머리의 피부, 두피를 보호하는 모발의 구조와 성질

머리의 피부, 두피를 보호하는 모발의 구조와 성질

모발은 각질층과 유사한 성분인 Keratin으로 구성되어 있습니다. 모발 수는 약 7만~14만 개이다. 하나의 모발은 5~6년 정도만 자라고 빠지게 되며, 그 자리에 새로운 모발이 자라나게 됩니다. 하루에 70~120개의 모발이 빠집니다.

 

모발의 종류에는 직모(Straight Hair), 반곱슬(Wavy Hair), 곱슬머리(Kinky Hair) 있으며, 모발은 인종이나 개인에 따라 다양한 모양으로 나타납니다. 동양인은 약 92~95%가 직모, 5~8%가 반곱슬 모로 알려져 있습니다. 반곱슬 모는 서양인에게 많이 나타납니다. 모발의 단면에는 원형, 타원형, 편평형이 있는데, 직모는 대개 둥근 원형이고, 반곱슬 모와 곱슬머리는 타원형에서 편평형을 하고 있습니다. 모발이 모낭 속에서 균일하게 자라면 직모가 되고, 고르지 못하면 곱슬곱슬한 모발을 가지게 됩니다. 

 

모발의 구조는 크게 피부 표면의 Hair Shaft와 피부 내부에 있는 Hair Root(모근)으로 나뉘며, 모근의 아래쪽에 둥근 모양을 Hair Bulb라고 합니다. Hair Bulb 중심부의 하부에는 모발에 영양을 전달하는 혈관과 신경이 분포되어 있으며, 이 부위를 Dermal Hair Papilla라고 합니다. Dermal Hair Papilla에는 모기질 세포(Hair Matrix Cell)가 접하고 있는데, 새로운 모발 세포를 만드는 작용을 합니다. Dermal Hair Papilla의 모세혈관에서 영양분이나 산소를 공급받아 분열을 계속함으로써 모발을 형성합니다. 멜라닌 세포를 가지고 있어 모발의 색상을 결정하기도 합니다. 모발의 단면은 Cuticle(모소피), Cortex, Medulla(모수질)로 나뉘며, Cuticle은 Cortex를 보호하는 각질 세포이며 비늘 모양입니다. Cortex는 모발의 가장 중요한 부분으로 모발을 지탱하고, Medulla는 둥근 모양의 세포로서 기포를 가지고 있습니다. 

모발에는 여러 화학적 결합들이 존재하는데, 모발은 케라틴이라는 단백질로 이루어져 있고, 모발의 케라틴은 아미노산이 고분자 형태로 결합한 것으로 이중 시스테인 함량이 많습니다. 시스테인은 각기 다른 시스테인과 만나 시스틴 결합 (Cystine Bond)를 만들어 모발에 탄력을 부여합니다. 케라틴은 나선 모양의 헬릭스(helix) 구조를 이룹니다. 

단백질에는 여러 결합이 존재합니다. 단백질을 구성하는 아미노산 중 산성 아미노산과 염기성 아미노산의 측쇄가 서로 연결되어 펩티드 결합(Peptide bond)을 형성합니다. 매우 견고한 결합이기 때문에 화학적, 물리적 힘으로 쉽게 끊기지 않습니다. 염 결합(Salt bond)은 단백질 사슬의 산성 아미노산과 염기성 아미노산이 서로 음이온과 양이온으로 존재하여 소금과 같이 염 결합이 형성됩니다. 염 결합은 이온 결합이라고도 하며, 물에 의해 쉽게 파괴되는 결합입니다. 두발에 분무기로 물을 뿌리면 염 결합이 파괴되고, 헤어드라이어로 가열하면 염 결합이 형성되어 웨이브를 만들 수 있습니다. 시스틴 결합(Cystine bond)은 단백질 사슬에 포함된 두 시스테인 사이에 형성된 것입니다. 물리적으로는 견고한 결합이지만, 화학적으로는 쉽게 파괴됩니다. 제모제와 파마약은 시스틴 결합의 화학적 원리를 이용한 것입니다. 수소 결합(Hydrogen bond)은 단백질 사슬 사이 산소와 수소 원자의 인력으로 인한 결합으로 모발에 존재하는 결합 중, 가장 약한 결합입니다. 뻗친 머리에 물을 분무하면 사슬 사이의 수소 결합이 파괴되며 다시 빗질하면 새로운 수소 결합이 형성되어 머리가 정돈됩니다. 

모발은 pH에 따라 전기적인 성질이 달라집니다. (모발의 팽윤성) pH4 부근에서 전기적으로 중성이며, pH 이상과 이하에서는 전기적으로 음이온 또는 양이온성을 나타냅니다. 이에 따라 모발은 pH에 따라 팽윤(Swelling) 됩니다. 단백질 분자가 전기적으로 중성이 되는 pH를 등전점이라고 하며, 모발이 등전점 pH에 있을 경우 Cuticle이 닫히며 안정적인 상태로 존재하게 됩니다. 이에 반해 알칼리 환경에서는 모발 단백질이 음이온을 띄기 때문에 Cuticle이 서로 전기적으로 반발하여 물 분자가 내부로 침투하며 모발이 팽윤 됩니다. 반대로 산성 환경에서는 양이온성을 띠게 되므로 양이온들 사이의 반발에 의해 Cuticle이 벌어지고 모발이 팽윤 됩니다. 알칼리성 염모제, 비누는 모발의 Cuticle을 열리게 하지만, 린스는 pH 등전점(pH 4~5) 부근이기 때문에 모발 단백질을 전기적 중성 상태로 만들어 안정되게 만들어 줍니다. 

 

모발은 주변의 습도 변화에 따라 수분 함유량도 달라집니다. 모발에 물을 적시면 모발의 무게도 늘어나게 되는데, 모발의 수분 함유량에는 한계가 있어 건조한 모발 무게의 35%의 수분을 흡수하면 포화상태가 됩니다. 비 오는 날 머리 모양이 망가지는 것은 모발이 수분을 흡수하며 모발 중의 수소 결합이 끊기면서 원래의 머리 모양으로 돌아가기 때문입니다. 

 

모발의 색소는 개인의 멜라닌 색소의 활동력과 만들어지는 색소의 성질에 따라 다릅니다. 흑갈색 계의 유멜라닌과 황 적색계의 페오멜라닌의 수와 크기에 의해 결정되는데, 모발의 유멜라닌은 흑갈색으로 비교적 큰 타원형 구조에 쉽게 탈색됩니다. 페오멜라닌은 비교적 작고 단단한 구형 구조를 가지고 있어 화학적으로 안정해 쉽게 탈색되지 않습니다. 강한 자외선으로 손상된 모발은 모발 내에 유멜라닌은 파괴되고 페오멜라닌이 그대로 남아 황적색으로 보이게 됩니다.  

기모근(입모근)은 피지선 아래에 있는 모낭과 연결되어 있으며, 자율신경의 지배를 받습니다. 피부가 갑자기 찬 공기와 접하거나 공포를 느끼거나 화가 날 때 수축하여 모발을 곤두서게 합니다. 눈썹, 속눈썹, 겨드랑이를 제외한 대부분의 모발에 존재하며, 피부에 닭살이 돋는 원인도 기모근의 수축입니다.