Engineering Better Espresso (더 나은 에스프레소를 위한 공학적 접근) 저자 ‘로버트 알로에’의 도움을 받아 제공되는 콘텐츠입니다. 디자인커피 블로그를 통해 저자의 200개 넘는 글 중 최신 이슈를 반영하여 번역하고 있습니다.
3줄 요약 : 굴절률 지표와 커피 가용성 평가하기 - Part 1.
DFT, VST, Atago 굴절률 측정기로 다양한 용액(자당, 필터 강도의 인스턴트 커피, 필터 커피)의 커피 가용성 평가를 진행해 보았다. 대부분 VST와 Atago가 실측값과 매우 근접하고 샘플 간 편차가 거의 없었지만 DFT 장치는 샘플 간 편차를 보였다.
굴절률 측정기 다시 생각해보기: Part 1
지난 몇 년 동안 맛있는 커피를 일관적으로 추출하고자 하는 커피인들에게 굴절률 측정기가 많이 쓰이고 있다. 굴절률 측정기는 주로 집과 같은 주관적인 공간에서 매우 귀중하고 상대적으로 쉬운 객관적 측정 기준을 제공하기 때문이다. 단점은 필터 커피와 같은 저농도 브루잉 기법에 특히 중요한 점인 높은 정확도와 정밀도까지 바라려면 꽤 비싼 장비가 필요하다는 것이다.
VST/MISCO와 Atago는 그동안 우여곡절이 많았던 업체로 커피씬에서 두드러지는 디지털 굴절률 측정기 제조업체였다. 다른 여러 제조업체들도 상당히 낮은 가격대와 비슷한 성능으로 시장에 비집고 들어오려고도 했었다. 그중 가장 최근에 (그리고 공격적으로 판매된) 장치는 DiFluid의 귀염뽀짝한 굴절률 측정기라 할 수 있다. 나를 포함한 커피 커뮤니티인들이 이 장치를 사용하기 시작하면서 VST 및 Atago 이상의 정평이 난 장치와 비교해 DiFluid 굴절률 측정기의 정확성과 정밀도가 어떨지 약간의 논쟁이 있었다.
들어가기 : Socratic Coffee. Socratic Coffee는 DiFluid(이하 DFT)를 포함 커피 평가 및 준비 장치에 관한 어마어마한 데이터를 수집해오고 있다. 이들과 함께 작업하면서 커피 강도 평가에 관한 DFT 장치 성능에 대해 구독자들의 이해를 높이고자 Socratic Coffee 일부 데이터를 아래에 풀어본다.
스페셜티 커피 커뮤니티의 많은 논의들처럼 경험상 근거 있는 결론들은 고퀄리티 데이터에 좌우되곤 한다. 잘 설계된 실험 프로토콜을 설정하고 실행하는 데 드는 노력과 마찬가지로, 특정 장비에 최적화된 제품을 구하는 것은 꽤 어려운 문제다. 더군다나 혹여 실험 방법 및 데이터 분석 기술에 익숙하지 않을 경우 엉뚱한 결론이 나올 수 있다.
예를 들어, 커피를 주제로 다양한 굴절률 측정기를 비교하는 연구의 경우, 해당 연구 데이터를 수집해 온 대부분의 사람들은 DFT 1개와 Atago 또는 VST 1개만 가지고 있다. 이와 관련하여 나는 굴절률 측정기 관련한 이전 연구에서 굴절률 측정기를 사용해도 복잡다단한 커피의 가용성 평가를 제대로 진행하지 못할 수 있음을 시사한 바 있다. 그리고 이 새로운 데이터는 제조 편차라는 또 다른 문제로 이어졌다.
대량 생산 방식은 모름지기 생산되는 장치가 일정 스펙 내에서 작동하는지 확인하기 위해 반드시 품질 관리 단계를 거쳐야 한다. 하지만 이 품질 관리가 제대로 이루어지기는 어렵고, 제대로 이루어진다 하더라도 같은 업체에서 만들어진 장치들 차이에서도 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 나는 내 Atago에 비해 성능이 좋은 DFT 장치를 가지고 있는 반면 다른 사람은 다른 Atago 또는 VST에 비해 성능이 좋지 않은 DFT 장치를 가지고 있을 수 있다.
그렇다면 도대체 누구의 어떤 장치가 맞는 걸까? 두 데이터 세트가 비교 가능할 정도로 엄밀하게 수집되었다면 두 장치 모두 자신의 요점을 입증할 수 있다. 여기서 중요한 것은 Atago와 VST 모두 교정 인증서를 제공한다는 점이다(Atago는 ISO 표준으로, VST는 NIST 표준으로). 참고로 DFT는 교정 인증서를 제공하지 않는다.
여기에 제시된 데이터에 대한 짧은 요약으로 다음 두 가지를 제안하는 바이다.
1.
동일한 업체에서 생산된 다양한 장치를 사용하여 장치 간 편차를 테스트하는 것이 중요하다.
2.
우리는 빛의 회절을 커피 가용성 함량의 척도로 사용하는 한계를 더 잘 이해하고 인식해야 한다.
위 주제와 관련하여 앞으로 우리가 소화할 데이터가 많기 때문에 더 이해하기 쉬운 포스팅을 해당 내용을 아래와 같이 몇 개의 파트로 나누어 다룰 예정이다.
자료
데이터는 16개의 DFT 장치, 1개의 VST, 1개의 Atago Coffee 및 1개의 Atago RX-5000i에서 3개의 배치로 수집되었다. 각 배치는 서로 다른 DFT 장치 세트(각각 5, 6 및 5)를 사용했다. 또한 몇몇 샘플을 수분 균형으로 분석하여 실측값을 제공했다. 실험에는 각각 다른 인사이트를 주는 아래의 몇 가지 용액을 사용하였다.
1.
자당 용액(Brix 측정의 기초이자 잘 정립된 표준 데이터, 하드웨어의 "정확한" 평가를 가능하게 해줌)
2.
에스프레소 강도의 인스턴트 커피 (불용성 물질이 거의 없는 높은 커피 용해도, 자당으로 인한 난이도 증가; 소프트웨어에서 굴절률 판독 값을 커피 용해성 물질로 변환해야 함)
3.
필터 커피 강도의 인스턴트커피 (불용성 물질이 거의 없는 낮은 커피 용해도, 에스프레소 강도의 인스턴트커피에 비해 시그널 강도가 감소하지만 인스턴트커피의 커피 용해도가 거의 99.9%이므로 실제 솔루션에 비해 상대적으로 노이즈가 적음)
4.
에스프레소 (높은 커피 용해도; 필터 커피에 비해 노이즈와 시그널이 모두 강해 2번째로 어려운 타입의 용액)
5.
필터 커피(낮은 커피 가용도; 시그널 감소 및 노이즈 증가로 가장 어려운 타입의 용액, 하드웨어 및 소프트웨어 모두의 견고성 테스트를 수행해야 함)
모든 실험 세트에서 위 모든 용액이 적용된 것은 아니다. 실험의 일부 샘플은 주사기 필터로 필터링하였고 일부는 그렇게 하지 않았지만 차트에 따로 명시해놓았다. 실험 장비들은 각 데이터 세트 사이마다 보정 작업을 거쳤다.
이 포스팅에서는 자당 용액, 필터 강도를 위한 인스턴트 커피, 필터 커피에 대해 살펴보겠다.
분석
자당을 투여해 3개의 용액을 동일한 강도로 만들고 각각의 용액에서 3개의 샘플을 채취했다. 그리고 채취한 샘플의 VST와 Atago가 실측값과 매우 근접하고 샘플 간 편차가 거의 없음을 확인했다. 반면에 DFT 장치는 샘플 간 편차를 지속적으로 보여줬다.
모든 샘플에서 각 장치의 평균값 차이를 볼 수 있었다. 대부분의 DFT 장치는 서로 유사한 편차를 가지며 보통 VST 또는 Atago보다 높은 경우가 많았다. 이번 굴절률 측정기 실험에 사용된 자당은 용해성 단당류라 굴절 판독 값을 제공하는 하드웨어 기능을 검사할 수 있는 최고의 용액이다.
이제 필터 커피 파트로 넘어가 보자. 필터 커피 강도로 뽑은 인스턴트커피의 실험에서 VST와 Atago는 실측값에 더 가까웠지만 일부 DFT 장치는 VST 값과 근접했던 샘플과는 차이가 있었다. DFT II는 다른 장치들과는 다른 판독 값을 가지고 있었다.
Groundtruth is 1.33% TDS (2.83/212.83)
하지만 실험 국면은 앞선 인스턴트커피에서 필터 커피로 이동하며 달라지기 시작했다. 재밌는 사실은 실측값과 관련해 DFT 장치(DFT II)가 자신의 측정값과 가장 근접한 값을 트래킹하고 있는 것으로 보인다는 것이다. VST와 Atago는 서로 유사하게 작동하며, 그만큼 두 장치 내 “굴절률 지표와 커피 가용성”의 상관 알고리즘에서도 상당한 유사성을 시사한다.
이 장치를 살펴보면 DFT II를 가진 사람이 VST 또는 Atago 장치와 DFT II를 엄밀히 비교했을 때 상당히 다르다고 여기는 것도 꽤 가능한 일 같다. 혹은 테스트용으로 DFT III가 VST 또는 Atago 만큼 정확한지 확인할 수도 있겠다.
DFT 장치들끼리는 서로 간 편차가 있었고 일부 DFT 장치들은 VST 또는 Atago와 유사한 편차를 가지기도 했다.
마지막으로 앞선 3가지 실험의 오류율은 판독 값의 차이를 판독 값으로 나눈 값으로 살펴볼 수 있으며, 이런 식으로 우리는 3가지 실험 모두를 비교할 수 있다. 자당은 그나마 오류가 가장 적은 반면 인스턴트커피와 필터 커피는 Atago 및 VST에서도 오류 편차가 컸다.
표준 편차를 분산의 척도로 볼 수도 있는데, Atago와 VST는 실제 필터 커피 샘플의 경우를 제외하고는 STD가 낮았다. 하지만 결과가 명확하지 않아 애매하다.
Left: Full scale, Right: Zoomed-In
논의
위 실험에서는 각각 하나의 VST와 Atago 장치만 쓰였기 때문에 의도적으로 데이터의 추론적 통계 분석을 제공하고자 하진 않았다. Socratic Coffee는 이전에 여러 VST 및 Atago 장치의 실험들을 보고한 바 있는데, 이러한 실험의 가장 큰 장점 중 하나는 단일 샘플 내에서도 판독 값이 다를 수 있으며, 이는 "근본" 장치로 잘 알려진 VST 및 Atago의 경우에도 마찬가지라는 점이다.
그러나 대부분의 경우 이러한 오류율은 별로 치명적이지 않을 수 있다. 굴절률 측정기는 커피의 일관성과 원하는 테이스팅 프로파일을 위한 객관적 측정 항목에 쓰이는 도구로서 다른 측정 항목들과도 연계되어야 하기 때문이다. 보통의 바리스타 경우에 VST 또는 Atago 수준의 성능까지는 필요하지 않을 수 있고, DiFluid의 크기와 가격을 고려하면 매력적인 옵션이 될 수 있다.
하지만 지금까지의 이야기는 데이터 빙산의 일각일 뿐이다. 계속해서 더 많은 데이터로 더 깊이 파고 들어가보자.
Robert McKeon Aloe
나는 와이프와 자식들, 에스프레소, 데이터 사이언스, 토마토, 요리, 엔지니어링, 수다 떨기, 가족, 파리, 이탈리아를 좋아한다(좋아하는 순서대로 나열한 건 아니다).
번역 : 임다운(@bittersweetw0rld) 편집 : DSGNCOF_NEWS (@designcoffee_com)
