1. 개요 □ 연구목적

1. 개요

□ 연구목적 ○ 학교 환경

- 성남 모란에 위치한 인문계 남학교, 2011년 과학중점 학교로 선정.

- 매년 9월이면 동아리 학생들을 주축으로 1년 동안의 활동을 발표할 수 있는 풍생창의축전이 열리고 있으며, 인근 지역 사회 학생, 학부모, 교사 및 전문가들의 참여가 활발함.

○ 지역적 환경

- 성남시 대왕리 등자면에서는 1940년대부터 배를 재배하기 시작해 현재까 지 약 60년의 역사를 자랑하고 있으며, 1984년 성남 등자배 브랜드가 탄생.

- 최근 다른 지역 특산품에 밀려 성남 등자배의 인지도가 하락하고 있는 상황에서 등자배를 이용한 한국 대표 바이오다이나믹 와인을 개발함으로 써 지역사회에 발전에 기여하고자 함.

○ 연구동기

- 등자배를 이용한 한국 대표 바이오다이나믹 와인을 개발하고, 나만의 와인 라벨을 디자인하여 상품화함으로써 생화학, 역사, 미술이 연계된 STEAM 형 연구가 가능함.

- 무첨가제, 유기농 와인의 개발이라는 실생활 무제 해결 과정을 통해 학생들 의 탐구 능력, 창의력 향상 및 과학적‧인문학적 소양을 기를 수 있음.

□ 연구범위

○ 등자배 와인 제조를 위한 최적 발효 조건 탐구하기 ○ 창의적인 바이오다이나믹 등자배 와인 발효법 찾기 ○ 등자배 고유의 와인 라벨을 디자인하여 상품화 하기 2. 연구 수행 내용

□ 이론적 배경 및 선행 연구 ○ 생화학

- 웰빙 열풍에 힘입어 와인에 대한 사람들의 관심이 남다른 상황에서 지역 특산물인 등자배를 이용한 바이오다이나믹 와인을 개발하고자 함.

- 알코올 발효의 생화학적 원리를 이용하여 최적의 발효조건, 무첨가제, 유기농 와인 발효법을 찾고자 함.

○ 역사

- 그리스 올림푸스의 열두 신 중 ‘술의 신’디오니소스(바커스)가 포도를 이용해 와인을 만드는 방법을 전파했다는 신화를 통해 와인의 역사에 관심 을 갖도록 함.

- 1907년 일제에 의한 주세령의 강제 집행으로 우리나라 전통주가 말살되고 약주, 탁주(막걸리), 소주로 매우 단순화, 규격화되기 시작함.

- 1965년 정부의 양곡관리법은 식량난 해소를 위해 쌀을 술의 원료로 쓰는 것을 금지함에 따라 우리나라 전통주는 단절됨.

- 전통주의 명맥을 잇는 대한민국 대표 바이오다이나믹 와인 개발을 통해 우리나라 전통주에도 관심을 갖도록 함.

○ 미술

- 귀도 레니가 그린 ‘아기 바커스’그림을 통해 와인을 소재로 한 많은 예술 작품이 있음을 알고 이를 통해 등자배 고유의 와인 라벨을 디자인 하여 상품화할 수 있도록 함.

□ 연구주제의 선정

○ 프랑스인은 콜레스테롤 수치도 높고 알코올 섭취가 많은데도 불구하고 심장병 발병이 적은 이유가 적당량의 포도주를 규칙적으로 마시기 때문이 라는‘프렌치 파라독스(French paradox)’라는 말에서 와인이 건강에 도 움이 된다는 것을 알게 됨.

○ 귀도 레니의 그림‘아기 바커스’를 보고 와인의 역사에 대해 관심을 가짐.

○ 유기농 와인의 개발을 위해 우리나라 대표 와인을 찾던 중 지역의 특산물 성남의 등자배를 알게 됨.

○ 프랑스, 이탈리아와 같이 한국 대표 와인을 개발하고 등자배 고유의 와인 라벨을 디자인하여 상품화하는 “Made in Korea를 세계로! 등자배를 이용 한 대한민국 대표 바이오다이나믹 와인 만들기”주제를 선정하게 됨.

□ 연구 방법

○ 실험 I. 숙성 용기, 효모, 환경, 첨가제에 따른 등자배 와인의 숙성 변화 탐구하기

- 파주 산머루 농원에서‘머루 와인을 만들기’체험활동을 통해 등자배 와인을 만들기 위한 기본적인 와인 제조방법에 대해 탐구

- 무첨가제 배 와인의 당도, pH변화에 대해 탐구 - 첨가제 배 와인의 당도, pH변화에 대해 탐구

○ 업그레이드 실험 I. 바이오다이나믹 등자배 와인의 발효법 개발하기 - 국립 한경대학교 이종기 교수님을 만나 첨가제를 넣지 않는 바이오다이나

믹 등자배 와인을 만들 수 있는 방법에 대해 자문

○ 실험 II. 바이오다이나믹 등자배 와인의 품질 특성 탐구하기

- 이종기 교수님의 자문과 와인 시음회를 통해 바이오다이나믹 등자배 와인 의 최적의 조건 탐구

- 바이오 다이나믹 등자배 와인의 향, pH, 당도, 산도, 알코올 도수 등 품질 특성 탐구 ○ 실험 III. 등자배 고유의 와인 라벨을 디자인하고 홍보 방법 고안하기 - 충주 술 문화 박물관 리쿼리움에서‘병입, 코르킹, 캡핑, 라벨링’체험활동

을 통해 등자배 고유 와인 라벨을 디자인 하고 2013 풍생창의축전에서 와인 시음회를 개최

□ 연구 활동 및 과정

○ 실험 I. 숙성 용기, 환경, 효모, 첨가제에 따른 등자 배 와인의 숙성 변화 탐구하기 - 5월23일~6월13일 : 와인 제조를 위한 이론 조사 및 자료 수집, 실험 준비 - 6월29일 : 파주 산머루 농원 체험활동

그림 1. 파주 산머루 농원 머루 와인 만들기 체험활동

- 7월10일~7월21일 : 무첨가제 배 와인 만들기

그림 2. 배 와인 만들기 (배 깎기, 분쇄 및 설탕과 효모 넣기 작업) 진행

‧ 1차 발효 중 넘치는 상황에 대한 대안 마련

‧ 직접 만든 분별증류장치를 이용한 알코올 도수 측정 시도 - 7월21일~8월3일 : 2차 발효 중 신맛에 대한 방안 마련

‧ 신맛을 완화시키는 베이킹파우더를 첨가

- 8월4일~8월21일 : 첨가제(아황산염, 효모영양제)를 첨가한 배 와인 만들기

그림 3. 단점을 보완한 새로운 배 와인 만들기 작업

- 8월21일~9월6일 : 효모에 따른 발효 변화 탐구 ‧ 효모의 종류에 따른 당도, 발효 속도 변화 탐구

- 9월6일~9월23일 : 첨가제‘벤토나이트’를 첨가한 와인의 변화 탐구 ○ 업그레이드 실험 I. 바이오다이나믹 등자배 와인의 발효법 개발하기 - 8월31일~9월1일 : 충주 술 문화 박물관 리쿼리움 체험활동

‧ 국립 한경대학교 이종기 교수님을 만나 바이오다이나믹 등자배 와인을 만들 수 있는 방법에 대해 자문

그림 4. 제이엘 크라프트 탐방 및 지도 교수님과의 만남

○ 실험 II. 바이오다이나믹 등자배 와인의 품질 특성 탐구하기 - 9월13일 : 2013 풍생창의축전‘풍생프린스 2호점’시음회 개최

‧ 고유 와인 라벨‘Journey with pear(배랑여행)’을 디자인한 배 와인 홍보

‧ 시음회를 통해 바이오다이나믹 등자배 와인의 최적의 조건 탐구

그림 5. 배 와인 시음회를 통한 홍보 활동 및 선호도 조사

- 9월23일 : 시음회 결과에 따른 최적의 조건에 맞추어 등자 배 와인 만들기

‧ 등자배 와인의 당도와 pH 변화 분석하기 ‧ 등자배 와인의 산도 변화 분석하기

‧ 등자배 와인의 비중 변화 분석하기

‧ 등자배 와인의 비중 변화를 이용한 알코올 도수 측정하기

○ 실험 III. 등자배 고유의 와인 라벨을 디자인하고 홍보 방법 고안하기 - 8월31일~9월1일 : 충주 술 문화 박물관 리쿼리움 체험활동

‧ 술의 역사, 바람직한 술 문화 예절 교육

‧ 병입, 코르킹, 캡핑, 라벨링 체험활동을 통해 고유 와인 라벨 디자인을 만들 수 있는 기틀 마련

‧ 중국 유학생들을 대상으로 조건이 다른 배 와인 시음회 개최

그림 6. 술의 역사 문화 교육 후 병입, 코르킹, 캡핑 활동 및 시음회 개최

3. 연구 결과 및 시사점 □ 연구 결과

○ 실험 I. 무첨가제 배 와인의 당도, pH변화에 대해 탐구 - 무첨가제 배 와인의 당도와 pH 변화

그림 7. 무첨가제 배 와인의 당도, pH의 변화

발효 1일째 (7/10)

6일째 (7/15)

9일째 (7/18)

13일째 (7/22)

16일째 (7/25) 당도 27brix 20brix 17brix 17brix 16brix

pH 5 4.3 3.6 3.6 3

표 1. 무첨가제 배 와인의 당도, pH의 변화

- 직접 만든 분별증류장치를 이용한 알코올 도수 측정

그림 8. 직접 만든 분별 증류기로 알코올 도수 측정 시도

‧ 에탄올과 와인의 끓는점 차이를 이용하여 분별증류기로 에탄올만을 증류시켜 알코올 도수를 측정하기로 함.

‧ 위의 사진과 같이 분별증류기를 이용하여 에탄올의 끓는점인 79~80℃

로 맞추어 증류를 함.

‧ 에탄올을 증류시키는 것이 매우 시간이 오래 걸리고 증류로 정확한 와인의 도수를 측정하지 못한다는 것을 알게 됨.

‧ 배 와인의 알코올 도수를 측정하기 위해서는 분별증류가 아닌 주정계를 이용하여야 한다는 지도교수님의 자문을 받고 분별증류실험을 중단함.

- 신맛을 완화시키기 위해 베이킹파우더를 첨가

그림 9. 배 와인의 신맛을 완화시키기 위해 17g의 베이킹파우더 첨가, 실패하여 폐기

‧ 베이킹파우더가 유기산과 결합하면 결정이 생성되어 바닥에 가라 앉기 때문에 신맛이 줄어듦.

‧ 신맛을 완화시키기 위해 베이킹파우더를 첨가했지만 너무 많은 양 을 첨가하여 신맛과 함께 쓴맛까지 더해져 실패

- 무첨가제 배 와인이 초산발효가 진행된 이유

‧ 배의 상태 : 실험 시기 상 수확 시기가 한참 지난 배를 사용 ‧ 보관 환경 : 와인을 발효하기에 너무 높은 온도

‧ 첨가제 : 첨가제 역할에 대한 이해 부족으로 인한 부적절한 조치 ‧ 배 와인이 발효 중 태양의 직사광선에 직접적으로 노출

○ 실험 I. 첨가제(아황산염) 배 와인의 당도, pH변화에 대해 탐구 - 첨가제(아황산염)를 첨가한 배 와인의 당도와 pH 변화 분석

그림 10, 첨가제를 첨가한 배 와인의 당도와 pH 변화

발효 1일째 (8/4)

2일째 (8/5)

3일째 (8/6)

4일째 (8/7)

5일째 (8/8)

6일째 (8/9)

7일째 (8/10)

8일째 (8/11)

9일쨰 (8/12) 당도 24brix 20brix 16brix 13brix 11brix 10brix 9brix 9brix 9brix

pH 5 4.7 4.2 4 3.9 3.9 3.7 3.7 3.7

표 2. 첨가제를 첨가한 배 와인의 당도와 pH 변화

- 첨가제(아황산염)를 첨가한 배 와인 숙성 시작

유리병 옹기 오크통 물속 오크통 땅속 오크통

- 용기에 따른 숙성 변화 탐구(오크통, 유리병, 옹기, 플라스틱)

옹기(저온) 오크통(저온) 플라스틱(저온)

당도 10brix 9.7brix 10brix

pH 4.2 4.1 4.1

산도 0.495g/ml 0.57g/ml 0.5325g/ml

표 3. 숙성 용기의 재질에 따른 배 와인의 당도, pH, 산도 비교

‧ 옹기(흙), 플라스틱통(플라스틱)보다 오크통(나무)이 당도와 pH가 각각 0.3brix, 0.1정도 낮음.

‧ 산도는 옹기와 플라스틱보다 오크통이 더 높음.

․ 와인이 숙성되면서 숙성용기의 재질이 일으키는 반응이 서로 달라 맛과 향에 많은 차이가 나타남.

․ 유리병은 실험과정 중 병 속 효모의 지속적인 활동으로 인해 이산 화탄소가 발생하고 병이 그 압력을 버티지 못하여 파손됨.

- 환경에 따른 숙성 변화 탐구(냉장고 저온 보관, 땅 속, 물 속)

저온(10℃) 물 속 땅 속

당도 9.7brix 9.4brix 9.4brix

pH 4.1 4.1 4.0

산도 0.57g/ml 0.5325g/ml 0.525g/ml

표 4. 숙성 환경에 따른 배 와인의 당도, pH, 산도 비교

‧ 땅속에서 숙성한 것이 산도가 가장 낮아 신맛 또한 약함.

‧ 저온 숙성의 경우 온도가 낮아 효모의 활동 저하로 당도가 물 속과 땅 속에 비해 다소 높음. 단맛이 남.

․ 당도가 높은 만큼 알코올 도수가 낮고, 산도가 높은 만큼 신맛이 강함.

- 효모에 따른 숙성 변화 탐구

(효모 1 : Saccharomyces cerevisiae, 효모 2 : Saccharomyces bayanus)

발효 1일째 (8/21)

5일째 (8/25)

9일째 (8/29)

13일째 (9/2)

17일째 (9/6) 효모1 24brix 18brix 11brix 10brix 9.2brix 효모2 24brix 21brix 11brix 10brix 10brix

표 5. 효모에 따른 배 와인의 당도 비교

· 효모1은 알코올 내성이 16%로 이 범위 내에서는 당을 알코올로 전환시

키는 능력이 다른 효모들보다 우수함.

· 효모2는 알코올 내성이 18%로 효모1 보다 높음. 당을 알코올로 전환시 키는 능력은 효모2보다 효모1이 더 우수함.

· 발효를 계속한다고 가정을 하였을 때 효모2가 더 많은 알코올을 만들어 낼 것이라는 결과를 예상할 수 있음.

· 효모1은 알코올 향이 나지만 효모2보다는 약하며 과일 자체 향이 남.

- 첨가제‘벤토나이트’를 첨가한 와인의 변화 탐구

그림 11. 첨가제 ‘벤토나이트’를 첨가한 와인의 변화 탐구

․ 첨가제‘벤토나이트’는 와인을 맑게 해주는 여과 보조제로, 석회질을 갈아서 만듦. 석회질 사이에는 구멍이 매우 많고, 구멍들 안에 와인에 있는 찌꺼기가 들어가며 가라앉음.

․ 위의 사진과 같이‘벤토나이트’를 첨가한 와인에 더 많은 찌꺼 기가 생김. 하지만 와인을 눈에 띄게 맑게 해주지 못하였으며, 찌 꺼기가 와인의 향과 맛에 영향을 줌.

․ 저온숙성을 하면 첨가제를 사용하지 않고 와인을 맑게 해준다는 지도교수님의 자문을 받고‘벤토나이트’를 첨가하지 않기로 결 정함.

○ 업그레이드 실험 I.

- 바이오다이나믹 등자 배 와인의 발효법 개발하기

‧ 국립 한경대학교 이종기 교수님을 만나 첨가제(아황산염)를 넣지 않는

바이오다이나믹 등자 배 와인을 만들 수 있는 방법에 대해 자문함.

‧ 미생물의 활동에 의해 와인의 상태가 변하는 것을 막는 첨가제(아황산 염)를 넣지 않기 위해서는 미생물의 활동을 최소한으로 해야 함.

‧ 미생물의 활동력은 저온에서 발효를 진행할 때 최소가 된다는 지도교수 님의 자문에 따라 저온 발효를 결정함.

‧ 배의 씨를 제외한 중심부(씨방)를 이용함으로써 초기 배즙의 신맛을 증가시킬 수 있음. 이는 미생물의 활동력을 저하시키는 역할을 하기 때문에 초산발효를 방지할 수 있음.

○ 실험 II. 바이오다이나믹 등자배 와인의 품질 특성 탐구하기 - 배 와인 선호도 조사를 통해 배 와인의 최적의 숙성 조건 탐구

오크통 〉 옹기 〉 플라스틱

오크통 〉 옹기 〉 플라스틱

신맛, 단맛의 중간, 쓴맛의 약함 정도에서 가장 많은 선호도를 보임.

알코올 향 〉 배향 〉 막걸리향

‧ 오크통이 선호도가 가장 높은 이유는 신맛이 중간이고 쓴맛이 약하기

때문에 맛의 부담이 덜하고 숙성과정 중 오크통의 나무 향이 와인에 배어서 풍미를 더하기 때문이라는 결론을 도출함.

‧ 물 속에서 오크통에 넣은 와인을 발효 하였을 때는 오크통이 물에

닿아 오크통이 썩어 버렸고, 냉장고에서 오크통에 넣은 와인을 발효 하였을 때는 향이 없어져 오크통을 땅 속에 묻어두기로 함.

- 바이오다이나믹 등자배 와인 만들기

‧ 배 수확 시기에 맞춰 성남의 햇 등자배를 이용

‧ 무첨가제, 유기농 와인을 만들기 위해 미생물의 활동을 최대한

억제하는 방법으로 15℃이하에서 발효

‧ 시음회를 통해 탐구한 최적의 조건인 오크통을 땅에 묻어 숙성

‧ 효모 Saccharomyces cerevisiae 5.25g, 설탕 2,772kg 첨가함.

○ 실험 II. 바이오다이나믹 등자배 와인의 품질 특성 탐구하기 - 등자배 와인의 당도와 pH 변화 분석

그림 12, 무첨가제 등자 배 와인의 당도와 pH 변화

　발효 1일째 (9/23)

8일째 (9/30)

10일째 (10/2)

12일째 (10/4)

16일째 (10/8)

23일째 (10/15)

25일째 (10/17)

29일째 (10/21) 당도 23brix 22brix 19brix 17brix 14brix 12brix 10brix 9brix

pH 4.7 4.7 4.5 4.5 4.4 4.4 4.1 4

표 6. 무첨가제 등자 배 와인의 당도와 pH 변화

- 당도가 낮아짐에 따라 pH도 함께 낮아지는 이유

효모가 포도당(___)을 섭취하면서 에탄올(__)과 이산화탄소(_) 를 생성하게 되는데 이때 약간의 물(_)이 생성되고 이산화탄소(_)와 물(_)이 서로 반응 하면서 수소이온을 생성함.

__→__ --(1)

__→^_^ --(2)

_^→^_^{ } --(3)

이산화탄소와 물에서 시작된 반응에 의해 배 와인의 수소이온이 증 가하게 되고 수소이온농도가 증가함에 따라서 pH의 값은 감소함.

- 당도가 0이 아니라 8~9Brix에서 발효가 멈춘 이유

효모는 포도당(___)과 쉽게 반응을 하여서 알코올을 생성하지만 다른 당과는 반응을 거의 하지 않음.

설탕은 포도당 1분자와 과당 1분자가 화학 결합을 하여 만들어진 분자로 구조가 다름. 효모와 포도당(___)의 발효는 끝났지만 다른 당들이 남아 당도가 8~9Brix에서 유지됨.

처음 발효가 일어날 때는 효모와 포도당(___)과 반응이 빠르기 때문에 당도가 빠르게 감소하지만 과당이 남았을 경우에는 효모와의 반응이 느려 지고 이에 따라 당도의 변화도 느려짐.

- 등자 배 와인의 산도 변화 분석

그림 13. 등자 배 와인의 산도 변화

․ 당도가 감소하면서 수소이온이 증가하고 이로 인해 pH가 감소하면 산성을 띄게 됨. 이는 산도 증가를 가져와 와인의 신맛에 기여함.

․ 등자배 와인의 산도는 숙성에 들어가기 전에 0.435g/ml로 첫 번째, 두 번째 실험(약 0.5~0.57g/ml)보다 적은 수치를 보임. 신맛 역시 강하지 않음.

- 등자 배 와인의 비중 변화 분석

그림 14. 등자 배 와인의 비중 변화

- 비중이 시간이 흐를수록 감소하는 이유 비중을 구하는 식은 _

물의 밀도

액체의 밀도  액체의 부피 액체의 질량

으로 물의 밀도는 약 1이므 로 액체의 비중은 액체의 밀도에 큰 영향을 받음.

액체의 밀도를 측정해 줄 때 액체의 부피는 항상 100ml로 맞추므로 밀도는 액체의 질량에 영향을 받음. 따라서 액체의 비중은 액체의 질 량에 영향을 받음.

효모가 당을 먹고 알코올과 이산화탄소(_)를 배출 하면서 발효함.

많은 양의 이산화탄소(_)가 공기 중으로 빠져나오게 되므로 액체의 질량이 감소함.

- 비중을 이용한 알코올 도수 측정

_



처음비중  ×   현재비중  × 

  ∴ 알코올 도수 = 약 13도

○ 결론

- 바이오다이나믹 와인을 만들기 위해서는 첨가제(아황산염)를 최소화하는 것이 중요함.

- 미생물의 활동량을 저하시켜 초산발효를 방지하는 첨가제(아황산염)의 역할을 이해하고 첨가제를 대신할 수 있는 물질이나 환경을 모색함.

- 첨가제를 대신할 물질은 찾지 못했지만 저온에서 와인발효를 진행할 때 발효시간이 오래 걸리더라도 아황산염을 첨가했을 때와 같은 발효 진행 상태를 볼 수 있음.

- 저온에서 오랜 시간 발효를 진행해도 상온에서 할 때 보다는 초산발효가 진행되지 않음.

- 와인을 만들고 발효와 숙성을 진행할 때 충분한 시간이 주어진다면 바이오 다이나믹에 맞는 무첨가제, 유기농의 등자배 와인을 만들 수 있을 것이라 기대 됨.

□ 시사점

○ 학생에 대한 교육적 효과

- 와인의 제조 과정과 제조 원리, 발효 시 미생물의 역할에 대해 알 수 있음.

- 무첨가제, 유기농 와인의 개발이라는 실생활 문제 해결 과정을 통해 학생들 의 탐구 능력, 창의력 향상 및 과학적·인문학적 소양을 신장시킬 수 있음.

- 지역 특상품인 등자배를 이용하여 품질 좋은 바이오다이나믹 와인을 제조 하여 지역 사회 발전에 기여함으로서 학생들의 자긍심을 높일 수 있음.

○ 교사의 역량 향상

- 학생의 역량에 맞춘 적절한 난이도의 연구 과제를 지도함으로서 학생들과 의 깊은 래포 형성이 가능함.

- 전문적인 지식을 실생활 문제 해결 과정에 적용 및 지도 함으로써 교사 개인의 지적 능력도 향상될 수 있는 기회를 가짐.

○ 학교 운영 및 지역사회에 기여

- 학교 축제를 통해 바이오다이나믹 등자배 와인을 선보임으로서 지역 사회

- 지역 특산품인 등자배를 이용한 바이오다이나믹 와인 제조 및 고유의 와인 라벨을 디자인하여 상품화함으로써 지역사회의 이미지 활성화에 도움을

○ 개선점

- 측정도구에 대한 아쉬움

중간보고서 결과 과학적인 접근이 필요하다는 의견에 따라 _의 농도,

_의 농도를 측정하기 위해 용존 산소와 이산화탄소 측정키트를 구매하 였지만 키트들이 물에서만 사용되는 한계로 와인과의 반응은 일어나지 않음.

향, 맛의 정도를 일반적으로 표현할 수 있는 수치 및 체계적인 측정 도구가 부족함.

- 의 농도 측정

발효가 끝난 시점임에도 불구하고 색의 변화가 미세하여 측정이 불가능함.

- 의 농도 측정

_측정키트를 이용하였지만 측정 자체가 불가능함.

- STEAM R&E 사업의 기간의 유한성(7개월)

와인은 발효와 숙성에 많은 시간이 요구되는 실험임에 반해 STEAM R&E 사업은 기간이 7개월임. 시간적 여유가 없어 알코올 내성이 강 한 효모 Saccharomyces bayanus 보다는 발효 속도가 비교적 빠른 효 모 Saccharomyces cerevisiae로 발효를 할 수밖에 없는 등 실험 조건 선택에 있어서 한계점이 발생함.

4. 홍보 및 사후 활용 □ 홍보

○ 교내 축제인‘풍생 창의 축전’을 통해 고유의 와인 라벨을 부착한 바이오 다이나믹 등자배 와인의 홍보, 시음행사를 개최함으로써 연구 성과를 소개 하는 장으로 마련함.

□ 사후 활용 계획

○ ‘고품질 등자배 와인 제조를 위한 최적 발효 조건과 품질 특성’이라는 제목으로 논문 출품을 계획하고 있음.

○ 추후, 등자배 와인의 성분 및 특성이 인간의 생리현상에 어떠한 영향을 미칠 수 있는지에 대한 연구가 가능함.

○ 학생들의 연구를 체험활동과 연계시켜 많은 학생들이 무첨가제, 유기농 와인을 만들 수 있는 기회를 제공함.

5. 참고문헌

○ 강호정(2012). 와인에 담긴 과학. p117~126. 사이언스북스

○ 김시한(2013). 달지 않은 명품효소 만들기. p29~31. 북로그컴퍼니 ○ 이원복(2007). 와인의 세계, 세계의 와인. 1, 2. 김영사

○ 최정훈(2011). 융합을 기반으로 하는 STEAM 교육이란? 사이언스타임즈 ○ 한국과학창의재단(2012). STEAM 교육 따라잡기: 중등. 한국과학창의

재단

○ 한국과학창의재단 (2012). 손에 잡히는 STEAM 교육. 한국과학창의재단

6. 첨부자료

○ 탐구일지

○ 배 와인 선호도 조사 설문지

○ 협의록

흔히 보이는 머루

숙성중인 와인

완성된 머루와인

<체험활동 보고서>

R&E, 파주 산머루 농원에 가다.

조구연 / 풍생고등학교 2학년

지난 6/29일 우리 R&E 팀은 배 와인을 만들기 전에 실제로 와인 만드는 법과 와인 만들기 체험을 위해 파주 산머루 농원 에 갔다. 약 두시간정도 차를 타고 이동하여 도착한 우리는 간단하게 김밥으로 점심을 먹고 산머루 농원 탐방에 나섰다.

가이드 형의 안내를 따라 우선 파주 산머루 농원의 발효, 숙성 장소에 갔다.

가는 길에는 산머루 농원답게 머루들을 쉽게 볼 수 있었다. 얼마 걷지 않아 발효장소에 갔다. 그곳에는 12492L정도의 어마어마한 양이 발효 중인 와인이 스테인리스 탱크에 저장되어 있었다. 신기하게도 지하에 있는 발효 장소는 별 다른 온도 조절장치가 없는데도 매우 서늘했다. 이는 16~18도 정도의 온도를 유지하기 때문에 와인을 발효시키기에 적절하다고 하였다. 바로 옆 숙성 장소 역시도 서늘한 16~18도 정도의 온도를 유지 하고 있었고, 엄청난 양의 와인 들이 숙성 중에 있었다.

TV에서 봤었던 것처럼 오크통에서 숙성 중인 와인들이 줄지어 있었다. 처 음 보는 거대한 오크통을 만지고 싶었으나 진동에 민감한 와인은 만지거나 두 드리면 와인의 질이 낮아져 상품가치가 떨어진다는 설명을 듣고 눈으로 보는 것에 만족할 수밖에 없었다. 이렇게 와인의 숙성, 발효 장소를 탐방을 끝내고 우리는 직접 머루 와인 만들기 체험을 하였다.

머루 와인 만들기는 의외로 간단하였다.

우선, 머루를 준비하고 머루 줄기와 머루 알맹이를 분리하는 제경작업을 한 후 바로 머루 알맹이들을 터뜨려주면 된다. 터뜨려 준 머루 알맹이들 위 에 설탕과 효모를 뿌리고 섞어준 뒤, 용기에 담으면 끝! 생각한 것보다 너 무 단순하고 쉬워서 우리도 배 와인을 쉽게 만들 수 있겠다는 자신감이 생 겼다.

간단히 머루와인 만들기를 마친 후 파주 산머루 농원에서 생산하는 제품들에 대한 설명을 듣고 와인 시음을 해보았 다. 내가 기대한 와인은 포도 주스같은 맛이었지만 실제로는 떫고 술맛이 강했다. 제품설명을 듣고 시음을 모두 마친 후 우리는 다시 학교로 되돌아 왔다.

이론으로 조사만 했을 때는 막연히 어려울 것 같았는데 직접 가서 직접 만들어보니 “할 수 있겠다.”라는 생각이 들 었다. 의외로 쉽고 재미있게 만들 수 있을 거라는 생각도 들었다. 그렇다고 배 와인 만들기에 대한 긴장감이 풀린 것 은 아니다. 많은 돈이 들어가고, 시간은 별로 없기 때문에 실수 없이 해야 하기 때문이다. 이번 파주 산머루 농원 체 험활동을 통해 배은 것이 와인을 만들 때 많은 도움이 될 것이라 생각한다.

이종기 교수님과의 질의응답

<체험활동 보고서>

와인에 눈을 뜨다.

한지원 / 풍생고등학교 2학년 1. 이종기 교수님과의 질의응답

Q1 : “바이오다이나믹 배 와인“을 만들기 위해 아황산염을 안 넣고 싶습니다. 산화 방지를 위한 방법이 없을까요?

이유 : 아황산염의 이점은 저항력이 아주 강한 효모를 제외한 거의 모든 미생물(박테리아)을 죽이면서 산화를 막을 수 있다. 우리가 처음 만든 배 와인은 아황산염을 넣지 않았고 더불어 온도와 습도도 높아 시간이 지나면서 안에 들어있던 미생물들이 초산 발효를 하면서 와인이 식초가 돼버린 일이 있었다. 이러한 시행착오 끝에 아황산염의 중요성을 알게 되 었고, 똑같은 상황을 없애기 위해 두 번째 배 와인을 만들 때에는 1차 발효 전 한번 2차 발효 전 한번 마지막으로 숙성에 들어가기 전 한번 이렇게 공기가 유입이 많을 때마다 아황산염을 넣어 주는 방법을 사용하여 지난번보다는 매우 성공적 인 상태로 발효를 마치게 되었다. 하지만 우리의 목적인 바이오다이나믹 배 와인과는 거리가 멀어졌다. 아황산염을 넣지 않으면서 산화를 막을 수 있는 방법이 있을까?

답 : 대부분의 와인에는 산화 방지를 위해 아황산염이 들어간다. 그러므로 아황산염을 아예 안 넣는 것은 무리가 있으므 로 넣는 양과 횟수를 최대한 줄이는 방법으로 저온 발효를 제안하셨다. 미생물들은 15도 이하면 힘을 쓰지 못한다고 한다.

대신 대부분의 효모는 낮은 온도에서도 활동하기 때문에 시간이 오래걸리는 단점이 있지만 대안은 될 것이다.

Q2 : 발효 과정에서 효모는 산소를 자주 많아야 반응을 더 잘하는 것이 맞나요?

이유 : 첫 번째 와인을 만들 때 효모가 산소를 자주 만나야 반응을 잘 보인다고 하여 매일 저어 주었다. 하지만 산화를 방지해야 하는 발효 상황과 이론적으로 맞지 않다고 생각되었다.

답 : 아니다. 효모가 산소와 만나고 있을 때를 호기적 상태이고 산소와 만나고 있지 않을 때를 혐기적 상태라고 한 다. 이 때 효모는 개체 수를 늘리면서 이산화탄소를 내뿜는다. 그러면 위에 이산화탄소 벽이 생기게 되고 결국 배 와 인과 공기의 접촉이 없어지면서 혐기적 상태로 변한다. 이때를 알코올 발효라 한다. 그러므로 계속 열어서 저어주는 것은 이산화탄소 벽을 계속 없애고 알코올 발효를 막는 것과 마찬 가지므로 저어주지 않는 상태로 유지하는 것이 중 요하다.

2. 와인에 눈을 뜨다.

이종기 교수님과의 질의응답 중 중요한 내용만을 적어 보았다.

첫 번째는 첨가제를 최대한 첨가하지 않고 안정적으로 와인을 만들 수 있는 방법을 알아내기 위한 질문이다. 이 내용을 바탕으로 세 번째 등자배 와인을 만들 때, 아황산염은 발효 용기에서 숙성 요기로 옮길 때 한 번 넣는 것으로 최소화 시켰으며, 미생물들의 활동을 막기 위해 냉장고 안에서 일정한 온도로 저온 발효 하였다.

두 번째 질문을 통해 우리는 발효 과정에서의 중대한 실수를 깨닫게 되었 다. 매일 산소와 접해야하기 때문에 저어주는 과정은 효모가 제대로 발효 하

게끔 만들어 주는 효모 활성화 과정이었다. 하지만 첫 번째 실험에서 발효가 끝날 때 까지 저어주는 바람에 이산화탄소 벽이 생성되지 못하고 초산발효 했음을 알 수 있었다.

이종기 교수님과의 질의응답을 통해 와인에 대해 많은 것을 알게 되었다. 교수님과 이런 자리가 없었다면 우리가 배 와인을 만들 때 무엇을 잘못했는지 알지 못해 매우 답답했을 것이다. 덕분에 부족한 이론이 무엇인지 정확히 알고 와인의 발효와 숙성을 과정을 더욱 탄탄히 만들 수 있었다. 와인에 대해 더 많이 공부하게 되는 계기를 만들어 주신 선생님들과 이종기 교수님께 정말 감사드린다.

<독서기록문>

와인의 세계, 세계의 와인을 읽고...

- 이원복, <와인의 세계, 세계의 와인>, 김영사, 2007

이동훈 / 풍생고등학교 2학년

1. 와인의 역사

인터넷 탐색은 너무 따분하고, 내용만 빼곡하게 나와 있어 이해도 잘 되지 않을 무렵, 선생님께서 우리들을 위해 와인에 관한 책을 추천해 주셨다. 책은 와인에 대한 여러 가지 정보가 만화로 그려져 있어서 매우 재미있어 보였다.

와인은 인류 최초의 음료로 포도나무가 열매를 맺고, 포도가 저절로 나무에서 떨어져 발효가 되 면 와인이 만들어진다. 이렇게 자연이 만들어 놓은 와인을 인류가 발견하고, 마시면 취하는 이 ‘신비 로운‘ 음료는 곧 없어서는 안 되는 필수품으로 인류는 포도가 자라는 지방을 떠나려고 하지 않았다.

와인의 개념 변화는 19세기 초 와인에 알코올 성분이 있다는 사실이 밝혀지면서 부터이다. 마시면 취하는 음료에 알코 올 성분이 있다는 사실 때문에 와인에 대한 시선이 달려졌다. 식품으로 취급되었던 와인이 기호품으로 분류되고, 알코올 에 대한 법들이 규제 되면서 와인의 소비가 점점 줄어들었다. 하지만 와인은 다른 알코올음료에 비해 건강에 좋고, 성서에 도 허용하는 음료라는 이유로 소비가 그다지 크게 줄지는 않았고, 경제가 발전하면서 건강에 관심을 갖고, 점차 순한 술을 찾으면서 와인이 다시 주목받기 시작했다고 한다.

와인은 세계에서 가장 다양한 음료로 불려진다. 세계 곳곳에서 다양한 와인을 만들고, 지역, 업체 곳곳에서 와인을 만드 니 몇 만 가지의 와인이 있다고 한다. 그 가격도 천차만별 이라고 하는데, 시중에서 구입할 수 있는 1~2 만원의 와인에서 부터 100만원, 1000만원 심지어 1억 원에 경매가 되어 거래가 된다고 한다. 지구의 인구가 70억 명이고, 같은 환경, 가정 등에서 자라도 우리의 모습 등이 다르듯이 와인도 같은 와인공장에서 만들어져도 매년 맛이 달라지고 똑같은 재료로 만 들어져도 맛이 천차만별이다. 그래서 와인의 다양함은 말로 표현 할 수 없을 정도인 것 같다. 이렇게 와인은 종류가 다양 해 자신의 기호에 맞는 와인을 선택하여 마실 수 있어 좋은 것 같다.

2. 우리만의 개성이 묻어 있는 배 와인을 만들기 위해...

책에는 우리가 배 와인을 만드는 과정에서 실수했던 부분에 대해서도 나와 있었다. 과일을 압착하고, 효모를 첨가한 후, 발효할 때 위로 뜨는 건더기가 층을 이룸으로써 공기를 차단해 발효를 해주는 것인데, 우리는 이를 잘못 알고서 매일매일 과즙을 저어주었던 것이다. 다행히 이종기 교수님의 조언으로 대처할 수 있었지만, 이 책을 좀 더 일찍 읽었으면 좋았다는 아쉬움이 남았다.

화이트 와인은 레드 와인과 달리 1차 발효 후 바로 숙성에 들어간다고 한다. 그러나 우리 배 와인은 화이트 와인인데, 발효를 두 번 하는 중이다. 비록 정상적인 루트를 밟지 않았지만, 발효를 더 한 만큼 거칠고 떫은맛은 사라지고 향과 부드 러움이 증가할 것으로 기대한다. 꼭 정상적인 루트만 밟을 필요는 없다. 우리들만의 제조법, 개성 등이 묻어있는 와인이야 말로 와인 품종의 다양성에 기여하는 길이라 생각한다.

책을 읽으면서 와인에 대한 재미있는 접근은 물론, 와인과 관련된 역사 이야기 등을 통해 와인에 대해 쉽게 이해 할 수 있었고, 무엇보다 가벼운 마음으로 와인에 대해서 알 수 있어서 좋았다. 가장 인상 깊었던 것은 누구에게나 그 사람만 을 위한 와인이 있다는 것으로 가격, 다른 사람들의 선호도 등에 얽매이지 않고 자기의 취향에 맞게 와인을 고를 수 있는 것이 바로 와인의 매력이라 생각한다. 우리 배 와인도 누군지는 알 수 없지만 어떤 이의 취향에 맞는 좋은 와인이 됐으면 좋겠다.

‘배랑 여행’

등자 배 와인 2종류의 와인 라벨 제작

2013 풍생창의축전에서 시음회를 통해 2종류 배 와인 라벨의 선호도 조사 및 분석

<우리만의 등자 배 와인 라벨 제작>

배랑 여행(Journey With Pear) 라벨 제작

1. 등자 배 와인 라벨 제작에 앞서...

우리가 살고 있는 성남은 등자배가 특산품이다. 와인의 특성을 나타내는 방법에는 여러 가지가 있지만 대표적인 방법 이 라벨이다. 라벨에는 그 와인의 알코올 도수, 생산연도, 지역 등 특징적인 것들이 나타나 있다. 우리는 이러한 라벨의 특수성을 이용하여 어떻게 하면 우리가 만든 등자 배 와인을 제대로 홍보할 수 있을까 고민하였다.

2.‘배랑 여행’으로 배 와인 이름을 선택한 이유?

STEAM R&E 팀원들이 모여 회의를 해 본 결과 여러 후보 들이 나왔다. ‘배노므스키’, ‘베가레이서’, ‘배이베’, ‘대인배’, ‘배르 바토프’, ‘배랑 여행’ 등이었다. 오랜 토의 끝에 등자 배 와인과 가장 어울리면서 친근감을 높일 수 있는 우리만의 신조어 ‘배 랑 여행’이 우리의 등자배 와인 이름으로 결정되었다. 배랑여 행이라는 와인 이름은 배 + 배낭여행, 또는 배와의 여행이라 는 두 가지 의미를 한꺼번에 느낄 수 있다.

3. 라벨의 디자인에 대하여...

첫 번째(왼쪽)라벨은 우리의 와인 이름인 ‘배랑 여행’에 초점 을 맞추어 디자인하였다. 여행 중 나무 아래서 휴식을 취하며 배 와인 한잔을 음미하는 장면을 그림으로 표현하였다. 라벨에 그려진 나무도 산책을 할 때 심심치 않게 볼 수 있는 나무가 아닌 배 나무를 상징함으로써 더욱 배 와인의 라벨처럼 표현 하려 노력하였다. 두 번째(오른쪽) 라벨은 STEAM R&E 활동 을 하며 추억이 담긴 사진을 배경으로 배+ 배낭여행이라는 의 미에 초점을 맞추어 디자인하였다. 사람들은 배낭여행을 하며 자신만의 추억을 많이 만들어 간다. 우리는 STEAM R&E 활동 에 선정되어 등자 배 와인을 만들며 그동안 경험해 보지 못한 많은 것들을 알게 되었다. 그 만큼 추억도 많이 쌓아 10년 20 년이 지난 후에도 오늘을 회상하면 고등학교 2학년 시절은 우 리에게 너무나 소중한 시절이었다고 기억될 것 같다. 이러한 마음을 담아 두 번째 등자 배 와인 라벨은 사람들이 우리의 배 와인을 마실 때 마다 친구들과 함께 했던 소중한 추억들을 회 상했으면 하는 바람으로 만들었다.

4. 라벨의 디자인을 직접 하며 느낀‘일거 양득’

처음에는 라벨이 무엇을 의미하는지 몰랐다. 와인이란 단순히 부모님과 함께 마트에 갔을 때 주류 코너에 있던 상품일 뿐이었다. 막상 등자 배 와인 라벨을 만들려 하니 너무 막막하여 우리가 라벨을 디자인을 할 수 있을까 의문스럽기도 했 다. 그러나 우리는 선생님의 조언을 바탕으로 열심히 노력한 결과 우리들만의 개성이 묻어나 있는 와인 라벨을 완성하였 다. 창의성을 발휘하여 디자인을 새롭게 창작하는 것은 어려운 일이었지만 팀원들과 와인 라벨을 디자인 하면서 의견을

<소감문>

R&E를 통해 얻는 학습 효과와 개선점

박한빈/ 풍생고등학교 2학년

1. 학습 효과

1-1. 여러 가지 측정도구의 사용 방법을 배우고 직접 실험

실험을 통해 학교 수업에서는 쓰기 힘든 당도계, pH측정기, 산도측정기, 비중계, 분별증류기 등 여러 가지 측정도구를 사용하여 실험을 할 수 있었다. 특히 직접 사용하지는 못했지만 분별증류기를 직접 만들었던 경험은 잊을 수 없다.

1-2. 과학적 원리에 대한 스스로 학습

실험을 통해 여러 가지 과학적 원리와 반응 등에 대해 스스로 이론 조사를 하였기 때문에 전에는 몰랐던 미생물과 발 효, 헨리의 법칙, 분별증류의 원리 등과 같은 과학적 원리와 법칙에 대해서 알 수 있었다.

1-3. 실험 시 여러 가지 조건에 대한 고려

실험을 진행할 때는 처음 저질렀던 실수들을 바탕으로 계속적으로 수정하였다. 이러한 과정 속에서 어떠한 조건을 고 려해야 하는지 무엇을 우선적으로 생각해야 하는지에 대한 능력이 향상되었다.

1-4. TeamWork

실험을 진행하면서 팀원들의 여러 가지 장점에 대해 알 수 있었고 이러한 장점들을 최대한 살려 보고서 작성 및 실험과 회의의 원활한 진행이 가능했다. 갈등이 없었던 것은 아니지만 서로 이해하고 배려하면서 잘 풀어나갔다. 이러한 경험은 앞으로 사회생활에서도 나를 발전하게 하는 중요한 원동력이 될 것이다.

1-5. 위기 해결 능력과 긍정적 마인드

실험을 진행하면서 실패도 많았고 위기도 많았다. 이때마다 팀원들이 어떻게 위기를 넘길지에 대한 회의를 정말 많이 했다. 처음에는 막막했지만 이러한 과정 속에서 위기 해결능력이 향상되고 위기가 발생했을 때는 항상 긍정적인 마인드로

‘할 수 있다.’라고 생각하며 극복해 나갈 수 있는 힘을 기를 수 있었다.

1-6. 글쓰기 능력 향상

실험을 진행하면서 보고서와 탐구일지를 함께 썼다. 이러한 활동 덕분에 전보다 글쓰기 능력이 많이 향상되었다. 이전 에는 정말 글을 어떻게 써야할지 몰라 잡다한 내용을 모두 넣었지만 보고서와 탐구일지를 써가면서 어떠한 내용은 빼야 하고 넣어야 할지 확실히 알 수 있었다.

1-7. 와인에 대한 상식과 바람직한 음주문화

와인에 대해 많이 조사를 하다 보니 와인 상식에 대해서 나도 모르게 전문가가 되어 있었고 실험을 위해서는 소량의 와인을 마셔야 했기 때문에 바람직한 음주문화에 대해 생각해 보고 음주 예절에 대해서도 알 수 있었다.

2. 개선점

2-1. 측정도구에 대한 아쉬움

실험 진행시 대부분의 측정도구들은 작동이 잘 되었지만 산소와 이산화탄소 농도, 비중계, 주정계 같은 몇몇 측정도구 들은 제대로 작동이 되지가 않아 많이 아쉬웠다.

2-2. 지도 교수님의 한계

실험을 위해 실험 주제에 대한 전문가이신 이종기 교수님을 어렵게 모셨지만 실험 과정 속에서 계속되는 의문을 해결 하기 에는 어려움이 있었다. 재단에서 지도 교수님과 실험팀 사이의 원활한 연계를 위한 협력망을 구축해 줬으면 하는 바람이다.

<소감문>

R&E 활동을 마치며...

강현수/ 풍생고등학교 2학년

1. 이번 활동을 통해 무엇을 알게 되었나요?

융합 인재 교육(STEAM) R&E 활동을 진행하면서 책과 연필로 하는 딱딱한 공부가 아닌 자신만의 독창적인 생각을 할 수 있는 색다른 경험을 한 것 같다. 또한 성남의 특산품인 등자배로 와인을 만들면서 지역 특산품에 대해서도 알게 되고 자부심도 갖게 되었다. 와인을 만들기 위한 과학적 지식 뿐 아니라 와인의 역사에 대해 관심을 갖게 되었으며 이를 통해 프랑스나 이탈리아 등 세계 여러 나라에 대한 관심이 생기면서 생각하는 시야가 넓어졌다.

2. 활동을 하면서 느끼고 생각한 점은 무엇인가요?

처음에는 STEAM이 뭔지도 몰랐고 그저 좋은 경험이라 하여 일단 참가하였다. 주제가 포도가 아닌 우리 지역 특산품인 등자배로 만드는 와인이이기 때문에 어려운 점이 많았다. 실패도 하고 막막하기만 했는데 점점 시간이 지날수록 우리의 지식이 넓어지면서 와인이 만들어 지는 것이 신기했다. 또한 이 과정에서 같이 하는 친구들과 선생님과의 관계도 가까워 지고 재미있었다.

3. 활동을 하면서 좋았던 점과 아쉬웠던 점은 무엇인가요?

좋았던 점은 와인제조법, 와인의 역사, 포도의 종류 등 와인에 관한 많은 지식과 정보를 알게 되었다. 파주 산머루 농원, 충주 리쿼리움, 문경 오미자 와이너리 등 여러 가지 체험 활동을 다녀오면서 전문적 지식이나 체험 등을 할 수 있어서 좋았다.

아쉬운 점은 STEAM이 정규 과목이 아니기 때문에 야간 자율 학습을 빼거나 주말을 이용해야 하는 등 시간이 맞지 않 아 어려웠으며, 무엇보다 우리를 지도해 주시는 교수님과 지속적인 연계를 할 수 없었던 점이 아쉬웠다.

4. 이번 활동을 통해 배운 점을 앞으로 어떻게 활용할 수 있을까요?

와인을 만들면서 배우는 여러 가지 배경 지식들은 나에게 잊지 못한 기억으로 남을 것이다. 또한 타자 실력이나 보고서 작성 능력, 대화를 할 때 자기주장을 올바르게 말할 수 있는 능력들은 사회에서 매우 필요한 능력이라 생각한다. 또한 와 인에 대한 상식이라든지 바람직한 술 문화에 대한 고민은 앞으로의 삶에서 한 번쯤은 생각해야 할 문제라 생각한다.