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누룩과 덧밥의 원리, 현대 과학도 감탄

풍류와 멋을 아는 우리 민족은 예부터 다양한 술을 만들어 왔다. 민족과 함께 역사를 같이 해온 술을 철저히 탐구해 보자.
 

경주 법주 기능보유자인 배영신 할머니가 술맛을 보고 있다.


세계 각국에는 참으로 많은 종류의 술이 있고 술을 빚는 방법도 가지가지다. 나라마다 술은 지역과 기후, 그리고 민족에 따라 특색있게 발달해 왔다.

일부 나라에서는 종교적인 이유로 금하고는 있으나 술은 우리의 생활과 아주 밀접한 관계를 맺고 있다. 특히 제사와 같은 의식을 치루거나 생활의 스트레스를 푸는 데 아주 긴요하게 사용된다.

우리나라의 경우 예로부터 전해오는 술은 2백여 가지. 많은 문헌에 우리 민족이 술을 즐기고 가무를 즐겼다는 기록이 있다. 최근 우리의 식문화에 '신토불이'의 개념이 도입되면서 민속주라 통칭되는 여러가지 술이 재현되고 있는데 나름대로의 특성을 자랑하고 있다. 우리 전통술의 제조 방법에 숨겨진 조상의 과학적인 지혜를 살펴보기로 한다.

약주라 하여 귀하게 여겨

알코올을 1% 이상 함유한 음료를 법에선 술로 정의하고 있다. 술은 원료에 따라 과실주와 곡물주로 크게 나눠지고, 제조 방법에 따라서는 발효주 증류주 재제주로 분류된다. 맥주와 포도주는 발효주, 소주와 위스키는 증류주, 인삼주나 집에서 과실을 우려내는 술들은 재제주(再製酒)로 볼 수 있다.

발효는 미생물이 작용하여 인간에게 유용한 물질을 만들어내는 것을 말한다. 이와 달리 미생물에 의해 유용치 않은 유해물질이 생성되는 것을 부패라 한다. 자연 상태의 공기나 흙에는 수많은 미생물이 존재한다. 이 가운데 인간에게 유용한 물질을 발효를 통하여 생성하는 미생물이 있다. 대표적인 것이 알코올을 만들어 내는 효모(Yeast) 종류이다.

포도 등의 과실을 그대로 오래 보관하면 알코올 냄새가 난다. 이는 포도의 당분이 자연의 야생효모에 의해 발효되어 알코올로 변한 까닭이다.

시간이 더 지나면 식초냄새가 나는데, 알코올이 다시 초산박테리아에 의해 식초와 같은 아세트산으로 변했기 때문이다.

술을 만드는 일에는 당분과 효모가 절대적으로 필요하다. 일반적으로 과실 종류는 당분을 함유하고 있고, 곡류는 녹말로 불리는 전분질을 함유하고 있다. 과실의 당분은 아주 쉽게 효모에 의해 알코올로 발효될 수 있는 까닭에 술을 제조할때는 과실즙을 그대로 발효 원료로 사용한다. 과실에 포함된 과당과 같은 작은 크기의 당류가 알코올로 변화돼 술이 빚어지게 된다.

보통의 효모는 알코올을 만들 때 포도당 과당 설탕 맥아당, 그리고 포도당이 3-4개 정도 연결되어 이루어진 작은 크기의 올리고당만을 대사과정에 이용한다. 그보다 큰 당류 또는 전분질은 그대로 발효시키질 못한다. 이와 같이 포도의 당분을 직접 이용하는 방법, 즉 포도즙에 효모를 첨가한 후 발효시켜 포도주를 만드는 방법을 단발효법이라고 한다.

그러나 우리의 민속주에는 과실을 발효시킨 발효주 형태의 술이 거의 없다. 이는 우리의 기후 조건이나 지역 특성과 무관하지 않다. 과실로 발효주를 만드는 것보다 항상 쉽게 접할 수 있는 곡류를 원료로 술을 빚는 것이 훨씬 용이했기 때문이라고 해석할 수 있다.

반대로 이탈리아나 프랑스는 그들의 주농산물 중의 하나인 포도를 이용하여 술을 빚었다. 결국 포도주가 이들의 대표적인 명주가 된 것이다.

비교적 추운지역인 독일사람들이 포도보다 재배가 쉽고 구하기 편한 보리를 원료로 해서 맥주를 만든 것은 당연한 이치로 볼 수 있다.

동양권 국가에서는 쌀을 주원료로 하는 곡류 발효주가 발전해 왔다. 특히 우리나라에서는 술을 약주라 부르며 귀하게 여겨 길흉화복의 모든 생활과 함께 전해 왔다.

그러나 우리 술은 일체 때 밀주라 해 수난을 당했다. 그 후에도 가정에서 술을 빚는 것은 금지돼 실상 우리 술의 전통적인 제법은 그 명맥이 희미하게 이어질 수 밖에 없었다.

누룩은 감칠맛을 더해

민속주는 쌀과 같은 곡류를 주로 이용했다. 곡류로 술을 빚기 위해선 곡류 속의 전분질을 당분으로 전환시키는 당화 공정이 필수적이다.

전분질은 아밀로즈와 아밀로펙틴이라 불리는 물질로 이루어져 있는데, 이 물질들은 포도당과 같은 작은 크기의 당류가 길게 사슬 형태를 이루고 있다. 사슬 구조가 끊어져 전분질이 단당류로 분해되려면 효소(enzyme)의 작용이 꼭 필요하다. 현대에는 이러한 효소를 공업적으로 생산해 당화 공정에 이용하지만 선조들은 당화용 효소를 얻기 위해 누룩을 사용했다.

누룩을 만들려면 밀과 같은 곡류를 거칠게 빻은 후 일정한 크기의 틀에 넣고 잘 다져 성형한다. 그런 다음 공기 중에 매달아, 자연의 미생물들이 여기에 붙어 자라도록 해 당화효소를 생성케 한다.

대기 중에는 많은 미생물이 있다. 곡류에 비교적 친화력이 강한 아스퍼질러스(Aspergillus) 라이조푸스(Rhizopus) 같은 곰팡이류와 캔디다(Candida) 사카로마이세스(Saccharomyces)와 같은 효모류가 누룩에 붙어 성장한다. 그 결과 아밀라아제(Amylase)로 대표되는 당화효소가 생성되는 것이다. 이러한 미생물의 생태적 분포는 지역적으로 다르다. 그래서 지역마다 술맛이 다를 수 밖에 없다.

누룩은 보통 수개월에 걸쳐 대기 중의 미생물이 생장되어 제조된다. 효소력이 충분히 생성되면 잘 건조한 후 곱게 빻아 술 빚는 데 기본 재료로 사용한다.

이러한 누룩을 제조하는 원리는 된장을 만들기 위해 메주를 띄우는 것과 같다. 메주는 콩의 단백질을 분해하기 위한 단백질 분해효소를 얻는 것이다.

오키나와 지역에서는 미인주라 하여 처녀들이 입으로 씹어 뱉은 곡류를 원료로 술을 빚는다고 한다. 사람의 침에 포함되어 있는 프티알린이라는 효소의 작용에 의해 전분질이 당분으로 변화되는 원리를 이용한 것이다.

일본 청주의 원조는 한국

삼국시대의 문화가 백제를 중심으로 일본에 전파되었다는 것은 잘 알려진 사실이다. 술도 마찬가지다. 인번이란 백제사람이 응신천황 시대에 일본에 술 빚는 법을 전해 일본의 주신으로 추앙받았다는 이야기가 일본의 '고사기'에 실려 있다.

우리의 술 빚는 법이 현재의 일본 청주 제조법의 근간이 된 것이다. 그렇지만 일본인들은 이보다 한단계 앞선 균주 분리법을 이용해 과학적인 청주 제법을 발전시켰다. 일본 청주는 누룩을 제조하는 대신 '코지(kozi)'라 불리는 미생물을 번식시킨 쌀 알갱이로 만든다.

여기에 사용되는 미생물은 아스퍼질러스 계통의 단일 미생물이다. 단일 미생물을 별도로 분리해 이를 곰팡이 포자 형태로 키운 후 쌀에 접종하고 있다. 여러 가지 곰팡이와 효모가 혼합된 우리의 누룩과 달리 이렇게 하면 술맛을 일정하게 유지하는데 도움이 된다.

술을 공업적으로 생산하기 위해서는 단일 미생물 또는 2-3가지의 미생물을 사용하는 것이 품질이나 공정 관리에 유리하다. 쌀알갱이에서 가장 잘 자라고 술맛을 좋게 하는 단일 미생물을 이용하는 것은 나름대로의 과학성이 가미된 것으로 봐야 할 것이다.

반면 단일 미생물을 이용해 만들면 술맛이 단조로와 복합적인 미생물에 의해 제조된 술보다 감칠맛이 부족하다.

우리의 선조들은 누룩을 제조하는 방법을 이용하여 당화에 필요한 효소의 힘을 얻어 냈다. 효소력이 없으면 술의 제조는 생각할 수 없다. 다른 여러 나쁜 미생물을 배제하고 유용한 미생물만을 배양하는 누룩 제조법은 경험적인 요소와 과학적인 요소가 결합되어 정립된 고유의 술 빚는 과정이라 할 수 있다.

당화와 알코올 발효가 동시에

쌀을 원료로 하는 민속주는 제조방법과 지역에 따라 풍류가 깃들인 이름을 갖고 있다. 예를 들면 술 위에 뜨는 밥알이 개미 모양을 닮았다고 하여 '부의주'라고 부르고, 잔에 부어진 술의 빛깔과 모양새가 푸른 바다와 같다 하여 '벽해주'라고 했다.

그러나 이러한 여러 이름의 술도 제조원리는 같다. 일반적으로 약주류는 누룩과 고두밥(찐쌀) 물, 그리고 일부 약재류 등을 혼합해 버무려 넣고 독에서 발효시키는 기본방법을 사용했다.

또한 덧밥이라 하여 몇 일 간격으로 발효중인 술독에 일정량의 고두밥과 누룩을 더 첨가한다. 첨가 횟수는 보통 2회 정도. 이 덧밥 공정은 사실 매우 과학적인 방법으로, 경험상에서 고안된 방법이긴 하지만 선조들의 지혜를 엿볼 수 있다.

덧밥으로 술을 빚게 되면 발효액 내부에서 당화와 알코올 발효가 동시에 일어난다. 이런 현상은 과실 발효 때의 단발효와 달리 복발효라고 한다.

술을 만들기 위해서는 효모가 알코올 발효를 해야 한다. 그런데 효모는 포도당 맥아당 등의 작은 크기의 당류만을 소화할 수 있기 때문에 곡류를 술 원료로 사용할 때는 전분질을 작게 잘라주는 당화라는 공정이 꼭 필요하다. 쌀을 원료로 누룩과 함께 술을 빚게 되면 당화와 알코올 발효가 동시에 일어난다. 여기에 덧밥이라는공정이 첨가되어 오묘한 과학적 조화를 이루는 것이다.

효모는 살아있는 미생물로 활동할 때만 쓸모가 있다. 그런데 발효가 진행되면서 알코올 농도가 높아지면 효모 자체가 높은 알코올 농도에 견디지 못하고 죽어버린다.

보통의 효모는 알코올 농도 18% 이상에서는 활성을 잃는다. 또한 발효에 쓰이는 당성분도 너무 높으면 삼투압 때문에 효모 자체의 세포가 파괴되어 버린다. 이는 양파의 세포를 고농도 설탕 용액에 넣었을 때 세포 내의 수분이 외부로 빠져나가 결국 세포의 파괴가 일어나는 것과 같은 원리다.

약주류는 대개 알코올농도가 12% 정도인데 이 정도가 되려면 대략 알코올의 2배에 해당하는 포도당이 필요하다. 즉 24% 가량의 포도당을 함유한 발효 원액이 필요한 것이다. 그러나 실제의 상황에서 쌀을 당화시켜 24% 정도의 당화액을 만들기는 거의 불가능하다. 설사 정제된 효소를 별도로 사용하여 고농도 당화액을 만든다 해도 당화액 자체의 점도가 매우 높아 공업적인 술 제조에는 이용할 수 없다.

또한 고농도의 당화액에 효모를 인위적으로 투여해도 발효의 속도가 매우 느리다. 뿐만 아니라 발효가 되더라도 우리가 원하는 알코올 이외에 좋은 향기, 맛을 기대하기 어렵다.
 

장작불을 지펴 진도 홍주를 만들고 있는 허화자씨.


과학성 돋보이는 덧밥

서양에서 유래된 맥주도 고농도의 당화액을 만들지 못해 보통 12%, 최고 16% 정도의 당화액을 사용한다. 또 당화액 중에는 효모가 이용하지 못하는 비발효성당이 20-30% 존재하므로 실제로 알코올 농도 12%의 술을 단순한 발효 공정으로 만들기란 매우 어렵다.

그래서 덧밥을 사용한 선조들의 지혜가 더욱 돋보인다.

초기에 당화와 발효에 적절한 양의 누룩과 고두밥을 섞어 누룩의 효소에 의해 분해되어 나오는 당분을 발효한다. 알코올이 어느 정도 생성되면 여기에 다시 고두밥, 즉 전분질을 투여한다. 그러면 효모가 생리적인 장애를 받지 않고 발효를 진행하므로 비교적 높은 12%의 알코올 농도를 얻을 수 있게 된다.

덧밥을 넣는 것을 초첨 중첨 유첨이라고 부른다. 일본의 청주 제조 방법도 이를 기준으로 하고 있다. 물론 우리나라 대부분의 민속주는 이 방법을 채택하고 있다. 일례를 들면 경인 지역에 심해주라는 민속주가 있다. 이 이름은 해(亥) 일에 3번 덧밥을 한다는 데에서 붙여진 것이다.

발효가 진행되면 당분은 알코올로 전환되며 이와 함께 탄산가스가 발생된다. 최근 현대화된 대규모의 양조 과정에서 탄산가스는 중요한 발효의 지표로 사용된다. 발효는 온도가 높으면 빨리 진행되며 발효 부산물로 여러 종류의 유기산과 향기 성분이 함께 생성되어 술맛을 결정한다. 따라서 발효를 어떻게 조절하느냐는 술맛과 품질을 결정하는 핵심적인 노하우다.

최신식 발효 탱크는 밀폐된 상태에서 탄산가스 농도를 자동 센서로 측정하여 냉각수 유입 라인을 열고 닫음으로써 발효 온도를 자동 조절하고 있다.

선조들은 술이 익어가면 술독에 조그마한 불꽃을 넣어 보아 불꽃이 꺼지면 아직 술이 덜 되었다고 판단했다. 발효가 왕성하게 진행되면 생성된 탄산가스가 독에 모여 불꽃을 꺼지게 하는 원리를 알고 있었던 것이다. 놀랍게도 이는 최신식 자동탄산가스센서와 같은 원리다.

예전에는 지금처럼 가정에 냉장 시설이 있을 리 없어 제조된 술을 장기 보관하는 데 어려움이 많았을 것이다. 술은 주로 초산균에 의해 식초로 변질되는데, 상대적으로 알코올 농도가 20% 이상으로 높아지면 변질의 기회는 줄어든다.

이를 응용한 것이 제조된 약주에 소주를 섞어 알코올 농도를 높이는 방법이다. 민속주 중 김천 과하주가 이에 해당된다. 과하주란 이름은 '여름을 난다'라는 뜻을 지녔다. 그만큼 미생물에 의한 변질을 억제해 더운 여름철에도 술이 변질되지 않았다.

이 방법은 일본의 청주에도 보편적으로 쓰이고 있다. 청주는 아무래도 한국에서 그 기원이 유래된 한국 고유의 술로 보아야 할 것 같다.
 

고두밥을 찌는 모습. 요즘 많은 양조장에서 컴퓨터를 이용하는 등 현대화하고 있지만 아직도 전통적인 방법을 사용하는 곳도 있다.


막걸리 연구 안돼 안타까워

여기서 우리나라를 대표하는 막걸리에 대해 한번 생각해 보자. 막걸리는 글자 그대로 '거칠게 막 거른' 술이다. 목에 걸린다는 말로 '목걸리'에서 유래했다는 어원도 있다.

본래 막걸리는 쌀 등 우리 고유의 원료를 쓰고 술이 익으면 거친 베나 용수(술을 거르는 기구)로 걸러낸 비교적 탁한 술을 가르킨다. 그러나 현재 국내에 유통되는 막걸리는 대부분 밀가루로 만든 것이다. 밀의 자급률이 5%에도 못 미치는 현실에서 달리 원료를 구할 방법은 없겠지만 일부 쌀 막걸리를 제외하고 대부분 수입 밀가루를 사용한다는데 뭔가 석연치 않은 점이 남는다.

또한 막걸리 판매 지역의 제한 등으로 막걸리 연구에 투자할 만한 기업 참여가 적어 자연히 품질이 타주종에 비해 떨어지고 있다. 이로 인해 막걸리의 생산량과 소비량이 해마다 감소하고 있으니 참으로 안타까움을 금할 수 없다.

발효주 자체는 예전의 기술로는 보관하는 데 어려움이 있고 알코올 도수도 제한되었다. 그래서 도입한 것이 증류 기술. 높은 알코올 도수를 만들어낼 수 있었을 뿐만 아니라 독특한 맛도 낸다.

증류 기술은 아라비아에서 발명되어 세계 각국으로 전파되었고 우리나라에는 고려 시대에 들어온 것으로 알려져 있다. 선조들은 보통 '소주'로 불리는 증류주를 만들었는데 '고리'라 부르는 기구를 고안하여 사용했다. 각종 약재류를 첨가하기도 하여 다양한 증류주를 제조했다. 또한 증류된 소주에 각종 과실, 약재를 우려내어 술이 다양해지기 시작했다.

함께 살펴본 바와 같이 선조들은 현대 과학에서 인정하는 당화 발효 등의 기법을 술 빚는 과정에도 지혜롭게 이용해 왔다. 다만 지금도 알려지지 않은 우리의 민속주제조법이 많이 있을 것이다. 이를 발굴하고 정리하는 일은 매우 중요한 일이라 생각된다.

술을 빚는 일은 종합 과학이며 예술로까지 불리기도 한다. 인간의 삶을 풍요롭게 하려면 현대 과학을 잘 이해해야 하지만 옛 선조들의 술 빚는 지혜도 살펴봄직하다. 옛것을 최신의 과학과 연결시켜 현대화하는 일은 비단 술 분야 뿐 아니라 모든 분야에서 현재를 살아가는 사람들이 이루어야 할 과제가 아닐까.

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1995년 10월 과학동아 정보

  • 박경준 연구원

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