화력-BTU에 대한 고찰

로스팅은 열에너지를 사용해 커피의 향미를 만드는 과정이다. 따라서 로스터는 머신의 화력이 얼마나 되는지, 화력이 어떻게 로스팅 프로파일에 적용되어야 하는지 알고 있어야 한다. 이는 로스팅 머신을 구매할 때 고려해야 할 매우 중요한 요소지만 의외로 간과하는 경우가 많다. 1kg의 원두를 볶기 위해서는 10,000BTUBritish Thermal Unit1)가 필요하다. 예를 들어, 배치 용량이 10kg인 머신의 열량이 90,000BTU인 경우에는 10kg 로스팅을 제대로 진행할 수 없다. 화력의 최대 용량이 9kg이기 때문에 그 이하로 배치 사이즈를 설정해야 원하는 로스팅을 할 수 있다. 만약 그대로 10kg 로스팅을 강행하면 롱타임 로스팅Long-Time Roasting이나 언더디벨롭Under-Develop 등의 로스팅 디펙트Roasting Defect가 발생할 확률이 매우 높다. 반대의 경우도 존재한다. 로스터기의 배치 용량이 10kg인데 열량이 120,000BTU라면 10kg을 넣고 로스팅했을 때 스코칭Scorching이나 티핑Tipping, 오버로스트Over-roast와 같은 문제가 발생할 것이다. 로스터는 배치 용량을 12kg으로 할 것인지 아니면 120%의 화력 범위를 100%로 재설정해 로스팅 프로세스에 적용할 것인지 선택해야 한다. 따라서 BTU를 배치 용량보다 먼저 고려해야 한다.

배치 사이즈와 커피 생산량은 생두 구매와 재고로 직결되기 때문에 매우 중요한 포인트다. 배치 사이즈를 10kg으로 해서 15분 로스팅, 무게 손실 20%로 설정하면 8kg의 원두가 생산되니 시간당 총 32kg 원두를 생산할 수 있다. 하루 근무 시간을 10시간으로 잡으면 최대 생산 능력은 320kg, 주 5일 근무라면 이론상 1.6톤의 커피를 만들어낼 수 있다는 뜻이다. 따라서 로스터리 운영을 위해서는 비즈니스 규모에 맞게 배치 사이즈와 생산력을 계산해 생두 구매 시기와 구매량, 재고량을 설정해야 한다. 일반적으로 생두는 최소 3개월에서 6개월 정도 운영 가능한 재고를 비축할 것을 권장한다. 특히 생두가 수입되지 않는 시기인 2월 말에서 7월 초까지는 비축한 생두로 로스터리를 운영해야 하므로 반드시 충분한 양을 확보하고 있어야 한다. 만약 주 5일 중 3일 이상 로스팅에 매달려야 한다면 로스터기의 배치 사이즈를 한 단계 높여 생산 능력을 키울 필요가 있다.
 

열의 이해

온도가 같은 기체와 고체는 부피 면적이 서로 다르기 때문에 측정한 온도 표시에 차이가 발생한다. 면적 대비 온도계와의 접촉면이 작은 기체는 접촉면이 넓은 고체보다 온도가 상대적으로 낮게 표기되는 것이다. 이를 로스팅 프로세스에 대입해보자. 드럼 내부 온도를 표시하는 빈Bean 온도는 예열 시 100% 기체에 의한 대류열만 표시하다가 실제 커피가 투입되면 기체, 고체 2가지 물질의 온도를 나타내게 된다. 이러한 드럼 내부 환경 변화로 첫 번째와 두 번째 배치의 로스팅 프로파일에 온도 편차가 발생하는데, 이때 첫 번째 배치가 두 번째보다 온도가 낮게 나타나는 것이 일반적이다. 두 번째 배치 이후부터는 안정적으로 나타난다.

드럼 내부를 관통하는 대류열은 기류Air Flow에 의해 강제적으로 압축돼 배기 배관으로 빨려 나간다. 기류는 일정한 속도를 유지하고 높은 압력을 생성하는데 ‘프로밧PROBAT’의 ‘프로바톤Probatone’의 경우 2.2밀리바mbar를, ‘기센Giesen’의 ‘W6’, ‘W15’는 100~110파스칼Pa2)을 권장한다. 이 같은 압력은 대류열이 효과적으로 생두와 마찰하면서 물리적으로 열을 전달하게 하기 때문에 첫 번째와 두 번째 배치의 온도 편차가 현저히 줄어들게 된다. 로스터기 제작사마다 전도열과 대류열의 비율이 각기 다르다. 프로바티노만 해도 Type-1은 전도열과 대류열의 비율이 2:8인데 Type-2는 100% 대류열을 사용한다. 이러한 차이는 열원이 다르기 때문에 나타난다. 반면 기센의 W6와 W15는 전도열 3:대류열 7의 비율, ‘로링Loring’의 로스터기는 100% 대류열을 사용한다.

 

전도열에서 대류열로

19세기(1824~1914년)부터 나무나 석탄을 주 연료로 하여 로스팅하면 화력이 너무 낮아서, 열량을 효율적으로 이용하기 위해 지름이 좁고 몸통이 긴 형태에 두께가 얇은 싱글 드럼이나 드럼에 직접 구멍을 뚫어 사용하였다. 드럼을 따라 열원을 길게 배치하여 전도열이 극대화되도록 직접 가열 방식을 채택한 로스터기가 제작된 것이다. 오늘날 이러한 유산을 물려받은 로스터기 제작사는 전통적인 방식을 고수하고 있기에, 로스팅 프로세스에서 전도열의 비중이 대류열보다 압도적으로 높은 편이다.

커피산업의 성장과 함께 로스터기도 비약적으로 발전했다. LPG와 LNG를 사용해 화력 문제를 해결했고, 60kg 이상의 대용량 로스터기를 제작하면서 로스팅 프로세스는 전도열에서 대류열로 방향을 선회했다. 대류열은 전도열보다 빠르고 균일하게 열을 전달하기 때문에 효율성이 높고 생산성이 뛰어나다. 이러한 경험과 결과를 바탕으로 만들어진 로스터기의 드럼은 이중으로 제작되며 지름이 넓고 몸통이 짧다. 이 때문에 드럼의 고도가 높으며, 교반날개의 보조로 생두와 대류열의 마찰이 훨씬 용이하다.
스페셜티 커피가 커피 소비시장의 트렌드를 이끌기 시작하면서 전도열보다는 대류열의 비중이 높은 머신들이 대거 주목을 받게 된다. 이는 대류열이 전도열에 비해 커피가 가진 고유한 캐릭터와 향미를 더욱 잘 표현하는 라이트 로스팅에 적합하기 때문이다. 효소 반응에 의해 형성되는 엔지매틱Enzymatic 계열의 꽃, 과일, 허브 등의 아로마를 잘 표현해줄 뿐만 아니라 클린컵과 밸런스에서도 좋은 평가를 받는다. 따라서 로스터리 사업에서 스페셜티 커피를 지향한다면 대류열의 비중이 높은 로스터기를 추천한다.