수율

收率.

한자로 풀어보면 받는(收) 비율(率)이다. 산업에서 많이 사용하는 말로, 쉽게 말해 투입한 자원 대비 얻은 게 얼마나 되는지를 나타내는 비율이다.

특히 우리에게는 반도체에 관련된 뉴스나 글을 보면 많이 나오는 용어다. 반도체의 채산성을 따질 때 중요한 개념으로, 반도체를 만들었을 때 일정 정도 이상의 수율이 나와 줘야 남는 장사가 된다. 반도체 웨이퍼 한 장으로 칩을 100개 만들 수 있다고 가정하고, 만약 이 중에 90개는 양품이고 10개는 불량품으로 판정이 났다면 수율은 90%가 된다. 반도체에만 해당하는 것은 아니고 제조업에서는 널리 쓰이는 용어다. 이차전지에서도 셀을 제작했을 때 수율이 일정 수준 이상으로 나와야 수지가 맞는다. 이런 관점에서 보면 수율은 '100 - 불량률'이라고 표현할 수도 있다.

2차전지 시장이 급속도로 커지면서 2차전지 산업계에서도 수율이 점점 많이 거론된다. 즉 생산한 배터리 셀 중에서 불량이 아닌, 즉 제품으로 출하할 수 있는 배터리 셀의 비율이 수율이라고 볼 수 있다. 배터리 제조업체에게는 아주 중요한 문제로, 일정 수준 이상의 수율이 나와야 경제성이 보장되기 때문이다. 한국의 배터리 제조업체들도 오랫동안 배터리 제조에 투자했지만 실제로 이익을 내기까지는 상당한 시간이 걸렸는데, 가장 큰 문제가 바로 수율이었다. 업계에서는 보통 70% 정도 이상은 나와야 경제성이 있는 것으로 보는데, 그만큼 기술적인 장벽이 만만치 않다는 뜻이다.

축산업에서는 도축 전 가축의 무게 대비 얻은 고기의 양이 수율이 된다.

화학

화학산업에서는 화학반응을 통한 결과물이 이론적으로 기대하는 양에 비해 실제로 얼마나 나왔는가를 뜻하는 용어로 쓰인다. 예를 들어 원료 물질 A와 B를 각각 1kg씩 투입하면 이론적으로 1:1로 화학반응이 일어나 화합물 A-B 2kg을 얻을 수 있다고 가정하자. 실제로 반응을 진행시켰을 때 A-B 화합물을 2kg 얻었다면 수율은 100%다. 만약 실제로 얻은 화합물의 양이 1.95kg라면 수율은 97.5%다. 화학반응을 시켰을 때 환경에 따라 모든 분자가 100% 반응을 하지 않을 수도 있고 원료에 불순물이 있을 수도 있으며, 그 때문에 반응을 저해하거나 의도하지 않은 반응이 일어났을 수도 있어서 100% 수율을 내기는 실제 세계에서능 힘들 것이다.

수율이 낮아지면 생산성이 떨어지는 원인이 되기도 하지만 결과물의 순도가 낮아진다는 뜻이기도 하다. 결과물이 원하는 순도에 미치지 못하면 정제 과정을 거쳐서 순도를 높이거나 폐기해야 하므로 그만큼 비용이 상승하는 효과를 낳는다.

커피

커피 쪽에서도 종종 거론되는 용어인데, 여기서는 투입한 커피 대비 물에 녹아나온 커피의 양이 얼마나 되는지를 뜻한다.

예를 들어 원두 20g를 투입해서 커피를 내렸는데, 원두의 무게가 16g으로 줄었다고 가정하면 20g 중 4g이 물에 녹아나왔다는 뜻이니까, 수율은 4/20 = 20%가 된다. 이렇게 쉽게 측정하면 좋겠지만 문제는 물을 부어 커피를 내리면 원두가 물을 먹은 상태가 되기 때문에 단순히 무게를 재는 것만으로는 커피 성분이 얼마나 빠져나왔는지 측정할 수가 없다. 따라서 실제로는 수율 측정을 위해서 커피의 농도를 측정한다. 예를 들어, 20g의 커피에 200g의 물을 부어 추출했다고 가정하자. 커피의 농도가 2%라면 200g 중에 4g이 커피 성분이라고 할 수 있다. 따라서 수율은 녹아나온 커피 성분 4g를 원래 커피의 무게 20g으로 나눈 수치인 20%가 된다.

농도를 통해 수율을 측정하기 위해서는 사용한 커피의 무게, 물의 무게, 그리고 농도를 알아야 한다. 앞에 두 가지는 저울로 측정하면 되는데 농도는 다른 도구가 필요하다. 여기서 사용되는 도구가 TDS(Total Dissolved Solid, 총용존고형량) 측정계다. 수질 측정용으로 나오는 저렴한 기계도 있지만 정확도가 떨어지고 온도 보정과 같은 기능이 없어서 커피 농도 측정에는 적합하지 않다. 커피 농도 측정을 위해서는 정확도가 높은 광학 굴절 방식으로 온도 보정이 가능한 기계가 필요하다. 아타고(ATAGO)나 HM 디지털과 같은 회사의 저렴한 버전도 30만원 이상이고, VST 같이 커피용으로 가장 정확하고 좋다고 평가 받는 기기는 100만원이 훌쩍 넘어간다.

커피 안의 수용성 성분은 최대 30% 정도다. 보통 적정한 수율로 보는 범위는 18~22%다. 이보다 수율이 낮으면 과소추출, 높으면 과다추출로 본다. 하지만 이건 어디까지나 참고 사항이고, 반드시 수율이 이 안에 들어와야만 좋은 커피라고 말할 수도 없다. 의도적으로 과소추출을 해서 마시기 편하고 부드러운 커피를 만들기도 하고, 반대로 과다추출로 강렬한 향미를 내려고 하기도 한다. 커피의 종류나 로스팅 정도에 따라서 달라지는 문제다. 똑같은 커피로 똑같은 수율을 냈어도 추출 방법에 따라 커피의 향미에 차이가 날 수도 있다.

수율은 커피의 질을 평가하는 척도라기보다는 주관성이 강한 관능에만 의존하지 말고 객관적인 기준점을 잡아보자는 뜻에 가깝다. 예를 들어 카페에서는 좋은 커피를 뽑아내는 것도 중요하지만 일관성도 중요하다. 같은 원두를 사용한 커피인데 바리스타에 따라, 심지어는 같은 바리스타인 데도 커피를 내릴 때마다 맛이 들쭉날쭉하다면 문제다. 따라서 일관성 있는 레시피를 만들기 위해 수율을 측정하고, 수율의 변화를 억제하면 품질을 일정하게 관리하는 데 도움이 된다. 에스프레소 머신이나 자동 커피메이커와 같은 경우에도 일정 주기마다 수율을 체크해서 수율에 큰 변화가 있다면 기계의 설정을 조정함으로써 일관성을 유지할 수 있을 것이다. 커피의 맛을 평가할 때에도 신맛이 너무 강하게 도드라지고 단맛이나 쓴맛이 적다면 과소 추출을 의심할 수 있고, 반대로 쓴맛이 너무 강하면 과다 추출을 의심할 수 있는데 이 때에도 수율이 참고 데이터가 될 수 있다.

수율을 중시하는 경향이 강해지면서 최근에는 고수율을 목적으로 하는 커피 추출 도구들도 등장하고 있다. 대표적인 도구가 호주에서 개발한 드리퍼인 트리콜레이트(Tricolate) 기존의 드리퍼와는 달리 물이 커피를 통과하지 않고 빠져나가는 바이패스가 사실상 없는 구조로, 기존 드리퍼에 비해 월등한 수율을 자랑한다. 그러면서도 의외로 잡맛이 적고 깔끔한 추출 결과를 내기 때문에 유명 바리스타들로부터 좋은 평가를 받고 있다. 다만 업소에서 쓰기에는 추출시간이 긴 편이고 뒷정리가 좀 귀찮은 편이라, 주로 집에서 내려 마시기에 좋다. 특히 전문 바리스타에 비해 테크닉이 떨어지는 사람들도 높은 수율로 커피를 추출할 수 있기 때문에 더더욱 홈 카페에는 잘 어울리는 도구다.

커피 로스팅을 할 때에도 수율을 계산한다. 커피는 볶는 과정에서 수분이나 미량의 휘발성 성분이 날아가므로 무게가 줄어든다. 또한 생두의 겉부분에 있는 실버 스킨도 떨어져 나간다. 투입한 원두의 무게 대비 로스팅을 끝마친 커피의 무게의 비율을 계산함으로써 수율을 얻을 수 있는데, 같은 원두를 같은 정도로 볶아도 수율에 차이가 난다면 온도 설정이나 볶는 과정의 환경 요소 차이가 있을 수 있다. 수율을 확인함으로써 로스팅도 일관된 결과를 얻는 데 도움을 받을 수 있다.