작성자: 외부기고컨텐츠 등록일:2015-04-27 23:04:02
댓글 0 조회 수 2569
외부 기고자 최금두(Pentair Everpure 한국대리점 대표, 한국커피협회 워터 소믈리에 팀장) 


059-1.jpg

| 전기 포트에 생긴 라임 스케일 1000배 확대 영상



[About Water Series] 세번째 이야기, WATER & SCALE



얼마전 방송에서 커피 머신 내부 석회 관련 내용이 방영되었던 것 같습니다.

이미 작년에 비슷한 방송이 한번 방영되어서 관련 자료들을 보내드리거나 설명드렸던 기억이 있는데 다시 한번 정리해 드리면 좋을 것 같아서 준비해 봤습니다.



13158_5840_4237.jpg

공중파에 방송된 에스프레소 머신 스케일 관련 영상 중 일부


 

1) 석회란

커피장비에서 발견되는 석회 (스케일)는 열에 가해지면서 보일러 내부 물 속에 포함되어있던 칼슘 (Ca), 마그네숨 (Mg) 등의 양이온과 OH, HCO3, CO3 등의 음이온 (알카리니티 성분) 이 만나 CaCO3, MgCO3 등의 석회로 용출 및 침전되는 것입니다.


, 물 속에 있던 미네랄 성분이 열이 가해지면 화학적인 변화를 일으켜 침출되는 것입니다.

참고로 칼슘과 마그네슘 성분의 석회 색상은 흰색, 회색, 투명한 색 입니다.

 

2) 알카리니티

물 속에 포함된 OH, HCO3, CO3 성분의 양을 알카리니티라고 부르며 우리나라의 알카리니티 수치는 35 - 80 ppm 사이로 함유량이 그리 높은 편은 아닙니다.

알카리니티 성분이 많은 물을 마시면 씁쓸한 맛을 내기도 합니다. 그리고 칼슘과 마그네슘이 아무리 많아도 알카리니티 성분이 없다면 스케일의 형태로 변환될 수 없습니다.

칼슘, 마그네슘 외 다른 미네랄도 알카리니티와 결합되어 스케일의 형태를 띌 수 있지만 그 양 자체가 미미하여 일반적으로 언급되지 않음을 알려드립니다.


AL.jpg

| Maxwell(2015 년도 UK 챔피언 )의 시연중 알카리니티 설명 장면. 산미를 컨트롤 하는 하나의 중요한 변수로 언급.


 

3) 석회 발생은 자연적인 현상

일상 생활에서도 석회는 자연스럽게 보실 수 있습니다.

싱크대에 물이 마르고 난 후 액체가 기회되고 남은 하얀색 얼룩이나 커피 포트 바닥에 남은 하얀색 얼룩 등이 일상 생활에서 발견하기 쉬운 예입니다. 굳이 커피 머신이 아니라도 물이 공급되고 열이 전달되는 장비는 장비 내부에 석회질이 생기게 된다는 것을 이해하셨을 것이며 이 석회 성분이 대기 중에 노출된 상태로 방치된다면 석회에 이물질, 유기물 등이 달라붙어 위생상 문제가 될 수 있지만 커피 머신은 100가까운 온도로 물을 끓이는 장비이기 때문에 세균으로 인한 위생 문제는 발생하지 않습니다.

 

하지만 실제 스케일 제거 작업을 해보면 회백색이나 투명한 색의 스케일은 보이지 않고 검거나 검붉은색, 청녹색 등이 발견됩니다. 그 이유는 물 속 미네랄이나 이온 상태의 물질들이 산화되면서 특정 색상으로 발현되거나 장비를 구성하는 부속품 (재질은 대부분 황동 또는 스테인리스 강) 이 산화되면서 특정 색상으로 발현되기 때문이며 그 내용을 쉽게 이해하실 수 있도록 정리해 봤습니다.

 

1) 구리 재질의 산화 - 청녹색 발현

대부분 커피 머신에 사용되는 금속들은 구리 또는 황동 (구리와 아연의 합금) 을 많이 사용하는데 그 이유는 전기 전도도가 좋고 내식성 (부식이 일어나기 어려운 성질)을 가지고 있기 때문입니다.

 

IMG-20150124-WA0010-1024x765.jpg

출처 : http://www.truthcoffee.com



구리가 공기중에 노출되거나 물 속에 담겨있게 되면 산소와 만나게되면서 다른 형태의 산화구리 (CuO) 로 변화되며 부동태 피막을 형성하게 됩니다. 이 부동태 피막을 구리의 표면에 산화가 일어나면서 즉, 녹이 슬면서 더 이상의 산화가 일어나지 않도록 하는 역할을 합니다. 그리고 그 색상을 청녹색을 띄게됩니다.

 

구리 또는 황동 재질이 지속적으로 열을 받고 산화 작용이 일어나면 금속 표면은 열에 의해 검게 변색되고 산화에 의한 청녹색이 발생하게 됩니다. 그리고 회백색의 스케일일 함께 눌러붙어 스케일 색상은 회백색 + 청녹색을 갖게되는 것입니다.

 

2) 망가니즈 (망간) - 검은색 또는 검은갈색

자연상태에서 순수한 금속의 형태로 발견되지 않지만 여러 가지 화학물의 형태로 발견되는 망가니즈는 물 속에서 많은 양으로 발견되지 않습니다. 하지만 산화된 망가니즈는 물 속 함유량에 따라 검은색 또는 검은 갈색의 흔적을 남기는 물질입니다. 망가니즈는 물 속에 이온상태로 녹아있는 철과 함께 산화되어 약간 검붉은색을 띄기도 합니다.


 

3) 실리카 - 투명한 색

우리나라 지질의 대표격인 화강암 재질의 암석의 많은 구성 비중을 차지하는 실리카는 규소 성분이 산화된 것으로 규석 (SiO2)이라고 부릅니다. 또한 모래나 사암, 석영 그리고 동물의 뼈에서도 이 성분이 포함되어 있습니다


silica_scaling.jpg

| 실리카 스케일, 출처 : http://www.gns.cri.nz/


물론 이러한 이유 때문에 우리의 실생활에 사용되는 물 속에 포함될 수 있는 가능성도 높습니다. 이 실리카 역시 높은 온도에 의해 석회의 형태로 변형될 수 있으며 이 석회는 아주 단단하고 부서지기 어려운 성질을 가지고 있습니다. 하얀색의 좀처럼 부서지지 않는 석회라면 실리카 석회를 의심해도 좋을 것 같습니다.

 

4) - 붉은색 또는 검붉은색

우리나라 배관에 많이 사용되었던 철 소재 배관 (아연 등으로 표면 코팅) 또는 소재가 다른 금속 배관이 용접 또는 결합된 곳에서 전위차로 발생하는 산화 (녹 현상) 으로 아직도 많은 공공시설에서는 녹물이 수돗물에 유입되고 있습니다. 이 철 이온은 아주 산성인 상태에서만 수용성의 성질을 가지고 있는 것도 있고 중성이나 염기성의 물 (pH 7.0 이상) 에서는 녹지 않는 이온도 있으며 반대로 물에 아주 잘 녹는 철 이온도 있습니다. 반면 쉽게 산화되어 배관이나 전처리 필터 (Prefilter 라고도 부르며 대부분 펄프 재질의 제품으로 큰 입자성 물질 제거) 에 걸러져 우리 눈에 아주 쉽게 확인되는 철 이온이 있습니다.



unionsmall.jpg


 

어찌 되었든 제대로 정수 처리되지 않은 녹 입자가 장비로 유입되게 되면 열로 인해 산화 반응은 더욱 격렬하게 일어나게 됩니다. 이러한 철 입자가 산화되어 히팅 코일 표면에 달라붙게 된다면 검붉은색을 띈 스케일을 보시게 되는 것입니다.

 

, 스케일 자체는 물 속 미네랄 성분들의 화학구조 변화로 우리의 육안으로 확인 가능한 형태로 변형된 것이며 함유 미네랄의 종류와 함양에 따라 색상이 변경되는 것입니다. 그리고 커피머신 보일러 내부에 담겨져 있는 물이 100가까운 온도로 끓여져 커피와 만나 추출되는 것이 커피 머신의 기본적인 역할입니다.

 

위 글이 도움되셨길 바라며 곧 또 좋은 글로 찾아뵙겠습니다!

 


최금두   Pentair Everpure 한국대리점 대표, 한국커피협회 워터 소믈리에 팀장
photo
Subject: A TO Z For WATER
Content: 물 관련 일반 상식에서부터 물이 음료에 끼치는 영향 등을 간략하게 정리하여 물 관련 이해를 도와 일상 생활에 유용한 정보를 제공하고자 합니다.

OUR PROUD SPONSORS