준비 단계 기록. 결과와 해석은 실험 후 채운다.
왜 이 실험인가
다른 세션의 로스팅 연구에서 컵핑 결과의 재현성이 문제가 됐다. 물이 세션마다 다르면 관능 판정의 분산이 어디서 왔는지 알 수 없다. 그래서 먼저 물을 고정하기로 했고, 고정하는 김에 어떤 물로 고정할 것인가를 질문으로 세웠다.
출발점이 된 질문은 이것이었다. 물에 미네랄이 녹으려면 이산화탄소가 필요한 것 아닌가?
답은 탄산염 계열에만 해당한다. CaCO₃와 MgCO₃는 순수한 물에 거의 녹지 않고, CO₂가 녹아 만든 탄산이 이들을 중탄산염으로 바꿔야 비로소 용해된다. 반면 MgSO₄, CaCl₂, NaCl, NaHCO₃는 CO₂ 없이 그냥 녹는다. 시판 레시피 워터와 SCA식 자작수가 전부 후자를 쓰는 이유다.
여기서 갈라지는 지점이 생긴다. 염으로는 Ca(HCO₃)₂ 자체를 만들 수 없다. CaCl₂ + KHCO₃로 조성을 흉내 내면 K⁺와 Cl⁻가 따라 들어온다. 자연 경수의 중탄산 경도를 그대로 재현하려면 탄산염 + CO₂ 경로밖에 없다.
그래서 두 물을 만든다. 하나는 CO₂가 무관한 물, 하나는 CO₂가 전제인 물.
가설
양이온(Ca²⁺, Mg²⁺)을 동일하게 고정하고 음이온만 바꾸면, 관능 차이는 음이온과 알칼리도에서 온다.
예상 방향: 중탄산 경도 쪽에서 산미가 눌리고 바디·단맛이 두드러진다.
두 물의 조성
항목 | Water A | Water B |
이름 | 써드웨이브 에스프레소 | 탄산염 + 탄산수 |
원료 | 1봉 / RO수 4L | CaCO₃ 0.16g + MgCO₃ 0.38g + 탄산수 500mL + RO수 3.5L |
Mg 경도 | 112 ppm as CaCO₃ | 113 |
Ca 경도 | 39 | 40 |
총경도 | 151 | 152 |
알칼리도 | 35 표기 (탄산 0) | 152 (전량 중탄산) |
경도 : 알칼리도 | 4.3 : 1 | 1 : 1 |
Ca : Mg (당량) | 26 : 74 | 26 : 74 |
이론 용존량 | 225 mg/L | 229 |
음이온 | SO₄²⁻ 107 · 시트르산³⁻ 50 · Cl⁻ 15 | HCO₃⁻ 186 단일 |
완충 기전 | 유기산 (시트레이트) | 탄산 평형 |
가열 시 거동 | 변화 없음 | CaCO₃ 석출, 알칼리도 감소 |
pH (추정) | 7.0~7.5 | 8.0~8.5 |
Water A의 알칼리도 35는 중탄산나트륨이 아니라 시트르산 이온의 완충능이다. 적정법(pH 4.5 종점)으로 재면 시트레이트가 양성자를 받아들이면서 알칼리도로 잡힌다. 탄산 알칼리도는 0이므로 가열해도 값이 움직이지 않는다.
Water A 제조
1.
RO수 4L 계량
2.
써드웨이브 에스프레소 1봉 투입
3.
찬물에서 부유물이 완전히 사라질 때까지 교반
칼슘 시트레이트는 용해도가 낮고(약 0.9 g/L) 역용해도라 온도가 올라가면 오히려 덜 녹는다. 4L에 0.3g은 한계 훨씬 아래지만 잘 풀리지 않으니 시간을 준다. 덜 녹으면 그 세션의 경도가 통째로 어긋난다.
Water B 제조
재료 | 양 |
탄산칼슘 CaCO₃ | 0.16 g |
탄산마그네슘 MgCO₃ (무수 기준) | 0.38 g |
탄산수 | 500 mL |
RO수 | 3.5 L |
1.
탄산수 500mL를 1L 이상 PET 병에 붓는다
2.
분말을 조금씩 나눠 투입 — 한 번에 넣으면 핵생성으로 거품이 넘친다
3.
뚜껑을 닫고 흔든 뒤 30초 정치, 반복. 필요하면 가끔 가스를 뺀다
4.
완전히 투명해질 때까지 계속한다. 보통 20~40분
5.
맑아지면 RO수 3.5L에 부어 4L로 맞춘다
희석은 안전하다. 칼슘·중탄산·CO₂가 같은 비율로 묽어지면서 과포화도가 제곱으로 떨어진다.
CO₂ 수지: 필요량은 총 269 mg인데 500mL 탄산수에 약 3,000 mg이 들어 있다. 10배 이상 과잉이라 반응 자체는 충분하다.
제조 전 확인할 전제
1. 탄산마그네슘 수화 형태
여기가 가장 위험하다. 라벨을 반드시 확인한다.
표기 | 4L분 |
무수 MgCO₃ | 0.38 g |
MgCO₃·3H₂O | 0.62 g |
염기성 / 경질 탄산마그네슘 | 0.42 g |
같은 무게에 Mg 함량이 60%까지 차이난다. 라벨에 아무 표기가 없으면 MgCO₃를 빼고 CaCO₃ 0.60g 단독으로 간다. 총경도 152는 그대로 맞고 양이온 조성만 달라진다 — 해석에 한 줄 추가될 뿐 재현성은 훨씬 낫다.
2. 탄산수 선택
페리에·산펠레그리노 같은 천연 탄산수는 자체 미네랄이 100~500 ppm이라 쓸 수 없다. 정제수 + CO₂ 제품이거나, 탄산수 제조기로 RO수에 직접 주입하는 것이 최선이다.
사용할 탄산수 제품명과 라벨 미네랄 함량 기록
3. 저울
0.16g을 0.01g 저울로 달면 ±3% 오차다. 0.001g 분해능 저울을 쓴다.
MgCO₃ 라벨 수화 형태 확인
0.001g 저울 확보
주전자 2개 확보 (A·B 전용 분리)
가열 프로토콜
Water B는 가열하면 CaCO₃가 석출된다. 93℃로 올리는 과정 자체가 스케일 생성 과정이다. 이건 결함이 아니라 중탄산수의 본성이고 자연 경수가 컵핑에서 하는 일 그대로지만, 재현성을 위해 아래를 고정한다.
•
같은 주전자, 같은 투입량, 같은 승온 시간
•
90℃ 도달 즉시 붓기 — 보온 유지 금지
•
배치마다 주전자 내부 세척 (잔류 스케일이 다음 배치의 핵생성점이 된다)
•
A와 B에 같은 주전자를 쓰지 않는다
Water A는 이 제약이 없다. CO₂ 변수가 없으므로 개봉 후 시간 제약도 불필요하다.
커핑 프로토콜
•
블라인드, 잔 순서 무작위
•
동일 로스팅 배치, 동일 분쇄, 동일 비율
•
A·B 각 3잔 이상 (n<3은 '관찰', 3회 이상부터 '결과')
•
물 이외 모든 변수 고정
기록 양식
항목 | Water A | Water B |
제조 시각 | ||
커핑 시각 | ||
가열 전 TDS 실측 | ||
가열 후 TDS 실측 | ||
가열 전후 차이 (= 석출량) | ||
제조 후 잔여 앙금 | ||
주전자 바닥 상태 | ||
pH |
Water B는 당일 제조, 2시간 내 사용. 이 간격을 반드시 기록한다.
결과
실험 후 작성
해석
실험 후 작성
설계상 한계
두 물은 변수가 하나가 아니다. B는 알칼리도가 4배 높으면서 동시에 황산·시트르산이 없다. 관능 차이가 나와도 어느 쪽이 주범인지 이 설계로는 분리되지 않는다.
분리하려면 3번째 물이 필요하다 — CaCl₂ + KHCO₃로 알칼리도만 152에 맞춘 것. 현재 보유 재료로는 만들 수 없다.
따라서 1차 실험은 "중탄산 경수 vs 비탄산 경수" 수준의 큰 그림으로 잡는다. 차이가 실제로 감지되면 그때 재료를 갖춰 변수를 쪼갠다.
또 하나. Water A의 시트레이트는 Ca/Mg를 킬레이트한다. 표기 경도만큼의 이온이 자유롭게 추출에 참여하지 않을 수 있다. 계산상 경도가 같아도 유효 경도는 다를 가능성이 있다.
남은 질문
•
탄산칼슘을 과잉으로 넣고 개방 용기에서 대기 평형까지 두면 방해석 포화도에 걸려 50~60 ppm 근처에서 자동으로 멈춘다. SCA 권장 68에 가깝고 자기조절이 되는데, 며칠 걸리고 수온에 따라 값이 움직인다. 표준수 제조법으로 쓸 만한가?
•
중탄산 대이온의 관능 기여를 황산·염화와 분리하려면 어떤 대조군 세트가 최소인가?
•
가열 중 석출량을 실시간으로 잡을 방법이 있는가 (전도도 연속 측정?)
