사이폰 커피 추출 원리. 과학 실험의 재미는 덤
과학실험실에서 본 듯한 플라스크를 이용해서 만드는 커피가 있습니다. 사이폰 커피 추출 또는 진공 커피 추출이라고 하는 커피추출 방법입니다. 선명한 맛이 특징적인 이 사이폰 추출 방법은 19세기 초부터 사용된 커피 추출방법입니다. 이 포스팅에서는 커피 추출과정을 보는 것이 재미있고 신기하기까지 한 사이폰 커피 추출에 대해 알아보도록 하겠습니다. 사이폰 커피 추출 원리를 이해하는데 도움이 되길 바랍니다.
글의 순서
사이폰(Siphon)의 원리와 사이폰 커피
사이폰 커피 메이커
사이폰 커피 추출 원리
사이폰 커피를 만들 때 주의할 사항
사이폰(Siphon)의 원리와 사이폰 커피
물과 같은 흐르는 물체(유체, 流體, fluid)는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 움직입니다. 우리에게 익숙한 유체는 물과 공기입니다. 공기는 기체인데, 이것도 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 움직입니다. 흐르는 공기가 바람입니다.
높은 압력과 낮은 압력 간의 차이를 압력차라고 합니다. 압력차가 발생하면 유체는 압력이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 흐릅니다. 물을 흘려줄 압력차를 발생시키고, 압력차로 물을 흐르게 만든 후에 추출한 커피가 사이폰 커피입니다.
사이폰 커피 메이커
사이폰 커피 메이커는 1830년대 베를린에서 Loeff에 의해 발명되었습니다. 사용하기 번거롭긴 했지만 깔끔하고 선명한 맛 때문에 20세기 중반까지 많은 인기를 끌었던 커피추출 도구였습니다. 특히 일본과 대만에서는 지금까지도 인기가 있는 커피추출방법입니다.
현재 대중화된 사이폰 커피 메이커를 살펴보겠습니다. 이 글의 맨 위에 있는 썸네일의 사이폰 커피 메이커는 두 개의 용기(Container)로 구성되어 있습니다. 이 용기는 화학 실험용 유리병인 플라스크(Flask)를 생각나게 합니다. 지금 부터는 이 용기를 플라스크라고 부르면서 이야기를 진행해 보도록 하겠습니다.
사이폰 커피 메이커의 아래에는 구 모양의 유리 플라스크가, 위에는 튜브가 달린 유리 플라스크가 있습니다. 위에 있는 플라스크는 튜브를 가지고 있는데, 이 튜브가 아래에 있는 유리 플라스크에 담기게 됩니다. 이렇게 되면 아래, 위 플라스크 간에 통로가 생기며, 두 개의 플라스크는 연결된 상태가 됩니다.
이러한 두 개의 플라스크가 사이폰 커피 메이커를 구성하는 핵심입니다. 나머지는 아래 플라스크에 열을 공급하는 열원과 이 플라스크들을 고정하는 장치인 스탠드입니다. 열원으로는 알코올 램프, 가스 버너, 또는 할로겐 빔 히터를 쓰기도 합니다. 썸네일의 그림은 할로겐 빔 히터입니다. 깔끔합니다만, 가격이 비싸고, 전원을 공급해줘야 합니다.
사이폰 커피 메이커의 커피추출 원리
사이폰은 압력차를 이용해서 유체의 흐름을 만들어주는 기구입니다. 아래 유리 플라스크에 물을 넣은 후 열을 가하면, 아래 플라스크에 있던 물이 끓으면서, 수증기가 발생됩니다. 이때 윗 플라스크의 튜브를 아래 플라스크에 끼워 연결한 후, 연결부로 압력이 세어나가지 않게 합니다.
열을 계속 가하면, 아래 플라스크에서 수증기는 점점 더 많이 발생하고 플라스크 내부를 꽉 채웁니다. 위의 플라스크는 어떤 상황일까요? 위의 플라스크는 그냥 대기압입니다. 아래의 플라스크에서는 수증기가 계속 발생되고, 압력이 증가합니다.
아래 플라스크에는 압력이 높고, 위 플라스크는 대기압 상태이므로 아래 플라스크에서 윗 플라스크로 유체의 흐름이 발생합니다. 압력이 높은데서 낮은 데로 물이 흐르게 된다는 말씀입니다. 결국 아래에 있던 물은 위 플라스크로 이동하게 됩니다. 이때, 윗 플라스크의 튜브가 아래 플라스크의 아랫면에 완전히 닿아있지 않으므로, 물이 모두 이동하지는 못합니다. 나머지 물은 이동하지 못하고 계속 끓고 있는 상태가 됩니다. 수증기를 계속 공급하는 상태이므로 아래 플라스크의 압력은 계속 유지됩니다. 참고로, 아래의 물을 위로 밀어 올리는 이 원리는 모카 포트에서 봤던 것과 같은 원리입니다.
윗 플라스크에 분쇄된 원두를 넣고 잘 저어서 커피 성분이 충분히 추출되게 합니다. 이후 아래 플라스크를 데우던 열원을 제거하면, 수증기가 더 이상 발생하지 않으므로 아래 플라스크의 압력은 떨어지게 됩니다. 대기압보다도 압력이 더 떨어져 부분적인 진공상태가 됩니다. 이렇게 되면, 아래 플라스크의 압력이 낮으므로 윗 플라스크에 있던 커피 용액이 아래로 이동하게 됩니다. 이때 이 통로에 종이 또는 천으로 된 필터가 있다면, 커피를 걸러주게 됩니다.
사이폰 커피는 추출 방식은 커피를 물에 담궈서 우려내는 방식이며, 두 용기 사이에 필터가 있을 경우 커피를 거를 수 있으니, 여과식이기도 합니다. 또한 커피를 추출하는 물의 온도는 비교적 높은 편입니다.
사이폰 커피를 만들 때 주의할 사항
사이폰 커피를 만들 때는 커피 만드는 과정을 보는 즐거움이 있습니다. 여럿이 함께 이 과정을 보면서 이야기를 나누는 것은 커피에 관심 없던 사람에게도 특별한 경험일 것입니다. 그런데, 펄펄 끓는 물이 있기 때문에 각별히 주의해야 합니다. 특히, 아래 플라스크를 가열하기 전 외부의 물기를 잘 닦아줍니다. 열의 분포가 외부의 물방울로 인해 달라질 수 있으며, 이로 인해 불균일한 응력이 발생하여 자칫 깨질 수 있기 때문입니다.
마치며 …
이 포스팅에서는 재미있고 신기한 커피 추출 도구인 사이폰 커피메이커를 살펴보고, 사이폰 커피 추출 원리를 알아 보았습니다.
사이폰 커피메이커에는 두 개의 용기가 있고, 두 개의 용기는 튜브로 연결되어 있습니다. 용기 한쪽을 가열하면 수증기가 발생되고, 이 수증기는 압력을 만들어 냅니다. 끓고 있는 용기에는 압력이 높아지므로, 대기압이던 다른 쪽 용기와 압력 차가 발생하게 됩니다. 이 압력차가 가열하던 쪽의 용기에서 다른 용기로 물의 흐름을 만들어 냅니다. 가열하던 쪽의 열원을 제거하면, 압력이 대기압보다 낮아지게 되므로, 물은 다시 가열했던 쪽으로 되돌아오게 됩니다. 압력차를 발생시키고 압력차가 유체의 흐름을 만들어내는 원리가 바로 사이폰의 원리입니다.
사이폰 커피는 추출 방식은 커피를 물에 담궈서 우려내는 방식이며, 두 용기 사이에 필터가 있을 경우 커피를 거를 수 있으니, 여과식이기도 합니다. 또한 커피를 추출하는 물의 온도는 비교적 높은 편입니다.
사이폰 커피를 만들 때는 커피 만드는 과정을 보는 즐거움이 있습니다. 여럿이 함께 이 과정을 보면서 이야기를 나누는 것은 커피에 관심 없던 사람에게도 특별한 경험일 것입니다. 조만간 사이폰 커피메이커로 깔끔하고 선명한 커피 맛을 경험해 보시길 바랍니다.
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참고자료
[1] [WIKIPEDIA] Vacuum coffee maker
[2] How to brew Coffee using the laws of physics – with the Hario Syphon Technica