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우주에서 즐기는 에스프레소 한 잔
2016.07.13 Wed 970

기사 요약

우주비행사들에게 커피 한모금은 단순한 음료를 넘어, 지구에서 즐기던 음료를 마심으로써 향수병 등으로 흔들릴 수 있는 마음까지 안정시켜주는 좋은 약이기도 하다. 우주공간에서 에스프레소를 추출할 수 있는 머신 개발의 어려움으로 그동안은 브루잉 커피/캡슐커피 정도로 만족해야 했지만,  우주에서도 에스프레소를 즐길 수 있는 머신을 NASA와 아르고텍, 라바짜등이 공동으로 개발했다는 소식이있어 소개한다. (지난기사 보기 : 스페이스 브루어, 드디어 우주에서도 커피 향을 맡게 되다) 지구에서 200마일 떨어져있는 ISS(국제우주정거장)에 승선한 이탈리아 우주비행사 사만다 크리스토포레티(Samantha Cristoforetti)는 가정용 금고 크기의 기계에 플라스틱 캡슐을 넣었다. 물주머니와 더 작은 플라스틱 백을 장착하고 머신을 작동시키자 에스프레소가 플라스틱 백으로 추출되기 시작했다. 우리가 지구에서 에스프레소를 즐기기 시작한지 100년이 되가지만, ISS에서 에스프레소를 추출하기 위한 'ISSpresso' 머신 제작에 참여한 이탈리아 엔지니어링회사 아르고텍(Argotec)가 직면한 문제는 한두가지가 아니었다. 아주 작은 중력에서도 작동하면서도, NASA의 엄격한 안전기준에 맞는 브루잉 프로세스를 만들기위해 11명의 엔지니어들이 노력한 시간은 1년 반이었다. 이번 프로젝트에서 엔지니어로 참여한 조슈아 홀은 “우리 멤버 중 누구도 모든 부품들이 수정되야한다는 사실을 몰랐을 것”이라고 말했다. 에스프레소를 추출하려면 높은 온도와 압력의 물을 고운 커피 가루에 주입해야 한다. 온도,압력이 핵심이다. 이중 가장 큰 문제는 '어떻게 물을 가열할 것인가?'라는 점이다. 지구에서 뜨거운 난로위에 물이 담긴 주전자를 올리면, 가열된 물의 온도가 높아지면서 밀도가 낮아진다. 이때 아직 차갑고 무거운 윗부분의 물과 섞이는 대류현상이 발생한다. 이후 물의 온도가 100℃로 균일해지면 대류현상은 멈추고, 수증기가 공기중으로 뿜어져나온다. 하지만 중력이 0에 가까운 우주에서는 물을 가열해도 지구상과는 달리, 가열된 물의 밀도차에 의한 대류현상은 생기지 않는다.  즉 발열체(주전자 아랫부분)에 가까운 물만 계속 가열되어 고온의 증기버블이 발생한다. 아르고텍은 물을 가열된 얇은 스틸파이프를 통과하면서 가열해 위험을 최소화했다. 다음 문제는 압력이다. NASA는 평방인치당 60파운드의 압력이 필요한 물체는 위험요소로 간주하는데, 에스프레소를 만들 때 필요한 압력은 이보다 두 배이다. 에스프레소 추출에 필요한 압력을 만들어내기위해 엔지니어들은 전통적인 회전식 펌프 대신, 전자식 모터로 작동하는 주사기 형태의 플런저를 사용했다. 누수 현상은 또다른 어려움이었다. 아주 작은 중력에서는 물은 그릇에 고이지않고 날라간다. 따라서 배관의 모든 부분은 머신의 중심 챔버에 연결된 추출 밸브(release valves)를 중심으로 다시 설계해야 했다. ISSpresso를 위한 별도의 원두를 개발할 필요는 없었다. 이 프로젝트에 투자한 이탈리아 커피회사인 라바짜(Lavazza)는 강한 에스프레소를 만들기위한 아라비카 블렌드를 선택했다. 그러나 이 캡슐에 불이 붙으면 유독가스가 나오는 문제가 발견되면서 캡슐의 재질을 바꿔야 했다. 다른 우주기술처럼 이 프로젝트를 위해 개발된 기술들도 일반 제품에 응용될 수 있다. 아르코텍과 라바짜는 커피를 추출할 때 물을 절약할 수 있는 '에어젯 기술'과 벽걸이형 에스프레소 머신으로 사용할 수 있는 '금속 플런저' 등 두 가지에 대한 특허를 출원했다.  스트레스를 유발하는 비좁은 ISS에서 오랜시간 머물러야하는 승무원에게는 커피가 음악이나 가족과의 전화처럼 정신적인 건강에 큰 도움을 줄 수 있다. 그리고 NASA가 장시간의 우주비행이 필수적인 유인화성탐사를 준비하면서 승무원들의 정신건강은 더욱 중요할 것이다. NASA 존슨우주센터 항공우주 정신의학 담당자인 게리 베븐(Gary Beven)은 “맛있는 커피 한 잔은 우주비행사들이 겪게되는 외로움,소외감 등을 상당히 줄여줄 수 있어 큰 도움이 될 것”이라고 말했다. 처음으로 우주 에스프레소를 즐긴 크리스토포레티만 놓고본다면 이 프로젝트는 매우 성공적인 셈이다. *출처 : ISSpresso (NASA) NASA Cracked the Zero-G Espresso Problem

우주비행사들에게 커피 한모금은 단순한 음료를 넘어, 지구에서 즐기던 음료를 마심으로써 향수병 등으로 흔들릴 수 있는 마음까지 안정시켜주는 좋은 약이기도 하다. 우주공간에서 에스프레소를 추출할 수 있는 머신 개발의 어려움으로 그동안은 브루잉 커피/캡슐커피 정도로 만족해야 했지만,  우주에서도 에스프레소를 즐길 수 있는 머신을 NASA와 아르고텍, 라바짜등이 공동으로 개발했다는 소식이있어 소개한다.

(지난기사 보기 : 스페이스 브루어, 드디어 우주에서도 커피 향을 맡게 되다)

지구에서 200마일 떨어져있는 ISS(국제우주정거장)에 승선한 이탈리아 우주비행사 사만다 크리스토포레티(Samantha Cristoforetti)는 가정용 금고 크기의 기계에 플라스틱 캡슐을 넣었다. 물주머니와 더 작은 플라스틱 백을 장착하고 머신을 작동시키자 에스프레소가 플라스틱 백으로 추출되기 시작했다.

우리가 지구에서 에스프레소를 즐기기 시작한지 100년이 되가지만, ISS에서 에스프레소를 추출하기 위한 'ISSpresso' 머신 제작에 참여한 이탈리아 엔지니어링회사 아르고텍(Argotec)가 직면한 문제는 한두가지가 아니었다.

아주 작은 중력에서도 작동하면서도, NASA의 엄격한 안전기준에 맞는 브루잉 프로세스를 만들기위해 11명의 엔지니어들이 노력한 시간은 1년 반이었다. 이번 프로젝트에서 엔지니어로 참여한 조슈아 홀은 “우리 멤버 중 누구도 모든 부품들이 수정되야한다는 사실을 몰랐을 것”이라고 말했다.

에스프레소를 추출하려면 높은 온도와 압력의 물을 고운 커피 가루에 주입해야 한다. 온도,압력이 핵심이다.

이중 가장 큰 문제는 '어떻게 물을 가열할 것인가?'라는 점이다. 지구에서 뜨거운 난로위에 물이 담긴 주전자를 올리면, 가열된 물의 온도가 높아지면서 밀도가 낮아진다. 이때 아직 차갑고 무거운 윗부분의 물과 섞이는 대류현상이 발생한다. 이후 물의 온도가 100℃로 균일해지면 대류현상은 멈추고, 수증기가 공기중으로 뿜어져나온다.

ISSPRESSO

하지만 중력이 0에 가까운 우주에서는 물을 가열해도 지구상과는 달리, 가열된 물의 밀도차에 의한 대류현상은 생기지 않는다.  즉 발열체(주전자 아랫부분)에 가까운 물만 계속 가열되어 고온의 증기버블이 발생한다. 아르고텍은 물을 가열된 얇은 스틸파이프를 통과하면서 가열해 위험을 최소화했다.

다음 문제는 압력이다. NASA는 평방인치당 60파운드의 압력이 필요한 물체는 위험요소로 간주하는데, 에스프레소를 만들 때 필요한 압력은 이보다 두 배이다. 에스프레소 추출에 필요한 압력을 만들어내기위해 엔지니어들은 전통적인 회전식 펌프 대신, 전자식 모터로 작동하는 주사기 형태의 플런저를 사용했다.

누수 현상은 또다른 어려움이었다. 아주 작은 중력에서는 물은 그릇에 고이지않고 날라간다. 따라서 배관의 모든 부분은 머신의 중심 챔버에 연결된 추출 밸브(release valves)를 중심으로 다시 설계해야 했다.

ISSpresso를 위한 별도의 원두를 개발할 필요는 없었다. 이 프로젝트에 투자한 이탈리아 커피회사인 라바짜(Lavazza)는 강한 에스프레소를 만들기위한 아라비카 블렌드를 선택했다. 그러나 이 캡슐에 불이 붙으면 유독가스가 나오는 문제가 발견되면서 캡슐의 재질을 바꿔야 했다.

다른 우주기술처럼 이 프로젝트를 위해 개발된 기술들도 일반 제품에 응용될 수 있다. 아르코텍과 라바짜는 커피를 추출할 때 물을 절약할 수 있는 '에어젯 기술'과 벽걸이형 에스프레소 머신으로 사용할 수 있는 '금속 플런저' 등 두 가지에 대한 특허를 출원했다.

 스트레스를 유발하는 비좁은 ISS에서 오랜시간 머물러야하는 승무원에게는 커피가 음악이나 가족과의 전화처럼 정신적인 건강에 큰 도움을 줄 수 있다. 그리고 NASA가 장시간의 우주비행이 필수적인 유인화성탐사를 준비하면서 승무원들의 정신건강은 더욱 중요할 것이다. NASA 존슨우주센터 항공우주 정신의학 담당자인 게리 베븐(Gary Beven)은 “맛있는 커피 한 잔은 우주비행사들이 겪게되는 외로움,소외감 등을 상당히 줄여줄 수 있어 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

처음으로 우주 에스프레소를 즐긴 크리스토포레티만 놓고본다면 이 프로젝트는 매우 성공적인 셈이다.

*출처 : ISSpresso (NASA)

NASA Cracked the Zero-G Espresso Problem

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