KR100755132B1 - 광섬유 모재 제조용 전기로 및 광섬유 모재 제조방법 - Google Patents

광섬유 모재 제조용 전기로 및 광섬유 모재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 광섬유 모재 제조용 전기로는, 석영관이 인입되는 유입구와 석영관이 배출되는 유출구와, 전기로 내부로 불활성 가스를 주입시키는 가스 통로를 구비한 하우징과, 하우징 내에서 석영관을 감싸도록 설치되어 그 내부에 석영관을 수용하고, 석영관이 가열되는 공간으로 퍼징 가스(purging gas)가 유입되는 홀이 구비된 발열체와, 발열체의 양단에 설치되어 전원 공급원으로부터 공급받은 전기를 통해 발열체를 가열하는 파워 플랜지와, 하우징의 유입구와 유출구에 각각 설치되며, 석영관이 삽입되는 중공을 가지고, 가스 통로를 통해 유입된 불활성 가스가 분산되도록 복수의 분산 통로가 구비되고, 전기로 내부로 유동되는 불활성 가스의 진행 방향에 대하여 그 선단부는 다른 부위에 비해 상대적으로 큰 직경을 가진 머플 튜브를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 광섬유 모재 제조방법은, 석영관의 외주면을 감싸는 원통형 발열체와, 발열체의 내주면과 소정 거리 이격되도록 발열체의 양쪽 끝단으로부터 내삽되고 발열체의 바깥쪽 방향으로 경사진 각도를 갖는 머플 홀이 구비된 머플 튜브와, 발열체의 양단에서 발열체와 머플 튜브 사이의 이격 공간으로 불활성 가스를 공급하는 가스 주입구를 구비하는 전기로를 이용하여 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서, 석영관을 전기로 내부로 공급하고 전기로에 구비된 발열체의 발열을 통해 석영관을 증착이 가능한 온도로 가열하고, 석영관 내부로 반응 가스를 주입하면서, 가스 주입구를 통해 불활성 가스를 공급하되, 한 쪽 가스 주입구를 통 한 불활성 가스 공급 유량이 다른 쪽 가스 주입구를 통한 가스 공급 유량보다 크고, 가스 주입구로 종급된 불활성 가스 중 일부가 머플 튜브에 구비된 머플 홀을 통해 퍼징되는 것을 특징으로 한다.
전기로, 발열체, 석영관, 퍼징 가스, MCVD

Description

광섬유 모재 제조용 전기로 및 광섬유 모재 제조방법{Furnace for manufacturing optical fiber preform and method thereof}
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 종래 기술에 따른 광섬유 모재 제조용 전기로의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 2 내지 도 4는 종래 기술에 따른 광섬유 모재 제조 과정을 개략적으로 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 모재 제조용 전기로의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 6은 도 5의 A,B부분의 확대도.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
100..하우징 200..발열체 300..파워 플랜지
400..머플 튜브 500..단열 부재
본 발명은 광섬유 모재(preform) 제조용 로(furnace)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수정화학 기상증착(Modified Chemical Vapor Deposition: MVCD) 공정에서 그 열원으로 로를 사용하는 경우 로 내부에 비산화분위기를 효과적으로 유지시켜 발열체의 산화를 방지하는 광섬유 모재 제조용 로에 관한 것이다.
종래의 기상 증착 방식으로 광섬유 모재를 제조하는 대표적인 공정기술로는 수정화학 기상증착(MCVD, 이하 MCVD라고 한다), 기상축증착(Vapor-phase Axial Deposition: VAD), 외부기상증착(Outside Vapor Deposition: OVD) 공법 등을 들 수 있다.
그 중 MCVD 공법은 내부증착방식으로 클래드 및 코어를 순차적으로 형성하는 제조방법으로서, 회전하는 석영튜브 내부에 SiCl4, GeCl4, POCl3 등 할라이드(halide)계열의 반응가스를 산소가스와 함께 주입하면서, 산소/수소 토치 등을 이용하여 석영튜브를 1600℃ 이상의 온도로 가열해 준다. 그러면 아래의 반응식에 의해 석영튜브내에서 미세한 수트입자가 생성된다.
SiCl4(g) + O2(g) → SiO2(s) + 2Cl2(g)
GeCl4(g) + O2(g) → GeO2(s) + 2Cl2(g)
상기 반응식1에서 생성된 수트입자들은 열영동현상(thermophoresis)에 의해 상대적으로 온도가 낮은 토치의 전방으로 이동하여 석영튜브 내벽에 증착된다. 그리고 증착된 수트는 바로 이어서 접근하는 토치의 화염에 의해 유리화되어 소결된다.
그러나 상기 토치를 이용한 MCVD공정은 회전하는 석영튜브를 균일한 온도로 가열하는데 한계가 있으며, 산소/수소 토치가 반응부산물로 물과 같은 수소불순물을 생성하여 광섬유의 OH 흡수 손실을 야기하는 문제가 있었다. 따라서 석영튜브를 토치 대신에 밀폐된 로(furnace) 내에서 가열함으로서 증착 및 소결공정을 수행하는 방법이 제안되고 있다. 이 방법은 회전하는 석영관를 감싸도록 로를 설치하고, 회전하는 튜브에 대해서 그 튜브의 장방향으로 예컨데 150mm/min 정도의 속도로 로를 이동시키면서 증착공정을 수행하게 된다. 로를 열원으로 할 경우에는 기상화학 반응효율이 상대적으로 높아 수트입자의 생성특성이 토치를 열원으로 하는 경우보다 향상되는 장점이 있다.
한편 상기 로의 발열체는 주로 탄소를 사용하는데 탄소는 고온에서 외부 공기에 노출되면 그 산화가 급속도로 진행되므로 로의 내부를 외부공기와 차단하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 광섬유 모재의 제조와 같이 대상물이 로 내부로 연속적으로 투입되는 동시에 배출되는 경우에는 로의 입출구에서 필연적으로 발생하게 되는 외부 공기의 유입을 효율적으로 차단하여 로 내부의 분위기를 비산화(non-oxidizing)분위기로 유지시켜야 한다.
도 1은 전기로를 이용하여 광섬유 모재를 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 파워 플랜지(40)를 통해 전력을 공급하여 발열체(30)를 발열시킨다. 이에 따라 전기로 내부는 예컨대, 1800℃ 이상의 온도가 유지된다. 이와 동시에 전기로 내부로 불활성 가스(도 1의 화살표 a참조)를 퍼징하여 발열체(30)의 산화를 방지하고 이물질의 유입을 방지한다. 즉, 하우징에 구비된 가스 통로를 통해 불활성 가스, 예컨대 아르곤(Ar), 헬륨(He) 또는 질소(N2)등을 분사하여 전기로 내부를 불활성 가스 분위기로 만든다. 그리고, 단열 부재(50)에 구비된 가스 유입구(51)를 통해 파이로 퍼징 가스(pyro purging gas)(도 1의 화살표 b참조)를 공급하고, 이 파이로 퍼징 가스는 발열체(30)의 홀(31)을 통해 전기로 내부로 유입된다.
이러한 상태에서, 석영관(10)을 가열하여 그 내벽에 클래드 및 코어층을 순차적으로 증착한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전기로 내부로 공급된 불활성 가스는 머플(60)과 발열체(30) 사이의 공간이 작기 때문에 전기로 내의 중심부로 주로 이동한다.
그러면 도 3에 도시된 바와 같이, 전기로 내부로 유입된 불활성 가스와 발열체(30)의 홀(31)을 통해 유입된 파이로 퍼징 가스가 모두 전기로의 중심부에 집중된다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 전기로의 중심부에 불활성 가스가 집중되어 압력이 상승하고 이에 따라, 발열체(30)에 구비된 홀(31)을 통해 발열체(30)의 상부로 불활성 가스(도 4의 화살표 b'참조)가 배출된다.
상술한 바와 같이, 상기 전기로의 중심부에 홀(31)을 통해 유입된 파이로 퍼징 가스와 가스 통로(23)를 통해 유입된 불활성 가스가 전기로의 중심으로 집중되기 때문에 전기로 내부의 압력이 균일하지 않다. 또한, 상기 홀(31)을 통한 파이로 퍼징 가스의 유입 및 배출이 반복됨에 따라 불안정한 상태가 된다. 이에 따라, 불균일한 압력으로 석영관(10)의 형태가 변형되고, 전기로 내부에서 발생된 이물질이 외부로 배출되지 못하고 발열체(30) 표면 또는 석영관(10)에 점착되어 광섬유 인선 공정에서 광섬유의 단선을 유발시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전기로를 사용하여 광섬유 모재를 제조할 때 외부 공기의 유입에 의한 발열체의 산화 반응과 이물질의 점착을 효과적으로 방지함과 동시에 전기로 내부의 압력을 균일하게 조절 할수 있는 광섬유 모재 제조용 전기로 및 광섬유 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 모재 제조용 전기로는, 석영관이 인입되는 유입구와 석영관이 배출되는 유출구와, 전기로 내부로 불활성 가스를 주입시키는 가스 통로를 구비한 하우징과, 하우징 내에서 석영관을 감싸도록 설치되어 그 내부에 석영관을 수용하고, 석영관이 가열되는 공간으로 퍼징 가스(purging gas)가 유입되는 홀이 구비된 발열체와, 발열체의 양단에 설치되어 전원 공급원으로부터 공급받은 전기를 통해 발열체를 가열하는 파워 플랜지와, 하우징의 유입구와 유출구에 각각 설치되며, 석영관이 삽입되는 중공을 가지고, 가스 통로를 통해 유입된 불활성 가스가 분산되도록 복수의 분산 통로가 구비되고, 전기로 내부로 유동되는 불활성 가스의 진행 방향에 대하여 그 선단부는 다른 부위에 비해 상대적으로 큰 직경을 가진 머플 튜브를 포함한다.
바람직하게, 상기 퍼징 가스는, 상기 발열체의 온도를 측정하는 파이로스탯(pyrostat)을 퍼징하며 파이로스탯을 경유하여 상기 홀로 유입되는 파이로 퍼징 가스이다.
바람직하게, 상기 분산 통로는, 상기 퍼징 가스가 기울어져서 유입되어 상기 전기로 외부를 향해 배출되도록 상기 머플 튜브의 길이축에 대하여 소정의 각도를 가지고 기울어져 있다.
한편, 본 발명에 따른 광섬유 모재 제조방법은, 석영관의 외주면을 감싸는 원통형 발열체와, 발열체의 내주면과 소정 거리 이격되도록 발열체의 양쪽 끝단으로부터 내삽되고 발열체의 바깥쪽 방향으로 경사진 각도를 갖는 머플 홀이 구비된 머플 튜브와, 발열체의 양단에서 발열체와 상기 머플 튜브 사이의 이격 공간으로 불활성 가스를 공급하는 가스 주입구를 구비하는 전기로를 이용하여 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서, 상기 석영관을 전기로 내부로 공급하고 전기로에 구비된 발열체의 발열을 통해 상기 석영관을 증착이 가능한 온도로 가열하고, 상기 석영관 내부로 반응 가스를 주입하면서, 상기 가스 주입구를 통해 불활성 가스를 공급하되, 한쪽 가스 주입구를 통한 불활성 가스 공급 유량이 다른 쪽 가스 주입구를 통한 가스 공급 유량보다 크고, 가스 주입구로 종급된 불활성 가스 중 일부가 머플 튜브에 구비된 머플 홀을 통해 퍼징되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 전기로의 일단으로부터 전기로 내부로는 전체 퍼징 가스량의 30 내지 40%의 불활성 가스가 공급되고, 전기로의 타단으로부터 전기로 내부로는 전체 퍼징 가스량의 70 내지 60%의 불활성 가스가 공급된다.
바람직하게, 상기 발열체의 중앙부에는 퍼징 홀이 구비되고, 상기 퍼지 홀을 통해 불활성 가스를 더 퍼징하는 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 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.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 모재 제조용 전기로의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전기로는, 전기로의 본체를 이루는 하우징(100)과, 그 내부에 석영관(10)을 수용하는 발열체(200)와, 발열체(200)에 전력을 공급하는 파워 플랜지(300)와, 하우징(100)의 양단에 설치되어 상기 발열체(200)와 상기 석영관(10) 사이이 갭(gap)을 감소시키는 머플 튜브(400)를 포함한다.
상기 하우징(100)은, 일반적으로 스테인레스 스틸(SUS)로 이루어진 원통형의 전기로 몸체이다. 하우징(100)의 일단에는 석영관(10)이 인입되는 유입구(110)가 구비되고, 하우징(100)의 타단에는 석영관(10)이 배출되는 유출구(120)가 구비된다.
한편, 상기 하우징(100)에는 전기로 내부로 불활성 가스가 유입되는 가스 통로(130)가 구비된다. 여기서, 불활성 가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He) 또는 질소(N2)등이 사용된다.
상기 가스 통로(130)는, 하우징(100)의 양단에 구비되고, 하우징(100)의 일단 및 타단을 통해서 불활성 가스가 불균등하게 공급된다. 예컨대, 일단을 통해 유입되는 불활성 가스는 전체 유량의 30% 내지 40%이고, 타단을 통해 유입되는 불활성 가스는 전체 유량의 70% 내지 60%이다. 따라서, 하우징(100)의 양단으로부터 전기로 내부로 불활성 가스가 유입되면 상기 타단, 즉 압력이 높은 부분에서 상기 일단, 즉 압력이 낮은 부분으로 불활성 가스가 유동된다. 상술한 바와 같이, 전기로 내부에서 불활성 가스는 일 방향으로 유동되어 전기로 내부의 압력을 균일하게 하고 이물질을 효과적으로 배출시킨다.
상기 발열체(200)는, 내부에 인입되는 석영관(10)을 가열 공간 내에 수용하고 이를 가열시켜 내부에 클래드 및 코어층을 증착시키는 수단이다. 즉, 발열체(200)는 중공을 가진 튜브 형태로 중공에는 석영관(10)이 삽입된다. 이러한 발열체 (200)가 전기 저항로 형식인 경우에는 외부로부터 인가되는 전류를 공급받아 발열되고, 유도 가열로 형식인 경우에는 외부로부터 유도 가열되어 발열이 이루어진다.
본 실시예에서, 발열체(200)는 파워 플랜지(300)를 통해 전류를 인가받아 발열됨으로써 상기 전기로 내부의 온도를 약 1800 내지 2100℃ 로 유지시키고, 석영관(10)을 가열시킨다. 상기 발열체(200)는 열이 외부로 전달되는 것을 방지하기 위해 열 전도도가 낮고 고온에서 사용할 수 있는 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 고순도의 그라파이트(graphite) 재질이 채용된다.
한편, 상기 발열체(200)에는 홀(210)이 구비된다. 즉, 발열체(200)의 길이축에 수직한 원주면 상에 소정의 직경을 가진 복수의 홀(210)이 구비된다.
상기 홀(210)을 통해 전기로 외부로부터 전기로 내부로 가스(도 5의 화살표 b참조)를 주입시킨다. 구체적으로, 발열체(200)의 외곽에 설치된 단열 부재(500)의 가스 유입구(510)를 통해 공급된 퍼징 가스가 상기 홀(210)을 통과하여 전기로 내부로 유입된다.
여기서, 전기로 내부로 유입되는 퍼징 가스는 파이로 퍼징 가스이다.
파이로 퍼징 가스(pyro purging gas)란, 발열체의 온도를 측정하기 위해 전기로에 구비되는 온도 측정 장치인 파이로스탯(pyrostat)을 경유한 퍼징 가스이다. 파이로스탯은 대개 발열체 외곽에 설치되어 공정이 진행되는 동안 발열체의 온도를 측정한다. 이때, 파이로스탯에 부착되는 이물질을 제거하기 위해 파이로스탯 내부로 퍼징 가스, 예컨대 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N2)등을 공급한다. 통상 이러한 파이로 퍼징 가스는 파이로스탯을 퍼징하는 것 이외에, 특별한 기능을 하지 않지만, 간혹 전기로 내부로 유출시킬 수도 있다.
본 실시예에서는 이러한 파이로 퍼징 가스가 유입되는 홀(210)을 발열체(200)에 배치하여 파이로스탯을 경유한 후, 전기로 내부로 유입되도록 한다.
이러한 파이로 퍼징 가스는, 전기로 내부로 유입되어 전기로 내부에 형성된 불활성 가스의 흐름을 따라 일 방향으로 유동된다.
상기 파워 플랜지(300)는, 발열체(200)의 양단에 설치되고, 외부의 전원 공급원(미도시)으로부터 전기를 공급받는다. 그리고 공급된 전기를 발열체(200)에 공급함으로써 발열체(200)를 발열시킨다. 따라서 파워 플랜지(300)는, 전기 전도율과 냉각 효율이 좋은 금속, 예컨대 구리(Cu)로 이루어진 것이 바람직하다.
부가적으로, 파워 플랜지(300) 내부에는 과도한 발열을 억제하기 위해 냉각수로(미도시)가 구비될 수 있다. 여기서, 냉각수로는 물이 채용될 수 있다.
상기 단열 부재(500)는, 상기 발열체(200)의 열이 외부로 전달되는 것을 방지하기 위해 발열체(200)의 외곽을 감싸도록 구비된다. 상기 단열 부재(500)에는 가스 유입구(510)가 구비되고, 이를 통해 파이로스탯(미도시)으로부터 배출된 파이로 퍼징 가스가 전기로 내부로 공급된다.
상기 머플 튜브(400)는, 하우징(100)의 유입구(110)와 유출구(120)에 각각 설치되어 발열체(200)와 석영관(10) 사이의 갭을 최소화 시킨다.
한편, 도 6의 (A), (B)에 도시된 바와 같이, 머플 튜브(400)의 선단부(420)는 다른 부위에 비해 상대적으로 큰 직경을 가진다. 따라서, 머플 튜브(400)의 단 면은 그 선단부(420)가 소정의 턱을 가지고 있는 형태이다. 상기 선단부(420)는 불활성 가스의 유동을 방해하여 머플 튜브(400)내의 압력을 증가시킴으로써 머플 튜브(400)에 구비된 분산 통로(410)를 통해 많은 양의 불활성 가스가 배출되도록 유도한다. 또한, 선단부(420)는 불활성 가스의 유동 경로를 축소시켜 선단부(420)를 통과하는 불활성 가스의 유동 속도를 빠르게 증가시킨다. 구체적으로, 선단부(420)는 상기 발열체(200)와 머플 튜브(400) 사이의 간격을 좁히는 방향, 즉 발열체(200)와 근접한 방향으로 돌출된다. 따라서, 선단부(420)를 통과하는 불활성 가스는 발열체(200)의 표면을 따라 유동되기에 효과적이고, 빠른 속도를 가지고 선단부(420)를 통과하면서 발열체(200) 표면에 유체막을 형성한다. 이러한 유체막은 발열체(200)의 표면을 외부 공기 또는 이물질에 대하여 차단시켜 발열체(200)의 산화를 방지하는데 효과적이다.
또한, 상기 머플 튜브(400)는, 복수의 분산 통로(410)를 구비한다. 상기 분산 통로(410)는 전기로의 외부를 향하도록 상기 머플 튜브(400)의 길이축에 대하여 소정의 각도, 예컨대 45°이내의 각도를 가지고 기울어진 것이 바람직하다. 상기 가스 통로(110)를 통해 유입된 불활성 가스의 일부는 상기 선단부(420)를 통과하여 전기로 내부로 유입되고, 다른 일부는 상기 분산 통로(410)로 유입된다. 분산 통로(410)로 유입된 불활성 가스는 전기로 외부로 배출됨에 따라 불활성 가스가 전기로의 중심부로 집중되는 것을 억제한다. 또한, 분산 통로(410)를 통해 배출되는 불활성 가스의 유동은 외부 공기로부터 전기로 내부를 차단시킨다. 바람직하게, 상기 분산 통로(410)는 발열체(200)이 외주면을 따라 6개 내지 12개가 구비되고, 그 형 태는 직경이 3 내지 6mm인 홀이다.
또한, 상기 머플 튜브(400)는, 열이 외부로 전달되는 것을 방지하기 위해 열 전도도가 낮으면서 고온에서 사용 가능한 재질, 예컨대 그라파이트(graphite)로 이루어진다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 모재 제조 과정을 설명한다.
소정 길이를 가진 석영관(10)은 양단이 지지장치(미도시)에 회전 가능하게 지지되어 서서히 회전하게 된다. 그와 동시에 상기 석영관(10) 내부에는 유입구로부터 반응 가스인 SiCl4, GeCl4, POCl3 등을 불어 넣어준다. 이러한 상태에서 석영관(10)이 관통하도록 설치된 전기로를 석영관(10)의 길이 방향을 따라 미리 설정된 속도로 왕복운동 시킨다. 전기로가 전기저항로인 경우 외부 전원으로부터 파워 플랜지(300)를 통해 전류가 인가되면 전기로의 발열체(200)는 1800℃ 내지 2100℃ 정도의 온도로 발열된다.
한편, 가스 통로(130)를 통하여 불활성 가스, 예컨대 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N2 )가 주입되면, 이들 불활성 가스는 발열체(200)와 머플 튜브(400) 사이의 공간을 통과하여 전기로 내부로 유입된다. 여기서, 전기로의 일단, 예컨대 하우징(100)의 유출구(120)측의 가스 통로(130)로부터 공급되는 불활성 가스는 전체 유량의 30 내지 40%이고, 전기로의 타단, 예컨대 하우징(100)의 유입구(110)측의 가스 통로(130)로부터 공급되는 불활성 가스는 전체 유량의 70 내지 60%이다. 이에 따 라, 전기로 내부에서 불활성 가스의 유동은 압력이 상대적으로 높은 부분, 즉 상기 유입구(110)측에서 압력이 상대적으로 낮은 부분, 즉 상기 유출구(120)측으로 이루어진다.
또한, 가스 통로(130)를 통해 공급된 불활성 가스의 일부는 발열체(200)와 머플 튜브(400)사이의 공간을 통과하여 전기로 내부로 유입되고, 다른 일부는 머플 튜브(400)에 구비된 분산 통로(410)를 통해 전기로 외부로 배출된다. 상기 분산 통로(410)를 통해 전기로 외부로 배출되는 불활성 가스는 외부로 개방되어 있는 전기로의 양단부분에 가스커튼을 형성시킨다. 이에 따라, 외부 공기에 대하여 전기로 내부를 차단시켜 전기로 내부로 외부 공기가 유입되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 그리고, 머플 튜브(400)의 선단부(420)를 통과하는 불활성 가스는 발열체(200)의 표면에 유체막을 형성하면서 전기로 내부로 유입된다. 상기 유체막은 발열체(200)를 외부 공기 또는 이물질로부터 차단시켜 발열체의 산화를 방지한다.
그리고, 파이로스탯(미도시)을 퍼징하고 경유한 후, 단열 부재(500)의 가스 유입구(510)를 통해 유입되는 파이로퍼징 가스는 발열체(200)의 홀(210)을 통과하여 전기로 내부로 유입된다.
상술한 불활성 가스 및 파이로퍼징 가스는 전기로 내부를 비산화 분위기로 유지시켜 외부 공기의 유입을 차단한다. 이때, 전기로 내부에는 일 방향을 따라 가스의 유동이 이루어져 전기로 내부의 압력을 균일하게 유지하고, 이물질을 전기로 외부로 배출시킨다.
이러한 상태에서, 전기로에 의해 석영관(200)의 외주면이 가열되면, 석영관 (10) 내부에서 반응 가스들이 반응하여 수트(soot)가 생성되고 생성된 수트는 전기로가 진행하는 방향의 앞단의 상대적으로 온도가 낮은 저온영역으로 이동하여 석영관(10) 내표면에 증착되었다가 바로 이어서 소결된다. 상술한 바와 같이 석영관 내벽에 클래드/코어 증착층이 형성되고 그 중심부에는 빈공간이 형성된 후, 석영관을 전체적으로 응축시켜 상기 석영관 내벽에 증착된 클래드/코어층의 중심부에 형성된 빈공간을 응축시킨다.
한편, 본 실시예에서는 발열체의 표면을 따라 유동되어 그 표면에 유체막을 형성하기 위한 가스로 파이로스탯을 경유한 파이로 퍼징 가스를 사용하는 것을 설명하였다. 상술한 실시예가 공정 장치면에서 보다 경제적이고 설치가 용이하기는 하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 별도의 퍼징 가스 공급원과 퍼징 가스 공급을 위한 퍼징 가스 공급로를 구비하여 발열체 표면으로 퍼징 가스를 직접 공급하는 방법이 채용될 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따른 광섬유 제조용 전기로는, 전기로 내부로 공급되는 불활성 가스의 공급량을 비대칭적으로 조절함으로써 불활성 가스가 전기로 내에서 정체되지 않고 일 방향으로 유동되며 이에 따라 효과적으로 이물질을 배출시킬 수 있다. 따 라서 이물질에 의한 광섬유의 단선을 방지하고 제품의 신뢰성을 개선시킬 수 있다.
또한, 머플 홀을 통해 불활성 가스의 일부를 전기로 외부로 배출시킴으로써 외부 공기에 대하여 전기로 내부를 보다 효과적으로 차단시킬 수 있다. 따라서, 발열체의 산화를 방지하여 발열체 및 전기로의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 석영관이 인입되는 유입구와 상기 석영관이 배출되는 유출구와, 상기 전기로 내부로 불활성 가스가 유입되는 가스 통로를 구비한 하우징;
    상기 하우징 내에서 석영관을 감싸도록 설치되어 그 내부에 석영관을 수용하고, 석영관이 가열되는 공간으로 퍼징 가스(purging gas)가 유입되는 홀이 구비된 발열체;
    상기 발열체의 양단에 설치되어 전원 공급원으로부터 공급받은 전기를 통해 상기 발열체를 가열하는 파워 플랜지; 및
    상기 하우징의 유입구와 유출구에 각각 설치되며, 상기 석영관이 삽입되는 중공을 가지고, 상기 가스 통로를 통해 유입된 불활성 가스가 분산되도록 복수의 분산 통로가 구비되고, 상기 전기로 내부로 유동되는 불활성 가스의 진행 방향에 대하여 그 선단부는 다른 부위에 비해 상대적으로 큰 직경을 가진 머플 튜브;를 포함하는 광섬유 모재 제조용 전기로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발열체 외곽에 설치되어 상기 발열체를 외부 공기로부터 차단시키고, 상기 퍼징 가스 유입구를 구비하는 단열 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조용 전기로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 퍼징 가스는, 상기 발열체의 온도를 측정하는 파이로스탯(pyrostat)을 퍼징하며 파이로스탯을 경유한 후, 상기 홀로 유입되는 파이로 퍼징 가스(pyro purging gas)인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조용 전기로.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 분산 통로는, 상기 불활성 가스가 기울어져서 유입되어 상기 전기로 외부를 향해 배출되도록 상기 머플 튜브의 길이축에 대하여 소정의 각도를 가지고 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조용 전기로.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 분산 통로는, 그 직경이 3 내지 6mm인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조용 전기로.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 머플 튜브에는, 6개 내지 12개의 분산 통로가 구비되는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조용 전기로.
  7. 석영관의 외주면을 감싸는 원통형 발열체와, 발열체의 내주면과 소정 거리 이격되도록 발열체의 양쪽 끝단으로부터 내삽되고 발열체의 바깥쪽 방향으로 경사진 각도를 갖는 분산통로가 구비된 머플 튜브와, 발열체의 양단에서 발열체와 상기 머플 튜브 사이의 이격 공간으로 불활성 가스를 공급하는 가스 주입구를 구비하는 전기로를 이용하여 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 석영관을 전기로 내부로 공급하고 전기로에 구비된 발열체의 발열을 통해 상기 석영관을 증착이 가능한 온도로 가열하고, 상기 석영관 내부로 반응 가스를 주입하면서, 상기 가스 주입구를 통해 불활성 가스를 공급하되, 한쪽 가스 주입구를 통한 불활성 가스 공급 유량이 다른 쪽 가스 주입구를 통한 가스 공급 유량보다 크고, 가스 주입구로 공급된 불활성 가스 중 일부가 머플 튜브에 구비된 분산통로를 통해 퍼징되는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전기로의 일단으로부터 전기로 내부로 전체 불활성 가스량의 30 내지 40%의 불활성 가스가 공급되고, 상기 전기로의 타단으로부터 전기로 내부로 전체 불활성 가스량의 70 내지 60%의 불활성 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 분산통로로 유입되는 불활성 가스는, 상기 머플 튜브의 길이축에 대하여 45°이내의 각도로 퍼징되는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 발열체의 중앙부에는 퍼징 홀이 구비되고,
    상기 퍼징 홀을 통해 불활성 가스를 더 퍼징하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조방법.
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