RT(냉동톤), usRT(미국냉동톤), CRT(냉각톤), 제빙톤 개념 정리

안녕하세요. 일시블맨입니다. 금일은 건축설비 중 특히 냉난방 시스템의 장비에서 많이 사용되는 단위인 RT(냉동톤), usRT(미국냉동톤), CRT(냉각톤), 제빙톤 등에 대해서 한 번 알아보려고 합니다. 각 단위들이 무엇을 의미하고 어떻게 단위환산이 되는지 확인해보겠습니다.

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1. RT (냉동톤) 

RT는 Ton of Refrigeration의 약자이며, 냉동톤이라고 부릅니다. 이 냉동톤의 정의을 알아보면 1RT는 24시간 동안, 표준기압(1atm)에서 0℃ 순수 1ton[1,000kg]을 0℃ 얼음으로 얼릴 때 필요한 열량을 의미합니다. 쉽게말해 24시간 동안 0℃ 물 1ton을 0℃ 얼음으로 냉각시킬 때 필요한 열량으로도 이해하면 됩니다. 
물이 얼음이 되는 상변화 과정에서는 응고잠열이 발생하며, 이는 333.6[kJ/kg] = 79.68[kcal/kg]입니다. 이 것을 통해 1RT을 다음과 같은 수식으로 나타 낼 수 있습니다.

사진1. RT(냉동톤) kcal/h 변환식

 
위 두 식을 통해 1RT은 3.861[kW]와 3,320[kcal/h]로 나타낼 수 있는 것을 알았습니다.
 
 

2. usRT (미국냉동톤)

usRT는 미국과 영국에서 사용하는 냉동톤의 단위입니다. 냉동톤이라는 같은 개념이지만 usRT라고 다르게 표기를 하는 이유는 바로 미국, 영국에서는 lb(파운드)와 BTU(영국열단위)를 사용하기 때문입니다. 따라서 위 RT에서 사용된 [ton], [kcal]를 [lb], [BTU]로 변환하여야 합니다.

• 1 [lb] = 0.4535 [kg]
• 1 [미국ton] = 2,000 [lb] = 907.18[kg] (※ 미국톤은 1,000kg 1톤과는 다르다)
• 1 [kcal] = 3.968 [BTU]  / 1[BTU] = 0.252[kcal]
• 얼음융해열 = 79.68[kcal/kg] = ( 79.68 × 3.968 [BTU] ) ÷ ( 2.2 [lb] ) = 144[BTU/lb]

usRT의 정의는 24시간 동안, 표준기압(1atm)에서 0℃ 순수 1[미국ton] (= 907.18[kg] = 2,000[lb])을 0℃ 얼음으로 얼릴 때 필요한 열량입니다. 이 때 RT와 다른 점은 바로 순수의 질량이 1,000kg(1ton)이 아니라 907.18kg(1미국ton) 이라는 점입니다.

사진2. usRT(미국냉동톤) kcal/h 변환식

 
위 두 식을 통해 1usRT는 12,000[BTU/h]와 3,024[kcal/h]로 나타낼 수 있습니다. 그리고 위에서 언급했듯이 RT보다 물의 질량이 작기 때문에 usRT가 RT보다 작은 것도 확인 할 수 있습니다.
 
 

3. CRT (냉각톤)

다음은 냉각탑의 용량 산정 시 많이 사용되는 CRT(냉각톤)에 대해 알아보겠습니다. CRT는 Cooling Refrigeration Ton의 줄임말로써 1usRT 당 응축기에서 제거해야할 열량을 의미합니다. 냉동사이클을 생각해보면 증발기에서 냉매가 건포화증기가 되면서 흡수한 열량을 압축기에서 단열압축 후 응축기에서 응축과정을 통해 열을 방출(제거)하게 됩니다. 이 때 방출하는 열량은 CRT의 열량으로써 증발기에서 흡수한 열량 + 압축기에의 열량의 합과 동일합니다. 따라서 아래와 같은 식이 나오게 됩니다.
 
1[CRT] = 1[USRT] + 압축일[kcal/h] = 3,024[kcal/h] + 860[kcal/h] = 3,884[kcal/h] ≒ 3,900[kcal/h]
 
위와 같이 보통 1[CRT]는 3,900[kcal/h]를 의미하며, 냉각탑 선정 시 용량의 단위가 됩니다.
 
 

4. 제빙톤

마지막으로 제빙톤에 대해 알아보도록 하겠습니다. 제빙톤의 정의는 25℃의 물 1[ton]을 24시간 동안 -9℃ 얼음으로 변화시킬 때의 냉동능력을 1제빙톤이라고 합니다. 제빙톤을 구할 때는 아래와 같이 총 3가지의 상변화를 확인 해야합니다.

• ① 25℃ 물 → 0℃ 물 (현열 발생, 물 비열 1[kcal/kg·℃] )
• ② 0℃ 물 → 0℃ 얼음 (잠열 발생)
• ③ 0℃ 얼음 → -9℃ 얼음 (현열 발생, 얼음 비열 0.5[kcal/kg·℃] )

 
위 세가지의 상태변화를 거치게 되고 각각의 현열과 잠열을 구하면 아래와 같습니다.

• ① 현열 = m × C × △T = 1,000[kg] × 1[kcal/kg·℃] × 25[℃] = 25,000[kcal]
• ② 잠열 = m × τ = 1,000[kg] × 79.68[kcal/kg] = 79,680[kcal]
• ③ 현열 = m × C × △T = 1,000[kg] × 0.5[kcal/kg·℃] × 9[℃] = 4,500[kcal]

 
모든 현열과 잠열을 구했으면, 이를 다 더하고, 20%의 여유율을 적용한 뒤 24시간으로 나누면 제빙톤이 나오게 됩니다.

• ① + ② + ③ = 25,000 + 79,680 + 4,500 = 190,180[kcal]
• 20% 여유율 적용 = 190,180[kcal] × 1.2 = 131,016[kcal]
• 24시간으로 나누기 = 131,016[kcal] ÷ 24[h] = 5,429[kcal/h]

계산을 완료하였으며, 1제빙톤은 5,429[kcal/h]가 나오는 것을 확인할 수 있습니다.

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이상으로 오늘은 RT(냉통톤), usRT(미국냉동톤), CRT(냉각톤), 제빙톤 4가지 개념에 대해 알아보았습니다. 
좀더 쉽게 표로 정리하면 다음과 같습니다.

1RT(냉동톤)	3,320 [[kcal/h]
1usRT(미국냉동톤)	3,024 [kcal/h]
1CRT(냉각톤)	3,884 [kcal/h] ≒ 3,900 [kcal/h]
1제빙톤	5,429 [kcal/h]

 

오늘 알아보았던 개념을 잘 기억하면서 추후 장비 선정이나 검토할 때 잘 써먹어야 겠습니다. 다음에도 좋은 내용으로 찾아뵙겠습니다.
 
긴글 읽어주셔서 감사합니다.