압력과 유량(Pressure and Flow), 에스프레소 머신의 유압 시스템(Hydraulic system)에 대한 소비자의 이해①―기어 펌프(Gear Pump)

저는 기계공학과 출신이 아니기 때문에 유체 역학이라는 학문적으로 복잡한 분야에 대해 잘 모릅니다. 하지만 에스프레소를 베이스로 한 음료를 누구보다 좋아하는 한 사람으로서 커피 추출에 대한 이해의 폭을 넓히기를 원하는 한 사람으로서 에스프레소 머신을 이해하고, 최근 에스프레소 머신에서 하이엔드와 Non-하이엔드를 구분짓는 잣대와도 같은 압력 혹은 유량 컨트롤 기능에 대해 여러분들과 함께 살펴보고 싶은 마음에 이 글을 적습니다.

제가 에스프레소 머신의 압력과 유량에 대해 이해하는데 도움을 준 글들은 북미의 커피 테크니션 길드 블로그의 포스트입니다. 그 가운데 하나는 최근 기정인터내셔날에서 국내에서 소개하고 계신 벨위더의 아르노 홀슈의 글이었는데요. 그 글과 제가 조사한 내용을 바탕으로 에스프레소 머신에 적용되는 다양한 유압 시스템에 대해 이야기해보고자 합니다. 제가 유체 역학을 온전히 이해하고 쓰는 글이 아니므로 혹시 전문가가 계시다면 댓글이나 메세지로 고견을 부탁드립니다.

• Pressure and Flow BY ARNO HOLSCHUH OF BELLWETHER COFFEE

먼저 에스프레소 머신에 유압 시스템 즉, 유체를 제어하는 체계가 필요한 이유는 에스프레소 머신의 보일러에서 그룹 헤드로 물이 이동할 때, 에스프레소 추출에 적정한 수압을 유지하는 것이 중요하기 때문입니다. 이를 위해 에스프레소 머신에는 다양한 부품이 존재하는데, 그 가운데 우선 가장 중요한 요소는 "펌프(Pump)"입니다. 

이때 커피 파우더에 가해지는 압력을 제어할 수 있는 다양한 펌프가 선택될 수 있는데, 예를 들어 라마르조코 스트라다 EP와 같은 경우에는 기어 펌프를 사용합니다. 

 

기어 펌프의 장점은 위 영상에서도 확인할 수 있는 것처럼 기어와 기어 사이의 하우징에 유체가 들어가 기어의 회전 수에 따라 이동하는 유체의 양 즉, 유량을 정확히 계산할 수 있다는 것입니다. 따라서 기어의 회전 수를 제어할 수 있다면 실시간으로 유량 조절이 가능해지죠. 때문에 스트라다 EP와 같은 경우, 기어의 회전 수를 직접 제어하여 유량을 조절합니다. 따라서 브루 패들을 조절함으로 실시간 유량을 제어할 수 있습니다. 

라마르조코 스트라다 기어 펌프. 이탈리아 플루이드오테크 MGCF04S-11S SERIES DRIVES

따라서 이 펌프를 가변 속도 펌프(Variable-speed pump)라고도 부릅니다. 그룹헤드 내에서 압력 센서가 현재의 압력이 얼마인지를 메인보드에 알려주면 이를 바리스타가 원하는 압력 프로파일과 비교하여 목표에 도달하기 위해 펌프의 모터 속도를 높이거나 낮추는 방식으로 실시간 제어합니다. 

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일반적인 기어 펌프의 구조

하지만 위와 같은 기어 펌프는 정교한 유량 제어가 가능하지만, 실제 가정용으로 사용하기에는 높은 가격대의 부품입니다. 따라서 최근 압력 제어를 위한 다양한 방법들이 적용되고 있죠. 그 가운데 하나는 플로우 리스트릭터(Flow Restrictor)를 사용하는 것입니다. 다음 내용에서는 플로우 리스트릭터 방식의 유압 시스템에 대해 알아보겠습니다.

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 【Espresso】 압력과 물의 흐름(Pressure and Flow) ⑴

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