훌륭한 와인과 훌륭한 숙성

까다로운 미각을 위한 과학의 맛

과제병에서 빼내기 어려운 샴페인 마개 문제가 사출 성형 공정으로 인한 것인지 확인해야 합니다.
해결책JMP를 사용하여 문제의 원인을 찾아내고 수정할 수 있는 실험을 설계합니다.
결과G3는 문제의 원인이 스토퍼와 무관한, 부수적 병입 및 포장과 관련되었다는 사실을 효율적으로 찾아내 문제 해결을 간소화하고 시간과 비용을 절약했습니다.

좋은 와인의 맛과 향을 지키기 위해서는 세심한 패키징이 필수적입니다. 이 까다로운 술을 고객에게 성공적으로 전달하기 위한 핵심은, 적절한 병입 조건과 마감재를 선택하고 관리하는 일입니다. 당연하게도 마개의 역할은 매우 중요합니다. 보통 천연 코르크나 플라스틱, 스크류 캡이 사용되는데, 마개의 성형이나 작업이 적절하지 않으면 훌륭한 와인도 쉽게 변질되어 버립니다.

이러한 마개의 중요성 때문에 와인 메이커들은 G3 엔터프라이즈를 찾아옵니다. 캘리포니아 모데스토에 위치한 이 회사는 음료 업계를 위한 다양한 제품과 서비스를 제공하고 있습니다. 주력 분야는 와인의 병입, 라벨, 테스트, 공정 컨설팅 및 물류와 관련된 고객사의 과제를 해결하는 것입니다. 그중에는 고급 병입/밀봉과 이에 관련된 노하우도 포함되어 있습니다.

훌륭한 와인의 풍미를 음미하는 즐거움에서 마감재가 차지하는 비중은 얼마나 될까요? 캐쥬얼 와인을 즐기는 사람이라면 그리 깊게 생각하지 않겠지만, 존 커닝햄(John Cunningham)에게는 곧 일입니다. G3 엔터프라이즈의 연구개발 매니저인 그는, 좋은 와인을 만들기 위해서는 지극한 정성이 필요하단 걸 인정하지만, 한편으론 체계적인 과학이야말로 최고의 제품으로 가는 가장 확실한 길이라는 걸 잘 알고 있습니다. 궁극적으론 소비자들이 더 맛있고 더 만족스러운 와인을 경험할 수 있도록 마개를 개선하는 것이 바로 커닝햄이 맡고 있는 일입니다.

JMP를 이용해 G3 엔터프라이즈는 천연 코르크의 실란트 코팅부터 알루미늄 스크류 캡 라이너 설계에 이르기까지 다양한 공정과 제품을 개선하고 있습니다. 코르크와 캡은 다양한 와인의 서로 다른 요구사항을 충족시키는 특수 처리에 가장 적합한 마감재입니다. 전통적으로 본능과 감각에 의존해왔던 업계에, JMP는 고도로 정확한 데이터를 가져왔습니다. 그리고 JMP는, 한때 회의적이었던 사람들에게도, 체계적이고 과학적인 접근법이야말로 최고급 와인의 뛰어난 품질을 보증한다는 믿음을 심어주고 있습니다.

얼만큼 숨 쉬게 할 건가?

특정 와인에 가장 적합한 클로저를 고르는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 드라이한지 스위트한지, 복합적인 레드인지 단순한 블러쉬인지, 스파클링인지 일반 와인인지에 따라 모두 달라집니다. 대체 어떤 마개를 골라야 할까요?

전통주의자들은 스크류 캡으로 밀봉된 와인을 보고 고개를 젓겠지만, 와인에 따라서 코르크보다 캡이 나은 선택일 수 있습니다. 와인 패키징에서 가장 중요한 점은 산소 관리입니다. 병입 과정에서 유입되는 산소량을 조절해야 함은 물론, 개봉 전까지 병 숙성 과정에서 마개를 통과하는 산소 유입률도 관리해야 합니다. 천연 코르크는 보통 봉하는 동안 더 많은 산소가 유입되고 스크류 캡보다 높은 산소투과율(OTR)을 갖습니다. 제대로 설계하고 작업했다면, 코르크보다는 캡이 보다 예측 가능한 범위 내에서 기능합니다. 그러나 어떤 마개도 완벽하지는 않습니다.

이에 대한 커닝햄의 설명입니다. “병에 코르크를 밀어넣을 때 코르크가 압축되면서 병 속으로 약간의 산소가 유입됩니다. 삽입된 후에도 코르크를 통해 공기 중의 산소가 미세하게 유입됩니다. 캡으로 마감된 제품도 산소가 유입되기는 하지만, 보통은 훨씬 느린 속도로 진행됩니다.” 와인 제조사들은 병입 과정과 이후 병 속으로 유입되는 산소량에 따른 병 숙성을 감안하여 와인을 만듭니다.

“산소 투과율이 매우 낮은 스크류 캡을 사용하려면, 와인은 시음 적기여야 하며 산화를 막기 위한 이산화황도 덜 필요합니다. 스크류 캡은 프루티하고 가벼운 와인을 다룰 때, 산화를 원하지 않는 경우에 가장 좋습니다. 과일향을 유지해 주거든요. 반면, 병 숙성이 필요한 무거운 레드와인이라면 질 좋은 코르크가 최선의 선택이 될 수 있습니다.”

이러한 밀봉의 과학에서 결론은, 매일 새로운 연구 결과가 나오고 있긴 하지만 그것만으로는 충분하지 않다는 점입니다. 이러한 결과를 이해하고, 또 공정이나 제품 변경에 대해 적절한 결정을 내리기 위해 필요한 것이 바로 JMP와 DOE(Design of Experiments, 실험설계)입니다.

JMP®는 G3가 나아갈 방향을 제시

커닝햄은 말합니다. “우리는 JMP를 사용하여 공정 운영을 최적화하고 있습니다. 제어할 수 있는 모든 공정 변수를 분류하고, 적절한 실험 순서를 설계하고, 테스트를 수행하며, 제품 또는 공정 개선 목표와 관련된 품질 특성을 모델링합니다.”

그동안 커닝햄이 경험했던 다양한 운영에서 흔한 실수는 공정관리 조직이 시스템의 모든 공정 변수를 보정하려 하는 것입니다. 완벽한 프로세스를 추구하는 건 좋지만, 이런 방법은 보통 너무 많은 시간과 자원이 소요됩니다. “결국은 시간이 부족해서 핵심 공정 변수를 보정하지 못하고 품질 특성 구현에도 실패하는 경우가 대부분입니다. 모든 것이 무너져 버리고, 이유조차 알 수 없습니다.”

JMP는 커닝햄이 이런 실패를 피할 수 있게 해줍니다. 공정을 모델링하면 고품질 제품을 경제적으로 생산하기 위해 어떤 공정 변수가 중요한지를 판단할 수 있습니다. 그럼 G3는 이 변수들 보정에만 자원을 집중할 수 있습니다. 실제로 품질에 별다른 영향을 미치지 않는 공정에서는 방해만 되는 센서와 디스플레이를 제거했습니다. 이를 통해 공정관리 조직은 비용과 가장 밀접한 변수에 더 많은 시간을 투자할 수 있게 됩니다.

“JMP는 우리에게 방향을 제시한다“고 커닝햄은 말합니다. “선별 설계를 사용하여 주의가 필요한 공정 변수를 신속하게 식별합니다. 모델링의 초기 단계에서는 부인할 수 없을만큼 큰 영향을 미치는 중요 요인들을 찾습니다. 이런 변수가 발견되면 공정의 성격을 더 깊이 이해하기 위한 정제 과정을 시작합니다. 궁극적으로는 이 모델을 통해 문제를 일으키는 공정 변수에 집중할 수 있으며, 신속하고 자신 있게 이를 다룰 수 있습니다.”

이는 커닝햄과 그의 팀이, 병에서 잘 돌아가지도 빠지지도 않던 샴페인 마개 문제를 해결하기 위해 취한 접근법이기도 합니다.

“이런 문제는 보통 사출 성형 공정에서 사양을 벗어나 발생하는 결함이라고 생각하는 것이 일반적입니다. 그래서 우리는 그 공정을 모델링하고, 특정 특성을 중심에 두고 실험을 수행하여 성형 공정이 실제로 문제의 원인인지 확인하기로 했습니다.”

운영 조직에서 사출 성형기의 냉각 공정을 막 변경한 시점이었기 때문에, 이런 변화가 원인일 가능성이 높다는 의견이 우세했습니다. 이 이론은 충분히 말이 되었고, 모델링을 통해 테스트할 수 있었습니다.

누가 봐도 확실해 보였으므로 몇몇 동료들은 이 가정을 테스트하는 것이 시간 낭비라고 생각했습니다. 그러나 커닝햄은 그 영향을 계량화하길 원했습니다. 그는 부분 요인 배열이 불포화 상태이기 때문에 냉각 요인을 선별 배열에 추가해도 테스트 실행 횟수는 늘어나지 않을 것이라고 설명했습니다. 큰 영향을 미칠 거라고 예상하면서 커닝햄은 이 요소를 모델에 추가했습니다.

“그래서 우리는 모델의 배열에 냉각 계수를 포함 시켰으며, 이는 레버리지 플롯에서 거의 평평했습니다. 문제와 관련이 없었던 거죠. 저는 JMP의 멋진 모델링 그래픽을 사용하여 데이터를 보여줬습니다. 그래픽은 어떤 요인이 큰 영향을 미쳤으며 어떤 요인이 모델 정제 작업에서 제거될 수 있는지 명확하게 드러냈습니다. 아무도 반박하지 않았습니다.” 커닝햄의 말입니다.

이후 G3는 선별 모델을 확정하고, 고해상도 모델링을 실시하여 사양을 만족하는 제품을 만드는 최선의 방법을 결정했습니다. 커닝햄은 이러한 지식을 확보한 후 고객의 패키지 테스트 사양을 충족하는 제품을 생산하는 건 수월했다고 말합니다. 고객 시설에서 테스트한 결과, 잘 돌아가지 않는 문제는 여전히 남아있었습니다. 커닝햄과 그의 팀은 문제가 아닌 부분을 파악했지만, 여전히 문제의 원인을 찾아야 했습니다.

그래서 G3는 고객이 병입 라인과 나머지 포장 과정에서 추가적인 DOE를 수행할 수 있도록 지원했습니다. 문제의 원인은 G3의 제조 공정이 아닌 다른 부분에 있었습니다.

“DOE가 아니었다면 이 모든 공정 변수를 확인할 수 있는 방법이 없었을 겁니다. 수없이 많은 실험을 반복했더라도 여전히 교호 작용을 놓쳤겠지요. JMP는 실험의 설계, 분석 및 결과에 대한 설명을 용이하게 해주었습니다. 기본적으로 DOE 접근법은 최소한의 자원을 이용해 합리적인 시간 내에 문제를 해결할 수 있는 유일한 방법이었습니다.”

어디를 향해야 하는가?

커닝햄은 회상합니다. “이것은 많은 사람들에게 눈이 뜨이는 경험이었습니다. 이후 문제가 생겼을 때 공식적으로 또는 비공식적으로 우리 팀에 찾아오기 시작했습니다. 우리는 DOE를 통해 생성된 모델을 사용하면 공정을 제어할 수 있다는 것을 보여준 겁니다. 사람들의 사고방식을 바꿔놓았죠.”

G3에서는 이외에도 많은 프로세스 모델링 및 제품 설계 프로젝트가 진행 중이며, JMP는 지속적으로 프로세스 변경, 패키징 라인 설정 및 제품 개선과 관련된 의사결정을 돕고 있습니다. G3는 천연 코르크 인쇄부터 알루미늄 캡 라이너 설계에 이르는 공정에서, 또한 코르크 주입기에서 캡 닫는 기계, 캡슐에 이르는 패키징 라인에서 JMP를 성공적으로 사용하고 있습니다.

“JMP는 우리가 집중해야 할 공정 변수를 제대로 선택했는지, 그리고 올바른 방향으로 가고 있는지 판단하는데 큰 도움이 됩니다.”

며칠 걸리던 일을 몇 초 만에

커닝햄은 가끔씩 JMP를 사용하기 전, 스프레드시트로 실험설계를 수행하던 시절을 떠올리곤 합니다. "지금은 몇 초 밖에 걸리지 않은 작업이지만, 예전이라면 며칠씩 붙잡고 있어야 했을 겁니다."

JMP는 다양한 관점에서 데이터를 살펴보고 더욱 깊은 분석을 할 수 있게 해줍니다. G3는 포도주 양조처럼 전통이 중요한 산업에선 특히 확실한 근거에 기반한 변화가 필수라는 것을 잘 알고 있습니다.

커닝햄은 업계 내에서 DOE가 점점 인기를 얻는 것을 느끼고 있습니다.

“조금 전에도 와인 포장 회사 임원과 이야기를 나눴습니다. 새로운 엔지니어를 채용하려 하는데, 반드시 DOE 경력이 있어야 한다고 하더군요. 운영 최적화를 위한 프로세스 모델링 방법론이 점차 확산되고 있습니다.” 커닝햄은 말을 맺었습니다.


JMP는 실험의 설계, 분석 및 결과에 대한 설명을 용이하게 해주었습니다. 기본적으로 DOE 접근법은 최소한의 자원을 이용해 합리적인 시간 내에 문제를 해결할 수있는 유일한 방법이었습니다.
존 커닝햄

연구개발 매니저
G3 엔터프라이즈

추가 링크
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