‘완벽한 드립 커피’ 위한 수학이론 모델 개발

같은 커피라도 추출하는 방식에 따라 그 맛은 완전히 달라질 수 있다. 그렇다면 어떻게 해야 완벽한 커피를 내릴 수 있을까.

최근 미국과 아일랜드의 수학자들이 최고의 드립 커피를 내리기 위한 수학 방정식을 고안했다고 밝혔다. 이는 향후 상업용 커피 머신을 최적화하는 데 기여할 수 있는 것.

미국 포츠머스대학과 아일랜드 리머릭대 등이 참여한 연구팀은 필터 커피머신으로 최상의 드립커피를 내리기 위한 수학적 이론 모델과 방정식을 산출했다고 미국산업응용수학회(SIAM)가 발행하는 ‘응용수학 저널’(Journal on Applied Mathematics) 온라인판 최신호(11월15일자)에 발표했다.

사실 이들은 지난해에도 최고의 커피를 내리기 위한 복잡한 방정식이나 계산에 따른 이론화를 시도했다. 올해에는 좀 더 구체적으로 가장 대중화 된 필터 커피머신으로 최상의 드립커피를 내릴 때의 방법을 수학적으로 분석했다.

드립커피의 원리는 간단하다. 잘 볶아놓은 커피를 그라인더로 갈아낸 가루를 필터 커피머신에 넣고 섭씨 93도 정도 되는 뜨거운 물을 부어서 거기서 나오는 추출물을 필터를 통해 거르는 것이다.

이 기본적인 드립커피 모델을 수학적으로 단순화하기 위해 연구팀은 추출 시간과 물의 온도, 커피 콩의 그라인딩 정도 등의 매개변수에 주목했다. 그리고 커피 맛을 조절하려면 커피 콩은 직접 갈아내는 것이 필수 조건이라는 것을 알아냈다.

이에 대해 연구를 이끈 커빈 모로니 박사(리머릭대)는 “커피 농도는 커피 콩 입자 표면에서 추출되는 시간 뿐만 아니라 추출물이 커피 찌꺼기를 남기며 분리되는 속도와 균형에 따라 결정된다”고 설명했다.

이를 통해 필터 커피머신에 물을 넣으면 커피콩 입자 표면에서 빠르게, 그다음으로 그 입자로 침투한 물에 의해 천천히, 두 단계로 추출이 진행되는 메커니즘이 밝혀졌다.

즉 커피콩을 그라인딩한 정도에 따라 수학 방정식의 주된 요소 중 하나가 결정되는 것.

이는 커피콩을 굵게 갈거나 더 미세하게 가는 것으로 달라지는 입자 크기에 따라 그 입자 표면과 더 깊은 곳에서 추출되는 정도에 차이가 발생한다는 말이다.

또한 커피콩을 굵게 갈면 입자가 크므로 결과적으로 쓴맛이 덜하지만, 입자가 너무 크면 깊은 맛이 떨어지는 것으로 나타났다. 따라서 최상의 커피 맛을 내기 위해서는 적당한 균형을 찾는 것이 중요하다.

이 연구에 참여한 미국의 화학기술자 조한 마라 박사(필립스 연구소)는 “우리 목적은 커피 추출 과정을 수학적으로 이해하고 그 과정에 있어 매개변수에 따라 변화하는 커피 맛의 관계를 이해하는 것”이라고 말했다.

한편 연구팀은 필터 커피머신에 물을 넣을 때 흐르는 물의 변화와 찌꺼기의 형태에 따라 커피 맛이 구체적으로 어떻게 변하는지 등 보다 완벽한 커피를 내리기 위한 탐구를 계속해 나가고 있다.

사진=ⓒ포토리아(맨위), SIAM

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr