에스프레소 머신의 발전 과정
가장 복잡하고 진보된 커피 추출방식이 에스프레소입니다. 에스프레소 머신의 구조가 복잡한 만큼, 익숙해지려면 여러 번 반복해서 볼 필요가 있습니다. 이번 포스팅에서는 에스프레소 머신의 발전 과정과 그 발전 과정의 핵심인 압력을 만들어내는 메커니즘에 대해 알아보겠습니다.
글의 순서
에스프레소 머신의 발전 과정
에스프레소 머신에서 물에 압력을 가하는 메커니즘
에스프레소 머신의 발전 과정
에스프레소 머신의 시작은 프랑스에서였습니다. 과학적, 예술적, 문화적인 걸작들을 한 자리에 모아 전시하는 행사인 1855년의 파리 세계박람회에서 초기의 에스프레소 머신이 등장했습니다. 참고로 세계박람회를 요즘엔 ‘엑스포’라고 부릅니다. 이때 나온 에스프레소 머신은 증기압을 이용하였습니다.
1901년에 이탈리아에서 증기압을 사용하는 에스프레소 머신에 대한 특허를 출원하였으며, 1905년부터는 이를 상업화하기 시작했습니다. 당시 이런 머신의 장점은 기존 커피 추출방법보다는 빠르게 커피를 만들어 냈다는 것입니다. 물론 지금의 압력펌프를 사용하는 방식과는 비교할 수 없을 정도로 늦지만 말입니다. 또 하나, 물의 온도가 너무 높아서 쓴맛이 많이 추출되었다는 것은 당시 에스프레소 머신의 한계점입니다.
1938년에 피스톤 방식의 펌프가 개발되었으며, 1946년부터는 피스톤 방식의 에스프레소 머신이 시장에 나오게 되었습니다. 그때부터 사람들은 피스톤 방식 에스프레소 머신으로 만들어진 커피를 즐길 수 있었습니다. 에스프레소 커피 하면 떠오르는 크레마도 이때부터 시작된 것입니다. 강한 압력을 걸어줄 수 있어, 원두 속에 있던 크림 성분을 효과적으로 추출할 수 있었기 때문입니다.
현재 사용되고 있는 반자동 에스프레소 머신에는 전동식 압력펌프가 들어 있습니다. 이련 전동식 압력펌프는 1961년에 이탈리아에서 개발되었습니다. 또한 열교환기를 추가하여 물의 온도도 섭씨 92도 정도로 유지할 수 있었습니다. 요즘 커피 전문점에서 파는 커피의 약 90% 정도가 에스프레소를 기반으로 하고 있다는 것은 물의 압력과 온도를 일정하게 할 수 있는 기술 개발 덕분입니다.
에스프레소 머신에서 물에 압력을 가하는 메커니즘
에스프레소 머신의 발전 과정에서 보았던 큰 흐름은 물에 압력을 가해주는 방식의 발전이라고도 할 수 있습니다. 압력을 수증기로 만들어주다가, 피스톤으로, 그리고 전동식 압력펌프로 발전하게 되었습니다. 이러한 가압 메커니즘을 간단히 살펴보겠습니다.
▶ 수증기
보일러가 물을 끓여주면, 수증기가 발생하면서 쌓이게 되고, 수증기압이 만들어집니다. 이 수증기압이 물을 밀어주고 이 물은 분쇄된 원두를 적셔줍니다. 모카포트 또는 사이폰 커피메이커에서 봤던 그 방식과 동일한 원리입니다. 모카포트 또는 사이폰 커피메이커에서처럼 가열하는데 특별한 장치가 없습니다. 덕분에 저렴하긴 합니다. 그런데 수증기 방식으로는 만들어 낼수 있는 압력은 낮습니다.
▶ 피스톤
지렛대와 피스톤이 연결되어 있어서, 지렛대 역할을 하는 레버를 밀거나, 당겨서 압력을 만들어냅니다. 피스톤을 제자리로 돌려주는 스프링이 장착된 경우도 있습니다.
▶ 전동식 펌프 : 진동펌프 (Vibratory Pump)
고품질의 에스프레소 커피를 만들 수 있도록, 진동펌프는 9~15 bar 정도의 압력을 만들어 낼 수 있습니다. 진동펌프는 전자기적으로 구동됩니다. 금속 코일 안에 피스톤이 들어 있으며, 피스톤은 자석에 붙어 있습니다. 코일에 전류가 흐르면, 전자기 효과가 피스톤을 움직이게 만듭니다. 피스톤은 빠른 속도로 초당 60회씩 앞뒤로 움직입니다.
▶ 전동식 펌프 : 회전펌프 (Rotary Pump)
진동펌프가 전자기적인 효과를 이용해서 압력을 만들어내는 반면, 회전펌프는 순수하게 기계적인 방식입니다. 원반을 회전시키면 원반의 각 구역으로 들어온 물이 원심력을 받아 벽에 부딪히면서 압력을 만들며, 가압된 물은 물길을 따라 이동하게 됩니다.
마치며 …
커피를 추출하는 방식은 다양합니다. 각 방식마다 커피와 물의 접촉시간, 접촉면적, 물의 온도를 조절함으로써 커피성분을 효과적으로 추출합니다. 커피 추출 방법 중 가장 복잡하고 정교한 방법으로 만들어진 커피가 바로 에스프레소 커피입니다.
에스프레소 머신은 추출시간을 조절하기 위한 새로운 변수로 압력을 도입했다는 것이 특징적입니다. 이번 포스팅에서는 압력을 만들어내는 메커니즘과 그에 따른 에스프레소 머신의 발전 과정에 대해 알아보았습니다.
에스프레소 머신의 발전 과정에서 보았던 큰 흐름은 물에 압력을 가해주는 방식의 발전이라고도 할 수 있습니다. 가장 간단한 원리인 수증기를 이용한 압력 생성이 그 시작입니다. 지렛대의 원리가 녹아있는 레버를 바리스타가 수동으로 조작해서 압력을 만들어 낸 피스톤 방식이 그 다음입니다. 수동이긴 했지만 이 방법은 강한 압력을 걸어 줄 수 있어서 크레마를 맛볼 수 있었습니다. 요즘 커피 전문점에서 파는 커피의 약 90% 정도가 에스프레소를 기반으로 하고 있다는 것은 전동식 펌프와 열교환기의 개발로 물의 압력과 온도를 일정하게 할 수 있었기 때문입니다.
에스프레소 머신의 발전 과정을 살펴본 이번 포스팅이 에스프레소 머신과 좀 더 친해질 수 있는 계기가 되었길 바랍니다.
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1. 에스프레소 머신 구성요소 (1) 물, 보일러, 펌프
2. 에스프레소 머신 구성요소 (4) 포터필터, 필터 바스켓까지
3. 커피 추출 원리 짚어보기
4. 알아두면 유용한 에스프레소 커피추출 용어
참고자료
[1] 김인혜, 유승석(2019), “상온고압의 에스프레소 머신으로 추출한 에스프레소 커피의 품질 특성,” Culinary Science & Hospitality Research, 25(12), pp.84 ~ 91.
[2] 유튜브 영상 : billcrossland, Espresso machine Vibration Pump 2009
[3] 유튜브 영상 : Guodong Zhao, 02 Pump | How does the espresso machine work?
[4] File:Espresso-machine-first-patent-angelo-moriondo.jpg