커피맛 좌우하는 ‘이것’…유체역학으로 찾은 커피맛 [달콤한 사이언스]

응용수학자들이 유체역학을 이용해 향과 맛이 좋은 커피를 추출할 수 있는 방법을 찾았다. 언스플래쉬 제공

“내가 좋아하는 것은 그 향기다. 집 근처에서 커피콩을 볶으면 나는 서둘러 창문을 열어 그 향기를 모두 받아들인다.”

프랑스 계몽주의 철학자인 장 자크 루소가 커피에 대해 남긴 말이다. 한국은 그야말로 ‘커피 공화국’이다. 커피 생산국이 아닌데도 인구 100만명당 커피전문점 수는 1834개로 2위인 일본의 두 배를 훌쩍 넘는 세계 1위이다. 1인당 평균 연간 커피 소비량도 프랑스에 이어 2위이다. 이렇다 보니 커피의 맛과 향을 음미하면서 마시는 애호가도 적지 않다. 한 집 건너 한 곳에서 커피를 판다고 하지만 맛있는 커피를 만나기는 쉽지 않다.

컴퓨터 과학자와 물리학자들이 커피의 향을 더욱 풍부하게 하고 맛도 좋게 만들면서 비용 절감하는 방법을 찾아냈다.

영국 허더스필드대 컴퓨터과학부 연구팀은 유체역학의 간단한 수학적 모델을 사용해 커피를 맛있게 추출하는 방법을 찾아냈다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 물리학 분야 국제학술지 ‘유체 물리학’ (Physics of Fluids) 5월 10일자에 실렸다.

커피의 진수는 다름 아닌 에스프레소이다. 아주 진한 이탈리아식 커피로 에스프레소 전용 기계로 커피를 추출한다. 볶은 커피 원두를 분쇄해 9기압의 압력, 온도는 90도 전후로 해서 뜨거운 물이 커피 알갱이 층을 통과하도록 해 커피 알갱이의 수용성 성분이 물에 녹도록 해 만드는 것이다. 핵심은 에스프레소 추출 시 커피 가루를 고르게 잘 눌러서 기계에 장착한다고 하더라도 맛은 조금씩 다를 때가 많다.

연구팀은 이번 연구에 앞서 2020년 커피 원두를 곱게 갈수록 에스프레소의 풍미가 떨어진다는 사실을 발견했다. 커피가 덜 추출되거나 추출되지 않는 영역이 있다는 간접 증거로 연구팀은 이번 실험으로 그 원인을 분석했다. 커피 추출량이 너무 적으면 밍밍한 맛의 커피가 되고 추출량이 너무 많으면 쓰디쓴 커피가 된다.

유체역학자들은 커피가루를 너무 곱게 갈면 커피 맛이 떨어진다는 사실을 확인했다. 중간 굵기로 커피를 갈고 베드에 커피를 적당히 넣고 댐퍼로 편평하게 만들어주는 것이 필요하다고 조언했다. 픽사베이 제공

연구팀은 커피 가루의 굵기에 따라 커피의 맛과 향이 어떻게 달라지는지 컴퓨터 시뮬레이션을 했다. 유체역학에서 물이 다공성 물질을 투과할 때를 나타나는 현상을 계산하는 ‘코제니-카르만 방정식’을 활용해 모델링했다. 그 결과, 원두를 너무 곱게 갈아 커피를 추출할 경우 오히려 물이 입자들 사이를 빠르게 빠져나가 버린다는 사실을 확인했다. 커피의 맛을 맛있게 하기 위해서는 커피 원두를 중간 굵기로 간 뒤 커피 가루를 베드에 넣었을 때 지나치게 많이 넣지 말고 댐퍼로 눌러 편평하게 만드는 것이 필요하다고 연구팀은 설명했다.

연구를 이끈 앤 스미스 교수(수학적 모델링)는 “어떻게 추출하느냐에 따라 커피의 맛과 향은 결정된다”라며 “이번 연구 결과를 활용해 에스프레소 커피 추출 방식을 변경하면 더 맛있는 커피를 만들 수 있고 비용 절감에도 도움을 줄 것”이라고 설명했다.

유용하 기자

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