사람의 모발 모양에는 직모와 곱슬머리가 있다. 곱슬머리도 그 정도에 따라 반곱슬, 완전 곱슬 등으로 나뉜다. 직모와 곱슬머리의 차이는 무엇일까. 또 파마는 어떤 원리로 머리카락을 곱슬거리게 만드는 것일까.
모발의 형태는 주로 곱슬형(흑인), 곧은형(황인), 물결형(백인)의 세 종류로 분류된다. 열대 지방 흑인들의 곱슬머리는 머리카락 사이에 있는 많은 공기 구멍이 스펀지처럼 열을 차단하고, 바람을 잘 통과시켜 땀을 효과적으로 증발시켜 머리를 효과적으로 식혀주기 위하여 적응된 것으로 알려져 있다. 하지만 그러나 추운 지방에서도 곱슬머리가 추위의 완충 역할을 할 수 있기 때문에 반드시 기후 조건만으로 머리카락의 형태를 설명하기는 어렵다.
또 하나 알려진 것은 곱슬머리 유전자가 우성인자라는 것이다. 즉 곱슬머리 인자와 곧은머리 인자가 만날 경우 곱슬머리가 된다는 설명이다. 따라서 부모 중 한명이 곱슬머리라면 자녀는 곱슬머리일 가능성이 크다.
분명한 것은 곱슬머리일수록 머리카락의 단면은 타원형이다. 아래 사진은 여러 사람의 머리카락을 자른 단면이다. 그리고 숫자는 머리카락 단면의 긴 지름과 짧을 지름의 비율을 나타낸 것이다. 사진의 오른쪽으로 갈수록 곱슬거리는 정도가 심한 사람이다.
그러면 왜 단면의 모양이 납작할수록 곱슬머리가 될까. 예를 들어 종이 한 장을 동그랗게 말면 쉽게 세울 수 있지만, 그냥 세우면 휘어져버리는 것과 같은 이치다.
파마는 어떤 원리일까. 파마는 영구적 곱슬머리라는 뜻의 퍼머넌트 웨이브(permanent wave)가 변한 말이다.
파마의 원리를 알기 위해서는 우선 머리카락의 구성을 알아야 한다. 머리카락은 아미노산의 일종인 시스테인과 시스테인이 강한 S-S 결합을 하고 있는 시스틴이라는 화합물로 이루어진 케라틴 단백질로 돼 있다.
S-S 결합 상태에서는 모발의 모양을 바꾸기 어렵다. 따라서 모발의 모양을 바꾸기 위해서는 화학약품을 이용해 이 결합을 끊어줘야 한다. 이때 사용하는 것이 파마약이다. 파마는 결국 S-S 결합이 끊은 후 모발의 모양을 바꾼 다음 다시 연결시키는 화학반응을 이용하는 것이다.
파마는 파마약(환원제, 티오글리콜산암모늄 용액)으로 S-S 결합을 S-H 결합으로 환원시킨다. 이 상태에서 머리카락을 플라스틱 봉으로 감아 준다. 이후 중화제(산화제, 과산화수소)로 산화시키면 새로운 S-S 결합이 되고 머리카락은 곱슬거리는 상태를 유지하게 되는 것이다.
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그림으로 보면 처음 모발에 파마약을 바른다.(1번) 그러면 모발의 S-S 결합이 S-H 결합으로 바뀐다. 이후 모발을 원하는 형태로 구부리고(2번), 중화제를 바르면(3번) 가장 오른쪽 그림처럼 구부러진 모발의 새로운 S-S 결합이 생기는 것이다.