KR100318951B1 - 중심 인장선을 구비한 광섬유 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 중심 인장선을 구비하는 광섬유 케이블에 있어서, 상기 중심 인장선은, 상기 중심 인장선을 둘러싸며 높은 신축성을 가지는 가교층; 및 상기 가교층의 외주면에 압출되어 냉각 처리된 외경 보강층으로 이중 피복된다.

Description

중심 인장선을 구비한 광섬유 케이블{OPTICAL FIBER CABLE COMPRISING CENTRAL TENSION YARN}

본 발명은 광섬유 케이블(optical fiber cable)에 관한 것으로서, 특히 중심 인장선을 구비한 광섬유 케이블에 관한 것이다.

광섬유 케이블이란, 통신 선로 시설에서 보다 좋은 품질의 회선을 서비스(service)할 수 있는 케이블로써 선로의 디지털화(digitalizing)를 이루는데 일익을 담당할 수 있으며, 대량의 정보를 원거리까지 전송할 수 있는 케이블이라고 말할 수 있다. 통상적으로, 광섬유는 석영을 주원료로 해서 만든 유리선으로서 실리카(silica) 등의 원료로 만들며 직경이 머리카락 정도로 가늘기 때문에 취급 및 포설이 용이하다. 광섬유는 내부에 빛을 전파하는 코어(core), 상기 코어 내로 진행하는 빛을 가두는 역할을 하는 클래드(clad) 및 상기 클래드를 감싸는 피복으로 구성된다. 텔레비젼 화상이나 컴퓨터의 데이터(data)를 비롯한 각종 정보가 광신호로 변환되어 광섬유로 전송된다. 이러한 광케이블은 동축 케이블에 비해 정보의 전송량이 훨씬 많고 손실이 적으며 잡음이 적은 것이 특징이다. 머리카락만한 광섬유 한 가닥으로 전화 음성과 다수의 텔레비젼 채널(channel)을 동시에 전송시킬 수도 있다. 이와 같은 장점으로 최근 시외선로의 구성은 동축 케이블에서 광케이블로 전환되어가고 있다.

반면에, 광섬유는 유리 재질로 만들어졌기 때문에 장력, 급격한 구부림 및 기타 다양한 스트레스(stress)에 손상을 입기가 쉽다. 특히, 광섬유는 길이 방향으로 가해지는 장력에 매우 약하다. 광섬유의 항장력을 측정하기 위하여 흔히 파괴장력 테스트(test)를 한다. 상기 파괴장력 테스트는 상기 광섬유를 길이 방향으로 잡아 당겨서 상기 광섬유가 파손되기 전까지 상기 광섬유의 전체 길이에 대해 몇 퍼센트(percent)나 늘어날 수 있는가를 측정하는 것이다. 통상적인 광섬유는 파손 전에 전체 길이의 약 0.5% 정도 늘어나는 것으로 알려져 있다. 광섬유 케이블 내에실장되는 이러한 광섬유의 단점을 보완하기 위하여, 상기 케이블 내에 중심 인장선을 구비하는 것이 통상적이다.

도 1은 종래의 중심 인장선을 구비한 광섬유 케이블을 나타내는 단면도이다. 상기 중심 인장선(11)을 둘레에는 다수의 튜브(tube, 14)들이 집합되어 있으며, 상기 튜브(14) 내에는 다심의 광섬유(15)가 실장되어 있다. 또한, 상기 튜브들(14)의 둘레를 방수 테이프(tape, 16) 및 외피(17)가 감싸고 있다. 상기 중심 인장선(11)은 주위에 집합되는 튜브(14)의 외경, 튜브들(14)의 수 및 상기 케이블의 허용 인장강도 등을 고려하여 그 외경이 설정된다. 그러나, 상기 중심 인장선(11)의 외경은 실제적으로 초기 설정값보다 작은 경우가 빈번히 발생하며, 이러한 경우에 전체적인 케이블의 특성에 나쁜 영향을 주게 된다. 예를 들어, 전체적인 케이블의 변형, 상기 케이블의 항장력 감소 등을 들 수가 있다.

도 1에서는 상술한 이유로 상기 중심 인장선(11)이 초기 설정값과 비교하여 t1의 반지름 차이가 발생한 것을 나타내고 있다. 이러한 경우에, 상기 케이블에 약한 외력이 가해져도 쉽게 그 형태가 변형된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 통상적으로 중심 인장선(11)이 초기 설정값보다 작은 직경을 가질 때, 상기 중심 인장선(11)의 둘레에 이러한 차이만큼의 두께로 외경 보강층을 형성한다. 또한, 상기 외경 보강층은 압출 공정에 의해 상기 중심 인장선(11)에 피복되며, 이러한 외경 보강층의 재질로서는 통상적으로 폴리에틸렌(polyethylene)가 사용된다.

이러한 케이블의 예로서, 도 2는 피복된 중심 인장선을 구비하는 광섬유 케이블을 나타내는 도면이다. 케이블의 중심에 위치한 중심 인장선(21), 상기 중심 인장선(21)을 둘러싸는 외경 보강층(23), 상기 외경 보강층(23)의 주변에 집합되며 각각 다심의 광섬유(25)를 실장하는 다수의 튜브들(24), 상기 튜브들(24)을 둘러싸는 방수 테이프(26) 및 외부 피복(27)이 도시되어 있다.

상기 외경 보강층(23)은 압출 공정에 의해 상기 중심 인장선(21)의 둘레에 피복된 후에 냉각수에 의해 냉각된다. 이는 상기 외경 보강층(23)의 형태를 압출시의 형태로 유지하기 위하여 행해지는 공정이다. 상기 압출된 외경 보강층(23)이 냉각수와 접촉하게 되면 상기 접촉된 부위, 즉 상기 외경 보강층(23)의 외주부로부터 냉각되어 그 형태가 고정된다. 이어서, 상기 외주부에서 내주부로 순차적으로 냉각되는 과정을 거치게 된다. 이러한 과정에서 고려해야 되는 것이 상기 순차적인 냉각 과정의 진행 시간이다. 즉, 상기 냉각 과정의 진행 시간이 짧을 경우, 즉 상기 외경 보강층(23)의 두께가 얇은 경우에는 상기 외주부가 경화되는 시간과 상기 내주부가 경화되는 시간 사이의 차이가 작으므로, 상기 외경 보강층(23)은 그 형태를 유지할 수가 있다.

그러나, 상기 냉각 과정의 진행 시간이 긴 경우, 즉 상기 외경 보강층(23)의 두께가 두꺼운 경우에는, 상기 외경 보강층(23)의 외주부는 상기 내주부보다 먼저 경화되면서 그 형태가 고정되는데 반해 상기 내주부는 유동성을 가지고 있게 되는 시간이 길다. 즉, 상기 내주부는 상기 외주부가 경화되면서 발생하게 되는 수축력을 계속 받게 된다.

상기 수축력에 의하여 상기 내주부는 상기 외주부 쪽으로 당겨지게 되는 것이다. 이러한 결과로, 상기 외경 보강층(23)이 상기 중심 인장선(21)과 밀착되지 못하고 뜨게 되는, 즉 계면 분리 현상이 발생하게 된다. 이러한 계면 분리 현상은 상기 외경 보강층(23)의 두께가 두꺼울수록 그 정도가 심해진다.

도 3은 도 2에 도시된 중심 인장선(21)과 외경 보강층(23) 사이의 계면 분리 현상을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서는 상술한 계면 분리 현상으로 인하여 상기 중심 인장선(21)과 외경 보강층(23) 사이에 두께 t2의 공극(22)이 형성된 것을 도시하고 있다.

이러한 경우에 문제가 되는 것은, 도 2에 도시된 케이블에 외부 인장력이 가해질 경우에 중심 인장선(21)이 가해진 외부 인장력을 충분히 흡수하지 못한다는 것이다. 즉, 상기 중심 인장선(21)이 가해진 외부 인장력을 충분히 흡수하기 위해서는 튜브(24)와 같은 케이블 내의 주변 요소와 유기적으로 연결되어 있어야 한다.

예를 들어, 상기 케이블에 100이라는 값의 인장력이 가해질 경우에, 상기 중심 인장선(21)도 이상적으로는 100이라는 값의 인장력을 받아야 한다는 것이다. 그러나, 상술한 계면 분리된 중심 인장선(21)은 단순히 상기 외경 보강층(23)하고만 분리되는 것이 아니라, 상기 케이블을 구성하는 다른 모든 요소들과도 분리되는 것이다.

또한, 상기 외경 인장선(23)과 중심 인장선(21) 사이에 생긴 공극(22)은 상기 케이블 내로 흐르는 수분의 도수로 역할을 하게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 중심 인장선의 둘레에 압출 공정으로 형성되는 외경 보강층이 두꺼울 경우에 발생하는 상기 중심 인장선과 외경 보강층의 계면 분리 현상에 대처할 수 있는 중심 인장선을 구비한 광섬유 케이블을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 중심 인장선을 구비한 광섬유 케이블에 있어서, 상기 중심 인장선은,

상기 중심 인장선을 둘러싸며 높은 신축성을 가지는 가교층; 및

상기 가교층의 외주면에 압출되어 냉각 처리된 외경 보강층으로 이중 피복된다.

도 1은 종래의 중심 인장선을 구비한 광섬유 케이블을 나타내는 단면도,

도 2는 피복된 중심 인장선을 구비하는 광섬유 케이블을 나타내는 도면,

도 3은 도 2에 도시된 중심 인장선과 외경 보강층 사이의 계면 분리 현상을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 중심인장선을 구비한 광섬유 케이블을 나타내는 단면도,

도 5는 도 4에 도시된 외경 보강층과 가교층의 상관 관계를 설명하기 위한 도면.

이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 중심인장선을 구비한 광섬유 케이블을 나타내는 단면도이다. 케이블의 중심에 위치한 중심 인장선(41), 상기 중심 인장선(41)을 둘러싸는 가교층(42), 상기 가교층(42)에 피복되는 외경 보강층(43), 상기 외경 보강층(43)의 주변에 집합되며 각각 다심의 광섬유(45)를 실장하는 다수의 튜브들(44), 상기 튜브들(44)을 둘러싸는 방수 테이프(46) 및 외부 피복(47)이도시되어 있다. 상기 가교층(42)은 높은 신축성을 가지는 재질로 되어 있다. 이러한 재질로는 방수 테이프(swellable tape), 방수 아라미드 얀(swellable aramid yarn), 방수 얀(swellable yarn) 등을 들 수가 있다.

상기 가교층(42)은 상기 중심 인장선(41)과 외경 보강층(43)을 유기적으로 연결해 주는 가교의 역할을 한다.

이에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 살펴보면, 상기 외경 보강층(43)은 상기 중심 인장선(41)을 둘러싸는 가교층(42)의 외주면에 종래와 압출 공정과 동일하게 압출된다. 이때, 상기 가교층(42)은 상술한 바와 같이 높은 신축성을 가지고 있으므로, 상기 압출시의 압력을 받아 최대한 압착되게 된다. 이후, 상기 압출된 외경 보강층(43)은 냉각 과정을 거치게 되며, 상기 외경 보강층(43)이 두꺼운 경우에 상기 외경 보강층(43)의 내주부는 외주부가 경화되면서 발생하게 되는 수축력을 계속 받게 된다. 따라서, 상기 외경 보강층(43)은 종래와 동일하게 외주 방향으로 수축된다. 이와 동시에, 상기 외경 보강층(43)의 내주부에 의해 압착되어 있던 가교층(42)은 상기 외경 보강층(43)의 내주부가 외주 방향으로 수축됨에 따라서 역으로 팽창하게 된다. 물론, 상기 가교층(42)이 압착되기 전의 부피를 초과하여 팽창할 수는 없으며, 바람직하게는 어느 정도의 압착 상태를 유지하고 있어야 한다. 이는, 상기 가교층(42)이 상기 외경 보강층(43)으로부터 전해지는 인장력과 같은 외력을 상기 중심 인장선(41)으로 효과적으로 전달하기 위함이다. 또한, 이러한 목적은 상기 가교층(42)의 초기 두께, 즉 상기 중심 인장선(41)에 상기 가교층(42)을 감싸는 과정에서의 상기 가교층(42)의 두께를 조절함으로써 쉽게 실현할 수 있다.

도 5는 도 4에 도시된 외경 보강층(42)과 가교층(43)의 상관 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에서 점선으로 표시된 원(48)은 상기 외경 보강층(43)을 상기 가교층(42)의 외주면에 압출한 직후에, 상기 압착된 가교층(42)과 상기 수축전의 외경 보강층(43)이 이루는 계면을 나타내고 있다. 이후, 냉각 과정을 거치면서 상기 외경 보강층(43)은 수축되고, 상기 가교층(42)은 팽창되면서 상기 외경 보강층(43)의 수축에 따른 공극 발생을 방지한다. 도 5에서는 상기 가교층(42)이 t3의 두께만큼 팽창했음을 도시하고 있다.

본 발명에 따른 중심 인장선을 구비한 광섬유 케이블에서 가교층의 역할은 하기하는 바와 같다.

첫 번째로, 종래의 중심 인장선을 구비한 광섬유 케이블이 가지고 있었던 문제점인 중심 인장선과 외경 보강층 사이의 공극 발생을 가교층의 신축성을 이용하여 억제함으로써, 상기 중심 인장선과 외경 보강층이 유기적으로 연결될 수 있도록 하는 가교의 역할을 한다는 것이다.

두 번째로, 상기 가교층으로서 방수 테이프, 방수 아라미드얀, 방수 얀 등의 방수 물질을 사용하는 경우에, 중심 인장선과 외경 보강층의 사이로 침투하는 수분을 흡수하는 방수층의 역할을 한다는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 중심인장선을 구비한 광섬유 케이블은 상기 중심 인장선과 외경 보강층 사이에 가교층을 삽입함으로써, 상기 외경 보강층과 중심 인장선을 유기적으로 연결할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 중심 인장선을 구비하는 광섬유 케이블에 있어서, 상기 중심 인장선은,

   상기 중심 인장선을 둘러싸며 높은 신축성을 가지는 가교층; 및

   상기 가교층의 외주면에 압출되어 냉각 처리된 외경 보강층으로 이중 피복됨을 특징으로 하는 중심 인장선을 구비하는 광섬유 케이블.
2. 제1항에 있어서,

   상기 외경 보강층의 둘레에 집합되며, 각각 다심의 광섬유를 실장하는 다수의 튜브들;

   상기 튜브들을 둘러싸는 외부 피복을 더 구비함을 특징으로 하는 중심 인장선을 구비하는 광섬유 케이블.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 가교층은 방수 테이프 또는 방수 얀임을 특징으로 하는 중심 인장선을 구비하는 광섬유 케이블.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 외경 보강층의 두께는 2 mm 이상임을 특징으로 하는 중심 인장선을 구비하는 광섬유 케이블.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 외경 보강층의 재질은 폴리에틸렌임을 특징으로 하는 중심 인장선을 구비하는 광섬유 케이블.