에스프레소 추출 압력을 측정하는 방법들

by 벨카 필터

에스프레소가 에스프레소인 가장 큰 이유는 바로 압력이다. 이 압력을 어떻게 다루어야 하는지 수많은 논의와 시도들이 있었다. 머신의 구조는 수직형 보일러 머신, 피스톤 레버 머신, 로터리 베인 펌프 머신, 다양한 방식의 가변압 머신들로 이어지며 발전하였다. 9bar 추출이 불문율이던 시절도 있었지만, 업도징이 유행함에 따라 상대적으로 추출 압력이 높아지기도 하였고, 요즘은 오히려 저압 추출이 효과적이라는 관점도 있다. 다양한 주장과 새로운 시도들이 커피 산업을 더욱 발전시킬 것은 분명하다. 다만, 높은 압력 또는 낮은 압력, 어떤 쪽이 더 우월하다를 논하기에 앞서 각각의 효과를 많은 데이터와 관능 평가를 통해 체크해 보는것이 더 발전적인 태도일것이다. 이를 위해 반드시 필요한 것은 ‘과연 우리가 압력을 정확하게 측정하고 있는가?’라는 의문에 대해 답을 구하는 것이다.

추출 압력의 정의

추출 압력을 측정하는 방법들을 알아보기에 앞서, 본 논의에서 다룰 ‘추출 압력’을 정의해 둘 필요가 있겠다. 개념적으로는 ‘추출될 때 펌프가 물을 밀어내는 힘에 대하여 커피 퍽이 저항으로 작용하여 형성된 압력’이라고 할 수 있으며, 이는 펌프가 만들어내는 힘인 ‘펌프 압력’과는 구분된다. 에스프레소 한 잔이 추출되는 동안 커피 퍽의 저항은 고정되어있지 않고 변하기 때문에 ‘추출 압력’이 어떻게 나타나는지 정확하게 측정할 수 있다면, 추출 평가에 대한 중요한 지표가 될 것이다.

다양한 압력 측정 방법들

1. 에스프레소 머신의 압력계
2. 배수구가 없는 포타필터형 압력계
3. 고정된 오리피스로 배수되는 포타필터형 압력계
4. 벨브를 이용해 유량을 조절할 수 있는 포타필터형 압력계
5. 필터바스켓의 팽창을 측정하는 포타필터형 압력계

압력 측정 방법들의 구조와 특징

에스프레소 머신의 압력계

보통의 에스프레소머신은 펌프에서 헤드스페이스까지 이르는 경로에 여러 저항들이 형성된다. 플로우미터, 오리피스(지글러), 솔레노이드벨브 등이 그러하며, 파이프의 크기나 길이도 영향을 미칠 수 있다. 펌프가 가동되기 시작하면 가장 가까운 저항까지의 구역에 먼저 물이 가득 차고, 다음 구역이 순서대로 그렇게 된다. 물이 가득 찬 구역에만 압력이 형성된다. 압력계가 펌프에 가장 가까운 구역에 설치된 경우, 추출수가 커피에 닿기 전에 압력계가 설정된 최대 압력을 보여주며, 추출 중에 퍽의 저항이 점차 감소해도 압력계에는 그 것이 거의 반영되지 않는다.

그러나, 펌프가 본연의 임무를 잘 수행하고 있는지 보여주기 때문에 사용자는 머신의 설정을 일정하게 유지할 수 있고, 고장에 빠르게 대처할 수 있다. 압력계가 필터바스켓에 가장 가깝게 설치된 경우, 추출 중에 사실상 헤드스페이스의 압력을 측정하므로, 추출 과정의 압력 변화를 상당히 정확하게 반영할 수 있다. 펌프에서 바스켓까지 각 구역 중, 물이 가득 찬 구역에만 압력이 형성된다. 

펌프 압력을 보여주는 일반적인 머신의 그룹헤드에 별도의 압력계를 설치할 수 있는 경우도 있다. 이 때에도 추출 중 압력 변화를 상당히 잘 측정할 수 있다. 

배수구가 없는 포타필터형 압력계

압력계가 포타필터 하부 배수구를 완전히 막고 있는 형태.

이 압력계는 머신의 펌프부터 포타필터까지 물이 완전히 가득 차고, 배수되는 유량이 전혀 없을 때의 압력을 보여준다. 펌프부터 포타필터까지 물이 가득찬 이후에 경로의 모든 부분은 사실상 동일한 압력이 되므로, 머신의 압력계가 올바로 작동하는지, 경로에 누수는 없는지 등을 점검할 수 있다.

추출 압력에 관련해서는, 사실상 확인할 수 있는 정보가 별로 없다. 

오리피스로 일정하게 배수되는 포타필터형 압력계 

‘SCACE’ 계측기가 이러한 구조이다.

이러한 구조의 제품들은 일반적인 에스프레소 추출 상황을 모사하여 바스켓 내부의 압력과 온도를 측정한다.WBC가 규정한 머신 추출수온 측정 절차에 따르면, 일반적인 추출 상황을 모사하기 위해, 25초 ±5초에 75ml의 물이 배수되는 상황을 만들어야 한다. 이렇게 하기 위 해, 해당 제품 출수구에는 크기가 조절되지 않는 오리피스(지글러)가 장착되어있고, 이 때의 추출수 온도와 압력을 보여준다. 다양한 스타일의 추출 압력을 보여주는 것은 아니지만, 일반적인 추출과 유사한 상황에서 어 떤 압력이 형성되는지 확인할 수 있다. 물론, 유량이 형성되면 바스켓 내부의 압력은 펌프 압력보다 낮아지는데, 오리피스 사이즈가 고정되어있으므로, 펌프의 압력이 조정되면 바스켓 내부 압력도 그에 따라 달라진다. 이를 통해, 실제 커피 추출시의 바스켓 내부 압력을 추정하여 펌프의 압력을 설정할 수도 있다. 

벨브를 이용해 유량을 조절할 수 있는 포타필터형 압력계 

누오바 리캄비 등의 제품이 이러한 구조이다. 

이러한 구조의 제품들은 포타필터 하단에 벨브를 장착하여 배수를 완전히 막을 수도 있고, 원하는 유량으로 조절하여 압력을 측정할 수도 있다. 실제 커피를 넣고 추출할 수는 없지만, 사용자의 실제 에스프레소 추출 유량과 유사한 유량으로 설정하여 그 때의 바스켓 내부 압력 을 확인할 수 있다. 

필터바스켓의 팽창을 측정하는 포타필터형 압력계 

• 관련 기사 : 벨카 필터, 실시간 추출 모니터링을 가능하게 하는 센서가 결합된 포타필터 바스켓

새롭게 출시되는 벨카필터의 구조이다.

실제 추출 압력을 측정하기 위해서는 일반적인 압력 측정 방식을 사용하기 어렵다. 일반적인 압력센서는 측정하고자 하는 위치에 직접 연결되어야 한다. 그런데, 필터바스켓에 센서를 설 치하기 위해 타공하거나, 어떤 형태로든 추출 흐름을 방해하면, 정상적인 추출을 측정한 것 이 아니게 되기 때문이다. 벨카필터는 압력에 의해 필터바스켓이 전체적으로 미세하게 늘어난다는 점을 활용하여, 추 출 중의 바스켓 팽창 정도를 압력으로 표시한다. 센서가 바스켓 외부 벽면에 있기 때문에 필터 바스켓을 타공하지 않고, 커피도 닿지 않는다. 실제 추출 상황의 필터 내부 압력(헤드 스페이스 압력)을 보여주기 때문에 펌프 압력을 표시하는 머신에서도 추출 압력을 측정할 수 있다.

벨카필터의 압력센서는 내부 압력에 의해 바스켓이 팽창하는 현상을 통해 압력을 측정한다. 센서가 필터바스켓 외부 측면에 있기 때문에 커피 추출 중에도 필터 내부 압력을 측정할 수 있다. 

유튜브 영상 (벨카필터 추출압력 테스트) → https://youtu.be/cXwle9BwRYU

유튜브 영상 (압력 측정 방법들. 펌프 압력 vs 추출 압력.) → https://youtu.be/Bt358OBRiyg

❊ 덧붙임 : 추출 압력 측정 위치 

이상 작성된 내용에는 ‘헤드 스페이스 압력’을 측정하는 것이 추출 압력을 가장 잘 보여주는 것으로 표현되어 있는데, 이는 다음과 같은 전제에 따른 것이다. 추출 압력을 ‘추출될 때 펌프가 물을 밀어내는 힘에 대하여 커피퍽이 저항으로 작용하여 형성된 압력’으로 정의한다면, 이 개념에 정확히 부합하는 측정 위치는 어디일까? 헤드스페이스의 물과 커피퍽이 만나는 지점? 커피퍽 내부의 중심 부분? 커피퍽과 필터바스켓 타공부가 만나는 지점? 어쩌면 모두 의미있는 측정 위치일 수 있지만, 커피퍽 내부의 압력은 어떤 지점 을 특정하기 어렵고, 실제로 측정할 방법이 마땅치 않다는 문제가 있다. 커피 퍽의 두께는 1~2cm 정도 밖에 되지 않지만, 추출 중에 퍽 내부에 형성되는 압력은 상부 에 비해 하부로 내려갈수록 급격하게 낮아져, 바스켓의 타공부를 통과하면서 대기압에 가까워진다. 이처럼 퍽 내부의 압력은 다층적이어서 누구나 동의할 수 있는 한 지점을 특정하기 어렵다. 특정한다 해도 그 부분을 측정할 수 있는 방법도 없어 보인다. 헤드스페이스에 걸린 압력은 헤드스페이스의 어느 위치에서 측정하더라도 사실상 같으므로, 본 논의에서 ‘추출 압력’은 헤드스페이스에서 측정된 압력을 추출 압력을 가장 갈 보여주는 지표로 삼았다.​​

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최초의 포타필터형 커피 추출 측정장치, 벨카필터의 공식 홈페이지

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