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커피를 사랑하는 사람들을 위한 과학 2 - 한 잔의 커피 속에 담긴 과학

  • 작성자최고관리자
  • 작성일2017-07-07 08:31
  • 분류지식을 나누다
  • 조회수3081

여러분은 어떤 종류의 커피를 즐겨 드시나요 ?” “ 아메리카노 블랙 혹은 카페 라테 ?” 임상심리학자 더바술라 (Ramani Durvasula) 박사는 1,000 명의 커피 애호가를 대상으로 좋아하는 커피의 종류와 성격의 상관관계를 조사한 바 있다 . 물론 100 % 정확한 분석은 아니고 또 경계에 있는 사람도 있을 수 있지만 대체적인 경향을 볼 수 있다고 한다 .  

 

커피의 심리학  

블랙커피를 좋아하는 사람은 한마디로 순수파라고 한다 . 일을 복잡하게 생각하지 않고 인내심이 있으며 효율적인 편이다 . 하지만 변화를 싫어하는 편이고 무뚝뚝하거나 남의 의견을 잘 듣지 않을 수 도 있다 . 라테 종류를 좋아하는 사람은 편안함을 추구하고 사람들을 편하게 해주는 성격이라고 한다 . 시간에 대해 관대하고 남들을 돕는 것을 즐겨한다 . 하지만 지나치게 풀어질 수도 있으며 자신을 철저하게 돌보지 못할 경우가 있다 . 냉커피를 좋아하는 사람은 새로운 것들을 좋아하고 사회성이 대담한 편이며 유행의 선도자인 경우가 많다 . 어린아이처럼 순수한 편이며 자발적이고 상상력이 풍부한 편이다 . 하지만 미봉책에 잘 빠지고 , 늘 건강에 좋은 선택을 하는 것은 아니며 무모할 수도 있다 . 디카페인 커피를 좋아하는 사람은 통제하기를 좋아하고 이기적이라는 평을 들을 수 있으며 강박적이며 완벽주의자인 경향이 있다 . 늘 건강을 챙기며 건강에 좋은 선택을 하려고 노력한다 . 하지만 규율이나 통제 등에 과민한 편이고 걱정이 많은 편이다 . 마지막으로 인스턴트커피를 좋아하는 사람은 어떤 면에서는 전통적이며 태평스럽고 일을 끄는 경향이 있다 . 되는대로 사는 편이며 너무 태평스러워 문제를 덮어두고 기본적인 건강도 잘 챙기지 않는다 . 또한 계획을 잘 세울 줄 모르는 편이다 .  

커피열매

완벽한 커피 한 잔의 기준

좋은 커피 혹은 많은 사람들이 선호하는 커피는 어떤 커피일까 ? 커피 질에 대한 과학적인 측정을 처음 시도한 것은 1950 년대 미국 MIT 의 화학과 교수인 록하트 (E.F. Lockhart) 였다 . 그는 많은 커피 애호가들을 대상으로 설문조사를 통해 미국인들이 가장 선호하는 커피의 특성을 알아내고자 하였다 . 이 조사를 토대로 그는 추출률과 강도를 두 축으로 하는 커피 추출 조절 차트 를 만 들었고 완벽한 커피는 추출률이 18 % 에서 22 % 사이이며 , 강도는 TDS(Total Dissolved Solids, 전용 ( 全溶 ) 함유 농도 ) 1.15 % 에서 1.35 % 사이에 위치한다고 발표하였다 . 그 후 이 수치는 미국 스페셜티 커피협회 (SCAA) 에서도 미국 사람들이 가장 선호하는 좋은 커피로 인정되었다 .

추출률이란 분쇄된 원두로부터 녹아 나온 커피 입자들의 양을 뜻한다 . 즉 분쇄된 건조 커피의 양을 100 이라고 할 때 추출을 통해 이 중 몇 % 가 커피 잔 속에 녹아 나오는지를 의미한다 . 분쇄된 커피의 18 % 에서 22 % 만 녹아 나오고 나머지는 여과지에 찌꺼기로 남게 되는 추출 상태가 사람들이 선호하는 커피의 조건이 된다 .

TDS 퍼센트는 추출된 커피 한 잔 속에 실제로 들어 있는 커피알갱이들의 퍼센트를 뜻하며 일반적으로 추출 강도 라고 알려져있다 . 즉 한 잔의 커피는 대부분 물이 차지하고 있으며 여기에 커피 고형 성분은 많아야 고작 2 % 이하만 있음을 의미한다 . 여기서 강도가 높은 커피 (strong coffee) 란 쓴맛이나 카페인 양과는 상관이 거의 없으며 , 커피 잔에 있는 물속에 커피 성분의 비가 높음을 의미한다 . 요즈음은 빛의 굴절률 측정을 통해 쉽게 수용액 속의 TDS 농도를 측정할 수 있는 장치가 있어 그만큼 좋은 커피 추출을 과학적으로 재현성 있게 조절하기 용이하게 되었다 .  

? 커피는 바디감과 풍미가 적절히 조화되었을 때 맛있는 커피라 할 수 있는데 물에 잘 녹는 용해성 물질들은 맛과 향에 영항을 주며 , 녹지 않는 고형 성분은 주로 바디감에 영향을 미친다 . 그러므로 같은 강도의 커피라고 해도 고형 성분에 따라 우리가 느끼는 커피의 맛과 느낌은 많이 다를 수 있다 . 유럽 사람들은 미국 사람들에 비해 강도가 조금 더 높은 (1.2~1.45 % TDS) 커피를 선호한다고 하며 , 브라질의 경우 2 % 가 넘는 강한 커피를 선호한다고 한다 . 우리나라의 경우 아직 체계적으로 조사된 결과는 없지만 대체로 미국과 유사하지 않을까 생각된다 .  

드립커피를 만드는 모습

커피 한 잔의 수학과 과학

예측 가능하고 효과적이며 가장 매끄러운 커피 추출의 공식은 없을까 ? 최근 아일랜드의 리메릭대학 (U. of Limerick) 연구팀은 수학적 모델을 통해 이러한 답을 찾는 연구를 하였다 . 갈은 커피 분말에 뜨거운 물을 붓는 단순한 일이지만 드립 커피의 추출은 대단히 복잡한 과정을 거친다 . 이 과정에서 커피 맛에 영향을 미치는 중요한 요소들은 , 분쇄된 커피 분말의 크기 , 물의 성분과 온도 , 물이 통과하는 속도 , 커피 분말의 충진 밀도 등이 있다 . 그렇다면 커피 품질에 영향을 주는 가장 중요한 변수는 무엇일까 ? 연구자들은 커피 분말의 크기가 가장 중요한 변수라고 말한다 . 드립 커피의 경우 분말 크기가 클수록 쓴맛이 줄어든다 . 왜냐하면 분말 크기가 커지면 분말과 분말 사이의 간격이 커지고 물이 쉽게 빠져나가 물과 반응하는 시간이 짧아지기 때문이다 . 반면 곱게 갈아서 입자 크기가 작아지면 물이 쉽게 통과하지 못하고 입자의 총 표면적이 증가하여 물과의 접촉 시간과 면적이 늘어 추출률이 높아지게 된다 . 커피 분말의 크기 분포도 맛에 영향을 준다 . 균일한 크기일 경우 모든 분말에서 추출되는 맛이 동일한 반면 크고 작은분말이 섞여 있는 경우에는 균일하지 못한 맛들이 섞여 있는 커피 가 추출되기 때문이다 .

커피 한 잔에서 98 % 이상을 차지하고 커피 추출의 주역을 담당하는 물 또한 중요하다 . 이 중 물 안에 이미 들어 있는 고형물의 농도 (TDS) 가 특히 중요하다 . 고형물의 농도가 물 1 L 300 mg 이상이면 커피의 성분이 물과 물 분자 사이에 녹아 들어갈 공간이 충분하지 않아 추출이 잘 일어나지 않는다 . 반면 고형물의 농도가 아주 낮으면 커피 성분의 용해가 너무 빠르고 많이 일어나게 되어 신맛이나 쓴맛이 강해지게 된다 . 가장 적합한 농도는 대략 150 mg/L 정도라고 한다 . 우리나라 생수의 경우 대체로 TDS 값이 , 30 mg/L 정도로 낮아 신맛이 강해질 수 있으며 , 유럽의 생수인 경우에는 TDS 값이 200 mg/L 이상이어서 커피 추출에는 부적합한 것으로 알려져 있다 . 다행히 우리나라 수돗물의 TDS 값은 80 mg/L 에서 100mg/L 로 커피 추출에 적절하나 , 염소 성분이 남아있다 면 커피 속의 산을 중화시키고 불쾌한 냄새가 커피의 향을 망치기 때문에 정수 필터를 통과한 수돗물을 사용하는 것이 좋다 . 물의 온도는 90 에서 95 정도가 적합하다고 한다 .  

 

카페인의 마술

나른한 오후에 마시는 커피 한 잔은 졸음을 쫓아주고 우리에게 활력을 준다 . 잘 아는 바와 같이 바로 커피 속에 있는 카페인 때문이다 . 자연에서 카페인은 커피 열매나 차 잎을 벌레로부터 지켜주는 자연적인 살충제이지만 동물들에게는 일종의 흥분제로 작용하는 약이다 . 우리 몸에서는 아데노신이라는 화학물질이 만들어 진다 . 아데노신은 우리 몸의 DNA 를 구성하는 핵산의 하나인데 뇌에서는 각성 상태를 완화시키고 잠이 들게 하는 역할을 담당하는 신경 전달물질의 역할도 한다 . 아데노신의 양은 아침에서부터 점차 증가하게 되기 때문에 오후가 되면 우리가 졸음을 느끼게 된다 . 그런데 카페인은 바로 이 아데노신의 역할을 방해하는 물질이다 .

카페인은 아데노신과 화학적 구조가 비슷하기 때문에 아데노신과 결합할 신경의 수용기에 결합이 가능하다 . 우리가 커피를 마시면 카페인이 뇌 속에 들어가 아데노신이 결합하기 전에 먼저 수용기에 결합함으로써 아데노신이 졸음을 유도하는 작용을 하지 못하게 방해한다 . 마치 어떤 오피스 건물 주차장에 외부 손님들의 차가 먼저 들어와 주차를 해 놓으면 , 그 건물에서 근무하는 사람들은 주차를 못하고 주차장을 배회하면서 일을 하지 못하게 되는 것과 유사하다 . 그러므로 졸음을 덜 느끼게 되는 것이다 . 우리 몸에 서 카페인의 영향이 반으로 줄어드는 시간은 대략 5 시간 정도이다 . 5 시간이 되면 섭취했던 카페인의 절반이 배출되고 절반이 아직 몸에 남아 있게 된다 . 10 시간이 지나도 1/4 의 카페인은 남아 있게 된다 . 그러므로 저녁에 커피를 마시면 잠을 설칠 가능성이 있다고 할 수 있다 . 카페인은 또한 우리에게 행복한 느낌을 주는 도파민이라는 신경전달물질의 분비를 촉진한다 . 코카인 등의 마약들도 도파민 분비를 촉진시켜 행복감과 희열을 느끼게 하지만 습관성이 강해 문제가 되지만 커피는 비슷한 역할을 하면서도 습관성이 거의 없기 때문에 많은 사람들에게 사랑을 받는 것이다 . 최근에는 커피가 우리 건강에 좋다는 여러 가지의 연구 결과들이 발표되고 있다 . 더욱이 하루 두세 잔 정도의 적당한 커피는 알츠하이머성 치매 예방에도 도움이 된다는 굿 뉴스의 연구 결과도 있다 . 커피는 강력한 항산화제다 . 그렇기 때문에 우리 몸 안에서 발생하는 활성 산소를 제거하는 역할을 함으로써 건강에 도움이 된다는 의견이다 . 2012 년에 뉴 잉글란드 의학 저널 (New England Journal of Medicine) 에 발표된 프리드만 (Freedman ND) 박사팀의 연구 결과에 의하면 커피를 꾸준히 마시는 사람이 그렇지 않은 사람에 비해 사망 위험도가 낮다고 한다 . 하루에 4~5 잔의 커피를 마시는 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 여성의 경우 16 %, 남성의 경우 12 % 사망 위험이 낮은 것으로 조사되었으며 , 2~3 잔의 커피도 사망 위험을 각각 13 % 10 % 낮추는 것으로 보고되었다 .

    하얀 커피잔에 담긴 커피

가장 효율적인 커피 브레이크 시간은 ?

하지만 일반적으로 하루에 섭취하는 카페인의 양은 300~400 mg 를 넘지 않는 것이 좋다고 권하고 있다 . 이는 두세 잔 정도의 커피 에 해당한다 . 그렇다면 하루 중 언제 커피를 마시는 것이 가장 효 율적일까 ?

신경과학자인 스티븐 밀러 (Steven Miller) 박사는 코르티솔이라는 호르몬이 하루 동안 변하는 사이클에 근거하여 오전 10 시부터 11 시 그리고 오후 1 시 반부터 2 시 사이가 가장 효율적인 커피 시간이라고 말한다 . 코르티솔은 부신피질에서 만들어지는데 , 여러가지 기능이 있지만 그 중 하나는 우리가 깨어 있게 하는 역할을 한다 . 그런데 코르티솔은 아침 8 시부터 9 시 사이에 가장 많이 만들어지고 점차 감소하다 점심시간이 되면 약간 다시 상승하게 된다 . 그 후 다시 감소하다가 오후 5 30 분에서 6 30 분 사이에 다시 작은 피크를 이루게 된다 . 그러므로 우리가 정신을 맑게 하기위해 커피를 마신다면 이른 아침에 마시는 커피는 효율이 떨어지며 코르티솔이 줄어드는 시간인 늦은 오전 혹은 점심 식사 이후의 이른 오후가 효율적이라는 설명이다 . 물론 커피는 단순히 졸음을 쫓기 위해 마시는 약이 아니니 이러한 설명은 생리학적인 측면에서의 효율성만을 고려한 것이다 . 커피 속의 카페인은 심장을 두근거리게 하고 힘이 나게 한다 . 그런데 이러한 현상은 우리가 사랑에 빠졌을 때 느끼는 감정과 거의 유사하다 . 그러므로 커피를 마시면서 데이트를 한다면 상대방은 자신의 심장 두근거림이 자신과 데이트를 하고 있는 사람 때문이라고 느끼게 되어 보다 사랑에 빠질 확률이 높아지는 오귀인효과 (misattribution effect) 가 나타날 수도 있다 . 그러므로 사랑이 필요한 사람들은 함께 분위기 좋은 카페에 앉아 진한 커피 한 잔을 마시며 이야기 나누기를 권한다 .

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