샴페인을 다른 방식으로 따라야 하는 이유를 보여주는 온열 측정

샴페인 연구자들은 FLIR 카메라를 사용해 샴페인을 따르는 과정 동안 이산화탄소 확산을 시각화

전세계 샴페인은 사치품이나 파티와 관련이 있습니다. 부의 상징일 뿐만 아니라 매년 새해 전날 전세계 수 백 만 명이 코르크를 열고 있습니다. 하지만 지금까지 이 특별한 음료의 맛에 감춰진 비밀을 밝혀낸 사람은 없습니다. 하지만 상황이 바뀌었습니다. 연구자들은 이 비밀을 풀기 위해 연구하고 있습니다. 가장 최근에 알아낸 사실은 우리가 이 거품 나는 와인을 따르는 방식을 바꿔야 한다는 점입니다.

오리지널 샴페인은 프랑스의 샹파뉴 지역에서 독자적으로 생산되며 이 지명을 따서 샴페인이라는 이름이 사용하고 있습니다. 이 지역에 있는 렝스 대학에서 샴페인에 대한 대부분의 연구가 이뤄지고 있습니다. 이 대학에서 가장 최근에 발견한 내용은 샴페인을 따르는 현재 방식이 향을 손상시키고 따라서 맛도 손상된다는 점입니다. 연구자들은 샴페인은 맥주와 같이 제공되어야 한다고 주장합니다. 온열 측정 카메라는 최근 발견에서 중요한 역할을 했습니다.

더 많은 거품

샴페인의 거품은 발효에 의해 만들어집니다. GRESPI의 열기계학과장인 기욤 폴리도리(Guillaume Polidori)는 "첫 번째 발효 후 샴페인은 기본적으로 화이트 와인이 됩니다"라고 설명했습니다. GRESPI의 열기계학과는 열이 재료의 기계적 특성에 미치는 영향을 연구하는 전 세계 주요 연구 기관 중 하나입니다. 기욤 폴리도리는 "샴페인을 병에 담을 때 효모와 설탕 혼합물을 넣으면 두 번째 발효가 시작됩니다."라고 말을 이었습니다. 발효는 이산화탄소를 생성하고 이산화탄소 기체가 빠져 나갈 곳이 없기 때문에 화이트와인에 용해됩니다. 병을 열면 용해된 이산화탄소가 확산되면서 샴페인에 기포가 생성됩니다.

연구자들은 FLIR SC7000 시리즈 열화상 카메라를 이용해 샴페인을 유리에 따르는 동안 빠져 나가는 이산화탄소를 시각화 했습니다.

오랫동안 샴페인의 기포는 입에서 거품이 나는 느낌에 추가된 것이어서 샴페인 맛에는 영향을 미치지 않고 약간 시큼한 맛을 내는 정도로만 여겨졌습니다. 초기 연구(전미과학아카데미의 저널 프로시딩에서 2009년에 발행)가 이산화탄소에 대부분의 샴페인 향이 함유되어 있음을 보여주면서 이러한 가정이 완전 틀렸음을 입증했습니다. 나머지 샴페인보다 기포에 더 많은 향이 베인 화학물질이 30배나 존재한다고 밝혔습니다.

차가울수록 더 좋아

이러한 새로운 발견은 샴페인의 기포를 바라보는 전문가들의 시선을 완전히 바꿔 놓았으며 GRESPI 의 연구자들은 이 현상에 대해 좀더 연구하기를 원했습니다. 연구자들은 이산화탄소 손실이 맛 손실을 의미한다는 사실을 고려해 샴페인을 따르는 방식이 이산화탄소 손실에 영향을 미치는가를 시험했습니다. 연구자들은 다른 온도에서 다양한 따르기 기술을 이용해 따르기 과정 전후 샴페인의 이산화탄소 함량을 시험했습니다. 이들은 따르기 과정에서 온도가 낮을수록 이산화탄소 손실이 적기 때문에 샴페인을 차갑게 제공할 경우 이산화탄소 함량을 높여 샴페인 맛을 좋게 한다는 사실을 최초로 과학적으로 입증했습니다. 그러나 더 놀라운 사실은 다른 따르기 기술 간 비교 결과입니다. 연구자들은 기존의 방식으로 샴페인을 제공하는 것은 전혀 효과가 없다는 점을 알아냈습니다.

맥주처럼

연구자들은 두 가지 따르기 방식을 비교했습니다: 샴페인 처럼 따르기와 맥주 처럼 따르기 샴페인 처럼 따르기는 잔을 수직으로 들고 샴페인을 잔 바닥에 닿도록 따르는 방법입니다. 이 방법은 현재 바나 클럽, 식당 등에서 샴페인과 스파클링 와인을 제공하는 가장 흔한 방식입니다. 맥주처럼 따르기는 잔을 약간 기울여 샴페인을 기울어진 잔 벽을 따라 부은 후 이 과정 동안 잔을 수직으로 세우는 방법입니다. 이 방법은 일반적으로 맥주를 제공할 대 사용됩니다.

연구자들은 3가지 다른 온도에서 두 가지 따르는 방법으로 샴페인을 따른 전후 이산화탄소 레벨을 시험했습니다: 4, 12 및 18 °C. 그 결과 맥주처럼 따르기 방법은 기존의 방법에 비해 이산화탄소 손실이 상당히 적었습니다.

샴페인을 기존 방식으로 따랐을 때 공기와의 접촉 표면이 훨씬 커서 상당히 큰 동요가 발생합니다.

동요가 적은 맥주 처럼 따르기 방식

샴페인이 기울어진 잔 벽을 따라 흐르는 맥주처럼 따르기 방식은 기존의 따르기 방식보다 동요가 훨씬 적으며 이산화탄소 손실이 적은 것으로 밝혀졌습니다. 잔을 수직으로 세우고 잔 바닥을 샴페인이 때리도록 붓는 샴페인처럼 따르기 방식은 빠르게 수직으로 확장되는 두꺼운 거품을 생성해 시음 동안 점차 사라졌습니다.

하지만 샴페인에서 이산화탄소가 기포로만 빠져나오는 것은 아닙니다. 이산화탄소는 샴페인과 공기와의 접촉 표면을 통해 확산되면서 이산화탄소가 빠져나오기도 합니다. 몇 년 전 잔에 샴페인을 따르는 동안 이산화탄소 손실에 관한 실험을 수행했으며(Annales de Physique에서 2002년에 발행) 기포 형태로 샴페인에서 빠져 나오는 모든 단일 이산화탄소 분자에 대해 4개의 다른 분자가 샴페인과 공기의 자유 접촉 표면을 통한 확산에 의해 직접 빠져나온다는 사실을 알아냈습니다. 따라서 확산은 용해된 이산화탄소가 샴페인을 잔에 따르는 과정 동안 빠져나오는 주요 통로일 것이라고 확신했습니다.

샴페인을 따르는 동안 샴페인이 병에서 잔- 또는 혀-로 떨어질 때 스파클링 유액이 제트를 형성합니다. 이는 기욤 폴리도리에 따라 이산화탄소 손실에서의 차이를 부분적으로 설명해줍니다. “기존의 따르기 방식은 맥주처럼 따르기 방식보다 샴페인이 잔이나 혀에 도달하는 길이가 훨씬 깁니다. 이는 샴페인을 맥주처럼 따르는 경우 샴페인과 공기와의 접촉 표면이 상당히 작다는 것을 의미합니다. 우리는 이를 근거로 두 가지 따르기 방식 간 차이점을 부분적으로 설명할 수 있다고 생각합니다"라고 말했습니다.

FLIR SC7000 열화상 카메라를 보정된 흑체 앞에 세운 샴페인 잔을 향해 설치합니다.

확산 과정을 눈으로 확인

확산 과정은 사람의 눈에는 보이지 않습니다. 이 과정을 측정하는 것은 연구자들에게는 힘든 일이었습니다. 이 문제에 대한 해결책이 바로 열화상 카메라였습니다. 기욤 폴리도리는 "우리는 FLIR SC7000 시리즈 카메라를 사용해 따르기 과정 동안 방출되는 이산화탄소를 촬영했습니다. 이를 통해 시험 결과를 눈으로 확인하였습니다."라고 설명했습니다.

열화상 이미지는 맥주처럼 따르기 방식으로 샴페인을 따르는 동안 잔을 기울이는 겨우 이산화탄소가 적게 빠져나감을 명확하게 보여줍니다.

FLIR SC7000 시리즈는 매우 유연한 개방형 시스템으로 가능한 모든 상황에 맞출 수 있습니다. 최고 수준의 감도와 정확도, 공간 해상도 그리고 속도를 제공합니다. 이러한 최신 열화상 카메라 시리즈는 최상의 결과를 얻기 위해 최고의 감도와 성능을 필요하는 학술 및 산업 R&D 분야를 위해 특수하게 설계되었습니다. SC7000 시리즈를 더욱 강력하게 만드는 것은 냉각식 안티몬화인듐 (InSb) 감지기입니다. 약 20 mK (0.02 °C)의 감도와 640x512 픽셀 이미지 해상도를 갖춘 이 카메라는 가장 작은 온도차까지도 보여줄 수 있습니다. 통합 시간은 1 μs 단위로 조정가능합니다. 외부 트리거링 매커니즘과 조합하면 SC7000는 순식간에 발생하는 이벤트까지도 캡쳐할 수 있습니다.

SC7000 열화상 카메라로 다양한 따르기 방법이 확산 과정에 미치는 영향을 시각적으로 확인함으로써 연구자들은 실험을 과학적으로 검증했을뿐만 아니라 기욤 폴리도리에 따라 또다른 중요한 역할을 했습니다. “우리는 시각화하지 못했다면 이러한 발견이 주목 받지 못했을 것입니다. 항상 그럿듯, 발행하려면 확실하고 흥미로운 새로운 연구를 만들어야 하지만 언론의 주목을 받고자 한다면 시각적인 근거를 제시해야 합니다." 기욤 폴리도리는 열화상 카메라가 중요한 역할을 했다고 생각합니다. “우리는 뉴욕 타임지의 저널리스트로부터 연락을 받았습니다." 그는 이러한 관심의 대부분을 열화상 카메라 덕분이라고 말합니다. “과학 데이터는 쇼가 아닌 눈으로 확인할 수 있는 확실한 것입니다. 따라서 온열 측정는 우리의 데이터를 확인하고 시각화했다는 점에서 이번 연구에서 매우 중요한 역할을 했습니다."

샴페인을 제공하는 기존 방식은 확실히 더 많은 기포를 만듭니다.

특정 대역폭

하지만 이산화탄소 방출을 시각화하는 것은 열화상 카메라를 샴페인 잔을 향하는 것만큼 쉽지는 않았습니다. GRESPI 연구자 헤르베 프론(Hervé Pron)이 FLIR 카메라로 대부분의 작업을 진행햇습니다. 그는 그것이 간단하지 않은 이유를 설명합니다: “이산화탄소 분자는 4.245 μm 감지기 대역폭에서만 강력한 흡수 피크를 가지기 때문에 열화상 카메라로 관찰 가능한 이산화탄소 흡수는 매우 약합니다. 따라서 우리는 특정 대역폭을 찾아야만 했습니다." 이를 위해 그룹은 외부 밴드패스 필터를 사용했습니다. "카메라는 3 ~ 5 μm 대역폭에서 작동합니다. 빠져나오는 이산화탄소에서 열 방출을 확인하기 위해 우리는 이산화탄소 배출 피크에서 중심에 있는 외부 밴드패스 필터를 확보했으며 특정 파장 영역의 대역폭을 갖는 적외선만 허용했습니다.

헤르베 프론은 카메라 성능에 만족했습니다. "우리는 간편하게 보정하고 매우 정확하며 가볍고 사용이 간편하며 높은 해상도를 갖춘 열화상 카메라가 필요했습니다. 이 카메라가 바로 제가 원하던 카메라입니다. 우리는 지나치게 많은 배경 간섭이나 노이즈 없이 충분한 디테일을 확인할 수 있었습니다.

빠져나가는 이산화탄소를 시각화하기 위해 연구자들은 외부 밴드 패스 필터를 사용했습니다.

외부 밴드 패스 필터는 이산화탄소 배출 피크의 중심에 있습니다.

SC7000는 3 ~ 5 μm의 대역폭에서 작동하며 외부 필터는 이를 정확히 4.245 μm로 맞춰줍니다.

완벽한 샴페인 잔

최근에 유리잔 제조업체가 소비자들에게 차세대 샴페인 잔을 제안했습니다. 이 잔은 전체 시음 동안 이산화탄소 배출을 적절하게 조절하도록 특수하게 설계된 제품입니다. 이는 샴페인이나 스파클링 와인을 따르는 잔에서 기체성 이산화탄소가 방출하는 것과 관련한 모든 매개변수를 이해하고 설명하기 위한 노력의 원동력이었습니다.

샴페인 연구의 다음 단계는 따르기 과정 동안 다양한 이산화탄소 방출을 포함해 이산화탄소 손실에 관한 완벽한 수학적 모델을 만드는 것입니다. 기욤 폴리도리에 따르면 이 모델은 현재 진행 중입니다. "자세히 말할 수는 없지만 현재 진행 중입니다. 그러나 우리가 연구를 완료하면 매우 유용한 결과가 나올 것입니다. 유리잔 제조업체는 이 모델을 이용해 완벽한 샴페인 잔을 만들 수 있습니다."

참조 문헌: 샴페인 와인에서의 비등에 대한 물리화학적 접근 방법, Liger-Belair, . 2002 Annales de Physique 27 (4) 4. 그림 및 이미지 출처: 샴페인을 따르는 동안 용해된 이산화탄소 손실에 관해, Liger-Belair, G., Bourget, M., Villaume, S., Jeandet, P., Pron, H., Polidori, G. 2010 Journal of Agricultural and Food Chemistry 58 (15), pp. 8768-8775.