 25분간 처리하여 환원시켰다. 환원과정 후, 웨이브 효율의 재현성을 높이기 위하여 증류수로 세척하여 1제를 제거하였다. 세척한 모발은 8 mm 지름의 롯드에 감아 고정시켰다. 롯드에 고정된 모발에 과산화수소, 전기분해 수소수, 전해수를 20 mL씩 도포하여 재산화하였다. 펌 과정을 끝낸 후 롯드를 제거하였다. 펌 효율을 측정하기 위하여 세척 후 길이 측정 및 사진촬영을 진행하였다(도 26). 하기 표 1은 염색모의 펌처리 시 세척 횟수에 따른 모발의 길이 변화 결과이다.

표 4와 같이, 펌 처리 후 1회 세척에서는 수소수 1회 세척(column 2, column 3)보다 전해수 1회 세척(column 4, column 5)이 웨이브 효율이 더 좋았다. 그리고 30회 세척에서도 전해수로 세척한 column 5가 가장 좋았으며, 다음 수소수로 세척한 column 3이 1회는 전해수 및 그 외는 증류수로 세척한 column 4와 거의 비슷하게 웨이브 효율이 좋았다. 따라서 상업적으로는 전해수가 펌처리에서는 더 유리하다고 볼 수 있겠다.

Column	1	2	3	4	5
세척 횟수	증류수로 세척	1회는 수소수 그 외 증류수	수소수로 세척	1회는 전해수 그 외 증류수	전해수로 세척
1회 세척	13.7 cm	12.6 cm	12.8 cm	12.3 cm	12.3 cm
15회 세척	15.1 cm	13.5 cm	13.2 cm	13.3 cm	12.8 cm
30회 세척	16.0 cm	15.1 cm	14.5 cm	14.6 cm	14.1 cm

표 5는 염색모의 펌 처리시 세척 횟수에 따른 모발의 색 변화이다. 염색모의 색상은 색측계 spectrophotometer CM-2500d (Konica Minolta Sensing, Inc., Japan)를 이용하여 측정하였다. L value는 짙기를 표현하며, a value는 붉은색, b value는 노란색 정도를 나타낸다. 표 5에서 L value은 세척 회수에 따라 밝아져 밝기 정도는 1회 세척〉15회 세척〉30회 세척으로 나타났으며, 30회 세척에서 밝기 정도는 증류수 세척(column 1)〉1회는 수소수 그 외 증류수(column 2)〉1회는 전해수 그 외 증류수(column 4)〉수소수 세척(column 3)〉전해수 세척(column 5번) 순으로, 전해수 세척이 세척에 따른 염료 유실이 가장 적었다. 붉은색 a값과 노란색 b값은 15회 세척과 30회 세척에서 서로 간에 차이가 크지 않았다.

1회 세척	1	2	3	4	5
L	20.84	10.27	10.29	8.80	8.59
a	42.18	43.90	42.37	43.12	41.81
b	13.21	11.35	10.23	10.89	12.01
15회 세척	1	2	3	4	5
L	30.71	29.64	26.59	24.46	20.15
a	49.39	50.60	50.12	49.30	48.35
b	16.91	16.30	16.25	15.84	15.45
30회 세척	1	2	3	4	5
L	38.48	34.56	30.16	32.16	24.05
a	50.23	51.16	51.07	50.12	50.05
b	17.05	16.58	16.25	16.41	16.19

12. 탈색모 제조 시 탈색모발의 인장강도 저하 방지를 위해 전기분해수를 이용한 세척

소비자들은 미적 욕구에 따라 모발을 탈색하여 금발색이나 금발에 가까운 색의 모발을 원하고 경우가 있다. 이때 모발은 탈색제의 작용으로 모발조직이 파괴되어 모발의 인장강도가 저하되어 모발 손상과 함께 모발이 쉽게 끊어지기도 한다. 보통 금발색을 나타내려면 3회 정도 탈색을 시행하는데, 3회 탈색모는 쉽게 잘 끊어지는 경우가 있다. 이를 보안하는 방법으로 전해수와 수소수로 탈색 후 세척하는 모발관리 방법으로 탈색에 따른 모발의 인장강도 저하를 개선하는 방법을 알아보았다.

인장강도 측정

탈색과정에서 전해수와 수소수가 모발의 인장강도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 인장강도를 측정하였다. 실험에 사용된 탈색제는 multi blonde lightening powder (Wella, USA)와 welloxon perfect cream developer (Wella, USA)를 1:2 비율로 혼합한 것을 사용하였다. 실험에 사용된 모발은 1회 세척하여 이물질 및 오염물질을 제거한 뒤 건조 후 사용하였다. 전해수군은 세척을 마친 모발 전체에 탈색제를 도포 후, 37℃에서 20분간 방치한 뒤 전해수로 세척을 하였으며, 이를 1회 탈색으로 하였다. 증류수군은 세척을 마친 모발 전체에 탈색제를 도포한 뒤 37℃에서 20분간 방치한 뒤 증류수로 세척하였으며, 이를 1회 탈색으로 하였다. 수소수군은 전해수와 같은 방법으로 탈색하였다. 이와 같은 방법으로 탈색을 2회째, 3회째 반복적으로 진행하여 총 3회 탈색한 모발들을 만들고 인장강도를 측정하였다.

인장강도 측정은 탈색모를 20가닥을 무작위로 선별한 후 만능재료강도시험기(INSTRON 4465, INSTRON, USA)로 섬유단사를 측정하는 한국 산업규격 섬유의 인장강도 시험방법(KS K ISO 5079:2007)에 준하여 측정하였다.

인장강도 측정결과는 다음과 같다(표 6). 자연모의 경우 164 gf/가닥의 인장강도를 보였다. 증류수로 탈색 후 세척을 한 경우 1, 2, 3회 탈색에서 각각 148 gf/가닥, 126 gf/가닥, 98 gf/가닥의 인장강도를 보였으며, 전해수로 탈색 후 세척을 한 경우 1, 2, 3회 탈색에서 각각 154 gf/가닥, 138 gf/가닥, 122 gf/가닥의 인장강도를 보였다. 수소수로 탈색 후 세척을 한 경우 1, 2, 3회 탈색에서 각각 152 gf/가닥, 133 gf/가닥, 112 gf/가닥의 인장강도를 보였다.

3회 탈색을 기준으로 증류수 탈색모는 40.24% 손상되었으며, 전해수 탈색모는 25.60% 손상, 수소수 탈색모는 32.70% 손상되었다. 따라서 증류수보다 전해수가 14,64% 손상을 방지, 수소수가 7.54% 손상을 방지하였다.

그리고 3가지 탈색모에서 육안평가로는 증류수군은 모발 끝이 갈라졌으며, 전반적으로 모발 표면이 거칠었다. 전해수군과 수소수군은 모발 끝이 갈라지지 않았으며, 상대적으로 모발이 차분해 보였고, 매끄러워 보였는데 전해수군이 더 좋은 효과를 나타내었다.

	증류수	전해수	수소수
자연모	164 gf/가닥
1회 탈색	148 gf/가닥	154 gf/가닥	152 gf/가닥
2회 탈색	126 gf/가닥	138 gf/가닥	133 gf/가닥
3회 탈색	98 gf/가닥	122 gf/가닥	112 gf/가닥

13. 염색모의 세척 시 염료 유출저감화 방법으로 전기분해수를 이용한 세척방법

모발염색은 백모에 색소를 부여하는 새치커버 염색과 버진 모발에 색상을 나타내기 위하여 하는 경우가 매우 많다. 이때 염색 후 모발의 세척하는 경과에 따라 염색된 모발로부터 염료가 용출되어 염색모발의 색상이 퇴색되는 경우가 대부분이다. 대개의 경우 염색모의 희망하는 고유의 색이 옅어져 미관상 문제가 발생한다. 따라서 모발 염색 후 세척 시 염색모의 염료용출 저감화 방법으로 전기분해수를 처리하는 방법을 고안하였다.

염색모 색측정

실험에 사용된 염색제는 염모제로서 10/45(붉은색), 10/88(파란색) (Wella, USA)와 8G (흑갈색)(아모레퍼시픽, 대한민국), 산화제로서 welloxon perfect cream developer (Wella, USA)를 사용하였으며, 염모제와 산화제를 1:1 비율로 혼합한 것을 사용하였다.

붉은색, 파란색 염색 실험에 사용된 모발은 1회 세척하여 이물질 및 오염물질을 제거한 뒤 건조 후 상기‘인장강도 측정’에 기술된 탈색제를 15분 처리한 뒤 세척하는 과정을 2회 반복 후 사용하였다. 흑갈색 염색 실험에 사용된 모발은 1회 세척하여 이물질 및 오염물질을 제거한 뒤 건조 후 ‘인장강도 측정’에 기술된 탈색제를 15분 처리한 뒤 세척한 후 사용하였다. 증류수군은 세척을 마친 모발 전체에 붉은색, 파란색, 흑갈색 염색제를 도포한 뒤 37℃에서 15분간 방치한 뒤 증류수로 세척을 하였으며, 전해수군은 전해수로, 수소수군은 수소수로 세척을 하였다. 세척에 따른 색빠짐 현상을 관찰하기 위해 14회 세척을 실시하였으며, 1회 세척과 14회 세척 시에는 색측계 spectrophotometer CM-2500d (Konica Minolta Sensing, Inc., Japan)를 이용한 관측 및 사진 촬영을 실시하였다.

표 7 내지 표 9, 도 27 내지 도 29의 column 1은 모든 세척을 증류수로 진행한 모발이다. Column 2는 초기 1회만 전해수로 세척 후 나머지 13회는 증류수로 세척한 모발이며, column 3은 모든 세척을 전해수로 진행한 모발이다. Column 4는 초기 1회만 수소수로 세척을 진행 후 나머지 13회는 증류수로 세척한 모발이며, column 5는 모든 세척을 수소수로 진행한 모발이다. 색 측정은 모발의 중간인 점선부위 내의 색을 측정하였다. 색상은 색측계 spectrophotometer CM-2500d (Konica Minolta Sensing, Inc., Japan)를 이용하여 측정하였다.

흑갈색 염색에서 색의 채도(a, b)는 큰 변화가 없었으나, 색의 짙기(L)에서 차이를 보였다. 표 5의 5개 군 중 1회 세척에서, 증류수 세척(column 1)에 비해 전해수 세척(column 3)과 전해수1회 세척(column 2)이 각각 58.78%, 57.77%, 수소수1회 세척(column 4)과 수소수 세척(column 5)이 각각 50.71%, 50.62% 만큼 흑갈색색소가 덜 빠져나왔다(표 7, 도 27).

또한 14회 세척에서 5개의 군 중 전해수 세척(column 3)이 가장 높은 결과를 보였으며, 이는 전해수 세척이 증류수 세척(column 1)에 비해 흑갈색의 염모제가 34.39% 덜 빠져나오게 한다는 것을 의미한다, 다음으로 증류수 세척에 비해 수소수 세척(column 5)이 29.94%, 전해수1회 세척(column 2)이 27.60%, 수소수1회 세척(column 4)이 23.50% 만큼 흑갈색색소가 덜 빠져나왔다(표 7, 도 27).

붉은색 염색에서 붉은색 채도(a)와 색의 짙기(L)에서 차이를 보였다. 5개 군 중 1회 세척에서 붉은색 염모제 기준으로 보면, 증류수 세척(column 1)에 비해 전해수 세척(column 3)과 전해수1회 세척(column 2)이 각각 43.07%, 39.53%, 수소수 세척(column 5)과 수소수1회 세척(column 4)이 각각 39.40%, 36.86% 만큼 색상이 덜 빠져나왔다. 그리고 붉은색 채도(a)가 강할수록 짙기(L)도 짙어지는 것을 볼 수 있다(표 8, 도 28).

또한 14회 세척에서 전해수 세척이 가장 높은 결과를 보였으며, 이는 전해수 세척(column 3)이 증류수 세척(column 1)에 비해 붉은색의 염모제가 52.86% 덜 빠져나오게 한다는 것을 의미한다. 다음으로 증류수 세척에 비해 수소수 세척(column 5)이 44.23%, 전해수1회 세척(column 2)이 41.69%, 수소수1회 세척(column 4)이 37.02% 만큼 붉은색색상이 덜 빠져나왔다. 그리고 붉은색 채도(a)가 강할수록 짙기(L)도 짙어지는 것을 볼 수 있다(표 8, 도 28).

파란색 염색에서 파란색 채도(b)와 색의 짙기(L)에서 차이를 보였다. 5개 군 중 1회 세척에서 파란색 염모제 기준으로 보면, 증류수 세척(column 1)에 비해 전해수 세척(column 3)과 전해수1회 세척(column 2)이 각각 35.81%, 33.95%, 수소수 세척(column 5)과 수소수1회 세척(column 4)이 각각 11.16%, 7.006% 만큼 색상이 덜 빠져나왔다. 그리고 파란색 채도(a)가 강할수록 짙기(L)도 짙어지는 것을 볼 수 있다(표 9, 도 29).

또한 14회 세척에서 전해수 세척(column 3)이 가장 높은 결과를 보였으며, 이는 전해수 세척이 증류수 세척(column 1)에 비해 파란색의 염모제가 65.71% 덜 빠져나오게 한다는 것을 의미한다. 다음으로 증류수 세척에 비해 수소수 세척(column 5)이 51.36%, 수소수1회 세척(column 4)이 22.58%, 전해수1회 세척(column 2)이 19.16% 만큼 파란색색상이 덜 빠져나왔다. 그리고 파란색 채도(b)와 유사하게 색의 짙기(L)도 짙어지는 것을 알 수 있다(표 9, 도 29).

1회 세척	1	2	3	4	5
L	20.84	8.80	8.59	10.27	10.29
a	42.18	43.12	41.81	43.90	42.37
b	13.21	10.89	12.01	11.35	10.23
14회 세척	1	2	3	4	5
L	30.71	24.46	20.15	29.64	26.59
a	49.39	49.30	48.35	50.60	50.12
b	16.91	15.40	16.21	16.15	16.70

1회 세척	1	2	3	4	5
L	30.18	16.53	15.39	20.18	17.81
a	78.91	110.1	112.9	108.0	110.0
b	5.58	4.16	4.27	6.57	5.28
14회 세척	1	2	3	4	5
L	32.43	23.48	21.39	24.81	22.72
a	70.72	100.2	108.1	96.90	102.0
b	10.40	11.08	9.28	10.76	10.21

1회 세척	1	2	3	4	5
L	35.81	22.18	22.82	29.64	25.18
a	8.38	7.91	6.98	9.71	7.54
b	2.15	1.42	1.38	2.00	1.91
14회 세척	1	2	3	4	5
L	45.25	40.99	37.68	42.52	39.11
a	8.19	8.61	8.93	8.70	9.56
b	12.89	10.42	4.42	9.98	6.27

14. 사용 규모에 따른 수소수 및 전해수의 차이

실험실 규모에서는 전해수나 수소수를 제조하여 실험에 사용하기에는 전해수가 좀 더 유리한 정도이다. 그러나 현장에서는 펌처리, 탈색, 염색 후 세척 등에 다량으로 전기분해수가 필요하다. 그런데 기계특성상 수소수보다는 강력한 효과를 나타내는 전해수는 다량으로 얻기 용이하다. 즉 미용실 현장에서는 대량으로 빨리 제조할 수 있어 전해수가 수소수보다 현저히 유리하다. 또한 수소수기는 전해수기보다 유지 관리도 어렵다. 즉 수소수는 대량으로 얻기가 어려우며, 전해수 만큼 펌이나 염색, 탈색에서 효과를 나타기도 어려운 단점이 있으며, 아래의 실험을 통해 명확히 알 수 있다.

수소수 및 전해수의 시스틴 생성능 측정

시스테인은 공기 중에서 불안정하여 시스테인끼리 결합하여 시스틴을 만드는 성질이 있다(Hirs, C. W. (1967). Performic acid oxidation. In Methods in enzymology (Vol. 11, pp. 197-199). Academic Press.). 그리고 시스틴은 물에 불용성으로 침전한다. 이러한 성질을 통해 시스테인에 방치 시간이 다른 전기분해 수소수 및 전해수를 첨가하여 시스틴이 만들어지는 양을 측정하였다. 사용된 전기분해 수소수 및 전해수의 생성에는 실험오차를 줄이기 위하여 증류수에 NaCl을 첨가하여 만든 0.05% NaCl 용액을 사용하였다.

수소수는 원료수 400 mL를 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기(Grentech, Korea)에 넣고 20 분간 수소수 생성과정을 거쳤다. 전해수는 출력 27 w (9 V, 3 A) 전해수기(에코웰, Korea)에 넣고 20 분간 전해수 생성과정을 거쳤다. 이를 전해수로 사용하였다.

시스테인 0.75 g 씩을 10개의 15 mL 시험관에 각각 넣은 뒤, 전기분해 수소수 및 전해수 생성을 시작하였다. 생성 시작부터 각각 2분마다 수소수 및 전해수를 15 mL씩 시스테인 함유 10개의 시험관에 주입 후 각각 30분간 반응시켰다. 시스테인 용액에 녹아있는 시스테인은 공기 중의 산소농도에서도 산화되기 때문에, 반응시간이 지난 후 반응하지 않은 시스테인을 포함하고 있는 상층액을 원심분리(2000 × G, 5분)로 제거하여 시간에 따른 추가적 반응을 막았다.

침전된 시스틴은 증류수 3 mL를 첨가하여 부유시킨 뒤, 660nm에서 혼탁도(turbidity)를 측정하고, 그리고 표준물질(standard)을 이용하여 시스틴 생성량으로 계산하였다. 상기 실험을 3회 반복하여 IBM SPSS statistics for Windows, version 20.0(IBM, USA)를 통해 평균 및 표준오차를 계산하였다.

시스테인에 전기분해 수소수 및 전해수를 가하여 생성된 침전물의 현탁도(turbidity)는 도 30과 같다. 전기분해 수소수 및 전해수 생성 직후, 그리고 생성직후부터 2 분 간격으로 시스테인에 첨가하여 생성된 침전물을 측정하였다. 생성물의 농도를 탁도로 측정한 결과, 수소수(24 W 기기)는 0.031, 0.158, 0.247, 0.322, 0.396, 0.431, 0.481, 0.53, 0.568, 0.579, 0.583로 나왔다. 전해수(27 W 기기)는 0.031, 0.205, 0.363, 0.526, 0.63, 0.726, 0.746, 0.762, 0.754, 0.748, 0.751로 나왔다. 이렇게 시스테인 0.75g씩에 전기분해 수소수를 첨가하여 생성된 침전물은 무게로 환산한 결과 각각 0.0006g, 0.0029g, 0.0045g, 0.0059g, 0.0072g, 0.0079g, 0.0088g, 0.0097g, 0.0104g, 0.0106g, 0.0107g이었으며, 전해수를 첨가하여 생성된 침전물은 무게로 환산한 결과 각각 0.0006g, 0.0038g, 0.0066g, 0.0096g, 0.0115g, 0.0133g, 0.0136g, 0.0139g, 0.0138g, 0.0137g, 0.0137g이었다.

이와 같이 전기분해 수소수의 시스테인으로부터 시스틴 변환을 촉진하는 능력은 생성 시간 16분부터 거의 증가하지 않는 것을 알 수 있었다. 전해수의 시스테인으로부터 시스틴 변환을 촉진하는 능력은 10분부터 거의 증가하지 않는 것을 알 수 있었다. 시스틴 생성 시작 10분에서 시스틴 생성은 수소수는 0.0079g, 전해수는 0.0133g으로 수소수가 전해수의 59% 시스틴 생성 정도를 보였다. 그리고 16분에서는 수소수가 0.0104g, 전해수가 0.0138g 스시틴 생성을 보여 수소수가 전해수의 78%시스틴 생성 정도를 보였다. 출력 24 w (12 V, 2 A) 수소수 제조기와 출력 27 w (9 V, 3 A) 전해수 제조기는 출력이 11% 차이가 난다. 따라서 수소수 제조기는 전해수 제조기보다 10분에서는 30%, 16분에는 11% 시스틴 생성능이 떨어지는 것을 알 수 있다.

따라서 전해수 제조기가 수소수 제조기보다 시스틴 생성속도가 더 빠르고, 수율도 더 높다. 또한 수소수 제조기는 판막 설치로 확장이 까다롭고 어려운데, 전해수 제조기는 필요하지 않고, 다용도(비듬균제거, 웨이브 지속, 염색 유지, 인장강도 유지)로 머리를 감기 위해 스케일 업(scale up)이 필요하므로 상업적 사용목적으로 훨씬 유리하다.

Claims

9V 및 3A의 27w 출력 조건에서 음극 및 양극을 포함하는 전해수 제조기를 통해 물을 전기분해하여 제조되고, 상기 물의 전기분해시 양극에서 생성되는 산성전해수 및 음극에서 생성되는 염기성전해수가 음극과 양극이 분리되지 않아 중화되어 중성인 것을 특징으로 하며, 제조된 후 30분 이내에 모발의 펌 형성에 사용되는 것을 특징으로 하는 모발의 펌 형성용 전해수.
삭제
제1항에 있어서, 상기 펌이 퍼머넌트 웨이브 또는 스트레이트 펌인 것을 특징으로 하는 전해수.
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