KR100407156B1 - 광섬유 가공지선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유 가공지선에 관한 것으로, 홈을 구비한 스페이서와, 중심인장선을 중심으로 다수의 광섬유를 나선형으로 연선하고 자외선 차폐수지로 코팅하여 상기 홈에 내설하는 광섬유 유닛과, 상기 광섬유 유닛을 포함하는 스페이서를 수밀되게 감싸도록 입혀지는 알루미늄 튜브와, 상기 튜브의 외면에 형성되는 다수의 알루미늄 피복강선으로 이루어지는 광섬유 가공지선에서 상기 광섬유 유닛의 중심인장선을 광섬유로 형성하므로 중심인장선과 광섬유들의 집합장력과 수지 코팅시의 경화 수축응력을 감소시켜 광섬유에 미치는 영향이 최소화되므로 광특성 저하가 방지되고 중심인장선인 광섬유를 예비심선으로도 사용할 수 있는 광섬유 가공지선에 관한 것이다.

Description

광섬유 가공지선{Optical fiber ground wire}

본 발명은 광섬유 복합가공지선에 관한 것으로, 특히 중심인장선을 중심으로 다수의 광섬유를 연선하고 자외선 차폐수지로 코팅하여 스페이서의 홈에 내설되는 광섬유 유닛의 중심인장선을 광섬유로 형성하여 집합장력과 수지 코팅시 경화 수축응력을 감소시켜 광섬유에 미치는 영향이 최소화되어 광특성 저하가 방지되고 중심인장선인 광섬유를 예비심선으로 사용할 수도 있는 광섬유 복합가공지선에 관한 것이다.

일반적으로 전선로는 크게 지중선로와 가공선로로 구분되는데, 도시지역에서는 주로 지중선로를 사용하여 송전하지만, 그 이외의 지역에서는 설치의 용이성과 비용 등의 문제로 가공선로를 이용하여 송전하고 있다. 가공선로의 경우에는 벼락이 전선에 떨어질 수도 있으므로 전선로의 최상부에서 피뢰 역할을 하여 낙뢰방지용 전선을 설치하게 되어 있는데, 이를 가공지선이라 한다.

또한, 이와 같은 전선로에는 통신 선로가 포함되며 특히, 송전선로에는 원격감시나 원격제어 등을 위한 통신선로를 반드시 갖추어야 한다. 이러한 가공지선이과 통신선로는 각각 별도로 설치되어 있지만 이들은 하나로 통합하는 것이 여러 가지 면에서 유리하다.

그러나, 구리나 알루미늄 같은 일반 도체로는 이러한 역할을 수행하는데 문제가 있다. 즉, 통신선 주변을 지나는 전력선은 유도 전압이나 유도 전류를 크게 발생시켜 통신 장애를 일으키기 때문이다. 이러한 통신 장애는 전력선의 전압이나 전류의 세기에 비례하고, 통신선과 전력선 사이의 거리에 반비례한다. 특히, 수십만 볼트의 전압하에서 고전류가 공급되는 송전선로는 주변의 통신선에 강한 통신장애를 일으킨다. 그럼에도 불구하고, 송전선로에는 통신선을 설치하는 것이 불가피하다. 따라서 내부에 광섬유 유닛을 내장시킨 구조를 많이 사용하고 있다.

이와 같이 철탑간 낙뢰방지용으로 설치되는 가공지선 내부에 광섬유(Optical) 유닛을 내장시킨 구조로 기존에 사용해 오던 가공지선의 역할은 물론이고 전력설비의 계통보호와 설비 자동화 업무의 기계화에 대처하기 위하여 대용량의 정보를 고품질 고속으로 전송할 수 있는 정보 전송로를 위하여 개발된 제품이 광섬유 가공지선(Optical fiber ground wire)이다.

이 광섬유 (복합)가공지선은 내장된 광섬유를 수납한 광섬유 유닛 구조에 따라 스페이서(SPACER), 스폰지(SPONGE) 형태의 타이트 버퍼형(tight buffer type) 광섬유 가공지선과, 이완튜브형(LOOSE TUBE TYPE) 가공지선으로 구분된다.

도 1은 일반적인 타이트 버퍼형(tight buffer type) 광섬유 가공지선에 대한 단면도로서, 스페이서 타입 타이트 버퍼형 광섬유 복합가공지선이다.

이와 같은 타이트 버퍼 광섬유 가공지선(Tight Buffer OPGW)은 송전선로를 낙뢰 및 고장전류로부터 보호하기 위해 사용되는 가공지선에 광섬유를 내장하여 광통신 기능을 부가한 복합 케이블(Cable)로써 기 설치된 철탑을 이용하여 경제적으로 전송망을 구축할 수 있어 전세계적으로 널리 사용되고 있다.

일반적인 타이트 버퍼 타입 광섬유 가공지선을 나타낸 단면도인 도 1과 도 1에 도시한 광섬유 가공지선의 광섬유 유닛을 확대하여 도시한 단면도이다. 그 구성을 살펴보면 일정한 피치(pitch)로 이루어진 나선형 홈(groove)(11)을 다수로 형성한 스페이서(10)와, FRP(fiberglass reinforced plastic) 재질의 중심인장선(30)을중심으로 감싸도록 다수의 광섬유(21)를 나선형으로 연선하고 1차 자외선(UV: ultraviolet) 차폐수지(22)와 2차 자외선 차폐수지(23)로 코팅하여 상기 홈(11)에 내설되는 광섬유 유닛(20)과, 상기 광섬유 유닛(20)을 포함하는 스페이서(10)를 수밀되게 감싸도록 입혀지는 알루미늄 튜브(40)와, 일정한 피치로 S-Z연선되면서 상기 튜브(40)의 외면에 형성되는 다수의 알루미늄 피복강선(Al Clad Steel)(50)으로 이루어져 있다. 알루미늄 피복강선(50)은 강선(51)에 소정 두께의 알루미늄 피복(52)을 입힌 것이다.

특히 광섬유 유닛(20)은 제조시 중심인장선(30)이 6개의 광섬유(21)에 둘러쌓여 집합될 때 광섬유(21)와 FRP 중심인장선(30)은 각각 인장강도가 다르므로 집합장력이 발생할 때 인장강도가 FRP 중심인장선(30)에 비해 약한 광섬유(21)는 집합장력에 의해 물리적인 영향을 받아 광손실이 발생되기도 하고, FRP 중심인장선 표면의 먼지와 요철이 광섬유(20)에 영향을 주기도 한다.

또한 집합후 자외선 차폐수지로 코팅시 수지 수축 응력에 의해서도 광섬유 (21)에 영향을 미쳐서 광손실을 유발할 수 있게 되므로 중심인장선(30)인 FRP위에 실리콘이나 아크릴로 버퍼층(Buffer Layer)을 형성하여 사용하여 왔다.

이처럼 광섬유 유닛용 FRP중심인장선(30)으로 인장강도가 강하다는 장점만으로 FRP재질을 사용할 경우 FRP중심인장선(30) 표면을 실리콘이나 아크릴로 코팅하여야 하므로 이를 위한 공정이 추가되고 비용이 추가되어 비경제적인 문제가 있다.

또한 가혹한 외부 환경에서 케이블의 설치 및 시공 중 마이크로(Macro), 마이크로 굽힘력(Microbending force)이 집합 유닛에 가해져 전체 다수의 광섬유 중1개라도 단차, 단선 및 손실증가가 발생할 경우 케이블을 교체해 주어야하는 문제점이 있다. 도면 1과 2의 경우 8개의 홈 각각에 광섬유 6개씩 삽입되어 있는데 일부의 광섬유 문제로 인해 케이블 전체 즉 모두 48개의 광섬유를 모두 교체해야 하는 문제가 있는 것이다. 이는 케이블 접속부에서의 광섬유 접속 등의 문제가 있어서 매우 불편 문제점인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명은 광섬유 가공지선에서 광섬유 유닛의 중심인장선을 예비심선으로도 사용할 수 있고, 광섬유에 미치는 집합응력과 수지 경화 수축응력을 완화시켜 광특성 저하를 방지할 수 있는 광섬유 가공지선을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 일반적인 타이트 버퍼 타입 광섬유 가공지선을 나타낸 단면도이다.

도 2 는 도 1에 도시한 광섬유 가공지선의 광섬유 유닛을 확대하여 도시한 단면도이다.

도 3 은 본 발명에 의한 광섬유 가공지선의 광섬유 유닛을 도시한 단면도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10 : 스페이서 11 : 홈

20 : 광섬유 유닛 21 : 광섬유

22 : 1차 자외선 차폐수지 23 : 2차 자외선 차폐수지

30 : (FRP)중심인장선 31 : (광섬유)중심인장선

40 : 알루미늄 튜브 50 : 알루미늄 피복 강선

51 : 강선 52 : 알루미늄 피복

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 일정한 피치로 이루어진 나선형 홈을 다수로 형성한 스페이서와, 중심인장선을 중심으로 하여 이 중심인장선이 감싸지도록 다수의 광섬유를 나선형으로 연선하고 자외선 차폐수지로 코팅하여 상기 홈에 내설되는 광섬유 유닛과, 상기 광섬유 유닛을 포함하는 스페이서를 감싸도록 입혀지는 알루미늄 튜브와, 일정한 피치로 연선되면서 상기 튜브의 외면에 형성되는 다수의 알루미늄 피복강선으로 이루어지는 광섬유 가공지선에서, 상기 중심인장선을 광섬유로 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 중심인장선인 광섬유는 감싸지는 광섬유와 동일한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

전체적인 구성은 일반적인 타이트 버퍼 타입 광섬유 가공지선을 나타낸 단면도인 도 1 과 동일하다.

즉, 본 발명의 광섬유 가공지지선은 일정한 피치(pitch)로 이루어진 나선형 홈(groove)(11)을 다수로 형성한 스페이서(10)와, 중심인장선(31)을 중심으로 하여 이 중심인장선(31)이 감싸지도록 다수의 광섬유(21)를 나선형으로 연선하고 1차 자외선(UV: ultraviolet) 차폐수지(22)와 2차 자외선 차폐수지(23)로 코팅하여 상기 홈(11)에 내설되는 광섬유 유닛(20)과, 상기 광섬유 유닛(20)을 포함하는 스페이서 (10)를 수밀되게 감싸도록 입혀지는 알루미늄 튜브(40)와, 일정한 피치로 S-Z연선되면서 상기 튜브(40)의 외면에 형성되는 다수의 알루미늄 피복강선(Al Clad Steel)(50)으로 이루어져 있다.

그러나, 상기 중심인장선(31)을 종래에는 FRP(fiberglass reinforced plastic) 재질로 형성하였으나, 본 발명에서는 광섬유(31)로 이루어지도록 한다.

본 발명의 실시예로 본 발명에 의한 광섬유 가공지선의 광섬유 유닛(20)을 도시한 단면도인 도 3 에서는 6개의 광섬유(21)에 둘러쌓이는 중심인장선(31)을 광섬유로 형성한 것이다.

상기와 같이 이루어진 광섬유 가공지선은 철탑과 철탑사이에 가선시 최외층에 일정한 피치로 S-Z 연선되어 있는 알루미늄 피복강선(Al Clad Steel)(50)이 인장 기능과 도체 기능을 담당하게 된다.

그 내측의 알루미늄 튜브(40)는 수밀 기능과 도체 기능을 수행하게 되며, 상기 알루미늄 튜브(40)의 내부에는 일정한 피치로 형성된 나선형 홈(11)을 8개 구비한 스페이서(10)가 각각의 광섬유 유닛(20)을 포함하게 된다.

상기 스페이서(10)는 알루미늄(Al) 또는 합성수지(Plastic)이다.

특히 상기 홈(11) 내부에는 중심인장선(31)을 6개의 광섬유(21)를 나선형으로 연선하고, 그 외부를 1차 자외선(UV: ultraviolet) 차폐수지(22)와 2차 자외선 차폐수지(23)로 코팅한 광섬유 유닛(20)을 포함시키게 된다.

이때 본 발명의 중심인장선(31)은 광섬유이고 중심인장선(31)을 감싸게 되는 강섬유(21)와 동일한 광섬유로 형성하게 되면 주변 광섬유(21)들과 동일한 인장강도를 갖고 있으므로 집합될 때 집합장력이 광섬유(21)에 큰 영향을 미치지 않게 된다.

즉, 프루프 테스트 레벨(Prooftest-level)이 120kpi 이상인 광섬유를 중심인장선으로 사용할 경우 인장강도 및 적정 수명(30년)에도 문제가 없는 것으로 테스트되었다.

또한, 종래에서와 같이 광섬유(21)와 광섬유 중심인장선(31)의 집합후 자외선 차폐수지를 코팅할 때 발생하는 수지 수축 응력도 주변 광섬유(21)와 중심 인장선 광섬유(31)에 동일하게 영향을 받게 되므로 자체의 자외선 차폐 수지의 듀얼 코팅으로 충분하다. 따라서, 광손실이 발생할 위험이 감소되어 버퍼층 형성을 위해형성하던 추가적인 실리콘이나 아크릴 코팅도 필요하지 않게 된다.

특히, 케이블에 포함된 광섬유 중 1개라도 단차, 단선 및 손실증가가 발생하더라도 케이블을 전량 교체하지 않고 광섬유로 된 중심인장선을 예비심선으로 사용하면 된다. 즉, 본 발명의 실시예에서와 같이 8개의 광섬유 유닛이 포함될 경우 8개의 광섬유 중심인장선이 포함되어 있으므로 최대 8개의 광섬유를 예비적으로 확보할 수 있게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 광섬유 가공지선에서 광섬유 유닛의 중심인장선을 광섬유로 형성하여 종래의 FRP와 같이 표면에 실리콘이나 아크릴의 코팅이 필요 없어서, 공정이 단축되고 비용이 저감되어 생산원가를 낮출 수 있는 이점이 있을 뿐만 아니라, 광섬유 유닛에서의 광섬유 집합장력과 수지 코팅에 의한 수지 수축 응력에 의해 광섬유에 미치는 영향도 감소되어 광섬유의 광특성의 저하도 방지되는 이점이 있다.

또한, 중심인장선인 광섬유를 비상시 예비 심선으로 사용할 수 있어서 광섬유 가공지선을 전체적으로 교체할 필요없이 사용할 수 있게 되는 이점이 있는 것이다.

Claims (2)

1. 일정한 피치로 이루어진 나선형 홈을 다수로 형성한 스페이서와, 중심인장선을 중심으로 하여 이 중심인장선이 감싸지도록 다수의 광섬유를 나선형으로 연선하고 자외선 차폐수지로 코팅하여 상기 홈에 내설되는 광섬유 유닛과, 상기 광섬유 유닛을 포함하는 스페이서를 감싸도록 입혀지는 알루미늄 튜브와, 일정한 피치로 연선하면서 상기 튜브의 외면에 형성되는 다수의 알루미늄 피복강선으로 이루어지는 광섬유 가공지선에 있어서,

   상기 광섬유 유닛의 중심인장선을 광섬유로 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공지선.
2. 제 1 항에 있어서,

   중심인장선이 되는 상기 광섬유는 감싸지는 광섬유와 동일한 것을 특징으로 하는 광섬유 가공지지선.