초스압) 에어프라이어로 커피를 로스팅해보자 (완)

영상은 바쁘신 분들을 위한 간결 요약버전.

바쁘신 분들은 이거 보시고 맨 마지막만 보시면 됩니다.

이야기의 시작은 작년 12월 29일까지 거슬러 올라갑니다.

커린이는 집에 새 것 같은 중고 통돌이 에어프라이어를 들였는데요.

목적은 명료했습니다.

오직 생두를 로스팅하기 위해서였습니다.

많고 많은 장비들중 통돌이 에어프라이어를 선택한 것은 단순무식하게 의식이 흐른 결과입니다.

전기로 코일을 가열한다 -> 팬으로 열풍을 불어 재료를 익힌다 -> 생두가 골고루 뒤섞이며 가열된다 -> 커피 로스팅 쌉가능?

이렇게 겁도없이 커린이는 로스팅에 발을 들인것도 모자라 어처구니없는 장비인 에어프라이어를 질러버렸는데요.

장장 4개월에 걸쳐서 에어프라이어로 커피를 로스팅하기 위해 커린이가 벌였던 응꼬쑈 기록을 올려보고자 합니다.

1장. 바로 박살난 행복회로.

-동영상-

무작정 시작한 로스팅에 희생된 생두는 "콜롬비아 수프리모 우일라" 였습니다.

에어프라이어 세팅온도 185도로 15분간 돌려주었습니다.

당연하지만 결과는 실패였습니다.

저는 15분을 들여셔 폐기물을 생산했어요. 지금 다시보니 1차팝도 안터진 게 수두룩 빽빽했네요.

당시 뭣도 모르던 저는 이걸 기대하면서 갈아먹어봤고 신맛+쓴맛+찌개냄새 3단 콤보에 멘탈이 터졌습니다.

다시는 먹고싶지 않았습니다.

2장. 실패원인 파악

당연히 험난한 여정 정도는 각오했기에 포기하지않고 실패 원인부터 생각했습니다.

실패원인1. 너무 느린 드럼 회전속도

위 영상에서도 확인하셨겠지만.

드럼의 회전속도가 너무 느렸습니다.

생두가 담긴 드럼이 느리게 회전하게 된다면.

열을 잘 전달받는 생두와 그렇지 못한 생두간 온도차 때문에

균일하지 못한 로스팅이 진행된다는 것을 알게되었습니다.

생두 전체에 골고루 열을 전달하기 위해서

너무 느리지도, 너무 빠르지도 않은

적절한 RPM으로 드럼이 회전하여 생두를 골고루 섞어주어야 했습니다.

실패원인2. 가열되는 원두의 온도를 측정 할 수 없다.

커피를 로스팅하는데 있어서 가장 중요한 것이 열량 조절이라는 것을 알게되었습니다.

무작정 가열한다고 되는 것도 아니고.

적절한 순간에 가열을 멈춰야 한다는 것도 알게되었습니다.

여기서 저는 에어프라이어의 한계를 제대로 체감했습니다.

에어프라이어는 사용자가 설정한 온도로 가열은 해주지만.

현재 온도가 몇 도인지는 알려주지 않았어요.

온도센서가 필요하다고 느꼇습니다.

이렇게 저는 에어프라이어로 커피로스팅을 하기 위해서 실패의 원인이자 한계점 두 가지를 개선하는 작업을 진행했습니다.

3장. 개선작업 시작.

이것은 에어프라이어의 순정 통돌이 모터입니다.

3RPM으로 회전하도록 기어비가 맞춰져 있어요.

저는 이걸 더 빠르게 회전하는 모터로 바꿔주었습니다. (50RPM)

통돌이 드럼의 RPM을 제가 원하는대로 조절이 가능하도록 교류PWM을 장착해 주었습니다.

근데 생각보다 RPM조절은 잘 안 하게 되는 것 같아요.

지금 생각하면 생략해도 좋았을 것 같습니다.

RPM조절 회전노브를 에어프라이어 상판에 설치해주고 모터개선을 완료했습니다.

-동영상-

어떤가요? 제법 빨라졌죠?

다음으로 진행한 작업은 배기관 설치입니다.

에어프라이어 뒤쪽으로 배출가스가 나오게 되는데.

저는 커피를 로스팅한 냄새가 그렇게 지독할줄은 몰랐습니다.

커피 볶는 냄새가 향긋할줄만 알았던 환상이 깨졌었어요.

그래서 배기덕트를 꽂아서 렌지후드로 로스팅 가스가 배출될 수 있도록 조치했습니다.

따로 접착이나 고정을 한 것은 아니고 렌지후드에 딱 맞는 구멍을 뚫어서 끼워보니

구부러짐으로 인한 반발력 떄문인지 스스로 잘 자리를 잡길래 그냥 두고 있습니다.

이걸로 로스팅 가스 배출문제도 해결했습니다

.

이제 온도센서 설치를 시작합니다.

이것은 K타입 열전대입니다.

가열되는 원두와 직접적으로 접촉하고 원두의 온도를 실시간으로 수집할겁니다.

이것은 PID 온도 컨트롤러 입니다.

위 열전대로 수집한 온도 정보를 계기판에 표시해줍니다.

이름 그대로 "컨트롤러"인 만큼 저는 이것을 이용하여 단순히 온도를 측정하는것을 넘어

제가 원하는 온도로 히팅코일을 통제할 수 있도록 개선작업을 진행하였습니다.

그리고 우측 USB에 대해서는 잠시 후 설명드리겠습니다.

드럼도 우측의 드럼으로 교체하기로 하였습니다.

새 드럼은 내부에 교반날개가 장착되어있어서

가열중인 생두를 가운데로 모아주어 더욱 균일한 로스팅을 수행할 수 있도록 도와줄 것입니다.

그리고 아래에 받쳐진 바퀴에 대해서 설명드립니다.

통돌이 드럼을 가로지르는 우측 샤프트를 절단하면 드럼이 아래로 쳐지기 때문에 드럼을 받쳐주기 위해 바퀴를 설치했습니다.

샤프트를 절단한 모습.

그리고 절단된 샤프트 자리에 온도센서를 삽입하면

내부에서 뒤섞이는 생두의 온도를 측정할 수 있겠죠?

생두의 온도측정을 위한 센서의 종류와 설치방식을 거의 2주동안 고민했었습니다..

스트롱홀드방식 IR 센서를 설치해야하나.. 롤러방식의 드럼 온도센서를 설치해야하나.. (전부 뒤지게 비쌈)

이런저런 고민을 하다가 여기까지 왔습니다..

어쨌거나 저쨌거나 결국은 해결해서 다행입니다.

이제부터는

대망의 전기작업을 들어가는데요. 작업한 내용은 적겠습니다만, 절대 따라하지 마세요.

에어프라이어의 기판과 배선을 살펴 결선위치를 파악했습니다.

그리고 이에 기반하여 저의 작업과 여러분의 이해를 돕고자 킹림판을 이용하였습니다.

이것은 에어프라이어의 본체 배선을 간단하게 표현한 그림입니다.

저는 여기에 PID 컨트롤러를 설치하려고 합니다.

이게 작동하려면 전원이 필요하겠죠?

저는 에어프라이어로 부터 전원을 끌어올 것입니다.

하나.

둘.

멀티탭 희생시켜 얻어낸 전선으로 전원선을 끌어냈습니다.

에어프라이어에 전원이 들어오면 PID 컨트롤러에도 전원이 인가되고,

그 역도 마찬가지 입니다.

위에서 PID 컨트롤러로 제가 원하는대로 온도를 조절하는것이 목표라고 이야기를 했습니다.

그러려면 에어프라이어의 히터와 PID 컨트롤러를 서로 연결시켜주어야합니다.

에어프라이어의 파워보드입니다.

저는 히팅 엘리먼트를 담당하는 부분에 집중합니다.

1번과 2번 둘 사이를 징검다리처럼 PID 컨트롤러를 거치도록 연결하면 온도 통제가 가능합니다.

저는 만일에 대비하여 히터 작동을 결정하는 스위치를 마지막에 설치하겠습니다.

또 다른 희생된 멀티탭의 전선입니다.

둘 사이를 납땜해주었습니다.

반대편은 PID 컨트롤러에 연결하면 됩니다.

이렇게 배선 작업을 완료하였습니다.

외판을 조립하고 케이블을 밖으로 꺼냈습니다.

다이소에서 구입한 DIY 재료들로 컨트롤 박스를 만들어 줍니다.

구멍을 많이 뚫어야 하므로 당근으로 드릴도 사왔습니다.

PID 컨트롤러를 장착하고 전원선, 히터 통제선, 센서, 스위치들을 결선시켜줍니다.

조잡해도 그럴싸하죠?

드릴로 온도센서를 투입할 구멍을 뚫어줍니다.

뿅 ㅋㅋ

완성했습니다..

시운전 해야겠죠?

의도한 대로 에어프라이어에 전원이 인가되면 PID 컨트롤러도 불이 들어옵니다.

가열테스트를 진행합니다.

에어프라이어 본체는 65도 (설정 가능한 최저온도)로 설정하여 가열을 중단시키고

PID가 설정한 대로 히팅코일을 통제하는지 검증하기위해 100도의 온도로 설정한 후 스위치를 켰습니다.

성공입니다.

히팅코일이 에어프라이어의 통제에서 벗어나 PID의 통제하에 가열을 시작합니다.

이렇게하여 저는 적절한 회전속도, 온도계측과 조절능력을 갖춘 에어프라이어로 커피로스팅을 할 수 있게 되었습니다.

4장. 프로젝트 피날레

제가 구입한 PID 컨트롤러는 RS485 통신기능을 갖추고 있습니다.

마지막으로 저는 이 컨트롤러를 컴퓨터에 연결시키고 아티산으로 로스팅 전 과정을 프로파일링 할 계획입니다.

LAN 케이블의 통신선 두 가닥을 한 쪽 끝은 RS485 모드버스에 연결합니다.

반대편은 RS485 컨버터에 연결하여 마무리 해줍니다.

이제 에어프라이어는 RS485 MODBUS를 통하여 컴퓨터가 연결되었습니다.

시운전을 해보겠습니다.

성공입니다.

이제 컴퓨터로 에어프라이어를 통제할 수 있게 되었습니다.

센서로 계측한 온도정보가 실시간으로 컴퓨터에 들어오며.

컴퓨터로 에어프라이어의 작동온도를 설정할 수 있습니다.

최종 검증 이전에

마지막 남은 스테인리스 샤프트를 드럼에 고정하는 작업을 거쳤습니다.

스테인리스 용접은 장비의 한계로 인하여

이 부분은 전문가의 도움을 받을 수 밖에 없었습니다.

저의 사정을 듣고 흔쾌히 용접에 응해주신 XX레이저 대표님께 진심으로 감사드립니다. (너무 감사한 마음이 들어서 업체명 밝히고 싶지만 참았음)

사례비를 거절하시길래 그 대신 직원분들과 함께 드시기에 충분한 양의 커피를 전해드리고 나왔습니다.

대표님 최고

이건 여담인데 업체를 어떻게 알고 찾아왔는지 신기해하시면서

로스터기 개조 응원도 해주시고, 업체 주력 제품들 보여주시고,

캠핑용 스테인리스 불판도 하나 선물로 주심 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ ㅠㅠㅠㅠ 시중에서 4~5만원 하는거라던데 진자 빛 그 잡채;;

각설하고.

모든 것들이 준비되었으니 생두를 넣고 정말 마지막 시운전을 했습니다.

예열을 해주었습니다.

생두를 계속 굴려주었습니다.

그렇게 만들어진 결과물입니다.

누군가가 보기에는 형편없고 엉망인 결과물이겠지만 괜찮아요.

이제부터 조금씩 나아지도록 노력하면 되지않을까요?

이렇게 저는 4개월에 걸친 에어프라이어로 커피를 로스팅 (시도)하기위한 노력을 끝맺었습니다.

가능하면 흐름에 필요한 사진만 넣고 길이를 줄이고자 노력했는데도 불구하고 스크롤이 상당히 길어졌네요.

글에 다 담지못한 여러 시행착오들도, 17분에 달하는 마지막 시운전 풀 동영상이 있는데 과감히 편집했습니다.

.

저는 이만 물러납니다.

긴 글 읽어주셔서 감사드리고 모두들 행커하세요 :)