KR100528753B1 - 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브외경제어 시스템 및 방법 - Google Patents

전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브외경제어 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100528753B1
KR100528753B1 KR10-2003-0068443A KR20030068443A KR100528753B1 KR 100528753 B1 KR100528753 B1 KR 100528753B1 KR 20030068443 A KR20030068443 A KR 20030068443A KR 100528753 B1 KR100528753 B1 KR 100528753B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
outer diameter
control
primary
control input
order
Prior art date
Application number
KR10-2003-0068443A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050032631A (ko
Inventor
김영선
김영기
손순일
조영창
Original Assignee
엘에스전선 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스전선 주식회사 filed Critical 엘에스전선 주식회사
Priority to KR10-2003-0068443A priority Critical patent/KR100528753B1/ko
Publication of KR20050032631A publication Critical patent/KR20050032631A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100528753B1 publication Critical patent/KR100528753B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
    • C03B37/01861Means for changing or stabilising the diameter or form of tubes or rods
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
    • C03B37/01807Reactant delivery systems, e.g. reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/07Controlling or regulating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

본 발명은 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브 외경제어 시스템 및 방법에 대한 것이다. 본 발명에 따른 증착 튜브 외경제어 시스템은, 종축을 중심으로 회전되며 수트 생성가스와 산화분위기 조성가스가 투입되는 증착 튜브; 상기 증착 튜브의 외주를 감싸고 레이어 증착 시 상기 증착 튜브의 축 방향을 따라 이송되면서 상기 증착 튜브를 전기적으로 가열하는 전기로; 상기 전기로에 전기에너지를 인가하여 수트 생성가스의 산화반응이 상기 증착 튜브 내에서 유발되도록 상기 전기로를 발열시키는 전원공급기; 상기 증착 튜브 내에서 반복적인 레이어의 증착이 이루어지는 과정에서 상기 전기로와 연계되어 이송되면서 상기 증착 튜브의 길이 방향을 따라 다수의 지점에서 외경을 측정하는 외경 측정기; 및 상기 외경 측정기로부터 n차(n≥1) 레이어 증착 공정에서 얻어진 위치별 n차 외경 프로파일을 입력받아 이를 기초로 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하고, 스케쥴링된 제어 입력을 n+1차 레이어 증착 공정에 적용하여 증착 튜브의 외경을 소정의 레벨로 제어하는 외경 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브 외경제어 시스템 및 방법{SYSTEM FOR CONTROLLING OF DEPOSITION TUBE DIAMETER WHILE MANUFACTURING OF OPTICAL FIBER PREFORM USING ELECTRICAL HEATING FURNACE}
본 발명은 화학기상증착공법에 의해 광섬유 모재를 제조하는데 있어서 증착 튜브의 외경을 자동으로 제어하는 시스템 및 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 전기로를 증착 열원으로 사용하여 광섬유 모재를 제조하는데 있어서 증착 튜브의 외경을 균일하게 제어하는 시스템 및 그 방법에 대한 것이다.
종래의 수정된 화학기상증착(Modified Chemical Vapor Deposition: 이하, MCVD) 공법을 이용한 광섬유 모재 제조 방법에서는, 회전하는 증착 튜브를 가열하면서 그 내부로 수트 생성가스와 산화 분위기 조성가스를 주입한다. 그러면 수트 생성가스의 산화반응으로 미분상의 수트가 생성되고 이 수트가 열 영동 현상에 의해 증착 튜브의 안쪽 표면에 안착 및 소결되어 클래드 층 또는 코어 층을 형성하게 된다. 이러한 과정을 반복하게 되면 클래드 층과 코어 층이 레이어 단위로 반복 적층되어 증착 튜브 내에는 광섬유 모재가 형성된다. 이 때 증착 튜브의 가열은 일반적으로 증착 튜브의 축 방향을 따라 왕복 이송하는 화염 토치에 의해 이루어진다.
그런데 화염 토치를 이용하여 증착 튜브를 가열하게 되면 수분과 같은 수소 불순물이 연소반응의 부산물로 파생됨으로써, 이로 인해 광섬유 모재에 수산기가 침투되어 1385 nm의 파장 대에서 수산기 흡수손실을 야기하는 문제가 있다.
이에 따라 최근에는 연소가스의 연소반응에 의한 화염을 이용하지 않고 전기로 열원방식을 이용하여 증착 튜브를 가열하는 방법이 제안되었다. 도1 및 2는 이러한 종래의 증착 튜브 가열 방식을 보여주고 있다. 보다 구체적으로, 도1은 저항식 전기로에 의한 증착 튜브 가열 방식을, 도2는 유도식 전기로에 의한 증착 튜브 가열 방식을 보여 준다.
도1을 참조하면, 증착 튜브(10)를 저항식 전기로(20)를 이용하여 가열하는 방식은 회전하는 증착 튜브(10)를 감싸는 원통형의 저항식 전기로(20)를 증착 튜브(10)의 길이 방향을 따라 왕복 이송될 수 있도록 설치하고 전원공급기(30)를 이용하여 상기 저항식 전기로(20)에 전기 에너지를 공급하여 높은 저항 열이 발생되게 된다.
그리고 도2를 참조하면, 증착 튜브(10)를 유도식 전기로(50)를 이용하여 가열하는 방식은 회전하는 증착 튜브(10)를 감싸며 코일(40)을 구비한 원통형의 유도식 전기로(50)를 증착 튜브(10)의 길이 방향을 따라 왕복 이송될 수 있도록 설치하고 전원공급기(60)를 이용하여 고주파 전류를 코일(40)에 흘려 상기 유도식 전기로(50)에서 높은 유도 열이 발생되게 된다.
이러한 종래의 전기로(20, 50)를 이용한 증착 튜브(10) 가열 방식은 연소 반응을 수반하지 않기 때문에 수분과 같은 수소 불순물을 발생시키지 않으므로 수산기 흡수손실 문제를 야기하지 않는 이점이 있다.
한편 MCVD 공법을 이용한 광섬유 모재의 제조 시에는, 증착 튜브가 왕복 이송되는 열원에 의해 1600℃ 이상의 고온으로 가열되므로, 열원에 의해 직접적으로 가열되는 증착 튜브 영역은 연화가 이루어져 유동성을 가지게 된다.
이에 따라 증착 튜브의 외경은 증착 튜브의 내압, 증착 튜브 내부에 적층된 물질막의 두께, 열원의 이송속도, 증착 튜브의 가열 온도 등의 영향을 받아 광섬유 모재 제조공정이 진행되는 과정에서 길이 방향으로의 균일성을 상실하게 된다. 이러한 증착 튜브 외경의 불균일성은 일단 발생되면 광섬유 모재 제조 공정이 진행되면 될 수록 심화되며 종국에는 광섬유 모재의 품질을 저하시키는 일 요인으로 작용하게 된다.
증착 튜브의 외경 변화에 영향을 미치는 주요한 제어 인자에는 증착 튜브 내압, 열원의 이송속도 및 증착 튜브 온도 등이 있다. 따라서 MCVD 공법을 진행하는 과정에서는 증착 튜브의 외경을 모니터링하여 상기한 제어 인자에 의한 외경의 영향을 엄밀하게 분석하고 그 결과를 공정에 반영함으로써 증착 튜브의 외경이 길이 방향을 따라 균일성을 가지도록 할 필요가 있다.
토치에 의해 증착 튜브가 가열될 경우에는, 토치에 의한 가열지점이 외부로 노출되어 있으므로, 그 지점에서 증착 튜브의 외경을 측정하여 궤환 제어(feedback control)를 행하면, 증착 튜브 내압 등의 제어 인자를 실시간을 제어함으로써 증착 튜브의 외경 제어가 쉽게 이루어질 수 있다.
그런데 도 1에 도시된 증착 튜브 가열 방식에서는 증착 튜브(10)의 외경을 측정하는 지점(전기로 정 중앙부의 해칭영역)이 저항식 전기로(20)에 의해 완전히 감추어져 있기 때문에 궤환 제어가 불가능한 한계가 있다. 물론 저항식 전기로(20)의 정 중앙부(상기 해칭영역)를 환형 띠 형상으로 분리 개방하여 증착 튜브(10)의 외경 측정을 위한 공간을 마련할 수도 있다. 하지만 이러한 경우에는 상기 공간에 의해 전류가 흐를 수 있는 통로가 단절되어 저항식 전기로(20)가 작동되지 않는 문제가 있다.
한편 도2에 도시된 증착 튜브 가열 방식에서는 고주파 전류가 코일을 통해 흐르므로 유도식 전기로의 정 중앙부(해칭영역)를 환형 띠 형상으로 개방하더라도 유도 열은 그대로 발생된다. 따라서 이 증착 튜브 가열 방식에서는 전기로(50)의 정 중앙부를 환형 띠 형상으로 분리 개방하고 그 지점에서 증착 튜브(10)의 외경을 측정하여 증착 튜브 내압 등의 제어 인자에 대한 궤환 제어를 행함으로써 증착 튜브(10)의 외경을 제어할 수는 있다. 하지만 유도식 전기로(50)의 정중앙 지점은 1600℃ 이상의 고온 환경이 조성되므로, 증착 튜브(10)의 외경을 측정하기 위한 장비가 이러한 고온 환경에서 안정적으로 동작하기 위해서는 고열을 차폐하는 다양한 수단이 강구되어야 하는 한계가 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전기로를 이용하여 광섬유 모재를 제조하는데 있어서 전기로에 의한 직접 가열부분보다 상대적으로 온도가 낮은 전기로의 근방에서 증착 튜브의 외경을 모니터링하고 부 궤환 제어(non feedback control)를 통해 증착 튜브의 외경에 영향을 미치는 제어 인자를 실시간으로 컨트롤함으로써 길이방향을 따라 균일한 외경을 가진 광섬유 모재의 제조를 가능케 하는 증착 튜브 외경 제어 시스템과 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브 외경제어 시스템은, 화학기상증착공법을 이용하여 증착 튜브 내에 클래드 층과 코어 층을 레이어 단위로 반복 증착하여 광섬유 모재를 제조하는 과정에서 증착 튜브의 외경을 제어하는 시스템이다. 구체적으로, 상기 증착 튜브 외경제어 시스템은, 종축을 중심으로 회전되며 수트 생성가스와 산화분위기 조성가스가 투입되는 증착 튜브; 상기 증착 튜브의 외주를 감싸고 레이어 증착 시 상기 증착 튜브의 축 방향을 따라 이송되면서 상기 증착 튜브를 전기적으로 가열하는 전기로; 상기 전기로에 전기에너지를 인가하여 수트 생성가스의 산화반응이 상기 증착 튜브 내에서 유발되도록 상기 전기로를 발열시키는 전원공급기; 상기 증착 튜브 내에서 반복적인 레이어의 증착이 이루어지는 과정에서 상기 전기로와 연계되어 이송되면서 상기 증착 튜브의 길이 방향을 따라 다수의 지점에서 외경을 측정하는 외경 측정기; 및 상기 외경 측정기로부터 n차(n≥1) 레이어 증착 공정에서 얻어진 위치별 n차 외경 프로파일을 입력받아 이를 기초로 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하고, 스케쥴링된 제어 입력을 n+1차 레이어 증착 공정에 적용하여 증착 튜브의 외경을 소정의 레벨로 제어하는 외경 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 외경 측정기는 레이어 증착 공정에서 상기 전기로가 진행되어 나가는 방향의 반대 방향에 설치되되, 상기 전기로와 소정거리 이격되는 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 전기로는 저항식 전기로 또는 유도식 전기로이다.
본 발명에 있어서, 1차 레이어 증착 시 상기 외경 제어기는 미리 정해진 1차 제어 이득과 1차 기준 제어 외경을 이용하여 1차 제어 입력을 스케쥴링하고, 스케쥴링된 1차 제어 입력을 적용하여 증착 튜브의 외경이 1차 기준 제어 외경이 되도록 증착 튜브의 외경 제어를 수행하면서, 상기 외경 측정기에 의해 측정되는 위치별 1차 외경 데이터를 계속 입력받는다. 또 상기 외경 제어기는 1차 레이어 증착을 진행하는 과정에서 외경 측정기로부터 입력된 외경 데이터의 측정 지점이 소정의 1차 제어 입력이 적용된 지점이거나 그 적용지점을 막 지나친 지점이면, 해당 1차 제어 입력이 적용된 지점을 기준으로 제어 이득을 계산하고 계산된 제어 이득으로 다음 시점의 제어 입력을 보상하여 적용한다. 아울러, 상기 외경 제어기는 1차 레이어 증착이 끝난 직후에, 2차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 2차 기준 제어 외경, 상기 위치별 1차 외경 프로파일, 및 상기 1차 제어 입력으로부터 계산된 1차 제어 이득의 평균값을 이용하여 2차 레이어 증착 공정에서 적용될 2차 제어 입력을 스케쥴링한다.
그리고, n(n≥2) 차 레이어 증착 시, 상기 외경 제어기는 n-1차 레이어 증착 공정에 기초하여 스케쥴링된 n차 제어 입력을 적용하여 증착 튜브의 외경이 n차 기준 제어 외경이 되도록 외경제어를 수행하면서, 상기 외경 측정기에 의해 측정되는 n차 외경을 계속 입력받는다. 이 때, 상기 입력된 외경의 측정 지점이 소정의 n차 제어 입력이 적용된 지점이거나 그 지점을 막 지나친 지점이면, 해당 n차 제어 입력이 적용된 지점을 기준으로 제어 이득을 계산하고 다음 시점에서는 계산된 제어 이득에 의해 보상된 n차 제어 입력을 적용한다. 또 n차 레이어 증착이 끝난 직후에, 상기 외경 제어기는 상기 외경 측정기로부터 입력된 위치별 n차 외경 프로파일, n+1차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 n+1차 기준 제어 외경, 및 상기 n차 레이어 증착 공정의 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 n+1차 제어 입력을 스케쥴링한다. 그리고 상기 외경 제어기는 이러한 일련의 과정을 n을 2부터 1씩 증가시켜가며 필요한 횟수만큼 반복한다.
본 발명에 있어서, 상기 외경 제어기는, 미리 정해진 1차 기준 제어 외경; 1차 제어 이득; 및 각 레이어 증착 공정에서의 기준 제어 외경, 각 레이어 증착 공정에서 수집 또는 계산된 위치별 n(n≥1)차 외경 프로파일, 스케쥴링된 n(n≥2)차 제어 입력 및 실측된 증착 튜브의 외경과 실 적용된 제어 입력으로부터 계산된 n(n≥1)차 제어 이득이 수록되는 공정 메모리를 포함한다.
그리고 상기 외경 제어기는, 위치별 n(n≥1)차 외경 데이터를 상기 외경 측정기로부터 입력받아 n차 외경 프로파일을 생성하여 공정 메모리에 저장하는 외경 프로파일러; 상기 공정 메모리에 저장된 위치별 n차 외경 프로파일, n+1차 기준 제어 외경, 및 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하여 상기 공정 메모리에 저장하는 제어 입력 스케쥴러; 상기 n차 제어 입력을 n차 레이어 증착 공정에 적용하는 제어 입력 적용기; 측정된 n차 외경 데이터와 n차 제어 입력을 이용하여 n차 제어 이득을 계산하고 그 결과를 상기 공정 메모리에 저장하는 제어 이득 계산기; 및 현재 시점에서 측정된 n차 외경 데이터의 측정 지점이 소정의 n차 제어 입력이 적용된 지점이거나 그 적용지점을 지나친 지점이면 해당 n차 제어 입력이 적용된 지점을 기준으로 제어 이득을 계산하고 이를 기초로 상기 공정 제어부에 수록된 다음 시점에 적용될 n차 제어 입력을 보상하여 갱신하는 제어 입력 보상기;를 포함하는 외경 제어 프로그램을 탑재하고 있다.
본 발명에 있어서, 상기 외경 제어기는 1차 레이어 증착 공정에서는 1차 제어 입력의 실시간 보상을 하지 않아도 무방하다. 경우에 따라서, 상기 외경 제어기는 모든 레이어 증착 공정에서 제어 입력의 실시간 보상을 하지 않아도 무방하다.
본 발명에 있어서, 상기 제어 입력은 증착 튜브의 내압, 증착 튜브의 온도, 전기로의 이송속도 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브 외경제어 방법은, 종축을 중심으로 회전되는 증착 튜브를 그 축 방향을 따라 왕복 이송하는 전기로를 이용하여 전기적으로 가열하면서 그 내부로 수트 생성가스와 산화분위기 조성가스를 투입함으로써, 상기 증착 튜브 내에서 수트 생성반응을 유발시켜 다수의 클래드 층과 코어 층을 레이어 단위로 반복적으로 적층하여 광섬유 모재를 제조하는 과정에서 상기 증착 튜브의 외경을 제어하는 방법이다.
본 발명에 따른 증착 튜브의 외경제어 방법은, 상기 증착 튜브 내에서 반복적인 레이어의 증착이 이루어지는 과정에서 상기 전기로와 연계되어 이송되는 외경 측정기를 이용하여 상기 증착 튜브의 길이 방향을 따라 다수의 지점에서 외경을 측정하는 단계; 및 상기 외경 측정기로부터 n차(n≥1) 레이어 증착 공정에서 얻어진 위치별 n차 외경 프로파일을 입력받아, 미리 설정된 n+1차 기준 제어 외경을 기초로 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하고 스케쥴링된 제어 입력을 n+1차 레이어 증착 공정에 적용하여 외경을 상기 n+1차 기준 제어 외경 레벨로 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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 아니 되며, 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.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브 외경 제어 시스템(100)의 구성을 개략적으로 보여준다.
도3을 참조하면, 본 발명의 실시예에서 상기 증착 튜브 외경제어 시스템(100)은 수정화학기상증착공법에 의한 광섬유 모재의 제조에 적용된다. 상기 증착 튜브 외경 제어 시스템(100)은 증착 튜브(110) 내에 클래드 층과 코어 층을 레이어 단위로 반복 증착하는 과정에서 증착 튜브(110)의 외경을 실시간으로 제어한다.
구체적으로, 상기 증착 튜브 외경제어 시스템(100)은 증착 튜브(110), 전기로(120), 전원공급기(130), 외경 측정기(140) 및 외경 제어기(150)를 구비한다.
상기 증착 튜브(110)는 석영으로 이루어지며 수트 생성가스 및 산화분위기 조성가스가 캐리어 가스와 함께 투입된다. 이 때 상기 증착 튜브(110)는 그 종축을 중심으로 회전된다. 상기 수트 생성가스로는 SiCl4 가스, POCl3 가스, GeCl4 가스 등 할라이드 계열에 속하는 화학가스의 혼합가스가, 산화분위기 조성가스로는 O2가스가, 캐리어 가스로는 N2가스, He가스, Ar가스 등의 불활성 가스가 사용된다.
상기 증착 튜브(110)의 일 단에는 광섬유 모재의 제조시 필요한 각종 가스를 공급하는 가스공급 장치(160)가 결합되고, 상기 증착 튜브(110)의 타 단에는 증착 튜브(110) 내에서 발생된 각종 반응 부산물을 배출시키는 반응 부산물 배출장치(170)가 결합된다. 상기 가스공급 장치(160)에는 유량 제어기(170)를 매개로 여러 개의 가스 공급도관(180)이 연결된다. 상기 가스 공급도관(180)으로는 반응 가스와 캐리어 가스가 주입된다.
상기 전기로(120)는 상기 증착 튜브(110)의 외주를 실질적으로 감싸면서 상기 증착 튜브(110)의 축 방향을 따라서 왕복 이송 가능하게 설치된다. 이를 위해, 상기 전기로(120)는 상기 증착 튜브(110)의 중심축과 실질적으로 평행한 레일(190)에 거치되며 레일 모터 등의 전기로 이송수단(200)에 의해 상기 레일(190) 상에서 증착 튜브(110)의 중심축을 따라서 왕복 이송된다. 상기 전기로(120)는 그 직 상방에 있는 증착 튜브(110) 내에서 수트 생성가스의 산화반응이 유발될 수 있을 정도의 고온(예컨대, 1600℃ 이상)을 제공한다. 상기 전기로(120)는 가열방식에 따라 저항식 전기로 또는 유도식 전기로일 수 있는데, 도3에는 상기 전기로(120)가 저항식 전기로인 실시예가 도시되어 있다. 상기 전기로(120)는 그라파이트(graphite) 전기로일 수 있는데 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전원공급기(130)로부터 전기에너지가 인가되어 상기 전기로(120)에서 전기적으로 열이 발생되면 그 직 상방에 있는 증착 튜브(110) 내에서는 수트 생성가스의 산화반응으로 미분상의 수트가 생성된다. 그리고 수트는 열 영동 현상에 의해 전기로(120)가 진행되어 나가는, 하지만 전기로(120)의 직 상방보다 상대적으로 온도가 낮은 증착 튜브(110)의 안쪽 표면으로 이동하여 안착되어 소정 두께의 수트층을 이룬다. 이렇게 형성된 수트층은 바로 이어서 접근하는 전기로(120)에 의해 제공되는 고열에 의해 소결되어 레이어 단위의 물질막을 이루게 된다. 레이어 단위의 물질막이 형성되고 나서 상기 전기로(120)는 원래의 위치로 회귀되며 다음 레이어의 증착과정에서 공정진행 방향으로 다시 이송된다. 이러한 과정은 증착 튜브(110) 내에 원하는 두께의 클래드와 코어가 형성될 때까지 반복된다.
상기 전원공급기(130)는 전기로(120)에 전기 에너지를 인가하여 전기적으로 고온의 열이 발생되게 한다. 상기 전기로(120)가 저항식 전기로이면 교류전원이 전기로(120)에 직접적으로 인가되고, 상기 전기로(120)가 유도식 전기로이면 고주파 교류전원이 코일(미도시)에 인가된다. 후자의 경우, 코일에 고주파 교류전원이 인가되면 전기로(120)에 고주파 전류가 유도됨으로써 고온의 열이 발생되게 된다.
상기 외경 측정기(140)는 전기로(120)의 공정진행 방향을 기준으로 볼 때 그 반대쪽에 설치된다. 여기서, 상기 외경 측정기(140)는 전기로(120)와 소정 거리 이격된 상태에서 이격 거리를 동일하게 유지하며 전기로(120)와 함께 이송되도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 외경 측정기(140)는 전기로(120)가 공정진행 방향으로 진행되어 나갈 때 증착 튜브(110)의 외경을 다수의 지점에서 측정하고 측정된 외경 데이터를 후술될 외경 제어기(150)에 제공한다. 상기 외경 측정기(140)로는 주식회사 베타 레이저 마이크(Beta Laser Mike)의 제품이 채용될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 외경 제어기(150)는 n(n≥1)차 레이어 증착 공정에서 상기 외경 측정기(140)에 의해 측정된 증착 튜브(110)의 외경 데이터를 입력받아 n차 외경 프로파일을 생성하고, 이를 기초로 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하고, 스케쥴링된 제어 입력을 n+1차 레이어 증착 공정에 적용하여 증착 튜브(110)의 외경을 미리 정해져 있는 n+1차 기준 제어 외경으로 제어한다.
예를 들어, 상기 외경 제어기(150)는 1차 레이어 증착 공정에서 상기 외경 측정기(140)에 의해 측정된 증착 튜브(110)의 외경 데이터를 입력받아 1차 외경 프로파일을 생성하고, 이를 기초로 2차 레이어 증착 공정에서 적용될 2차 제어 입력을 스케쥴링하고, 스케쥴링된 제어 입력을 2차 레이어 증착 공정에서 적용하여 미리 정해져 있는 2차 기준 제어 외경이 되도록 증착 튜브(110)의 외경을 제어한다.
상기 n차 외경 프로파일은 n차 레이어 증착이 이루어지는 과정에서 상기 외경 측정기(140)에 의해 측정된 다수의 외경 데이터 집합을 의미한다. 만약 p개의 지점에서 외경이 측정되었다면 상기 n차 외경 프로파일은 p개의 외경 데이터 집합으로 구성된다.
본 발명에 있어서, 상기 제어 입력은 광섬유 모재의 제조 공정을 진행하는 과정에서 증착 튜브(110)의 외경에 영향을 미치는 공정 변수의 물리량을 의미한다. 상기 공정 변수에는 증착 튜브(110)의 내압, 증착 튜브(110)의 온도 및 전기로(120)의 이송속도가 있다. 상기 스케쥴링된 제어 입력은 전기로(120)가 공정진행 방향으로 진행되어 나갈 때 p개의 서로 다른 지점에서 적용되어질 p개의 제어 입력집합으로 구성되어진다.
상기 제어 입력을 기준으로 볼 때, n(n≥2)차 레이어 증착 공정에서 적용될 n차 제어 입력의 스케쥴링은 n-1차 레이어 증착 공정에서 얻어진 n-1차 외경 프로파일, n차 레이어 증착 공정에서 증착 튜브(110)의 n차 기준 제어 외경(미리 정해짐 그리고 상수임), 및 n-1차 레이어 증착 공정에서 실측된 n-1차 외경 프로파일과 실제 적용되어진 제어 입력으로부터 계산된 n-1차 제어 이득의 평균값으로부터 계산된다.
예를 들어, 상기 제어 입력이 증착 튜브(110)의 내압이라면, 2차 레이어 증착 공정에서 적용될 2차 내압의 스케쥴링은 1차 레이어 증착 공정에서 얻어진 1차 외경 프로파일, 2차 레이어 증착 공정에서 증착 튜브(110)의 2차 기준 제어 외경, 및 1차 레이어 증착 공정에서 실측된 1차 외경 프로파일과 실제 적용되어진 제어 입력으로부터 계산된 1차 제어 이득의 평균값으로부터 계산된다.
상기 n차 제어 입력의 적용에 있어서, n이 1인 경우는 미리 정해진 또는 외부에서 입력된 1차 기준 제어 외경과 1차 제어 이득으로부터 계산된 제어 입력이 적용된다. 그리고 n이 2 이상이면 그 직전 회차의 레이어 증착 공정에서 얻어진 외경 프로파일과 본 회차의 기준 제어 외경, 및 직전 회차의 레이어 증착 공정에서 실측된 외경 프로파일과 실제 적용되어진 제어 입력으로부터 계산된 제어 이득의 평균값으로부터 계산된다.
한편 n차 제어 입력을 적용함에 있어서, 상기 외경 제어기(150)는 전기로(120)가 공정진행 방향으로 진행되어 나갈 때 전기로(120) 정 중앙지점이 증착 튜브(110)의 미리 정해진 각 지점들을 통과할 때마다 각 지점에 대한 스케쥴링된(n≥1) n차 제어 입력을 공정에 적용한다. 그리고 소정 거리 이격되어 전기로(120)를 뒤 따라 오는 외경 측정기(140)가 미리 정해진 다수의 지점에서 n차 외경 프로파일을 구성할 증착 튜브(110)의 외경을 측정한다. 그런 다음 상기 외경 측정기(140)는 측정된 외경 데이터를 외경 제어기(150)로 출력한다.
만약 n차 레이어 증착 공정에서 외경 측정기(140)에 의해 측정된 증착 튜브(110)의 외경이 미리 정해진 n차 기준 제어 외경과 일치한다면 n차 제어 입력의 적용이 잘되고 있는 것이지만, 오차가 있다면 n차 제어 입력의 적용에 문제가 있다는 것을 의미한다. 따라서 본 발명은 n차 외경 프로파일을 구성할 외경을 측정한 결과를 이용하여 외경 측정 시점을 기준으로 다음 시점에 적용될 n차 제어 입력을 보상(후술한다)해 줄 수 있다. 이러한 제어 입력의 보상은 선택적으로 적용되며, 1차 레이어 증착 공정부터 적용될 수도 있고, 2차 레이어 증착 공정부터 적용될 수도 있다.
상기 외경 제어기(150)는 제어 입력이 무엇이냐에 따라서 n차 제어 입력의 적용을 달리한다. 상기 외경 제어기(150)는 n차 제어 입력을 적용함에 있어서, 제어 입력이 증착 튜브(110)의 내압이면 증착 튜브(110)로 공급되는 각종 가스의 유량을 조절하는 유량 제어기(170)를 컨트롤하여 캐리어 가스의 유량을 조절한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 외경 제어기(150)는 증착 튜브(110)의 출구 측에 구비된 배압조절용 가스의 유량 제어기(미도시)를 제어하여 배압 가스(예컨대, N2가스)의 유량을 조절함으로써 제어 입력을 적용할 수도 있다. 또 제어 입력이 증착 튜브(110)의 온도이면 상기 전기로(120)에 전기 에너지를 인가하는 전원공급기(130)의 출력파워 제어기(210)를 컨트롤한다. 그리고 제어 입력이 전기로(120)의 이송속도이면 상기 전기로(120)의 속도 제어기(220)를 컨트롤한다.
상기 제어 입력이 증착 튜브(110)의 내압, 증착 튜브(110)의 온도 및 전기로(120)의 이송속도로 이루어진 군에서 선택된 임의의 조합으로 이루어진 경우, 상기 외경 제어기(150)는 유량 제어기(170) 및/또는 배압 조절용 가스의 유량 제어기(미도시), 출력파워 제어기(210) 및 속도 제어기(220)로 이루어진 군에서 선택된, 제어 입력의 인자 조합에 해당하는 제어기의 조합을 컨트롤한다.
상기 외경 제어기(150)는 외경 제어 프로그램과 일반적인 시스템 운영체제가 탑재된 컴퓨터 단말이다. 상기 외경 제어기(150)는 상기 외경 제어 프로그램을 저장하고 있는 하드 디스크와 같은 저장매체(미도시)와 상기 외경 제어 프로그램을 실행하는 마이크로프로세서(미도시)를 포함한다.
또 상기 외경 제어기(150)는 미리 정해진 또는 관리자가 입력한 1차 제어 이득; 및 각 레이어 증착 공정에서의 n(n≥1)차 기준 제어 외경, 각 레이어 증착 공정에서 수집 또는 생성되는 위치별 n차 외경 프로파일, 스케쥴링된 위치별 n차 제어 입력, 및 실 적용된 위치별 n차 제어 입력, 상기 n차 외경 프로파일과 실 적용된 n차 제어 입력으로부터 계산된 위치별 n차 제어 이득이 수록되는 공정 메모리(도4의 310)를 포함한다.
아울러 상기 외경 제어기(150)는 외경 측정기(140), 그리고 증착 튜브(110)로 인입되는 각종 가스 유량을 조절하는 유량 제어기(170), 전원공급기(130)의 출력파워를 조절하는 출력파워 제어기(210) 및 전기로(120)의 이송속도를 조절하는 속도 제어기(220)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합과 인터페이스(230)를 통해 연계된다.
도4는 상기 외경 제어기(150)에 탑재된 외경 제어 프로그램의 구성을 보다 구체적으로 보여준다.
도4를 참조하면, 상기 외경 제어 프로그램(250)은, 외경 프로파일러(260); 제어 입력 스케쥴러(270); 제어 입력 적용기(280); 제어 이득 계산기(290); 및 제어 입력 보상기(300);를 포함한다.
상기 외경 프로파일러(260)는 n(n≥1)차 레이어 증착 공정에 대하여 n차 외경 프로파일을 구성할 다수의 외경 데이터를 인터페이스(230)를 통해 상기 외경 측정기(140)로부터 입력받아 공정 메모리(310)에 n차 외경 프로파일을 누적적으로 생성한다. 이 때 상기 외경 데이터는 증착 튜브(110)의 외경값과 외경이 측정된 지점의 위치 정보로 구성된다. 상기 위치 정보는 외경 측정기(140)가 공정진행 방향으로 진행하면서 외경을 측정할 때 공정시작 지점을 기준으로 한 상대 위치로 표현된다.
상기 외경 데이터는 n차 레이어 증착 공정이 진행되는 과정에서 외경 측정기(140)로부터 증착 튜브(110)의 외경이 측정될 때마다 실시간으로 입력받는 것이 바람직하다. 대안적으로 상기 외경 데이터는 전기로(120)가 n차 레이어 증착 공정을 마치고 다음 회차의 공정시작 지점으로 회귀하는 과정에서 일괄적으로 입력받아도 무방하다.
상기 제어 입력 스케쥴러(270)는, n(n≥1)차 레이어 증착 공정이 끝난 이후에 상기 공정 메모리(310)에 저장된 n차 외경 프로파일을 구성하는 다수의 외경 데이터, n+1차 기준 제어 외경, 및 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하고 그 결과를 상기 공정 메모리(310)에 누적적으로 저장한다.
상기 n차 제어 이득은 n차 레이어 증착 공정에서 다수의 지점에서 적용된 각 n차 제어 입력을 기준으로 상기 제어 이득 계산기(290)에 의해 계산된다. 각 n차 제어 입력 적용 지점 Pm(1≤m≤p) 따른 각 n차 제어 이득은 하기 수학식1에 의해 얻어진다. 하기 수학식1은 도5와 같이 n차 제어 입력 적용 지점 Pm과 n차 외경 측정 지점 Lk 가 일치하는 경우 또는 도6과 같이 그렇지 않은 경우에도 모두 적용된다.
( 1≤m≤p, 1≤n≤r, p와 r은 정수)
도5 및 도6을 참조하면, 상기 수학식1에서 은 공정진행 방향을 기준으로 m번째 지점 Pm 에서 적용된 m번째 n차 제어 입력에 대한 n차 제어 이득을 의미한다. 은 공정진행 방향을 기준으로 m번째 지점 Pm 에서 적용된 m번째 n차 제어 입력을 의미한다.
은 도7에 도시된 바와 같이, m번째 지점 Pm 과 인접하는 2개의 지점(Lk, LK+1)에서 측정된 n차 외경 데이터(Dk, Dk+1)를 n차 제어 입력이 적용된 m번째 지점 Pm 을 기준으로 선형적으로 내삽(linear interpolation)한 n차 외경 데이터이다.
상기 제어 입력 스케쥴러(270)는 n차 레이어 증착 과정에서 획득한 n차 외경 프로파일, n+1차 기준 제어 외경, 및 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 p개의 지점에서 적용할 n+1차 제어 입력을 하기 수학식 2에 의해 스케쥴링한다.
(n≥1, 1≤m≤p)
여기서,은 n+1차 레어어 증착 과정에서 증착 튜브 외경 제어의 기준이 되는 n+1차 기준 제어 외경이다. 그리고 은 n차 레이어 증착 공정에서 상기 제어 이득 계산기(290)에 의해 각 지점 Pm(1≤m≤p)에서 계산된 n차 제어 이득의 평균값이다. 한편, 1차 레이어 증착 공정에서 후술할 제어 이득 보상기(300)에 의해 제어 입력의 보상이 이루어지지 않으면,은 상기 공정 메모리에 미리 저장된 1차 제어 이득일 수 있다.
상기 제어 입력 보상기(300)는 외경 측정기(140)의 위치가 n(n≤1)차 제어 입력이 적용된 지점 Pm 과 정확히 일치하거나 통과할 때마다 상기 제어 이득 계산기(290)가 상기 수학식1에 의해 계산한 지점 Pm 에서의 n차 제어 이득을 공정 메모리(310)에서 독출한다.
그런 다음 상기 제어 입력 보상기(300)는 하기 수학식3에 의해 다음 시점에서 적용할 n차 제어 입력을 실시간으로 보상한다. 여기서, 다음 시점에서 n차 제어 입력이 적용되는 지점은 도5 및 도6에 도시된 외경 측정기(140)의 위치를 감안할 때 Pm+k+1 이고, 지점 Pm+k+1 에서의 n차 제어 입력 보상은 공정 메모리(310)에 수록되어 있는 해당 n차 제어 입력 데이터를 갱신하는 방식으로 이루어진다.
(n≥1,1≤m≤p)
상기 수학식3을 참조하면, 미리 정해진 n차 기준 제어 외경()과 n차 제어 입력을 적용해 가면서 측정한 n차 외경 데이터()가 서로 일치할 경우는 원래의 n차 제어 입력이 변화되지 않는다. 이는 n차 레이어 증착 공정에서 증착 튜브의 외경 제어가 Pm 지점에서 제대로 되었음을 의미한다.
반대로, 미리 정해진 n차 기준 제어 외경()과 n차 제어 입력을 적용해 가면서 측정한 n차 외경 데이터()가 서로 일치하지 않는 경우에는 상기 수학식3에 따라 지점 Pm+k+1에서 향후 적용될 n차 제어 입력이 실시간으로 보상되게 된다. 이러한 과정이 이루어지게 되면, n차 제어 입력의 응답성을 n차 레이어 증착 공정에서 바로 확인하고 그 결과를 n+1차가 아닌 n차 레이어 증착 공정 내에서 바로 반영함으로써 보다 정확한 증착 튜브(110)의 외경 제어가 가능해지게 된다.
상기 제어 입력 보상기(300)는 1차 레이어 증착 공정부터 작동되는 것이 바람직하다. 하지만 1차 레이어 증착 공정에서는 작동되지 않고, 2차 레이어 증착 공정부터 작동될 수도 있다.
선택적으로, 상기 제어 입력 보상기(300)는 레이어 증착이 이루어지는 과정에서 작동을 하지 않아도 무방하다.
상기 제어 입력 적용기(280)는 n(n≥1)차 레이어 증착 공정이 진행되는 과정에서 전기로(120)가 각 Pm(1≤m≤p)지점을 통과할 때 그 지점의 해당하는 n차 제어 입력인 또는 을 공정에 실제 적용한다.
이를 위해 상기 제어 입력 적용기(280)는 전기로(120)가 각 Pm 지점을 통과할 때 공정 메모리(310)에서 또는 를 독출한 후 인터페이스(230)를 통하여 제어 입력을 적용할 제어기(320)에 제어 신호를 출력한다.
상기 제어기(320)는 제어 입력이 무엇이냐에 따라 달라진다. 상기 제어기(320)는 제어 입력의 종류에 의존적으로, 증착 튜브(110) 내로 유입되는 캐리어 가스의 유량을 조절하여 증착 튜브(110)의 내압을 조절하는 유량 제어기(170), 증착 튜브(110)의 출구 측에서 배압 조절용 가스를 주입하여 증착 튜브(110)의 내압을 조절하는 배압조절용 가스의 유량 제어기(미도시); 전기로(120)에 전기에너지를 인가하는 전원공급기(130)의 출력파워를 제어함으로써 증착 튜브(110)의 온도를 제어하는 출력파워 제어기(210), 상기 전기로(120)의 이송속도를 조절하는 속도 제어기(220) 또는 이들의 조합일수 있다.
상기 제어기(320)는 상기 제어 입력 적용기(280)로부터 제어 신호를 입력받으면, 그에 상응하여 증착 튜브(110)의 외경과 관련성이 있는 공정 인자, 즉 증착 튜브(110)의 내압, 증착 튜브(110)의 온도, 전기로(120)의 이송속도 또는 이들의 조합을 변화시킨다.
상기 제어 입력 적용기(280)에 의하여 n차 제어 입력이 각각의 Pm 지점에서 적용되면, 증착 튜브(110)의 외경이 그에 응답하여 변화하게 됨으로써 n차 레이어 증착 공정이 진행되는 과정에서 증착 튜브(110)의 외경이 n차 기준 제어 외경이 되도록 효과적으로 제어할 수 있게 된다.
그러면, 상술한 본 발명에 따른 외경 제어 시스템(100)을 이용한 외경 제어 방법을 이하 상세하게 설명한다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브(110) 외경제어 방법의 상세한 흐름을 보여준다. 본 발명의 실시예에서는 증착 튜브(110)의 내압을 조절하여 증착 튜브(110)의 외경을 제어하는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도8을 참조하면, 화학적 증착공법을 이용한 광섬유 모재의 제조에 있어서 증착 튜브(110)의 외경 제어가 시작되면, 먼저 외경 제어기(150)는 1차 레이어 증착 공정에서 증착 튜브(110)의 외경 제어를 위해 필요한 1차 기준 제어 외경 및 1차 제어 이득을 공정 메모리(310)에서 독출(S10 단계)한 후 1차 레이어 공정을 시작한다.
1차 레이어 공정의 시작 전에 상기 증착 튜브(110)는 중심축을 중심으로 회전하고 있으며 그 내부로는 수트 생성가스, 산화 분위기 조성가스 및 캐리어 가스가 공급되고 있다. 그리고 상기 전기로(120)는 상기 증착 튜브(110) 내에서 수트 생성가스의 산화반응이 유발될 수 있을 정도의 고온으로 미리 예열된다.
1차 레이어 공정이 시작되면 외경 제어기(150)는 1차 기준 제어 외경 및 1차 제어 이득을 상기 수학식2에 입력함으로써 1차 제어 입력 ( 1≤m≤p) 을 증착 튜브의 지점 Pm( 1≤m≤p) 별로 스케쥴링하고 스케쥴링된 1차 제어 입력 을 공정 메모리(310)에 저장한다(S20 단계).
그런 다음 상기 외경 제어기(150)는 인터페이스(230)를 매개로 하여 전기로(120)를 제어하여 공정진행 방향으로 일정한 속도로 이송시키면서, 상기 전기로(120)가 각각의 지점 Pm을 지날 때마다 제어 입력을 적용한다(S30 단계). 이에 따라 증착 튜브(110)의 내압은 제어 입력의 적용에 따라 변화하게 하며 그 결과로 증착 튜브(110)의 외경도 1차 기준 제어 외경에 상응하도록 제어된다.
이 때, 상기 외경 제어기(150)는 제어 입력을 적용하는 과정에서 제어 입력이 적용된 각 지점 Pm 과 적용된 제어 입력 을 공정 메모리(310)에 누적적으로 저장하는 한편, 외경 측정기(140)로부터 외경 데이터 측정 지점 Lk(1≤k≤p) 와 측정된 외경 데이터 (1≤k≤p)를 수신하여 공정 메모리(310)에 누적적으로 저장한다(S40 단계).
한편 상기 외경 제어기(150)는 외경 측정기(140)로부터 외경 데이터를 입력받을 때마다 외경 데이터 측정 위치 Lk 가 제어 입력 이 적용된 지점 Pm 과 동일하거나 지나쳤는지를 판단한다(S50 단계).
만약 S50 단계의 판단결과가 '아니오'이면, 상기 외경 제어기(150)는 프로세스를 S30 단계로 복귀시켜 다음 제어 입력 적용 지점에서 을 적용하고 적용된 제어 입력 및 적용 지점 Pm 을 공정 메모리에 수록하고(S30 단계), 외경 측정기(140)로부터 외경 데이터 및 그 측정 지점 Lk 를 입력받아 공정 메모리에 저장하는 과정(S40 단계)을 반복한다.
반대로, S50 단계의 판단결과가 '예'이면, 상기 외경 제어기(150)는 현재의 외경측정위치 Lk 가 1차 레이어 공정이 끝나는 지점이거나 그 지점을 지나쳤는지 판단한다(S60 단계).
만약 S60 단계의 판단결과가'아니오'이면, 상기 외경 제어기(150)는 상기 수학식1에 따라 제어 이득 을 산출한 후 이를 토대로 다음 시점에서 적용될 제어 입력 을 상기 수학식3에 따라 보상한다(S70 단계). 그리고 나서 상기 외경 제어기(150)는 프로세스를 S30 단계로 복귀시키면서 다음 지점 Pm+k+1에서는 보상된 제어 입력 을 적용한다.
반대로, S60 단계의 판단결과가 '예'이면, 외경 제어기(150)는 1차 레이어 증착 공정을 완료한다. 그런 다음 1차 레이어 증착 공정이 레이어 증착 공정의 마지막 공정인지를 판단한다(S80 단계).
만약 S80 단계의 판단결과가 '예'이면, 상기 외경 제어기(150)는 본 발명에 따른 증착 튜브(110)의 외경제어 공정을 완료한다.
반대로, S80 단계의 판단결과가'아니오'이면, 상기 외경 제어기(150)는 상기 인터페이스(230)를 통하여 전기로(120)를 제어하여 공정진행 방향과 반대로 이송시켜 2차 레이어 증착 공정의 출발지점으로 회귀시킨다(S90 단계). 아울러 상기 외경 제어기(150)는 프로세스를 S10 단계로 복귀시킨다.
2차 레이어 증착 공정은 전술한 바와 실질적으로 동일하다. 단, 상기 외경 제어기(150)는 S20 단계에서 공정 메모리(310)에 저장되어 있는 2차 기준 제어 외경과 수학식1 및 수학식2를 이용하여 2차 제어 입력 (1≤m≤p)을 스케쥴링한 후 S30 단계 이후의 과정을 진행한다. 물론 2차 이후의 레이어 증착 공정은 모두 이와 동일하다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 외경 제어 방법에서 실시간으로 제어 입력을 보상하는 단계는 생략되어도 무방하며, 2차 이후의 레이어 증착 공정에서만 제어 입력의 실시간 보상 단계를 적용할 수도 있다.
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 발명의 일 측면에 따르면, 전기로 열원방식이 적용되어 증착 튜브의 측정 지점이 전기로에 의해 가려지더라도 증착 튜브의 외경을 제어할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, n(n≥1)차 레이어 증착 공정에서 얻어진 n차 외경 프로파일을 이용하여 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 제어 입력을 스케쥴링함으로써 효과적인 증착 튜브의 외경 제어가 가능해진다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, n(n≥1)차 레이어 증착 공정에서 n차 제어 입력의 응답성을 바로 확인하고 그 결과에 따라 다음 시점에 적용될 n차 제어 입력을 실시간으로 보상해 줌으로써 증착 튜브의 외경 제어 효율을 극대화할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 외경 측정기가 전기로와 소정 거리 이격되어 설치 운용되므로 외경 측정기가 전기로에서 발생되는 고열에 직접 노출되어 파손되는 문제를 해결할 수 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 아니 된다.
도1은 종래의 저항식 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조 과정을 도시한 공정도이다.
도2는 종래의 유도식 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조 과정을 도시한 공정도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브 외경제어 시스템의 개략적인 구성도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 외경 제어 프로그램의 블럭 구성도이다.
도5와 도6은 n차 레이어 증착 공정에서 전기로가 진행되어 나가면서 제어 입력이 다수의 지점에서 적용되는 과정과 상기 전기로의 후단에서 외경 측정기가 증착 튜브의 외경을 다수의 지점에서 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 도5는 제어 입력이 적용되는 지점과 외경이 측정되는 지점이 동일한 경우를, 도6은 그렇지 않은 경우를 도시한다.
도7은 도6에서와 같이 제어 입력의 적용 지점과 외경 측정 지점이 동일하지 않은 경우 제어 입력의 적용 지점을 기준으로 한 외경 값의 내삽 과정을 도시한 것이다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 증착 튜브의 외경 제어 방법에 대한 개략적인 절차를 도시한 순서도이다.

Claims (19)

  1. 화학기상증착공법을 이용하여 증착 튜브 내에 클래드 층과 코어 층을 레이어 단위로 반복 증착하여 광섬유 모재를 제조하는 과정에서 증착 튜브의 외경을 제어하는 시스템에 있어서,
    종축을 중심으로 회전되며 수트 생성가스와 산화분위기 조성가스가 투입되는 증착 튜브;
    상기 증착 튜브의 외주를 감싸고 레이어 증착 시 상기 증착 튜브의 축 방향을 따라 이송되면서 상기 증착 튜브를 전기적으로 가열하는 전기로;
    상기 전기로에 전기에너지를 인가하여 수트 생성가스의 산화반응이 상기 증착 튜브 내에서 유발되도록 상기 전기로를 발열시키는 전원공급기;
    상기 증착 튜브 내에서 반복적인 레이어의 증착이 이루어지는 과정에서 상기 전기로와 연계되어 이송되면서 상기 증착 튜브의 길이 방향을 따라 다수의 지점에서 외경을 측정하는 외경 측정기; 및
    상기 외경 측정기로부터 n차(n≥1) 레이어 증착 공정에서 얻어진 위치별 n차 외경 프로파일을 입력받아 이를 기초로 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하고, 스케쥴링된 제어 입력을 n+1차 레이어 증착 공정에 적용하여 증착 튜브의 외경을 소정의 레벨로 제어하는 외경 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외경 측정기는 레이어 증착 공정에서 상기 전기로가 진행되어 나가는 방향의 반대 방향에 설치되되, 상기 전기로와 소정거리 이격되는 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 외경 제어기는,
    (a) 1차 레이어 증착 공정 시, 미리 정해진 1차 제어 이득과 1차 기준 제어 외경을 이용하여 위치별 1차 제어 입력을 스케쥴링하고, 스케쥴링된 1차 제어 입력을 적용하면서 증착 튜브의 외경이 1차 기준 제어 외경이 되도록 증착 튜브의 외경 제어를 수행하는 한편,
    상기 외경 측정기로부터 측정된 위치별 1차 외경 프로파일을 입력받아, 2차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 2차 기준 제어 외경과, 상기 1차 레이어 증착 공정의 1차 제어 이득의 평균값을 이용하여 2차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 2차 제어 입력을 스케쥴링하고,
    (b) n(n≥2)차 레이어 증착 시, n-1차 레이어 증착 공정에 기초하여 스케쥴링된 위치별 n(n≥2)차 제어 입력을 적용하여 증착 튜브의 외경이 n차 기준 제어 외경이 되도록 외경 제어를 수행하는 한편,
    상기 외경 측정기로부터 측정된 위치별 n차 외경 프로파일을 입력받은 후, n+1차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 n+1차 기준 제어 외경과, 상기 n차 레이어 증착 공정의 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하되,
    (c) 여기서, 상기 (b) 프로세스는 n 을 2부터 1씩 증가시켜가며 필요한 횟수만큼 반복하는 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외경 제어기는, 미리 정해진 1차 제어 이득; 1차 기준 제어 외경; 및 각 레이어 증착 공정에서의 기준 제어 외경, 각 레이어 증착 공정에서 수집 또는 계산된 위치별 n(n≥1)차 외경 프로파일, 스케쥴링된 n(n≥2)차 위치별 제어 입력 및 실측된 증착 튜브의 외경과 실 적용된 위치별 제어 입력으로부터 계산된 n(n≥1)차 제어 이득이 수록되는 공정 메모리를 포함하고,
    위치별 n(n≥1)차 외경 데이터를 상기 외경 측정기로부터 입력받아 공정 메모리에 위치별 n차 외경 프로파일을 생성하여 저장하는 외경 프로파일러; 상기 공정 메모리에 저장된 위치별 n차 외경 프로파일, n+1차 기준 제어 외경, 및 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 n+1차 제어 입력을 위치별로 스케쥴링하여 상기 공정 메모리에 저장하는 제어 입력 스케쥴러; 상기 n차 제어 입력을 n차 레이어 증착 공정에 적용하는 제어 입력 적용기; 및 측정된 n차 외경 데이터와 n차 제어 입력을 이용하여 n차 제어 이득을 계산하고 그 결과를 상기 공정 메모리에 저장하는 제어 이득 계산기;를 포함하는 외경 제어 프로그램을 탑재하고 있는 것을 특징으로 하는 증착 튜브 외경 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 외경 제어기는,
    (a) 1차 레이어 증착 시, 미리 정해진 1차 제어 이득과 1차 기준 제어 외경을 이용하여 위치별 1차 제어 입력을 스케쥴링하고, 스케쥴링된 위치별 1차 제어 입력을 적용하면서 증착 튜브의 외경이 1차 기준 제어 외경이 되도록 증착 튜브의 외경 제어를 수행하는 한편,
    상기 외경 측정기로부터 측정된 위치별 1차 외경 프로파일을 입력받은 후, 2차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 2차 기준 제어 외경과, 상기 1차 레이어 증착 공정의 1차 제어 이득의 평균값을 이용하여 2차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 2차 제어 입력을 스케쥴링하고,
    (b) n(n≥2) 차 레이어 증착 시, n-1차 레이어 증착 공정에 기초하여 스케쥴링된 위치별 n차 제어 입력을 적용하여 증착 튜브의 외경이 n차 기준 제어 외경이 되도록 외경제어를 수행하면서, 상기 외경 측정기에 의해 측정되는 n차 위치별 외경을 계속 입력받고,
    상기 입력된 외경의 측정 지점이 소정 위치의 n차 제어 입력이 적용된 지점이거나 적용된 지점을 지나친 지점이면, 해당 제어 입력의 적용 지점을 기준으로 제어 이득을 계산하고 계산된 제어 이득으로 다음 시점의 제어 입력을 보상하여 적용하는 한편,
    상기 외경 측정기로부터 측정된 위치별 n차 외경 프로파일을 입력받은 후, n+1차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 n+1차 기준 제어 외경과, 상기 n(n≥2)차 레이어 증착 공정의 위치별 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하되,
    (c) 여기서, 상기 (b) 프로세스를 n을 2부터 1씩 증가시켜가며 필요한 횟수만큼 반복하는 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 외경 제어기는, 미리 정해진 1차 기준 제어 외경; 1차 제어 이득; 및 각 레이어 증착 공정에서의 기준 제어 외경, 각 레이어 증착 공정에서 수집 또는 계산된 위치별 n(n≥1)차 외경 프로파일, 스케쥴링된 위치별 n(n≥2)차 제어 입력 및 실측된 증착 튜브의 외경과 실 적용된 제어 입력으로부터 계산된 n(n≥1)차 제어 이득이 수록되는 공정 메모리를 포함하고,
    위치별 n(n≥1)차 외경 데이터를 상기 외경 측정기로부터 입력받아 n차 외경 프로파일을 생성하여 공정 메모리에 저장하는 외경 프로파일러; 상기 공정 메모리에 저장된 위치별 n차 외경 프로파일, n+1차 기준 제어 외경, 및 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 위치별 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하여 상기 공정 메모리에 저장하는 제어 입력 스케쥴러; 상기 위치별 n차 제어 입력을 n차 레이어 증착 공정에 적용하는 제어 입력 적용기; 측정된 n차 외경 데이터와 n차 제어 입력을 이용하여 n차 제어 이득을 계산하고 그 결과를 상기 공정 메모리에 저장하는 제어 이득 계산기; 및 현재 시점의 n차 외경 데이터 측정 지점이 소정의 n차 제어 입력이 적용된 지점이거나 그 적용지점을 지나친 지점이면 해당 n차 제어 입력의 적용 지점을 기준으로 제어 이득을 계산하고 이를 기초로 상기 공정 제어부에 수록된 다음 시점에 적용될 n차 제어 입력을 보상하여 갱신하는 제어 입력 보상기;를 포함하는 외경 제어 프로그램을 탑재하고 있는 것을 특징으로 하는 증착 튜브 외경 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 외경 제어기는,
    (a) 1차 레이어 증착 시, 미리 정해진 1차 제어 이득과 1차 기준 제어 외경을 이용하여 위치별 1차 제어 입력을 스케쥴링하고, 스케쥴링된 위치별 1차 제어 입력을 적용하면서 증착 튜브의 외경이 1차 기준 제어 외경이 되도록 증착 튜브의 외경 제어를 수행하고, 상기 외경 측정기에 의해 측정되는 위치별 1차 외경 데이터를 계속 입력받고,
    입력된 외경 데이터의 측정 지점이 소정의 1차 제어 입력이 적용된 지점이거나 그 적용지점을 지나친 지점이면, 해당 1차 제어 입력이 적용된 지점을 기준으로 제어 이득을 계산하고 계산된 제어 이득으로 다음 시점의 제어 입력을 보상하여 적용하는 한편,
    상기 외경 측정기로부터 측정된 위치별 1차 외경 프로파일을 입력받은 후, 2차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 2차 기준 제어 외경과 상기 위치별 1차 외경 프로파일, 및 상기 1차 제어 입력으로부터 계산된 1차 제어 이득의 평균값을 이용하여 2차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 2차 제어 입력을 스케쥴링하고,
    (b) n(n≥2) 차 레이어 증착 시, n-1차 레이어 증착 공정에 기초하여 스케쥴링된 위치별 n차 제어 입력을 적용하여 증착 튜브의 외경이 n차 기준 제어 외경이 되도록 외경제어를 수행하면서, 상기 외경 측정기에 의해 측정되는 n차 외경을 계속 입력받고,
    상기 입력된 외경의 측정 지점이 소정의 n차 제어 입력이 적용된 지점이거나 그 지점을 지나친 지점이면, 해당 n차 제어 입력이 적용된 지점을 기준으로 제어 이득을 계산하고 계산된 제어 이득으로 다음 시점의 제어 입력을 보상하여 적용하는 한편,
    상기 외경 측정기로부터 측정된 위치별 n차 외경 프로파일을 입력받은 후, n+1차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 n+1차 기준 제어 외경과, 상기 n차 레이어 증착 공정의 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하되,
    (c) 여기서, 상기 (b) 프로세스를 n을 2부터 1씩 증가시켜가며 필요한 횟수만큼 반복하는 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 외경 제어기는, 미리 정해진 1차 기준 제어 외경; 1차 제어 이득; 및 각 레이어 증착 공정에서의 기준 제어 외경, 각 레이어 증착 공정에서 수집 또는 계산된 위치별 n(n≥1)차 외경 프로파일, 스케쥴링된 위치별 n(n≥2)차 제어 입력 및 실측된 증착 튜브의 외경과 실 적용된 제어 입력으로부터 계산된 n(n≥1)차 제어 이득이 수록되는 공정 메모리를 포함하고,
    위치별 n(n≥1)차 외경 데이터를 상기 외경 측정기로부터 입력받아 n차 외경 프로파일을 생성하여 공정 메모리에 저장하는 외경 프로파일러; 상기 공정 메모리에 저장된 위치별 n차 외경 프로파일, n+1차 기준 제어 외경, 및 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 위치별 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하여 상기 공정 메모리에 저장하는 제어 입력 스케쥴러; 상기 n차 제어 입력을 n차 레이어 증착 공정에 적용하는 제어 입력 적용기; 측정된 n차 외경 데이터와 n차 제어 입력을 이용하여 n차 제어 이득을 계산하고 그 결과를 상기 공정 메모리에 저장하는 제어 이득 계산기; 및 현재 시점에서 측정된 n차 외경 데이터의 측정 지점이 소정의 n차 제어 입력이 적용된 지점이거나 그 적용지점을 지나친 지점이면 해당 n차 제어 입력이 적용된 지점을 기준으로 제어 이득을 계산하고 이를 기초로 상기 공정 제어부에 수록된 다음 시점에 적용될 n차 제어 입력을 보상하여 갱신하는 제어 입력 보상기;를 포함하는 외경 제어 프로그램을 탑재하고 있는 것을 특징으로 하는 증착 튜브 외경 제어 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 입력은 상기 증착 튜브 내의 내압, 상기 증착 튜브의 온도, 상기 전기로의 이송속도 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 입력은 상기 증착 튜브 내의 내압이고,
    상기 외경 제어기는 상기 증착 튜브의 온도 및 상기 전기로의 이송속도는 일정하게 유지시킨 상태에서, 유량 제어기를 컨트롤하여 상기 증착 튜브의 입구 측으로 유입되는 캐리어 가스의 유량 또는 상기 증착 튜브의 출구 측으로 유입되는 배압조절용 가스의 유량을 선택적으로 조절하는 제1방식과 상기 캐리어 가스의 유량 및 상기 배압조절용 가스의 유량을 동시에 조절하는 제2방식 중 어느 하나에 의해 상기 제어 입력을 적용하는 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 시스템.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기로는 저항식 전기로 또는 유도식 전기로인 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 시스템.
  12. 종축을 중심으로 회전되는 증착 튜브를 그 축 방향을 따라 왕복 이송하는 전기로를 이용하여 전기적으로 가열하면서 그 내부로 수트 생성가스와 산화분위기 조성가스를 투입함으로써, 상기 증착 튜브 내에서 수트 생성반응을 유발시켜 다수의 클래드 층과 코어 층을 레이어 단위로 반복적으로 적층하여 광섬유 모재를 제조하는 과정에서 상기 증착 튜브의 외경을 제어하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 증착 튜브 내에서 반복적인 레이어의 증착이 이루어지는 과정에서 상기 전기로와 연계되어 이송되는 외경 측정기를 이용하여 상기 증착 튜브의 길이 방향을 따라 다수의 지점에서 외경을 측정하는 단계; 및
    (b) 상기 외경 측정기로부터 n(n≥1)차 레이어 증착 공정에서 얻어진 위치별 n차 외경 프로파일을 입력받아, 미리 설정된 n+1차 기준 제어 외경을 기초로 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하고 스케쥴링된 제어 입력을 n+1차 레이어 증착 공정에 적용하여 외경을 상기 n+1차 기준 제어 외경 레벨로 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 (a) 단계의 외경 측정은,
    각 레이어 증착 공정에서 상기 전기로가 진행되어 나가는 방향의 반대 방향에서 상기 전기로와 소정거리 이격되어 설치된 외경 측정기를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    (b1) 1차 레이어 증착 공정에서, 미리 정해진 1차 제어 이득 및 1차 기준 제어 외경을 이용하여 위치별 1차 제어 입력을 스케쥴링하고 스케쥴링된 1차 제어 입력을 적용하면서 증착 튜브의 외경이 1차 기준 제어 외경이 되도록 증착 튜브의 외경 제어를 수행하는 한편,
    상기 외경 측정기로부터 측정된 위치별 1차 외경 프로파일을 입력받은 후, 2차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 2차 기준 제어 외경과, 상기 1차 레이어 증착 공정의 1차 제어 이득의 평균값을 이용하여 2차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 2차 제어 입력을 스케쥴링하는 단계; 및
    (b2) n(n≥2)차 레이어 증착 공정에서, n-1차 레이어 증착 공정에 기초하여 스케쥴링된 위치별 n차 제어 입력을 적용하여 증착 튜브의 외경이 n차 기준 제어 외경이 되도록 외경제어를 수행하는 한편,
    상기 외경 측정기로부터 측정된 위치별 n차 외경 프로파일을 입력받은 후, n+1차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 n+1차 기준 제어 외경과, 상기 n차 레이어 증착 공정의 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하는 단계를 포함하되,
    상기 (b2) 단계를 n을 2부터 1씩 증가시켜가며 필요한 횟수만큼 반복하는 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    (b1) 1차 레이어 증착 공정에서, 미리 정해진 1차 제어 이득과 1차 기준 제어 외경을 이용하여 위치별 1차 제어 입력을 스케쥴링하고 스케쥴링된 1차 제어 입력을 적용하면서 증착 튜브의 외경이 1차 기준 제어 외경이 되도록 증착 튜브의 외경 제어를 수행하는 한편,
    상기 외경 측정기로부터 측정된 위치별 1차 외경 프로파일을 입력받은 후, 2차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 2차 기준 제어 외경과, 상기 1차 레이어 증착 공정의 1차 제어 이득의 평균값을 이용하여 2차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 2차 제어 입력을 스케쥴링하는 단계;
    (b2) n(n≥2)차 레이어 증착 시, n-1차 레이어 증착 공정에 기초하여 스케쥴링된 위치별 n차 제어 입력을 적용하여 증착 튜브의 외경이 n차 기준 제어 외경이 되도록 외경제어를 수행하면서, 상기 외경 측정기에 의해 측정되는 n차 외경을 계속 입력받고,
    상기 입력된 외경의 측정 지점이 소정의 n차 제어 입력이 적용된 지점이거나 그 적용지점을 지나친 지점이면, 해당 n차 제어 입력이 적용된 지점을 기준으로 제어 이득을 계산하고 계산된 제어 이득으로 다음 시점의 n차 제어 입력을 보상하여 적용하는 한편,
    상기 외경 측정기로부터 측정된 위치별 n차 외경 프로파일을 입력받은 후, n+1차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 n+1차 기준 제어 외경과, 상기 n차 레이어 증착 공정의 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하는 단계를 포함하되,
    여기서, 상기 (b2) 단계를 n을 2부터 1씩 증가시켜가며 필요한 횟수만큼 반복하는 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    (b1) 1차 레이어 증착 시, 미리 정해진 1차 기준 제어 외경 및 1차 제어 이득을 이용하여 위치별 1차 제어 입력을 스케쥴링하고 스케쥴링된 1차 제어 입력을 적용하여 증착 튜브의 외경이 1차 기준 제어 외경이 되도록 증착 튜브의 외경제어를 수행하면서, 상기 외경 측정기에 의해 측정되는 1차 외경을 계속 입력받고,
    상기 입력된 외경의 측정 지점이 소정의 1차 제어 입력이 적용된 지점이거나 그 적용지점을 지나친 지점이면, 해당 1차 제어 입력이 적용된 지점을 기준으로 제어 이득을 계산하고 계산된 제어 이득으로 다음 시점의 1차 제어 입력을 보상하여 적용하는 한편,
    상기 외경 측정기로부터 측정된 위치별 1차 외경 프로파일을 입력받은 후, 2차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 2차 기준 제어 외경과, 상기 위치별 1차 외경 프로파일, 및 상기 1차 제어 입력으로부터 계산된 1차 제어 이득의 평균값을 이용하여 2차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 2차 제어 입력을 스케쥴링하는 단계;
    (b2) n(n≥2) 차 레이어 증착 시, n-1차 레이어 증착 공정에 기초하여 스케쥴링된 위치별 n차 제어 입력을 적용하여 증착 튜브의 외경이 n차 기준 제어 외경이 되도록 외경제어를 수행하면서, 상기 외경 측정기에 의해 측정되는 n차 외경을 계속 입력받고,
    상기 입력된 외경의 측정 지점이 소정의 n차 제어 입력이 적용된 지점이거나 그 적용지점을 지나친 지점이면, 해당 n차 제어 입력이 적용된 지점을 기준으로 제어 이득을 계산하고 계산된 제어 이득으로 다음 시점의 제어 입력을 보상하여 적용하는 한편,
    상기 외경 측정기로부터 측정된 위치별 n차 외경 프로파일을 입력받은 후, n+1차 레이어 증착 공정의 미리 정해진 n+1차 기준 제어 외경과, 상기 n차 레이어 증착 공정의 n차 제어 이득의 평균값을 이용하여 n+1차 레이어 증착 공정에서 적용될 위치별 n+1차 제어 입력을 스케쥴링하는 단계를 포함하되,
    상기 (b2) 프로세스를 n을 2부터 1씩 증가시켜가며 필요한 횟수만큼 반복하는 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 입력은 상기 증착 튜브 내의 내압, 상기 증착 튜브의 온도, 상기 전기로의 이송속도 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어 입력의 적용은,
    상기 증착 튜브의 온도 및 상기 전기로의 이송속도는 일정하게 유지시킨 상태에서, 상기 증착 튜브의 입구 측으로 유입되는 캐리어 가스 또는 상기 증착 튜브의 출구 측으로 유입되는 배압조절용 가스의 유량을 선택적으로 조절하는 제1방식과 상기 캐리어 가스의 유량 및 상기 배압조절용 가스의 유량을 동시에 조절하는 제2방식 중 어느 하나에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 방법.
  19. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기로는 저항식 전기로 또는 유도식 전기로인 것을 특징으로 하는 증착 튜브의 외경 제어 방법.
KR10-2003-0068443A 2003-10-01 2003-10-01 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브외경제어 시스템 및 방법 KR100528753B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0068443A KR100528753B1 (ko) 2003-10-01 2003-10-01 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브외경제어 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0068443A KR100528753B1 (ko) 2003-10-01 2003-10-01 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브외경제어 시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050032631A KR20050032631A (ko) 2005-04-08
KR100528753B1 true KR100528753B1 (ko) 2005-11-15

Family

ID=37237026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0068443A KR100528753B1 (ko) 2003-10-01 2003-10-01 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브외경제어 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100528753B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050032631A (ko) 2005-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103922579B (zh) 一种基于基管外径维持与修正控制制造光纤预制芯棒的方法
EP0484035A1 (en) Method and apparatus for modifying the transverse cross section of a body
CN102099307B (zh) 光纤用母材的制造方法及光纤用母材的制造装置
CN101633552B (zh) 石英玻璃的制造方法及石英玻璃的制造装置
CN107265841A (zh) 用于执行pcvd沉积工艺的设备和方法
CN1922114B (zh) 制造光纤预制件的方法及设备
CN107107102B (zh) 增强的颗粒沉积系统和方法
CN111517634B (zh) 一种提高pcvd原料气体沉积均匀性的系统、方法和应用
KR100528753B1 (ko) 전기로 열원방식의 광섬유 모재 제조를 위한 증착 튜브외경제어 시스템 및 방법
CN113227000A (zh) 玻璃微粒沉积体的制造装置以及制造方法
KR100624251B1 (ko) 광섬유 모재 제조 과정에서 모재의 축방향 표면거리를제어하는 방법 및 그 시스템
CN108821564A (zh) 光纤预制棒的制造方法
JP2003335541A (ja) 多孔質母材の製造方法
JP2006096608A (ja) ガラス母材の製造方法
JPH04260633A (ja) 光ファイバ用ガラス母材の製造装置
KR100566222B1 (ko) 광섬유 모재 제작 방법 및 제작 장치
US20060179893A1 (en) Device for overcladding preforms for optical fibers
JP2005200265A (ja) ガラス母材の製造方法および製造装置
JP2002121046A (ja) ガラス母材研削装置及びガラス母材製造方法
US20230331618A1 (en) Method and facility for producing optical fiber base material
JPH0454625B2 (ko)
KR100611843B1 (ko) 가열로를 사용한 광섬유 모재 제조시 튜브 외경 제어 시스템 및 방법
JP2005162541A (ja) ガラス母材の製造方法
JP2005119916A (ja) ガラス物品の製造方法及びそのための装置
JP2013040070A (ja) ガラス微粒子堆積体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110929

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121011

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee