알코올 도수
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1. 개요
알코올 도수는 알코올 음료에 포함된 에탄올의 양을 나타내는 지표로, 부피 분율로 표시되며, 법적, 생물학적 임계 수준에 따라 알코올 음료의 정의와 허용 범위가 결정된다. 알코올 도수는 부피 변화로 인해 부피 분율과 차이를 보일 수 있으며, 비중을 이용하여 알코올 함량을 추정하는 다양한 공식이 사용된다. 알코올 함량은 알코올 프루프, 알코올 중량 백분율(ABW) 등 다양한 방식으로 표기되며, 한국에서는 알코올 도수(ABV)를 사용한다.
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| 알코올 도수 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 술에 포함된 알코올의 부피 비율을 나타내는 척도 |
| 약어 | ABV (Alcohol by Volume) |
| 측정 기준 | 20 °C (68 °F) |
| 역사 | 조제프루이 게이뤼삭이 개발 |
| 계산 | |
| 공식 | 알코올 부피 비율 (%) = (알코올 부피 / 전체 부피) × 100 |
| 예시 | 100 mL의 술에 10 mL의 알코올이 들어 있다면, 알코올 도수는 10% ABV이다. |
| 밀도 고려 | 알코올의 밀도 (20 °C에서 약 0.78945 g/mL)를 고려하여 질량 백분율로 계산할 수도 있다. |
| 나라별 규정 | |
| 표기 허용 오차 | 나라마다 다르지만, 일반적으로 ±0.5% ABV 정도의 오차를 허용한다. |
| 측정 방법 | |
| 증류주 | 주정계 (alcoholmeter)를 사용하여 측정 |
| 맥주와 와인 | 증류를 통해 알코올을 분리한 후 주정계로 측정 ebulliometer를 사용하여 끓는점 측정 적외선 분광법을 사용하여 측정 |
| 참고 | |
| 관련 용어 | Proof (주정 강도) Alcohol by weight (ABW, 중량 기준 알코올 함량) |
2. 부피 변화
서로 다른 도수의 알코올 용액을 혼합하면 일반적으로 부피 변화가 발생한다. 이는 알코올과 물 분자 간의 상호작용, 특히 수소 결합으로 인해 분자 간 간격이 변하기 때문이다. 물과 에탄올은 모두 극성 용매이기에 물을 에탄올에 첨가하면 물 분자가 에탄올의 히드록시기에 끌려 분자 간 간격이 더 가까워진다.
2. 1. 부분 몰 부피
서로 다른 도수의 알코올 용액 두 개를 섞으면 일반적으로 부피가 변한다. 순수한 물에 질량 기준 24% 미만의 용액을 섞으면 전체 부피가 약간 증가하는 반면, 24% 이상의 두 용액을 섞으면 부피가 감소한다. 서로 다른 용액을 섞어 부피가 변하는 현상을 "부분 몰 부피"라고 한다. 물과 에탄올은 모두 극성 용매이다. 물을 에탄올에 첨가하면 더 작은 물 분자는 에탄올의 하이드록시기(-OH기)에 끌리고, 각 분자는 다른 분자의 극성장을 바꾼다. 이러한 인력으로 인해 비극성 혼합물에서 일반적으로 발견되는 것보다 분자 간의 간격이 더 가까워진다.[6]
2. 2. 부피 분율과의 관계
서로 다른 도수의 알코올 용액 두 개를 섞으면 일반적으로 부피가 변한다. 순수한 물에 질량 기준 24% 미만의 용액을 섞으면 전체 부피가 약간 증가하는 반면, 24% 이상의 두 용액을 섞으면 부피가 감소한다. 서로 다른 용액을 섞어 부피가 변하는 현상을 "부분 몰 부피"라고 한다. 물과 에탄올은 모두 극성 용매이다. 물을 에탄올에 첨가하면 더 작은 물 분자는 에탄올의 히드록시기(-OH기)에 끌리고, 각 분자는 다른 분자의 극성장을 바꾼다. 이러한 인력으로 인해 비극성 혼합물에서 일반적으로 발견되는 것보다 분자 간의 간격이 더 가까워진다.[6]
따라서 알코올 도수는 백분율로 표시되는 부피 분율과 같지 않다. 화학에서 널리 사용되는 부피 분율(일반적으로 v/v로 표시)은 각 성분을 따로 측정했을 때 혼합물의 모든 성분의 합으로 나눈 특정 성분의 부피로 정의된다. 예를 들어, 50% 알코올 도수의 에탄올 용액 100 mL를 만들려면 에탄올 50 mL에 물을 넣어 정확히 100 mL가 되도록 한다. 반면에 50% v/v 에탄올 용액을 만들려면 에탄올 50 mL와 물 50 mL를 섞을 수 있지만, 혼합 시 부피 변화로 인해 결과 용액의 부피는 100 mL보다 작아지며 에탄올 농도가 더 높아진다.[6] 차이는 크지 않으며, 최대 차이는 2.5% 미만이고, 20% 미만의 농도에서는 0.5% 미만의 차이를 보인다.
3. 임계 수준
알코올 도수는 생물학적, 법적 측면에서 다양한 임계 수준을 가진다.
낮은 알코올 도수의 음료는 인체에서 빠르게 대사되어 취하기 어렵다. 알코올 발효 과정은 생성되는 알코올 농도가 효모가 견딜 수 있는 수준을 넘어서면 느려지다가 결국 중단된다.
3. 1. 법적 임계 수준
일부 국가에서는 법률에 따라 알코올 음료로 간주되는 알코올 도수의 하한선을 규정하고 있다. 예를 들어, 대한민국에서는 주세법상 알코올분 1도 이상의 음료를 주류로 정의한다.일부 국가(예: 이란)에서는 종교적인 이유로 알코올을 금지하지만, 저알코올 맥주(<0.5%)는 예외적으로 허용(또는 이슬람 용어로 "할랄")하는 경우도 있다.[7]
3. 2. 생물학적 임계 수준
낮은 알코올 도수의 음료는 인체에서 빠르게 대사되므로, 건강한 사람이 이를 마시고 취하기는 거의 불가능하다. 독일 자원자들을 대상으로 한 연구에서 0.4% 알코올 도수의 맥주 1.5L를 한 시간 안에 빠르게 마셨을 때 최대 혈중알코올농도(BAC)는 0.0056%에 불과했다.[8] 건강한 사람의 신장은 시간당 0.8~1.0L의 물만 배출할 수 있으므로, 알코올 중독이 발생하기 전에 수분 중독이 발생할 가능성이 높다.[9]알코올 발효 과정은 생성된 알코올의 농도가 효모가 견딜 수 있는 수준을 넘어서면 속도가 느려지고 결국 중단된다. 이는 증류되지 않은 알코올 음료의 알코올 도수 상한선을 정의한다. 일반적으로 맥주 효모의 내성은 8~12%이고, 와인 효모는 일반적으로 14~18%이며, 특수 효모는 20% 알코올 도수에 이른다. 그 이상의 도수를 얻으려면 증류가 필요하며, 이를 통해 주류가 생산된다.[10][11]
4. 일반적인 알코올 도수
일반적으로 음료에 함유된 알코올의 양은 종류에 따라 다르다.
| 음료 | 일반적인 알코올 도수 (%) | 최저 | 최고 |
|---|---|---|---|
| 과일 주스 (천연 발생) | 0–0.11% [12] | 0.00 | 0.11 |
| 저알코올 맥주 | 0.05–1.2% | 0.05 | 1.02 |
| 크바스 | 0.05–1.5% | 0.05 | 1.50 |
| 케피어 | 0.2–2.0% | 0.20 | 2.00 |
| 소비아 | 0.2–6.8% | 0.20 | 6.80 |
| 콤부차 | 0.5–1.5% | 0.50 | 1.50 |
| 쿠미스 | 0.7–4.5% (일반적으로 0.7–2.5%) | 0.70 | 4.50 |
| 보자 | 1.0% | 1.00 | 1.00 |
| 치차 | 1.0–11% (일반적으로 1–6%) | 1.00 | 11.00 |
| 투바 | 2.0–4.0% | 2.00 | 4.00 |
| 츄하이 | 3.0–12.0% (일반적으로 3–8%) | 3.00 | 12.00 |
| 풀케 | 2.0–7.0% (일반적으로 4–6%) | 2.00 | 12.00 |
| 맥주 | (일반적으로 4–6%) | 2.00 | 10.00 |
| 사이다 | (일반적으로 4–8%) | 4.00 | 8.00 |
| 팜 와인 | 4.0–6.0% | 4.00 | 6.00 |
| 알코팝 | 4.0–17.5% | 4.00 | 17.50 |
| 몰트 리커 | 5.0-9.0% | 5.00 | 9.00 |
| 하드 셀처 | 5.0% | 5.00 | 5.00 |
| 포 르코 | 6–14% | 6.00 | 14.00 |
| 막걸리 | 6.5–7% | 6.50 | 7.00 |
| 구치카미자케 | 7% [13] | 7.00 | 7.00 |
| 보리 와인 (스트롱 에일) | 8–15% | 8.00 | 15.00 |
| 미드 | 8–16% | 8.00 | 16.00 |
| 와인 | 5.5–16% (대부분 12.5–14.5%) [14] | 5.50 | 16.00 |
| 바할리나 | 10–13% | 10.50 | 13.00 |
| 바시 | 10–16% | 10.00 | 16.00 |
| 빅네이 와인 | 12–13% | 12.00 | 13.00 |
| 두핫 와인 | 12–13% | 12.00 | 13.00 |
| 타푸이 | 14–19% | 14.00 | 19.00 |
| 킬주 | 15–17% | 15.00 | 17.00 |
| 디저트 와인 | 14–25% | 14.00 | 25.00 |
| 사케 | 15% (병입 전 희석하지 않은 경우 18–20%) | 15.00 | 20.00 |
| 리큐르 | 15–55% | 15.50 | 55.00 |
| 증류주 와인 | 15.5–20% (유럽 연합에서는 15–22%)[15] | 15.50 | 22.00 |
| 소주 | 14–45% (일반적으로 17%) | 14.00 | 45.00 |
| 탁주 | 18–25% | 18.00 | 25.00 |
| 쇼츄 | 25–45% (일반적으로 25%) | 25.00 | 45.00 |
| 아와모리 | 25–60% (일반적으로 30%) | 25.00 | 60.00 |
| 르우데 | 27–45% (일반적으로 35% – 루우탐 제외 – 40–45%) | 27.00 | 45.00 |
| 비터스 | 28–45% | 28.00 | 45.00 |
| 애플잭 | 30–40% | 30.00 | 40.00 |
| 피스코 | 30–48% | 30.00 | 48.00 |
| 추이카 | 30–65% (일반적으로 35–55%) | 30.00 | 65.00 |
| 메스칼, 테킬라 | 32–60% (일반적으로 40%) | 32.00 | 60.00 |
| 보드카 | 35–95% (일반적으로 40%, 유럽 연합에서는 최소 37.5%) | 35.00 | 95.00 |
| 럼 | 37.5–80% (일반적으로 40%) | 37.50 | 80.00 |
| 브랜디 | 35–60% (일반적으로 40%) | 35.00 | 60.00 |
| 그라파 | 37.5–60% | 37.50 | 60.00 |
| 우주 | 37.5% | 37.50 | 37.50 |
| 진 | 37.5–50% | 37.50 | 50.00 |
| 팔링카 | 37.5–86% (일반적으로 52%) | 37.50 | 86.00 |
| 카샤사 | 38–48% | 38.00 | 48.00 |
| 소톨 | 38–60% | 38.00 | 60.00 |
| 슈트로 | 38–80% | 38.00 | 80.00 |
| 페르넷 | 39–45% | 39.00 | 45.00 |
| 람바노그 | 40–45% | 40.00 | 45.00 |
| 날레프카 | 40–45% | 40.00 | 45.00 |
| 치푸로 | 40–45% | 40.00 | 45.00 |
| 라키 | 40–50% | 40.00 | 50.00 |
| 스카치 위스키 | 40–70+% | 40.00 | 70.00+ |
| 위스키 | 40–70+% (일반적으로 40%, 43% 또는 46%) | 40.00 | 70.00+ |
| 백주 | 40–65% | 40.00 | 65.00 |
| 차차 | 40–70% | 40.00 | 70.00 |
| 버번 위스키 | 최소 40% (병입 시) | 40.00 | 80.00 |
| 라키야 | 40–86% | 42.00 | 86.00 |
| 마오타이 | 43–53% | 43.00 | 53.00 |
| 압생트 | 45–89.9% | 45.00 | 89.90 |
| 아락 | 60–65% | 60.00 | 65.00 |
| 오기 | 60–75% | 60.00 | 75.00 |
| 포틴 | 60–95% | 60.00 | 95.00 |
| 센터비 | 70% | 70.00 | 70.00 |
| 중성곡물증류주 | 85–95% | 85.00 | 95.00 |
| 코코로코 | 93–96% [16] | 93.00 | 96.00 |
| 정제된 알코올 | 95% ~ 97.2% (실제 한계치) | 95.00 | 97.20 |
5. 알코올 함량 추정
와인 및 맥주 제조 과정에서 효모는 당분을 소비하고 알코올을 생성한다. 비중계를 사용하여 발효 전후 용액의 비중(SG) 변화를 측정하면 알코올 함량을 추정할 수 있다. 물에 녹아있는 당의 밀도는 물에 녹아있는 알코올의 밀도보다 크기 때문에 비중의 변화를 통해 알코올 함량을 알 수 있다.
5. 1. 비중(SG) 측정
와인과 맥주 생산 과정에서 효모가 당분 용액에 첨가된다. 발효 과정에서 효모는 당분을 소비하고 알코올을 생성하는데, 물에 녹아있는 당의 밀도는 물에 녹아있는 알코올의 밀도보다 크다. 비중계를 사용하여 발효 전후 용액의 비중(SG) 변화를 측정하면 용액의 알코올 함량을 추정할 수 있다. 양조업자와 와인 제조업자는 제조된 술의 알코올 함량을 추정하기 위해 여러 경험적 공식을 사용한다.비중은 액체의 밀도를 물의 밀도에 대한 상대적인 값으로 나타낸 것이다. 예를 들어 액체의 밀도가 물의 밀도의 1.05배라면 비중은 1.05이다. 영국 양조업계에서는 물의 기준값을 1000으로 간주하는 것이 일반적이므로, 같은 예시의 맥주의 비중은 1050으로 표기된다. 여기서의 공식은 비중에 대해 전자의 정의를 사용한다고 가정한다.
5. 2. 경험식
효모가 당분 용액에 첨가되면 발효 과정에서 당분을 소비하고 알코올을 생성한다. 이때, 비중계를 사용하여 발효 전후 용액의 비중(SG) 변화를 측정하여 알코올 함량을 추정할 수 있다. 여러 경험적 공식이 사용되는데, 일반적인 공식은 다음과 같다.[17]: ABV ≈ 135 × (초기 SG - 최종 SG)
여기서 계수 135는 SG 변화량(초기 SG - 최종 SG)이 0.000~0.179 범위의 중간에서 가장 정확하다. SG와 브릭스의 상관관계는 비선형적이므로, 정확도를 높이기 위해 범위를 나누어 계수를 달리 적용하기도 한다.
| SG 변화량 | ABV | 계수 |
|---|---|---|
| 0.000 - 0.038 | 0 - 5 | 133 |
| 0.038 - 0.075 | 5 - 10 | 134 |
| 0.075 - 0.112 | 10 - 15 | 135 |
| 0.112 - 0.148 | 15 - 20 | 136 |
| 0.148 - 0.179 | 20 - 24 | 137 |
칼 발링의 실험식에서 유도된 고급 공식은 알코올 농도 변화에 따른 비중(SG) 변화와 모든 당이 알코올로 전환되지 않는다는 사실을 보정한다.[17]
그 외에도, 영국의 작가 사이릴 베리(Cyril Berry)는 와인의 알코올 도수를 계산하는 간단한 방법을 제시했다.
: ABV ≈ 136 × (시작 비중 - 최종 비중)
맥주의 경우, 다음의 알코올 도수 계산법이 사용되기도 한다.[18]
: ABV ≈ 131 × (초기 비중 - 최종 비중)
6%를 초과하는 높은 ABV의 경우, 다음 공식을 사용하기도 한다.[19]
: ABV ≈ 132.9 × ( (초기 비중 - 최종 비중) / 최종 비중 )
6. 알코올 함량 표기 방법
알코올 함량을 나타내는 방법에는 알코올 도수 외에도 여러 가지가 있다.
영어권에서는 알코올 프루프(proof) 단위를 사용하기도 한다. 미국 프루프는 알코올 도수(ABV)의 2배이며, 영국 프루프는 알코올 도수의 약 1.75배이다. 예를 들어 알코올 도수 4%는 8 미국 프루프, 7 영국 프루프와 거의 같다. 미국에서는 알코올 도수 표기가 의무화되어 있으며, 프루프를 병기할 수 있다. 영국은 1980년부터 EU 표준인 국제법정계량기구에 따라 알코올 도수(ABV)로 바뀌었다.
일부 미국 주에서는 알코올 음료를 규제하고 과세하기 위해 알코올 중량 백분율(ABW)을 사용한다.[20] ABW는 음료 질량 중 알코올 질량의 비율을 질량 백분율로 나타낸 것이다. 알코올 도수가 비교적 낮을 경우, 중량 기준 알코올 백분율은 알코올 도수의 약 4/5이다. 예를 들어 3.2% ABW는 약 4% 알코올 도수이다.[21]
ABW에 따라 알코올 음료를 규제, 과세하는 미국의 주는 다음과 같다.
6. 1. 알코올 프루프 (Alcohol proof)
알코올 프루프(proof)는 영어권에서 알코올 도수 외에 사용되는 단위이다. 미국 프루프는 알코올 도수(ABV)의 2배이며, 영국 프루프는 알코올 도수의 약 1.75배이다. 예를 들어 알코올 도수 4%는 8 미국 프루프와 같고, 7 영국 프루프와 거의 같은 에탄올 농도이다.미국에서는 연방규정집(Code of Federal Regulations; CFR)에 따라 알코올 도수 표기가 의무화되어 있으며, 프루프 표기는 병기할 수 있다. 영국도 EU 표준인 국제법정계량기구에 따라 1980년부터 알코올 도수(ABV)로 바뀌었다. 예를 들어, 알코올 도수가 80%인 슈트로(Stroh) 럼은 유럽에서 판매될 때 "슈트로 80(Stroh 80)"으로 광고되고 라벨이 붙지만, 미국에서는 "슈트로 160(Stroh 160)"으로 명명된다.
영어권에서 알코올 도수는 주로 %로 표시하며, 프루프에는 degree영어 또는 °영어를 사용한다.
6. 2. 알코올 중량 백분율 (Alcohol by weight, ABW)
일부 미국 주에서는 알코올 음료를 규제하고 과세하기 위해 알코올 중량 백분율(ABW)을 사용한다.[20] ABW는 음료 질량 중 알코올 질량의 비율을 질량 백분율로 나타낸 것이다. 알코올 도수(ABV)와 ABW는 다음 관계식을 통해 변환할 수 있다.:
알코올 도수가 비교적 낮을 경우, 중량 기준 알코올 백분율은 알코올 도수의 약 4/5이다. 예를 들어 3.2% ABW는 약 4% 알코올 도수이다.[21] 그러나 알코올과 물의 혼합성으로 인해 변환 계수는 일정하지 않고 알코올 농도에 따라 달라진다.
ABW에 따라 알코올 음료를 규제하고 과세하는 미국의 주는 다음과 같다.
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