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물 성분 및 정수 필터 방식의 이해

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바리스타는 프로세싱부터 로스팅, 분쇄도, 온도, 압력까지 커피가 만들어지는 과정의 모든 변수를 통제하길 원한다. 참, 물도 잊어서는 안 되는 요소다. 커피 머신에 정수 되지 않은 수돗물을 사용하면, 귀한 파나마 게이샤 커피의 향미를 100% 끌어낼 수 없을 것이다. 대부분의 카페에서 정수 시스템을 사용하는 이유는 에스프레소 머신의 수명을 최대화하고, 물이 커피 향미에 미치는 영향을 제어하기 위함이다. 

현재 가용한 필터는 어떤 것들이 있으며, 그것이 어떻게 평범한 물을 커피에 적합한 물로 바꾸는지에 대해 알아보자.

 

카본 블록 필터

카본 블록 필터는 경도에 영향을 주지 않고 잔여 염소, 침전물, 유기화합물 등의 오염물질을 제거하는 가장 일반적인 필터다.

카본 필터의 원료는 대나무나 코코넛 껍질 등 탄소가 풍부한 유기재(Organic Material)를 태운 재로 오염물질이 들러붙을 수 있는 표면적인 아주 큰 초다공성 가루다. 참고로 활성탄 1g의 표면적은1,000m2로 IMAX 스크린 3개 넓이다.

미생물 오염을 막기 위해 잔류 염소가 많이 필요한 지역이 있다. 카본 필터의 역할 중 하나는 이런 지역의 물에서 염소 맛을 없애는 것이다. 보통 보호 유역의 저수지 물은 잔류 염소가 덜 필요한 반면, 강물과 같은 표면수는 상대적으로 더 많은 양의 잔류 염소가 필요하다. 카본 필터는 염소 분자가 무색무취의 염화이온으로 바뀌도록 돕는다. 시간이 지남에 따라 탄소의 작은 구멍들이 막혀 필터 성능이 떨어진다. 그때는 필터를 새것으로 교체해야 한다.   

 

이온교환수지

물 경도는 호주 사우스오스트레일리아, 퀸즐랜드, 웨스턴 오스트레일리아 지역의 걱정거리다. 이런 지역에서 물 경도를 낮추는 데 이온교환수지를 사용할 수 있다.

이온교환수지는 물 안의 불쾌한 이온을 덜 불쾌한 성분으로 바꿔주는 프로세스다. 칼슘이나 중탄산염, 황산마그네슘 등 미네랄 성분이 많은 고경도 수돗물 있다고 하자. 이온교환수지는 양성 칼슘 및 마그네슘을 나트륨으로 교환한다. 시간이 경과함에 따라 나트륨과 염화물이 소진된다. 그럴 경우 수지를 농축 염화나트륨 용액에 담가 재생해야 한다. 정수된 물은 경도가 낮고, 짠맛이 난다. 나트륨 대신 칼륨을 사용하면 짠맛을 줄일 수 있다.

소금을 첨가하지 않기 위해서 ‘탈이온화장치(De-ionizer)’라는 특수 이온교환기를 사용할 수도 있다. 이 장치 안에서 양이온들이 수소이온(H+)으로 교환되고, 음이온은 수산화물 이온(OH-)으로 교환된다. 이 두 가지가 합쳐져 순수한 물이 만들어진다. 이 경우 짠맛 없이도 경도를 낮출 수 있다. 하지만 이렇게 정제된 물은 미네랄성분이 너무 적기 때문에 커피의 맛을 단조롭게 만들 수 있다. 또한, 유지관리 시 강한 산성 및 염기성 물질을 사용해야 하는데 무척 위험하기 때문에 전문가에게 맡길 수밖에 없다.

 

역삼투압

또 다른 필터 방법은 물을 가장 순수한 상태까지 분해한 후 미네랄을 다시 투입하는 방식이다. 1단계는 역삼투압 방식을 사용해 물에서 이온을 완전히 추출하는 것이다.

삼투압이란 두 액체를 반투막으로 막아 놓았을 때 농도가 묽은 용액 속의 용매가 농도가 진한 용액 속으로 옮겨가는 현상이다. 식물이 토양에서 물을 흡수하는 것이 바로 이 원리이다.

역삼투압 필터링

역삼투압은 그런 자연적인 과정을 뒤집은 것이다. 즉, 짠 물에서 순수한 물을 추출한다는 의미다. 역삼투압 방식은 순수한 물을 제외한 모든 용해 물질을 거르는 특수 반투막을 사용한다.

순수한 물이 반투막을 통과해 반대쪽으로 갈 수 있게 압력을 가해줘야 하기 때문에 역삼투압 필터를 작동하기 위해서는 반드시 외부에너지가 필요하다. 예를 들어, 담수화시설에서 바닷물을 정수할 때는 40~80바의 압력을 가한다. 카페 정도의 규모에서는 수도 압력(4~5바)이면 충분하며, 가압 펌프를 설치하면 성능을 더 높일 수 있다.

역삼투압 반투막을 통과한 물에는 미네랄 성분이 거의 없다. 이 경우 스케일 문제는 없어지지만, 부식이라는 다른 문제가 발생할 수 있다. 부식으로 인한 고장은 스케일보다 수리가 훨씬 더 어렵다. 스케일과 부식 사이에는 아주 미묘한 균형점이 있다. 경도, pH, 온도가 높아지면 균형점이 스케일 쪽으로 기울고, pH 및 중탄산염 농도가 낮아지고, 염분이 많으면 부식 쪽으로 기운다. 이런 복잡한 체계는 란젤리의 포화 지수에 의해 잘 설명되니, 공부해 보길 권한다. 물 전문가에게 물어보아도 좋다. 이 문제를 해결하는 좋은 방법은 정수된 물에 약간의 미네랄 성분을 섞어 파이프에 보호(스케일) 층을 형성시키는 것이다.

역삼투압 방식을 사용하면 최적의 맛을 위한 물 구성을 처음부터 다시 설계할 기회를 얻는다. 모터로 사전에 준비한 미네랄 농축액 또는 (정수 과정에서 걸러진) 약간의 소금물을 정수된 물에 첨가한다.

 

  물 검사

최적의 정수 필터를 선택하기 위해서는 우선 수돗물을 테스트해야 한다. TDS 측정을 통해 물에 얼마나 많은 미네랄이 성분이 있는지 확인할 수 있다. 수돗물에 미네랄 성분이 많은지 아는 것은 좋은 출발점이다.

물 테스트 키트

pH는 탄산염 경도와 관련이 있고,  스케일 발생을 결정하는 중요한 요소다. pH측정기는 매번 사용 전 알려진 pH값과 완충액을 사용해 보정해야한다. 일반경도(GH)와 탄산염 경도는 테스트키트로 즉석에서 측정할 수 있다. 물속의 미네랄 성분에 반응해 색이 변한다. 테스트키트 사용법 영상은 인터넷에서 찾을 수 있다.

감도 한계는 ±10ppm이며 보통 칼슘과 마그네슘을 분리하지 못한다. 일부 키트는 사용하기 복잡하고, 정확도가 떨어지기도 한다. 그 때문에 최종 결과를 얻기까지 최소 세 번의 테스트를 해보길 권한다. GH, 탄산염 경도, 칼슘-마그네슘 비율 등에 대한 더 정확한 수치가 필요하다면 실험실에서 테스트해 보아야 한다.

 

 

물 성분을 이해하고, 가용한 필터에 대해 알고 있다면 내게 가장 적합한 정수 시스템을 선택하는 데 큰 도움이 될 것이다.

 

 

원문: https://www.beanscenemag.com.au/tapping-water-filtration/

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