KR100490136B1 - 비금속 자기지지형 광케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아라미드 사를 광케이블의 축 방향과 평행하게 코어 주변에 부착하여 인장성능을 향상시키고, 상기 아라미드 사는 에폭시 수지로 침적해서 케이블의 구조적인 문제점을 해결한 광케이블의 제조 방법에 관한 것으로, 인장재를 사용해서 광케이블을 제조하는 방법에 있어서, 상기 인장재를 에폭시 수지로 침적하는 단계; 그리고 상기 광케이블의 축방향과 평행하게 상기 인장재를 상기 광케이블에 부착하는 단계;를 포함해서 구성된다.

Description

비금속 자기지지형 광케이블{All-Dielectric, Self-Supporting, Loose-Tube Optical Fiber Cable}

본 발명은 비금속 자기지지형(ADSS: All-Dielectric, Self-Supporting) 광케이블 인장재의 배열과 고정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 케이블의 인장력을 향상시키고, 굽힘 거동시 유발되는 구조불안정성을 방지할 수 있는 광케이블에 관한 것이다.

최근 정보통신 기술의 발달에 따라 광통신에 대한 수요가 급속히 증대되고 있다. 이에 따라서, 광케이블에 대한 수요 역시 급증하고 있는 추세이다. ADSS(All Di-Electric Self-Supporting Cable)는 광케이블 중 가공용으로 제작된 케이블이다. 이 ADSS 케이블은 2 ∼ 144가닥의 광섬유를 실장할 수 있도록 설계되어 있다.

이 ADSS 케이블의 주요한 특징은 완전한 비전도 케이블이며, 자체지지가 가능하다는 것이다. 또한, 높은 인장강도와 내트래킹 성능을 갖추고 있다. 뿐만 아니라, 종래의 고압선 철탑을 이용해서 설치가 가능하기 때문에 시공비도 저렴해서 향후 그 수요가 증가할 것으로 기대되는 케이블이다.

통상, ADSS 케이블은 광섬유 유닛을 포함하는 중심부의 코어 영역과 이 코어 영역을 보호하기 위한 시스 영역으로 이루어진다. ADSS 케이블은 포설 후 오랜 기간(약 30년)동안 케이블의 수명이 보장되어야 하므로, 이와 관련된 케이블의 기계적 성능, 즉 케이블의 인장성능과 굽힘(Bending)성능은 필수적인 요소이다. 이와 같이 ADSS 케이블의 인장성능을 향상시키기 위해, 코어 영역과 시스 영역 사이에는 각기 인장부재가 채용된다.

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종래의 경우, 아라미드사를 일정한 피치(Pitch)를 유지하면서 횡권한 인장부재를 상기 시스 영역에 사용하였다. 그러나, 이러한 종래의 방법은 와이어 로프(Wire Rope) 이론에 따라 반지름(Radial) 방향의 하중 분산에 의해서 케이블의 축 방향에 따른 인장 성능은 직선일 때 보다 저하된다. 또한, 광케이블의 포설 이후에는 자중에 의해서 케이블이 인장되면서 비틀림이 발생하게 되어 성능저하를 일으키는 원인이 된다.

그러나, 이러한 문제점에도 불구하고, 종래의 방식에서 아라미드사를 횡권하였던 것은 케이블의 굽힘시 발생할 수 있는 아라미드사의 쏠림 현상에 의한 케이블의 구조 불안정성을 방지하기 위해서이다.

앞에서 설명한 바와 같이, 이러한 종래의 광케이블 제조 방법은 인장성능의 저하와 케이블의 비틀림 현상을 발생시켜 광 손실과 케이블의 수명에 악영향을 주게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 개선된 방법은 피치는 그대로 유지하면서 아라미드사를 반대방향으로 2중 횡권하는 방식(SZ-stranding)을 사용한다.

그러나, 개선된 2중 횡권방법 역시 광케이블의 제조 공정에 복잡한 과정을 추가해야 되기 때문에 생산비를 상승시키고, 케이블의 중량을 증가시키는 문제점을 발생시킨다. 또한, 직경이 작은 광케이블에서는 적용할 수가 없기 때문에 단 방향으로만 아라미드 사를 횡권할 수 밖에 없는 등의 문제점을 발생시키게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 광케이블의 굽힘 거동시 나타날 수 있는 구조 불안정성을 방지하면서 우수한 인장성능을 나타낼 수 있는 ADSS 케이블을 제공하는 것이다.

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상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 양태에 따른 비금속 자기지지형(ADSS: All-Dielectric Self-Supporting) 광케이블은 길이 방향으로 연장되는 중심 인장부재; 신호광을 전송하기 위한 적어도 하나 이상의 광섬유; 상기 하나 이상의 광섬유를 그 내부에 수용하고, 상기 중심 인장부재의 주위에 인접하게 배치되어 상기 중심 인장부재를 중심으로 함께 꼬여 있는 적어도 하나 이상의 관형 버퍼; 상기 하나 이상의 관형 버퍼 주위를 둘러싸면서 길이 방향으로 연장되는 내부 시스; 상기 내부 시스를 둘러싸면서 길이 방향으로 연장되는 외부 인장부재; 상기 외부 인장부재의 주위를 둘러싸면서 길이 방향으로 연장되는 외부 시스를 포함하고, 상기 외부 인장부재는 상기 중심 인장부재에 대해 의도적인 꼬임 없이 길이방향으로 평행하게 연장되는 복수의 인장선과; 서로 인접하는 상기 인장선 사이를 연결하기 위한 접착 수지를 포함한다.또한, 상기 외부 인장부재는 의도적인 꼬임 없이 평행하게 배열된 상기 복수의 인장선을 접착 수지에 침적시킨 구조로 이루어진다.

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이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 ADSS 광케이블의 단면 구조를 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와같이, 본 발명의 광케이블은 길이 방향으로 연장되는 중심 인장부재(2)를 포함한다. 이 중심 인장부재(2)는 실질적인 인장강도(tensile strength)와 압축강도(compressive strength)를 갖는다. 상기 중심 인장부재(2)의 주위에는 적어도 하나 이상의 광섬유 집합체가 횡권되어 있거나 또는 하나 이상의 광섬유 집합체와 적어도 하나 이상의 게재심(5)이 함께 횡권(stranding)되어 있다. 상기 광섬유 집합체는 하나 이상의 광섬유(1)와 이 광섬유(1)를 둘러싸는 관형 버퍼(tubular buffer)(4)를 포함하는 루즈 튜브(loose tube)이다. 즉, 상기 광섬유(1)는 관형 버퍼(4)내에 느슨하게 수용되어 있다.

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상기 광섬유(1)는 코어층과 클래드층을 포함하는 단일모드 광섬유(SMF : Single Mode Fiber), 다중모드 광섬유(MMF : Multiple Mode Fiber), 분산천이 광섬유(DSF : Dispersion Shift Fiber), 비영분산 천이 광섬유(NZDSF : Non-Zero Dispersion Shift Fiber)인 것이 바람직하다. 상기 관형 버퍼(4)는 상기 하나 이상의 광섬유(1)를 수용한 상태에서 길이방향으로 압출되어 형성된다. 이 관형 버퍼(4)로는 열가소성 수지 특히, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 관형 버퍼(4)의 내부, 즉, 광섬유(1) 사이의 공극에는 공지의 방수 젤이 채워진다.

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상기 광섬유 집합체와 함께 상기 중심 인장부재(2) 주위를 둘러싸는 게재심(5)은 폴리에틸렌 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.또한, 본 발명의 광케이블은 케이블의 전체 길이에 대해 상기 광섬유 집합체를 둘러싸면서 연장되는 공지의 방수 테이프(6)(a conventional water-blocking tape)를 포함한다. 이 방수 테이프(6)는 수분을 흡수하는 물질로 이루어지거나 이러한 물질을 포함할 수 있다. 방수 테이프(6)로 둘러싸인 내부 공간의 상기 관형 버퍼(4) 사이의 공극 역시 공지의 방수 젤로 채워지는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 광케이블은 상기 방수 테이프(6)를 둘러싸면서 길이방향으로 연장되는 내부 시스(7)를 포함한다. 이 내부 시스(7)는 방수 테이프 주위를 흑색 폴리에틸렌과 같은 폴리머 물질로 압출하는 것에 의해 형성된다. 본 발명의 광케이블은 케이블의 길이축 방향으로 연장되는 외부 인장부재(8)를 추가로 포함한다. 이 외부 인장부재(8)는 도 2와 같이 구성되어 있다. 즉, 상기 외부 인장부재(8)는 의도적인 꼬임 없이 길이방향으로 평행하게 연장되는 복수 가닥의 인장선과, 인접하는 인장선들을 서로 연결시키기 위한 접착 수지로 이루어진다. 상기 인장선으로는 아라미드사가 적합하고, 상기 접착 수지는 우수한 접착력과 기계적 특성을 동시에 갖는 에폭시 수지가 적합하다.

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상기 외부 인장부재(8)는 아라미드사를 의도적인 꼬임 없이 서로 나란하게 배치시키고, 이 아라미드사를 에폭시 수지에 침적시켜 제조한다. 이와 같이, 아라미드사를 에폭시 수지에 침적시키게 되면, 에폭시 수지가 아라미드사 사이의 기공에 완전히 스며들어 도 2와 같은 형태의 인장부재를 생성할 수 있게 된다.

상기 아라미드사는 포설 후 케이블에 작용하는 인장력을 지지하고, 상기 접착 수지는 단선된 각 아라미드사 사이의 결합력을 높여주고, 케이블의 굽힘 발생시 발생하는 상기 아라미드사의 구조적 불안정성을 개선한다.

본 발명의 광케이블은 상기 외부 인장부재(8)를 둘러싸면서 길이 방향으로 연장되는 외부 시스(9)를 더 포함한다. 이 외부 시스(9) 역시 상기 내부 시스(7)와 마찬가지로 상기 외부 인장부재(8) 주위를 흑색 폴리에틸렌과 같은 폴리머 물질로 압출하는 것에 의해 형성된다.종래의 제조 방법에 의해서 생산된 광케이블에서 발생하는 반지름 방향의 분력에 의한 인장 성능의 손실을, 본 발명에서는 인장재를 곧게, 즉 인장재의 피치(Pitch)가 무한대가 되도록 케이블에 부착함으로써 인장성능을 100% 케이블의 축 방향 인장력으로 이용할 수 있도록 하였다.이로 인해서, 기존의 제조 방법 보다 적은 양의 인장재로 우수한 성능을 가진 광 케이블을 제조할 수가 있다. 또한, 인장재의 절감으로 인해서 제조원가를 낮출 수가 있다. 그리고, 본 발명은 광케이블의 인장시에 발생하는 비틀림을 제거할 수가 있기 때문에 안정된 광섬유 성능을 확보할 수가 있다. 또한, 본 발명의 에폭시 수지는 부분적으로 단선된 인장재를 결합시켜 주며, 종래의 인장재 보다 인장강도가 좋아지도록 한다. 또한, 에폭시 수지가 경화된 후에는 이 에폭시 수지의 우수한 기계적 성능이 케이블의 굽힘 거동시에도 구조적 안정성을 유지할 수 있도록 한다.

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이러한 본원 발명의 장점은 아래에서 설명되는 비교 실시예를 통해서 보다 명확하게 설명되어 진다.

비교 실시예 1

본 발명에 의해서 제작된 ADSS 광케이블과 종래의 방법에 의해서 제작된 광케이블에 대해서 축 방향의 신율(Axial Strain 또는, 인장성능)을 비교 실험한 결과가 아래의 표 1에 도시되어 있다.

비교 평가에 사용된 종래 케이블의 피치는 200mm, 500mm, 700mm, 1000mm, 무한대의 5개 경우를 선정하였으며, 케이블의 인장성능에 대해서 우선 평가하였다.

광케이블의 인장성능 면에서, 종래의 광케이블과 본 발명의 광케이블을 비교해 보면, 본 발명의 광케이블은 인장성능이 100% 발휘됨을 알 수 있다. 반면에, 종래의 광케이블은 피치가 작을수록 반경방향 분력(Diameter Reduction)이 커지게 되어 광케이블의 인장성능이 100% 발휘되지 못함을 알 수가 있다. 또한, 이러한 결과로 인해서 광케이블의 축방향 신율이 커지게 되어 광섬유에 응력을 발생시킨다. 결과적으로, 이는 광 손실을 유발시키는 원인이 된다.

비교 실시예 2

본 비교 실시예 2는 상기 비교 실시예 1과 동일한 조건 하에서, 본 발명에 의해서 제작된 ADSS 광케이블과 종래의 방법에 의해서 제작된 광케이블에 대해 비틀림량을 비교 실험한 것이다. 그 실험 결과는 아래의 표 2와 같다.

광케이블의 비틀림량 역시 상기 비교 실시예 1의 결과와 마찬가지로 본 발명의 경우 비틀림이 거의 없음을 알 수가 있다. 따라서, 종래의 제조 방법에 의한 광케이블보다 우수한 비틀림 안정성을 가진다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면, 기계적 인장성능이 우수한 광케이블을 제작할 수가 있으며, 인장재를 에폭시 레진에 침적함으로써 광케이블의 구조적 불안정성을 안정화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 적은 양의 인장재를 사용함으로써, 광케이블의 제조원가를 낮추는 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 ADSS 케이블의 단면 구조를 도시한 것이다.

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도 2는 본 발명에 따른 외부 인장부재의 구조도이다.

<도면의 주요부호에 대한 간단한 설명>

1 : 광섬유 2 : 중심인장선 4 : 루즈튜브

5 : 개재심 7 :제1시스 8 : 인장재

9 : 제2시스

Claims (10)

1. 길이 방향으로 연장되는 중심 인장부재;

   신호광을 전송하기 위한 적어도 하나 이상의 광섬유;

   상기 하나 이상의 광섬유를 그 내부에 수용하고, 상기 중심 인장부재의 주위에 인접하게 배치되어 상기 중심 인장부재를 중심으로 함께 꼬여 있는 적어도 하나 이상의 관형 버퍼;

   상기 하나 이상의 관형 버퍼의 주위를 둘러싸면서 길이 방향으로 연장되는 내부 시스(inner sheath);

   상기 내부 시스를 둘러싸면서 길이 방향으로 연장되는 외부 인장부재;

   상기 외부 인장부재의 주위를 둘러싸면서 길이 방향으로 연장되는 외부 시스(outer sheath)를 포함하는 비금속 자기지지형(ADSS: All-Dielectric Self-Supporting) 광케이블에 있어서,

   상기 외부 인장부재는

   상기 중심 인장부재에 대해 의도적인 꼬임 없이 길이방향으로 평행하게 연장되는 복수의 인장선과;

   서로 인접하는 상기 인장선 사이를 연결하기 위한 접착 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 광케이블.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 인장부재는

   의도적인 꼬임 없이 평행하게 배열된 상기 복수의 인장선을 접착 수지에 침적시킨 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광케이블.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 인장선이 아라미드사(Aramid Yarn)인 것을 특징으로 하는 광케이블.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 인장선의 피치(Pitch)가 무한대인 것을 특징으로 하는 광케이블.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 접착수지는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 광케이블.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 복수의 광섬유가 상기 관형 버퍼 내부에 느슨하게 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 광케이블.
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