KR101184670B1 - 교류전용 케이블 - Google Patents

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KR101184670B1
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전성즙
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부경대학교 산학협력단
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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Abstract

교류전용 케이블이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블은, 전원으로부터 부하로 교류전력을 공급하기 위한 교류전용 케이블에 있어서, 전원과 부하 사이에 서로 끊어져 이루어지며, 서로 반대방향으로 나란하게 겹쳐지도록 배치되는 적어도 한 쌍의 도체 마디; 및 쌍으로 이루어진 도체 마디의 겹쳐진 부분 사이에 배치되는 유전체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

교류전용 케이블{Power Cable for Alternating Current}
본 발명의 실시예는 교류전용 케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 교류 전원의 주파수가 높은 경우라도 임피던스를 최소화하여 부하로의 전력 전송능력을 극대화할 수 있는 교류전용 케이블에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로 전력은 도 1에 도시한 바와 같이, 전력 케이블(Power cable)(100)을 통해서 전원(110)으로부터 부하(load)(120)로 전송된다. 이때, 전력케이블(100)은 금속으로 이루어져 있기 때문에, 전력이 교류인 경우에는 자체 인덕턴스(self inductance)를 갖게 된다. 금속에 흐르는 전류가 변하게 되면 그에 따라 자속이 변하게 되어 전자유도에 의해 자속을 방해하는 방향으로 유도 기전력이 발생하는데, 유도 기전력의 방향은 전류의 변화를 방해하는 방향이며, 크기는 전류의 시간당 변화율에 비례한다. 이때, 전류의 시간당 변화율에 대한 비례상수를 자체 인덕턴스라고 한다. 즉, 자체 인덕턴스를 L, 전류를 I라고 할 때, 유도 기전력 ε의 크기는 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Figure 112011040714226-pat00001
한편, 전류 I는 I=Imaxcosωt이며, 전력 케이블(100)의 내부 저항이 R이라고 가정하면, 전원(110)으로부터 공급되는 전압 V는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, ω=2πf이다.
[수학식 2]
V = IR + ε
= I(R + jωL)
이와 같이, 전력 케이블(100)에 대한 임피던스 Z는 Z = R + jωL과 같으며, 인덕턴스에 걸리는 전압은 전류보다 90도 앞선다.
그런데, 전술한 바와 같이 일반적인 전력 케이블에서는 교류 전원에 대하여 90도 빠른 전압이 유기되기 때문에, 아무리 내부 저항 R을 작게 하더라도 부하 양단에는 전원 전압과 다른 전압이 인가되며, 이것은 교류 전원의 주파수가 증가할수록 임피던스가 커지게 되어 부하로 전송되는 전력의 전송 능력을 현저하게 떨어뜨리는 문제점이 된다.
본 발명의 실시예는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 교류 전원의 주파수가 높은 경우라도 임피던스를 최소화하여 부하로의 전력 전송능력을 극대화할 수 있는 교류전용 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전용 케이블은, 전원으로부터 부하로 교류전력을 공급하기 위한 교류전용 케이블에 있어서, 전원과 부하 사이에 서로 끊어져 이루어지며, 서로 반대방향으로 나란하게 겹쳐지도록 배치되는 적어도 한 쌍의 도체 마디; 및 쌍으로 이루어진 도체 마디의 겹쳐진 부분 사이에 배치되는 유전체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블은, 쌍으로 이루어진 도체 마디의 겹쳐진 부분의 길이, 유전체의 유전율, 유전체의 두께 중의 적어도 하나에 기초하여 쌍으로 이루어진 도체 마디의 겹쳐진 부분에 대한 정전용량을 조절할 수 있다.
여기서, 쌍으로 이루어진 도체 마디가 복수 개인 경우, 각각의 겹쳐진 부분의 길이는 동일하게 구현될 수 있다.
또는, 쌍으로 이루어진 도체 마디가 복수 개인 경우, 각각의 겹쳐진 부분의 길이는 쌍으로 이루어진 도체 마디의 위치에 따라 다르게 구현될 수도 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 교류전용 케이블은, 전원으로부터 부하로 교류전력을 공급하기 위한 교류전용 케이블에 있어서, 복수의 제1 도체 토막으로 이루어지며, 전원으로부터 부하를 향하여 각각이 일렬로 배열되는 제1 도체 열; 복수의 제2 도체 토막으로 이루어지며, 부하로부터 전원을 향하여 각각이 일렬로 배열되고, 제1 도체 열과 나란한 제2 도체 열; 및 제1 도체 열과 제2 도체 열의 사이에 배치되는 유전체를 포함하며, 복수의 제2 도체 토막의 각각은 복수의 제1 도체 토막의 사이사이에서 앞의 제1 도체 토막과 뒤의 제1 도체 토막의 각각에 겹치는 부분을 갖도록 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블은, 각각의 제1 도체 토막과 각각의 제2 도체 토막의 겹쳐진 부분의 길이, 유전체의 유전율, 유전체의 두께, 복수의 제1 도체 토막 사이의 간격, 복수의 제2 도체 토막 사이의 간격 중의 적어도 하나에 기초하여 교류전용 케이블에 대한 전체 정전용량을 조절할 수 있다.
여기서, 복수의 제2 도체 토막의 각각은 복수의 제1 도체 토막의 사이사이에서 앞의 제1 도체 토막과 뒤의 제1 도체 토막의 각각에 동일한 길이로 겹쳐질 수 있다.
또는, 복수의 제2 도체 토막의 각각은 복수의 제1 도체 토막의 사이사이에서 앞의 제1 도체 토막과 뒤의 제1 도체 토막의 각각에 겹치는 길이가 서로 다르게 구현될 수도 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류전용 케이블은, 전원으로부터 부하로 교류전력을 공급하기 위한 교류전용 케이블에 있어서, 전원으로부터 부하로 향하는 복수의 제1 도체 소선; 부하로부터 전원으로 향하며, 각각이 제1 도체 소선에 나란하게 겹치는 부분을 갖는 복수의 제2 도체 소선; 및 제1 도체 소선 및 제2 도체 소선 사이의 각각의 겹치는 부분에 배치되는 복수의 유전체 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블은, 각각의 제1 도체 소선과 각각의 제2 도체 소선의 겹쳐진 부분의 길이, 각각의 유전체 층의 유전율, 각각의 유전체 층의 두께 중의 적어도 하나에 기초하여 교류전용 케이블에 대한 전체 정전용량을 조절할 수 있다.
여기서, 각각의 제1 도체 소선과 각각의 제2 도체 소선은 동일한 길이의 겹쳐진 부분을 갖는 것이 바람직하다.
또는, 각각의 제1 도체 소선과 각각의 제2 도체 소선은 서로 다른 길이의 겹쳐진 부분을 갖도록 구현될 수도 있다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블은, 교류 전원의 주파수가 높은 경우라도 임피던스를 최소화하여 부하로의 전력 전송능력을 극대화할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 전력 케이블을 이용한 전력전송을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블을 이용한 전력전송을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블 구조의 일 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 교류전용 케이블에 대한 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블 구조의 다른 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 교류전용 케이블에 대한 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블 구조의 또 다른 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 교류전용 케이블에 대한 등가 회로를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블을 이용한 전력전송을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블(200)은, 전원(110)과 부하(120) 사이에 서로 끊어져 있으며, 서로 반대방향으로 나란하게 겹쳐지도록 배치되는 적어도 한 쌍의 도체 마디(A)를 포함한다. 여기서, 도체 마디(A)는 전력 또는 전기신호를 보내기 위하여 사용되는 전선(electric wire)의 끝 부분을 말한다. 전선은 크게 나선과 절연전선으로 나눌 수 있으며, 용도에 따라서 여러 가지 모양의 전선이 있다. 이때, 한 쌍의 도체 마디(A)는 전원(110)으로부터 부하(120)까지의 교류전용 케이블 내에 복수로 형성될 수 있는데, 이 경우 각 쌍의 도체 마디의 겹쳐진 부분의 길이는 모두 동일하거나, 형성된 도체 마디 쌍의 위치에 따라 다르게 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블 구조의 일 예를 설명하기 위해 도시한 도면으로서, 도 2의 도체 마디(A) 부분을 확대한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블(200)은 전원(110)으로부터 부하(120)를 향하여 연장되는 제1 도체(310), 및 부하(120)로부터 전원(110)을 향하여 연장되는 제2 도체(320)를 포함한다. 제1 도체(310) 및 제2 도체(320)의 재료로는 구리, 알루미늄, 은, 구리합금 등이 이용될 수 있다. 이때, 제1 도체(310) 및 제2 도체(320)는 서로 동일한 재료로 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서, 제1 도체(310)와 제2 도체(320)는 서로 이어져 있지 않으며, 각각의 마디로부터 일정 길이만큼 겹쳐지도록 서로 반대 방향으로 나란하게 배치된다. 또한, 제1 도체(310) 및 제2 도체(320) 사이의 서로 겹쳐진 부분에는 유전체(330)가 제1 도체(310) 및 제2 도체(320)에 나란하게 배치된다. 이와 같이 구성된 제1 도체(310), 제2 도체(320) 및 유전체(330)는 면, 고무, 비닐 등과 같은 절연체(340)로 피복되는 것이 바람직하다.
전기의 절연체를 전기장 내에 놓았을 때 표면에 전하(electric charge)가 유기되는 현상이 있는데, 이러한 절연체를 유전체라 하고, 표면에 나타나는 전하를 편극전하(polarization)라 한다. 1837년 M.패러데이가 콘덴서의 극판(pole plate) 사이에 절연물을 끼우면 정전용량(electric capacity)이 증가하는데, 극판 사이에 절연물을 끼우기 전후의 정전용량의 비가 절연물의 종류에 따라 결정되는 데서 발견하였다. 이와 같은 현상을 생성하는 메커니즘은, 자성체의 자기화(magnetization)와 마찬가지로 전기장의 작용에 의해서 무극성 분자에서는 분자 내의 양?음의 전하가 어긋나고, 유극성 분자에서는 쌍극자모멘트의 방향이 가지런해져서 물질이 전체적으로 전기 쌍극자모멘트를 가지게 되고, 이것이 콘덴서의 극판에서 전하의 작용을 얼마간 상쇄하기 때문이라는 것이 밝혀졌다. 이때, 유전체에 생기는 단위부피당 쌍극자모멘트 P와 전기장의 세기 E와의 비 P/E를 이 유전체의 편극률이라 하고, 이것을 콘덴서의 극판 사이에 넣었을 때와 넣지 않았을 때의 정전용량의 비를 물질의 유전율이라고 한다.
정전용량(electric capacity)은 정전기용량, 전기용량 또는 커패시턴스(capacitance)라고도 한다. 정전용량은 축전기 역할을 하는 회로에서 도체의 모양이나 도체판 사이를 절연하고 있는 유전체에 의해 정해지며, 도체계에서는 용량계수(capacity coefficient)가 사용된다. MKS(Meter Kilogram Second) 시스템단위는 패럿(F)이다. 이상적인 평행판 축전기의 경우, 축전기의 정전용량 C의 크기는 전극의 면적 A에 비례하고, 전극 사이의 거리 d에 반비례한다. 전극 사이의 유전체의 유전율을 ε이라고 하면, 정전용량 C는 수학식 3과 같이 된다.
[수학식 3]
Figure 112011040714226-pat00002
따라서, 전극의 표면적이 클수록, 간격이 좁을수록, 또한 유전체의 유전율이 클수록 정전용량이 커진다.
도 4는 도 3의 교류전용 케이블에 대한 등가 회로를 나타낸 도면이다.
자체 인덕턴스가 L인 교류전용 케이블의 도체를 약 1/2 지점에서 절단하여 도 3의 실시예와 같이 구성한 것으로 가정한다. 이때, 전원(110)으로부터 부하(120)로 향하는 도체(310)와, 부하(120)로부터 전원(110)으로 향하는 도체(320)의 겹쳐진 부분의 길이는 전원(110)으로부터 부하(120)까지의 전체 길이에 비하여 무시할 수 있으므로, 전원(110)으로부터 부하(120)로 향하는 도체(310) 및 부하(120)로부터 전원(110)으로 향하는 도체(320)의 각각의 자체 인덕턴스는 L/2라고 할 수 있다. 전원(110)으로부터 부하(120)로 향하는 도체(310) 및 부하(120)로부터 전원(110)으로 향하는 도체(320)가 전기적으로 밀착하여 겹쳐졌으며, 겹쳐진 부분에 도 3에 도시한 바와 같은 유전체(330)가 배치되었다면, 교류 전원(110)에 의해 겹쳐진 부분에는 정전용량을 C라 발생되며 따라서 도 4와 같은 등가 회로로 나타낼 수 있다. 여기서, 교류전용 케이블의 내부저항 R은 생략하여 도시하였다.
이와 같은 등가 회로로부터, 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블에 의해 전원(110)으로부터 부하(120)까지 LC 회로가 형성되었음을 알 수 있다.
교류전용 케이블의 내부저항 R을 고려하면, RLC 회로에 대한 임피던스는 수학식 4와 같이 나타낸 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112011040714226-pat00003
이때, 교류전용 케이블의 자체 인덕턴스 L에 의한 영향을 최소로 하기 위한 교류 각주파수의 제곱은 수학식 5와 같다.
[수학식 5]
Figure 112011040714226-pat00004
즉, 교류전용 케이블의 자체 인덕턴스 L이 주어지면, 사용하는 교류 전원의 각주파수에서 정전용량 C를 조절하여 선로의 임피던스를 최소로 할 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블에서의 정전용량은 전원(110)으로부터 부하(120)로 향하는 도체(310)와, 부하(120)로부터 전원(110)으로 향하는 도체(320)의 겹쳐진 부분의 길이, 유전체(330)의 유전율, 유전체(330)의 두께 중 적어도 하나에 기초하여 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블 구조의 다른 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 4에서 설명한 바와 같이 전원(110)으로부터 부하(120)로 향하는 도체(310) 및 부하(120)로부터 전원(110)으로 향하는 도체(320)를 서로 겹치고 교류를 인가하면 유전체(330)의 양측에는 전압이 인가되는데, 이때 유전체(330)가 견딜 수 있는 전압에는 한계가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블 구조의 다른 예는, 도 5에 도시한 바와 같이 복수의 제1 도체 토막으로 이루어지며 전원(110)으로부터 부하(120)를 향하여 각각이 일렬로 배열되는 제1 도체 열(510), 복수의 제2 도체 토막으로 이루어지며 부하(120)로부터 전원(110)으로 일렬로 배열되는 제2 도체 열(520)을 구비한다. 이때, 제1 도체 열(510) 및 제2 도체 열(520)은 각각이 동일한 길이의 도체 토막으로 이루어질 수 있다. 또는, 제1 도체 열(510) 및 제2 도체 열(520)은 정전 용량을 형성하기 위한 부분에만 각각의 도체 토막을 형성하여 배열할 수도 있다. 도 5에는 정전 용량을 형성하기 위한 부분에 제1 도체 토막 및 제2 도체 토막이 열로 배열된 경우를 도시한다. 이때, 도면에는 각 도체 토막의 길이가 동일하게 형성된 것으로 도시하였지만, 각 도체 토막의 길이는 서로 다른 길이로 구현될 수도 있다.
제1 도체 토막 열(510) 및 제2 도체 토막 열(520)은 서로 나란하게 배열되며, 제2 도체 토막 열(520)의 각각의 제2 도체 토막은 제1 도체 토막 열(510)의 각각의 제1 도체 토막의 사이사이에서 앞의 제1 도체 토막과 뒤의 제1 도체 토막의 각각에 일정 부분이 겹치도록 배열되는 것이 바람직하다. 이때, 제2 도체 토막 열(520)의 각각의 제2 도체 토막이 앞의 제1 도체 토막과 뒤의 제1 도체 토막의 각각에 겹치는 부분의 길이는 도 5에 도시한 바와 같이 서로 동일하도록 구현될 수 있으며, 형성하고자 하는 위치의 정전 용량에 따라 서로 다른 길이로 겹치도록 구현될 수도 있다. 또한, 도 5에는 제2 도체 토막 열(520)의 제2 도체 토막들이 제1 도체 토막들과 모두 동일한 길이로 겹치는 것으로 도시하였지만, 제2 도체 토막들 사이에서도 각각의 겹치는 부분의 길이는 서로 다르게 형성될 수도 있다.
제1 도체 토막 열(510)과 제2 도체 토막 열(520)의 사이에는 유전체(530)가 배치된다. 이때, 교류전용 케이블에 교류가 인가되면, 유전체(530) 양측의 제1 도체 토막과 제2 도체 토막이 겹치는 부분에서는 정전용량이 형성된다. 이 경우, 각각의 정전용량은 각각의 제1 도체 토막들과 제2 도체 토막들이 겹치는 부분의 길이, 유전체의 유전율, 유전체의 두께에 따라 다를 수 있다.
도 6은 도 5의 교류전용 케이블에 대한 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 6에서 상측의 인덕턴스 L1, L3 및 L5는 제1 도체 토막 열(510)의 제1 도체 토막들의 자체 인덕턴스를 나타내며, 하측의 인덕턴스 L2 및 L4는 제2 도체 토막 열(520)의 제2 도체 토막들의 자체 인덕턴스를 나타낸다. 이때, 제1 도체 토막 열(510) 및 제2 도체 토막 열(520)의 각각의 도체 토막의 길이에 따라 각각의 인덕턴스 L1, L2, L3, L4 및 L5는 서로 다른 값으로 형성될 수 있다.
한편, 각각의 제1 도체 토막들과 제2 도체 토막들 사이의 겹치는 부분에 의해 복수의 정전용량이 형성되는데, 형성되는 각각의 정전용량은 도 6에 도시한 바와 같이 각각의 자체 인덕턴스와 직렬로 연결된 구조를 갖는다. 이와 같이 정전용량이 직렬로 연결된 경우, 전체 정전용량 C는 수학식 6과 같이 계산될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112011040714226-pat00005
이와 같이, 유전체(530)의 양측에 인가되는 전압을 나누어 분산시킴으로써 유전체(530)가 견딜 수 있는 전압의 한계를 극복할 수 있게 된다.
또한, 각각의 도체 토막들이 겹치는 부분의 길이, 각각의 도체 토막들 사이의 거리, 유전체의 유전율, 유전체의 두께 중 적어도 하나에 기초하여 교류전용 케이블의 정전용량을 조절할 수 있게 됨으로써, 선로의 인덕턴스 L이 주어지면 사용하는 교류 전원의 각주파수에서 정전용량 C를 조절하여 선로의 임피던스를 최소로 하는 것이 가능하게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블 구조의 또 다른 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 교류전용 케이블은 전원(110)으로부터 부하(120)로 향하는 복수의 제1 도체 소선(710), 부하(120)로부터 전원(110)으로 향하는 복수의 제2 소선(720)을 구비한다. 이때, 각각의 제2 도체 소선(720)은 도시한 바와 같이, 제1 도체 소선(710)과 나란하게 겹치는 부분을 가지며, 제1 도체 소선(710)과 제2 도체 소선(720) 사이의 각각의 겹치는 부분에는 유전체(730)가 배치된다. 이때, 도 7에는 각각의 제1 도체 소선(710)과 각각의 제2 도체 소선(720)의 겹치는 길이가 모두 동일한 것으로 도시하였지만, 각각의 제1 도체 소선(710)과 각각의 제2 도체 소선(720)의 겹치는 길이는 서로 다르게 형성될 수도 있다. 또한, 도 7에는 각각의 제1 도체 소선(710)과 각각의 제2 도체 소선(720)의 겹치는 부분 사이의 유전체(730)의 두께가 모두 동일한 것으로 도시하였지만, 도 7에는 각각의 제1 도체 소선(710)과 각각의 제2 도체 소선(720)의 겹치는 부분 사이의 유전체(730)의 두께는 서로 다르게 형성될 수도 있다. 또한, 도 7에는 제1 도체 소선(710)이 유전체(730)를 사이에 두고 하나 또는 두 개의 제2 도체 소선(720)과 겹치는 것으로 도시하였지만, 입체적인 형상으로 하나의 제1 도체 소선(710)은 유전체(730)를 사이에 두고 둘 이상의 제2 도체 소선(720)과 겹치도록 형성될 수도 있다.
도 8은 도 7의 교류전용 케이블에 대한 등가 회로를 나타낸 도면이다. 여기서, L1 및 L3은 제1 도체 소선(710)의 자체 인덕턴스를 나타내며, L2 및 L4는 제2 도체 소선(720)의 자체 인덕턴스를 나타낸다. 이때, 정전용량 C1, C2, C3는 각각의 제1 도체 소선(710)과 각각의 제2 도체 소선(720)의 겹치는 부분의 길이, 각각의 제1 도체 소선(710)과 각각의 제2 도체 소선(720)의 겹치는 부분 사이의 유전체의 유전율 및 두께에 따라 다양한 값으로 조절될 수 있다. 또한, 각각의 제1 도체 소선(710)이 유전체(730)를 사이에 두고 다양한 수의 제2 도체 소선(720)과 겹치는 경우에는 등가 회로는 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 각각의 제1 도체 소선(710)은 분리된 상태로 동일한 종류의 다른 케이블에 접속하거나 연결하여 다른 종류의 도체에 접속하여 사용할 수 있다. 각각의 제2 도체 소선(720)의 경우에도 마찬가지이다.
이와 같은 구조의 교류전용 케이블에서 각각의 소선들 사이의 겹치는 부분의 길이, 유전체의 두께 및 유전율을 조절함으로써 각주파수에서 각각의 소선에 대한 정전용량을 조절하여 교류전용 케이블의 임피던스를 최소화하는 것이 가능하게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 전원으로부터 부하로 교류전력을 공급하기 위한 교류전용 케이블에 있어서,
    상기 전원과 상기 부하 사이에 서로 끊어져 이루어지며, 서로 반대방향으로 나란하게 겹쳐지도록 배치되는 적어도 한 쌍의 도체 마디; 및
    상기 쌍으로 이루어진 도체 마디의 겹쳐진 부분 사이에 배치되는 유전체
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류전용 케이블.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 쌍으로 이루어진 도체 마디의 겹쳐진 부분의 길이, 상기 유전체의 유전율, 상기 유전체의 두께 중의 적어도 하나에 기초하여 상기 쌍으로 이루어진 도체 마디의 겹쳐진 부분에 대한 정전용량을 조절하는 것을 특징으로 하는 교류전용 케이블.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 쌍으로 이루어진 도체 마디가 복수 개인 경우, 각각의 겹쳐진 부분의 길이가 동일한 것을 특징으로 하는 교류전용 케이블.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 쌍으로 이루어진 도체 마디가 복수 개인 경우, 각각의 겹쳐진 부분의 길이는 상기 쌍으로 이루어진 도체 마디의 위치에 따라 다르게 구현되는 것을 특징으로 하는 교류전용 케이블.
  5. 전원으로부터 부하로 교류전력을 공급하기 위한 교류전용 케이블에 있어서,
    복수의 제1 도체 토막으로 이루어지며, 상기 전원으로부터 상기 부하를 향하여 각각이 일렬로 배열되는 제1 도체 열;
    복수의 제2 도체 토막으로 이루어지며, 상기 부하로부터 상기 전원을 향하여 각각이 일렬로 배열되고, 상기 제1 도체 열과 나란한 제2 도체 열; 및
    상기 제1 도체 열과 상기 제2 도체 열의 사이에 배치되는 유전체
    를 포함하며,
    상기 복수의 제2 도체 토막의 각각은 상기 복수의 제1 도체 토막의 사이사이에서 앞의 제1 도체 토막과 뒤의 제1 도체 토막의 각각에 겹치는 부분을 갖도록 배열되는 것을 특징으로 하는 교류전용 케이블.
  6. 제 5항에 있어서,
    각각의 상기 제1 도체 토막과 각각의 상기 제2 도체 토막의 겹쳐진 부분의 길이, 상기 유전체의 유전율, 상기 유전체의 두께, 상기 복수의 제1 도체 토막 사이의 간격, 상기 복수의 제2 도체 토막 사이의 간격 중의 적어도 하나에 기초하여 상기 교류전용 케이블에 대한 전체 정전용량을 조절하는 것을 특징으로 하는 교류전용 케이블.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 복수의 제2 도체 토막의 각각은 상기 복수의 제1 도체 토막의 사이사이에서 앞의 제1 도체 토막과 뒤의 제1 도체 토막의 각각에 동일한 길이로 겹치는 것을 특징으로 하는 교류전용 케이블.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 복수의 제2 도체 토막의 각각은 상기 복수의 제1 도체 토막의 사이사이에서 앞의 제1 도체 토막과 뒤의 제1 도체 토막의 각각에 겹치는 길이가 서로 다른 것을 특징으로 하는 교류전용 케이블.
  9. 전원으로부터 부하로 교류전력을 공급하기 위한 교류전용 케이블에 있어서,
    상기 전원으로부터 상기 부하로 향하는 복수의 제1 도체 소선;
    상기 부하로부터 상기 전원으로 향하며, 각각이 상기 제1 도체 소선에 나란하게 겹치는 부분을 갖는 복수의 제2 도체 소선; 및
    상기 제1 도체 소선 및 상기 제2 도체 소선 사이의 각각의 상기 겹치는 부분에 배치되는 복수의 유전체 층
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류전용 케이블.
  10. 제 9항에 있어서,
    각각의 상기 제1 도체 소선과 각각의 상기 제2 도체 소선의 겹쳐진 부분의 길이, 각각의 상기 유전체 층의 유전율, 각각의 상기 유전체 층의 두께 중의 적어도 하나에 기초하여 상기 교류전용 케이블에 대한 전체 정전용량을 조절하는 것을 특징으로 하는 교류전용 케이블.
  11. 제 9항에 있어서,
    각각의 상기 제1 도체 소선과 각각의 상기 제2 도체 소선은 동일한 길이의 겹쳐진 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 교류전용 케이블.
  12. 제 9항에 있어서,
    각각의 상기 제1 도체 소선과 각각의 상기 제2 도체 소선은 서로 다른 길이의 겹쳐진 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 교류전용 케이블.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101373719B1 (ko) * 2012-11-12 2014-03-13 부경대학교 산학협력단 동축 형태의 교류전용 케이블 제조방법

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