약 1,800가지 화학 성분들로 구성된 커피는 세계에서 가장 많이 섭취되는 음료들 중 하나죠. 지난주 커피 추출에 수학적 접근을 시도했다는 논문 발표로 해외 언론이 떠들썩했는데요. 실제 그동안 드립 필터 머신에 대한 작업은 별로 없었기 때문에 더욱 관심을 모았습니다. 하지만 실제 논문 전문의 공개가 이뤄지지 않았고 이를 일반 대중에게 적절히 설명한 매체도 찾아보기 힘들었습니다. 언론을 통해 소개된 내용들을 종합해 보면 몇가지 복잡한 계산을 통해 필터머신 속 가루에서 커피가 어떻게 추출되는지, 그 주 과정들을 종합해 더욱 정확하고 과학적인 접근을 할 수 있도록 도와주며 커피 가루의 굵기, 커피 가루 속을 침투하는 물의 속도에 대한 단순화된 방정식을 제공하고 있다고 합니다. 만약 이같은 수식에 의한 머신이 제공된다면 사용자들의 자신의 기호에 맞는 커피추출이 가능하다는 것이죠. 완벽한 커피 1잔을 브루잉하는 것이 주관적인 시도에 머물지 않고 보다 편리하게 통제되는 시스템을 얻을 수 있다는 설명입니다.
BBC는 연구팀-리메릭대학교(University of Limerick)의 케빈 모로니(Kevin Moroney), 포츠머스 대학교(University of Portsmouth)의 윌리엄 리(William Lee) 등-과의 인터뷰를 통해 연구팀의 의도와 수식이 담고 있는 의미를 소개하고 있는데요. 윌리엄 리 박사에 따르면 “레이싱 자동차를 디자인할 때 이용되는 유체와 고체역학의 이론처럼 사람들이 커피 머신을 디자인할 때 사용할 커피 브루잉의 완전한 수학적 모델을 만드는 것”이 연구팀의 목적이며 커피가 필터 커피 머신에서 나오는 방식에 끼치는 커피 입자의 굵기에 대한 효과를 살펴봤다고 설명합니다.
 
이들이 집중한 부분은 우리가 익히 알고 있는 부분과 맥락을 같이하고 있는데요. 커피 원두를 너무 미세하게 갈면 결과적으로 과잉추출되고 쓴 커피가 나온다고 알려져 있고 반면에 충분히 원두를 분쇄하지 않으면 결과물이 너무 묽게 된다는 생각들입니다. 이들의 연구는 이를 정량화하는 것이 가능하다는 것으로 “단순히 가루 굵기를 더 크게 할 필요가 있다고 하는 것보다 나는 이만큼의 커피가 원두에서 추출됐으면 좋겠어, 내가 목표로 삼는 가루의 크기는 바로 이 사이즈야”라고 할 수 있다는 것입니다. “물은 큰 굵기의 커피가루를 통해서 더욱 빠르게 흐르는데, 그 이유는 물이 커피와의 접촉에 시간을 덜 소비하여 추출의 양을 줄이는 것을 돕기 때문입니다. 만약 커피가 쓰면, 커피 가루의 표면적의 양을 당신이 늘려서 그런 것이며 가루의 굵기가 아주 작으면 물이 그 사이를 관통하기 어렵기 때문에 그 가루 사이로 흐르기 위해 물이 더 많은 시간을 소비하게 됩니다.”

그러나 한 사람에게 쓴 맛이 나는 커피가 다른 이에겐 완벽한 커피 한잔이 될 수도 있죠. 리 박사는 “상업적 이용가능성을 위해 우리는 특정 사이즈의 커피 가루를 위해 커피머신을 최적화할 수 있기를 희망한다”며 그냥 흐름 속도를 적용해서도 완벽한 추출을 얻거나 커피 머신에 2가지 변수를 가진 통합적인 그라인더가 있다면 굵기와 흐름 속도를 시험해볼 수도 있다고 설명했습니다. 연구원들은 이제 드립 필터 머신의 커피 베드(coffee bed)의 형태에 대한 관찰도 시도하고 있다고 합니다. “커피 베드의 형태는 커피를 브루잉하면서 변형됩니다. 처음에는 모양이 납작하지만 브루잉 이 끝나갈 즈음 필터의 벽에 코팅이 생기죠. 이것 또한 커피가 어떤 맛을 낼지에 대해서 하나의 역할을 하는 것 같습니다. 이것은 또 다른 자유도를 정리할 수 있도록 하는데 얼마나 정확히 물을 넣느냐에 따른 것이죠. 수도꼭지에서 물이 나오는 것처럼 중앙에 놓는지, 혹은 샤워헤드와 같은 것처럼 여러 곳에서 물이 떨어지는 것을 이용하시는지 등등. 이 요소들이 커피 베드를 방해하는데 다양한 영향을 끼칩니다.” 이와 관련 쉽게 이해할 수 있는 수식과 설명이 제시될 때 다시 소개해드리겠습니다.
참조 : http://phys.org/news/2016-11-mathematics-coffee-ideal-brew.html?platform=hootsuite http://www.bbc.com/news/science-environment-37989169