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영국 열량 단위

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목차

1. 개요

영국 열량 단위(BTU)는 1기압에서 액체 상태의 물 1파운드를 1°F 올리는 데 필요한 열의 양으로 정의되는 에너지 단위이다. BTU는 물의 온도에 따라 정의가 조금씩 달라지며, 열화학적 정의, 59°F, 60°F, 39°F, IT 등 다양한 형태로 사용된다. kBtu, Mbtu, 섬(Therm), 쿼드(quad)와 같은 파생 단위도 존재하며, BTU/h는 일률을 나타내는 단위로 사용된다. BTU는 냉동톤, R-값 등 다른 단위와 관련이 있으며, 천연 가스 가격 계산 및 에너지 효율을 나타내는 데 활용된다.

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영국 열량 단위
개요
단위 체계야드파운드법
물리량에너지
일
열량
SI 단위1055.06 J (SI) (일본 계량법)
정의1 lb의 물의 온도를 1 °F 올리는 데 필요한 열량
상세 정보
기원미국에서 처음 사용되어 영국으로 전파됨

2. 정의

BTU는 원래 1기압에서 액체 상태의 물 1상용파운드(약 453.6g)의 온도를 화씨 1도(1°F) 올리는 데 필요한 열량으로 정의되었다.[39] 그러나 물의 초기 온도에 따라 필요한 열량이 달라지기 때문에, BTU는 물의 온도에 따라 최대 0.5%까지 조금씩 다른 정의가 존재한다.[39]

2. 1. 다양한 BTU 정의

BTU는 기준이 되는 물의 온도에 따라 여러 가지 정의가 존재한다. 이는 물의 온도를 변화시키기 위해 필요한 열량이 물의 초기 온도와 연관성이 있다는 사실이 밝혀지면서 발생하였다. BTU의 정의는 물의 온도에 따라 최대 0.5%까지 달라진다.[39]

단위에너지 (J)참조
열화학적 정의≈1,054.35원래 열화학적으로 BTU는 1파운드의 물을 화씨 온도 기준으로 빙점에서 끓는점까지 온도를 올리는 데 (180 °F) 필요한 열량을 화씨 온도로 180등분 한 값으로 정의하였다. 이를 바탕으로 SI 단위계에서는 열화학적 칼로리를 1 g의 물의 온도를 빙점에서 끓는점까지 섭씨 온도 기준으로 올리는 데 (100 °C) 필요한 열량을 100등분한 값으로 정의하였다. 국제표준기구에서는 이 때 열화학적 열량을 정확하게 4.184 J로 정의하였다. 열화학적 BTU는 이 SI 단위계의 열화학적 열량을 그램에서 파운드, 섭씨에서 화씨로 단위변환을 하여 계산한 값이다.[40]
59°F≈1,054.80[41]미국 내에서 천연 가스 가격 계산에 사용된다. 미국 천연 가스 거래소에서는 1 BTU를 1평방인치당 14.73 파운드의 일정한 압력(psi)에서 1 상용파운드 만큼의 물을 화씨 58.5 °F에서 59.5 °F만큼 올리는 데 필요한 열량으로 정의하였다.[42]
60°F≈1,054.68[43]캐나다에서 주로 사용하는 단위이다.
39°F≈1,059.67[43]물의 밀도가 최대가 되는 (4°C) 지점에서 계산한 열량이다.
IT≈1,055.06국제 증기 원탁 회의에서 직접 열 단위를 에너지 단위로 계산하고 물의 특성과 관련된 직접적인 속성들을 전부 열량 단위에서 배제시키려 했던 시도의 흔적이다. 본 회의에서는 정확하게 860 "IT" 열량을 1 국제 와트시 (현대의 와트시와 다름) 만큼의 일과 동일하다는 정의를 따랐다. 이 정의에 따르면 1 IT 열량은 정확하게 4.1868 J이다.[39][44][40][45][46]


2. 2. 접두어

kBtu는 건물의 에너지 사용량이나 난방 시스템의 소모 에너지를 계산할 때 사용하는 단위이다. 에너지 사용 지수(EUI)는 특정 면적에서 평방피트 당 kBtu로 계산한다. 여기서 'k'는 1,000을 의미한다.[49]

Mbtu는 천연 가스 및 기타 산업에서 1,000 BTU를 의미하는 단위이다.[49][47] 이는 SI 단위계에서 사용하는 접두어인, 백만(1,000,000)을 나타내는 "M"과 같은 접두어를 사용하지만 그 값은 다르다. 실제로 천연 가스 산업계에서는 1,000,000 BTU를 가리키는 데 "MMbtu"라는 단위를 주로 사용한다.[48]

하지만 'k'라는 접두어를 1,000을 가리키는 데 익숙해진 에너지 분석가들은 MBtu를 1,000,000 BTU를 나타내는 데 사용하기도 한다. 특히 MW, MWh와 같이 실제로 1백만을 M이라는 접두어로 사용하는 단위를 자주 사용하는 보고서에서는 MBtu도 백만 BTU를 나타내는 데 사용한다.

섬은 100,000 BTU를 가리킨다.[49] 데카섬(decatherm)은 10섬 혹은 백만 BTU(MMBtu)를 가리킨다. 쿼드는 1천조 BTU(1015) BTU를 가리키는 단위이다.[48]

3. 단위 변환

1 BTU는 대략 다음과 같다:


  • 1Btu (킬로줄)
  • 1Btu (와트시)
  • 1Btu (칼로리)
  • 1Btu (킬로칼로리)
  • 25,031 - 25,160 ft⋅pdl (피트파운달)
  • 1Btu (피트파운드힘)
  • 5.40395 (lbf/in2)⋅ft3


BTU는 나무로 만든 주방용 성냥 하나를 태울 때 발생하는 열 혹은 의 무게를 만큼 들어올리는 데 필요한 에너지의 양으로 추산할 수 있다.[50]

영국 열량 단위는 1파운드의 물의 온도를 화씨로 1도 올리는 데 필요한 열량으로 정의된다. 물의 비열은 온도에 따라 다르기 때문에, 몇 도의 물로 정의하는지에 따라 여러 종류의 BTU가 존재하며, 그 차이는 대략 0.5% 범위이다.

명칭값 (J)비고
국제증기표(IT)≡가장 많이 사용되는 Btu이다. 1956년 런던에서 개최된 제5회 국제 증기 응용 회의에서 정의했다.
ISO≡ 1 055.06국제 표준화 기구의 ISO 31-4에서 규정된 값[33]。
영국의 법정 값≡영국의 법정 값[34]
39 °F≈물의 최대 밀도가 되는 온도 (39.1–39.2°F)에서의 값
평균≈물의 온도를 32°F(0℃)에서 212°F(100℃)까지 올리는 데 필요한 열량의 180분의 1
59 °F≡주로 미국에서 사용된다.
60 °F≈주로 캐나다에서 사용된다.
열역학≡열역학 칼로리를 환산한 것이다.


3. 1. 천연가스

천연가스 가격을 계산할 때 캐나다는 1,000,000BTU ≡ 를 기준으로 책정한다.[51] 천연 가스 가격 책정에서 캐나다의 정의는 1,000,000BTU ≡ 이다.[17] 천연 가스의 부피에 따른 에너지 함량(고위 또는 저위 발열량)은 천연 가스의 구성에 따라 다르므로 에너지와 부피 간의 보편적인 변환 계수는 없다. 평균적인 천연 가스 약 28.32L3는 ≈ 1,030 BTU (연소 시 품질에 따라 1,010 BTU에서 1,070 BTU 사이)를 생성한다. 대략적으로 약 28316.85L3의 천연 가스는 ≈ 1,000,000 BTU ≈ 를 생성한다. 천연 가스 가격 변환의 경우 ≈ 3690만 BTU, 1,000,000 BTU ≈ 이다.

4. 파생 단위

영국 열량 매시(Btu/h)는 일률의 단위로, 1시간에 1영국 열량의 일률을 나타낸다. 난방 및 냉방 시스템의 성능을 나타내는 데 사용된다.


  • 1 마력은 약 2540 Btu/h이다.
  • 1 와트는 약 3.4 Btu/h이다.
  • 1000 Btu/h는 약 293W이다.


'''쿼드'''(quadrillion(1000조)의 약자)는 1015 영국 열량으로 정의된다. 1 쿼드는 약 1.055 × 1018 줄이다.

미국과 유럽 연합에서는 100,000 영국 열량을 섬으로 정의한다. 단, 미국에서는 Btu59°F를 사용하고, 유럽에서는 BtuIT를 사용한다. 가스 요금 계산 단위 등으로 사용되며, 1 섬은 약 2831.68L3 (약 2.7m3)의 천연 가스가 연소하여 발생하는 열량과 거의 같다.

5. 관련 단위


  • 냉동 톤은 북미 냉동 및 공조 분야에서 흔히 사용되는 단위로, 시간당 12,000 영국 열량(12000 BTU/h)이다.[21]
  • 섬(therm)은 미국과 유럽 연합에서 사용하는 단위로, 100,000 영국 열량(BTU)을 의미한다. 미국에서는 Btu59°F를, 유럽 연합에서는 BtuIT를 사용한다.[21]
  • 쿼드(quad)는 1015 BTU로, 미국의 연간 에너지 소비량 등을 나타내는 데 사용된다.[24]

참조

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[22] 웹사이트 The Units of Measurement Regulations 1995 https://www.legislat[...] 2019-11-07
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[24] 서적 Crises of the 21st Century: Start Drilling-The Year 2020 Is Coming Fast iUniverse 2009
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[28] 논문 Does the history of food energy units suggest a solution to 'Calorie confusion'? 2007
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