초임계 CO2 추출: 세 번째 방법

Premiere Peau 9 min

검은커런트 잎을 손가락 사이에서 으깨본 적이 있다면, 향이 피어오르는 순간 그 냄새가 너무나 완전하고, 여러 겹으로 이루어져 있으며, 너무도 분명하게 살아 있어서, 왜 어떤 검은커런트 향수도 그것을 진정으로 포착한 적이 없는지 곧바로 이해하게 될 것입니다. 풋풋한 톡 쏘는 향, 고양이를 연상시키는 머스크, 희미한 유황 향의 저류, 곧 터져 나올 듯한 새콤달콤한 과즙감, 이 모든 것이 아마 2초 정도 존재합니다. 그 후 휘발성 분자들이 공기 중으로 흩어지고 향은 더 단순한 무언가로 무너집니다. 더 평평해집니다. 죽은 향이 됩니다.

읽는 데 10분

그 2초의 순간은 추출의 성배입니다. 지금까지 향수 제조가 고안해낸 모든 방법은 본질적으로 그 순간을 포착해 멈춰 세우려는 시도였습니다. 500년 동안 우리는 이를 시도할 두 가지 방법을 갖고 있었습니다. 둘 다 교훈적인 방식으로 실패합니다. 이제 세 번째 방법이 있습니다.


증류와 열이 파괴하는 것

가장 오래된 방법은 증류입니다. 식물 재료, 꽃, 잎, 나무껍질, 뿌리를 증기에 노출합니다. 열이 세포벽을 파열시킵니다. 물보다 가벼운 휘발성 방향족 분자들이 증기를 타고 올라가 냉각 코일에서 응축되고, 하이드로졸 위에 떠 있는 에센셜 오일 층으로 분리됩니다. 원칙적으로는 간단합니다. 구리 증류기, 불, 인내심. 아랍의 박식가 자비르 이븐 하이얀과 그의 후계자들이 8세기와 9세기에 이 기술을 발전시킨 이후, 근본적으로 변한 것은 없습니다. 증류기와 응축기는 여전히 조향사의 원료 공급을 떠받치는 토대입니다.

그러나 열은 폭력입니다. 수증기 증류는 원료를 80°C에서 100°C 사이의 온도에, 때로는 몇 시간 동안 노출합니다. 이 온도에서 분자들은 단순히 방출되지 않습니다. 변형됩니다. 에스터는 가수분해됩니다. 테르펜은 재배열됩니다. 알데하이드는 산화됩니다. 플로렌틴 플라스크에 모이는 에센셜 오일은 식물의 충실한 초상이 아닙니다. 그것은 번역이며, 모든 번역이 그렇듯 번역자의 억양을 지닙니다. 라벤더 에센셜 오일은 분명 라벤더 향이 나지만, 그것은 익혀진 라벤더, 즉 수증기가 응축기에 도달하기도 전에 파괴해버리는, 살아 있는 꽃의 향에 포함된 왁시하고 꿀 같으며 거의 애니멀릭한 면모가 단순화된 장뇌질의 허브 향입니다.

이것이 바로 특정 원료를 전혀 증류할 수 없는 이유입니다. 재스민, 튜베로즈, 나르시서스, 미모사 같은 원료의 핵심 분자는 너무 연약하거나, 너무 무겁거나, 반응성이 높아 수증기의 열적 폭력을 견디지 못합니다. 이를 위해 향수 업계는 두 번째 방법인 용매 추출을 발전시켰습니다.

용매 추출의 논리는 다릅니다. 열 대신 화학을 사용합니다. 휘발성 유기 용매, 과거에는 석유 에테르였고 지금은 거의 보편적으로 헥산을 사용해 원료를 씻어냅니다. 헥산은 방향족 화합물과 함께 왁스, 색소 및 기타 친유성 물질도 녹입니다. 진공 상태에서 용매를 증발시키면 콘크리트라고 부르는 왁스질의 짙은 색 페이스트가 남습니다. 콘크리트를 에탄올로 씻어 방향 성분과 왁스를 분리하고, 냉각한 뒤 여과하고, 에탄올을 증발시키면 어마어마한 풍부함을 지닌 농축 방향족 소재인 앱솔루트가 남습니다.

앱솔루트는 경이로운 물질입니다. 재스민 앱솔루트나 로즈 앱솔루트는 해당 에센셜 오일이 결코 따라갈 수 없는 깊이와 복잡성을 지닙니다. 이 방법은 꽃에 몸체와 온기, 인돌릭한 여운을 부여하는 더 무거운 분자들을 보존합니다. 그러나 용매 추출에도 그 나름의 대가가 있으며, 결코 사소하지 않습니다.

첫 번째 대가는 잔류물입니다. 증발은 완벽하지 않습니다. 헥산의 끓는점은 69°C이며, 진공 상태에서는 놀랄 만큼 낮은 수준까지 제거할 수 있습니다. IFRA 기준은 완성된 앱솔루트에 잔류 용매가 최대 50ppm까지 남는 것을 허용하지만, "놀랄 만큼 낮다"는 것은 0이 아닙니다. 모든 앱솔루트에는 용매의 흔적이 유령처럼 남습니다. 이 정도 농도가 독성학적으로 중요한지는 논쟁의 여지가 있습니다. 그러나 철학적으로 중요하다는 점은 분명합니다. 추출물은 순수하지 않습니다. 아무리 희미하더라도 그것을 만든 산업 공정에 오염된 산물입니다.

두 번째 대가는 선택성, 더 정확히는 선택성의 부족입니다. 헥산은 섬세한 용매가 아닙니다. 원하는 것, 즉 방향족 분자를 녹이는 동시에 원하지 않는 것, 즉 왁스와 엽록소, 존재한다면 일부 농약 잔류물까지 상당량 녹입니다. 이어지는 에탄올 세척은 정화 작업이며, 최초의 추출이 지나치게 공격적이었다는 인정이기도 합니다. 앱솔루트는 두 번에 걸쳐 정제된 제품입니다. 각각의 정제 과정에서 원하지 않았거나 부수적 피해였던 무언가가 제거됩니다.

세 번째 대가는 환경입니다. 헥산은 석유 유도체입니다. 직업적 노출 수준에서는 신경독성이 있습니다. 인화성이 있습니다. 휘발성 유기 화합물 배출에 기여합니다. 생산에는 화석 연료 인프라가 필요합니다. 이 모든 사실이 헥산을 부적격으로 만들지는 않습니다(향수 제조에 사용되는 양은 산업 용도에 비하면 적습니다). 그러나 21세기가 서서히 의문을 제기하기 시작한 석유화학적 패러다임 안에 용매 추출을 확실히 위치시킵니다.

5세기 동안 이것이 유일한 선택지였습니다. 열 또는 용매. 온도에 의한 폭력 또는 화학에 의한 폭력. 모든 조향사의 모든 천연 원료는 이 두 문 중 하나를 통해 들어왔습니다. 추출의 지도는 완성된 것처럼 보였습니다.


샤를 카냐르 드 라 투르 남작과 초임계 상태

1822년, 샤를 카냐르 드 라 투르 남작은 에테르와 알코올을 각각 대포의 포신에 밀봉한 뒤, 실제로 끓지는 않도록 충분한 압력을 유지하면서 끓는점 이상으로 가열했습니다. 그리고 특이한 현상을 관찰했습니다. 물질마다 다른 특정 온도와 압력의 임계점을 넘으면 액체상과 기체상이 서로 구분되는 상태로 존재하기를 멈췄습니다. 액체와 기체 사이의 경계면이 사라졌습니다. 남은 것은 액체와 기체의 성질을 모두 지닌 하나의 균일한 유체였습니다. 액체의 밀도와 용해력, 기체의 확산성과 낮은 점성을 함께 지닌 유체였습니다.

그는 초임계 상태를 발견했지만 그것으로 무엇을 해야 할지는 전혀 몰랐습니다. 다른 누구도 약 150년 동안은 알지 못했습니다.

이산화탄소의 임계점은 31.1°C, 73.8bar입니다. 이는 산업 기준으로 볼 때 이례적으로 편리합니다. 31도는 실온보다 조금 높을 뿐입니다. 74bar는 상당한 압력, 즉 대기압의 약 74배이지만 표준 화학 공학 장비로 충분히 구현할 수 있습니다. 게다가 이산화탄소 자체는 저렴하고 풍부하며 무독성이고 불연성이며 화학적으로 비활성입니다. 상온에서는 기체이므로 추출 후 압력을 낮추면 그냥 증발합니다. 완전히 사라집니다. 흔적도 없이. 잔류물도, 유령도 남기지 않습니다.

초임계 CO2 추출은 다음과 같이 작동합니다. 고압 용기에 식물 재료를 넣습니다. 온도와 압력을 임계점 이상으로 올리면서 액체 CO2를 용기에 주입합니다. 액체도 기체도 아니며 양쪽의 특성을 지닌 초임계 유체는 기체처럼 쉽게 식물 재료에 침투하고 액체처럼 효율적으로 방향족 화합물을 녹입니다. 성분이 실린 유체는 분리 용기로 이동하고, 그곳에서 압력을 낮춥니다. CO2는 기체로 되돌아가 빠져나가고 추출된 물질만 남습니다. CO2를 회수해 다시 압축하고 순환시킵니다. 폐쇄형 시스템입니다. 용매는 이미 우리가 호흡하는 공기와 같은 것입니다.

이 방법은 1970년대와 1980년대부터 산업용으로 개발되었습니다. 1960년대 막스 플랑크 석탄 연구소의 쿠르트 조젤이 개척하고 1970년에 특허를 받은 커피 카페인 제거는 최초의 주요 상업적 활용이었습니다. 향을 제거하거나 용매 잔류물을 더하지 않고 생두에서 카페인을 제거하는 이 공정은 전적으로 초임계 CO2에 의존합니다. 홉 추출이 뒤를 이었습니다. 맥주 특유의 쌉쌀한 맛을 내는 쓴맛 성분인 알파산은 이제 대부분 이 방식으로 추출됩니다. 대안인 헥산은 식품 등급 기준에 맞지 않는 잔류물을 남기며, 이 기준은 20세기 중반 이후 크게 엄격해졌기 때문입니다. 제약 회사들은 열로 인한 분해 없이 식물 재료에서 활성 화합물을 추출하기 위해 이 방법을 도입했습니다.

향수 업계도 주목했습니다. 하지만 향수 업계의 움직임은 느렸습니다.


살아 있는 식물처럼 향기 나는 추출물

초임계 CO2 추출로 만들어지는 추출물은 에센셜 오일과 앱솔루트 모두와 다르며, 그 차이는 미묘하지 않습니다. 생강 에센셜 오일이 담긴 바이얼 옆에 생강 초임계 CO2 추출물이 담긴 바이얼을 열어보면 곧바로 이해할 수 있습니다. 에센셜 오일은 밝고 날카로우며 시트러스하고 따뜻한 생강 향이 납니다. CO2 추출물은 생강 뿌리의 향이 납니다. 흙내음이 나고 알싸하며 수지질이고, 거의 향기라기보다 질감처럼 느껴지는 날것의 스파이시함이 있습니다. 에센셜 오일은 번역되었습니다. CO2 추출물은 전사되었습니다.

이러한 충실도에는 여러 요인이 작용합니다. 첫째는 온도입니다. 초임계 CO2 추출은 31°C 부근, 사실상 주변 온도에서 작동합니다. 이 온도에서는 열에 민감한 분자들이 온전하게 살아남습니다. 수증기 증류에서 증발하거나 분해되는 섬세한 톱 노트, 덧없이 사라지는 알데하이드와 에스터가 파괴되지 않고 포착됩니다. 둘째는 선택성입니다. 압력과 온도를 조절하면 초임계 CO2의 용매력을 정밀하게 조정할 수 있습니다. 낮은 압력에서는 더 가볍고 휘발성이 높은 분자가 추출됩니다. 높은 압력에서는 더 무거운 화합물, 왁스, 디테르펜, 색소가 빠져나옵니다. 이러한 조절 가능성 덕분에 추출은 획일적인 용해력을 강요하는 대신 원료의 분자 프로필에 맞게 설계될 수 있습니다. 셋째는 순도입니다. CO2는 잔류물을 남기지 않으므로 추출물은 식물에 있던 것 그대로이자 오직 그것만으로 이루어집니다. 첨가된 것은 없습니다. 공정에서 남은 것도 없습니다.

후각적 결과는 증류나 용매 추출로 만들 수 있는 그 어떤 것보다 살아 있는 식물에 가까운 향을 지닌 추출물입니다. CO2 추출물을 다루는 조향사들은 거의 영적인 표현에 가까운 언어로 이를 설명합니다. "투명한", "입체적인", "살아 있는". 예를 들어 보로니아 CO2 추출물은 오스트레일리아산 꽃의 이오논-바이올렛 면모와 함께 과일 향이 나고 거의 열대 과일 같은 달콤함까지 포착합니다. 증류는 무거운 분자를 놓치고, 헥산 추출은 밝은 분자를 평평하게 만들기 때문에 어느 쪽으로도 재현할 수 없는 복잡성입니다.


초임계 CO2가 아직 보편화되지 않은 이유

초임계 CO2 추출이 우수하다면 왜 보편화되지 않았을까요? 답은 경제성, 관성, 그리고 향료 공급망을 지배하는 특정한 종류의 산업적 보수주의에 있습니다.

장비가 비쌉니다. 생산 규모의 초임계 추출 시스템, 고압 용기, CO2 압축기, 분리 및 순환 인프라에는 동일한 용량의 증류 설비나 용매 추출 라인보다 몇 배나 큰 자본 투자가 필요합니다. 처리량도 더 낮은 경우가 많습니다. 고압 공학이 크기에 제약을 가하기 때문에 추출 용기가 더 작고 공정 시간이 더 길 수 있기 때문입니다. 작업자에게는 더 전문적인 교육이 필요합니다. 유지보수 비용도 더 높습니다.

연간 수천 톤의 방향족 소재를 생산하는 대중 시장용 향수 회사에는 이러한 경제성이 감당하기 어렵습니다. 더 정확히 말하면, 원료 비용을 킬로그램당 수십 유로가 아니라 수백 유로로 요구하는 대중 시장의 가격 구조에서는 감당하기 어렵습니다. 4유로에 판매될 샤워 젤을 제조할 때 헥산으로 추출한 바닐라 앱솔루트와 초임계 CO2 바닐라 추출물의 차이는 후각에 관한 논의가 아닙니다. 마진에 관한 논의이며, 마진이 이깁니다.

제형 관행의 문제도 있습니다. 조향사들은 수십 년 동안 안정적으로 유지된 소재 팔레트로 기술을 배웁니다. 그들이 훈련할 때 사용하는 에센셜 오일과 앱솔루트는 제형에서의 거동, 다른 성분과의 예측 가능한 상호작용, 피부 위에서의 예측 가능한 성능, 알코올 용액에서의 예측 가능한 변화가 이미 알려져 있습니다. CO2 추출물은 다르게 행동합니다. 분자 프로필이 다르기 때문에 다른 제형 성분과의 상호작용도 다르고, 지속력과 확산도 다르며, 숙성 특성도 다릅니다. 조향사가 재스민 앱솔루트에서 재스민 CO2 추출물로 바꾼다고 해서 같은 농도로 단순히 대체할 수는 없습니다. 제형을 새롭게 구상해야 합니다. 물론 이것은 창작의 기회이지만, 추가 시간과 추가 테스트, 추가 비용이기도 합니다.

그리고 공급망에 깊이 뿌리내린 제도적 관성이 있습니다. 그라스, 제네바, 뉴욕의 주요 향료 회사들은 여러 세대에 걸쳐 구축된 공급 관계와 추출 인프라를 갖고 있습니다. 초임계 CO2로 전환하는 것은 단순히 새 장비를 구매하는 일이 아닙니다. 조달을 재구성하고, 소재의 적합성을 다시 검증하고, 제품을 재제형하고, 조향사를 재교육해야 합니다. 이는 진정한 의미에서 업계를 세운 방법들이 이상이 아니라 언제나 타협이었다는 사실을 인정하는 일이기도 합니다.


자연을 충실하게 포착한다는 고상한 거짓말

향수란 무엇이며 무엇을 한다고 주장하는지 진지하게 생각하는 사람이라면, 초임계 CO2 추출의 철학적 측면이 가장 흥미롭다고 느낄 것입니다.

향수는 자연을 포착하고, 꽃이나 숲, 소나기의 향을 몸에 걸칠 수 있는 액체 형태로 번역하는 예술이라고 자신을 제시합니다. 어느 정도는 고상한 거짓말입니다. 증류는 장미를 포착하지 않습니다. 장미가 증기와 마주친 뒤 살아남은 것을 포착합니다. 용매 추출은 재스민을 포착하지 않습니다. 헥산이 우연히 녹인 것에서 에탄올 세척이 우연히 제거한 것을 빼고, 헥산 몇 ppm을 더한 것을 포착합니다. 조향사의 선반 위에 놓인 모든 "천연" 소재는 책갈피 사이에 눌린 꽃이 "꽃 그 자체"가 아닌 것처럼, 산업적 가공의 산물이며 하나의 인공물입니다.

초임계 CO2 추출도 이 문제를 완전히 해결하지는 못합니다. 추출물은 여전히 식물 전체의 화학적 구성 중 일부이며, 그 식물에 의미를 부여한 살아 있는 맥락에서 분리되어 있습니다. 그러나 이는 가장 개입이 적은 일부입니다. 소재를 가장 부드럽게 다루고, 추출 대상에 자기 자신을 가장 적게 강요하는 방법입니다. CO2는 도착해 녹이고, 운반하고, 놓아준 뒤 사라집니다. 포장을 열지 않고 배달하는 전달자입니다.

식물이 광합성 과정에서 추출되는 바로 그 화합물들을 만들어내는 데 사용한 것과 동일한 분자가 용매인 추출 방식에는 철학적 만족, 심지어 윤리적 만족이 있습니다. 이산화탄소는 원료로 잎에 들어가고, 식물은 이를 테르펜, 에스터, 알데하이드, 즉 향의 모든 어휘로 변환합니다. 초임계 CO2 추출은 같은 분자를 사용해 그것으로 만들어진 것을 되찾습니다. 생물학적으로 식물과 아무런 관계가 없는 석유 분획인 헥산으로는 결코 얻을 수 없는 우아함이 이 순환에 있습니다.


세 번째 길에 헌신하는 장인 추출업체

소수의 추출업체, 즉 그라스의 장인 기업들, 독일의 전문 회사들, 인도와 마다가스카르의 몇몇 선구적 생산자들은 초임계 CO2를 주된 또는 유일한 방법으로 선택했습니다. 이들의 카탈로그는 작습니다. 가격은 높습니다. 이들의 고객은 필연적으로 대량보다 충실도에 비용을 지불할 의향이 있는 향수 회사들입니다.

이것은 발견을 기다리는 기술이 아닙니다. 선택되기를 기다리는 기술입니다. 공학은 성숙했습니다. 과학적 근거도 확립되었습니다. CO2 추출물과 기존 방식의 추출물을 모두 사용해본 거의 모든 조향사가 후각적 우수성을 인정합니다. 남은 것은 가치의 문제입니다. 향수 산업과 그 산업을 지탱하는 소비자들이 식물의 실제 향을 포착하는 데 드는 진정한 비용을 지불할 의향이 있는가 하는 문제입니다.

대중 시장이 이 변화를 이끌지는 않을 것입니다. 대중 시장은 어떤 변화도 이끌지 않습니다. 변화가 온다면 주변부에서 올 것입니다. 경제성보다 충실도를 선택하는 소규모 하우스와 독립 조향사들에게서 올 것입니다. 이들은 리포뮬레이션을 정직하게 공개하는 경향이 있는 동일한 하우스들이며, 원료를 서로 대체 가능한 상품 투입물이 아니라 번역 행위의 협력자로 대하는 이들입니다. 살아 있는 식물과 그 추출물 사이의 거리는 자연의 저항을 측정하는 것이 아니라 우리가 얼마나 신중할 의지가 있는지를 측정한다는 사실을 이해하는 이들에게서 올 것입니다.

31도. 74bar. 모든 것에 닿지만 아무것도 남기지 않는 분자. 세 번째 길은 수십 년 전부터 존재했습니다. 문제는 그것이 작동하는가가 아니었습니다. 우리가 그것을 사용할 만큼 충분히 중요하게 여기는가가 문제였습니다.


20% 농도의 엑스트레 7종, 하나의 컬렉션. 디스커버리 세트에는 2ml 용량으로 7종이 모두 담겨 있습니다.

컬렉션