KR101352167B1 - 고인장 섬유 차폐층을 갖는 전력케이블 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 케이블에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고인장 섬유 차폐층을 포함함으로써 우수한 기계적 강도를 갖고 절연체 이상에 의한 화재 등의 누전 사고를 예방할 수 있을 뿐만 아니라 수명이 연장된 전력케이블에 관한 것이다.

Description

고인장 섬유 차폐층을 갖는 전력케이블{Power cable having a shielding layer of high tensile fabrics}
본 발명은 전력 케이블에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고인장 섬유 차폐층을 포함함으로써 우수한 기계적 강도를 갖고 절연체 이상에 의한 화재 등의 누전 사고를 예방할 수 있을 뿐만 아니라 수명이 연장된 전력케이블에 관한 것이다.
전력케이블은 전압, 용도, 재질 등에 따라 다양한 구조를 가질 수 있고, 도 1은 전력케이블의 구조에 관한 하나의 예를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전력케이블은 일반적으로 전류를 흘려주기 위한 금속, 바람직하게는 구리 또는 알루미늄 재질로 이루어진 하나 이상의 도체(10), 전압에 견디고 전류가 도체(10) 외부로 누설되는 것을 방지하기 위한 피복체인 절연체(20), 케이블의 기계적 강도를 증가시켜 외부의 충격이나 마찰로부터 도체를 보호하고 절연체의 국소파괴 등에 의한 누전시 누설된 전류를 케이블의 일단 또는 양단의 접지부로 흘려보내 화재 등의 안전사고를 예방할 수 있도록 하는 차폐층(30), 상기 절연체(20)와 차폐층(30)을 보호하기 위한 내외부 시스체(40,50), 케이블 내부에서 하나 이상의 도체 사이의 빈 공간을 충전하기 위한 충전제(60) 등을 포함한다.
종래 전력케이블은 상기 차폐층(30)으로서 주로 금속 차폐층을 사용하고 있고, 상기 금속 차폐층은 일정한 두께의 판상 형태, 금속 와이어의 메시 또는 편조 형태 등일 수 있다.
상기 금속 차폐층은 외부의 충격이나 마찰로부터 도체를 보호하기 위한 기계적 강도, 내마모성 등은 우수하나, 케이블의 무게를 증가시키고 유연성이 취약하기 때문에 케이블 포설 작업시 작업성이 저하되는 문제가 있고, 또한 케이블이 엘리베이터나 크레인 등에 사용되는 이동용 케이블인 경우 반복굽힘강도가 취약하여 수명이 단축되는 문제가 있다.
실제로, 아래 표 1에 나타난 바와 같이, 금속 차폐층을 갖는 케이블은 금속 차폐층을 제외한 케이블보다 10% 이상 무겁다.
케이블 사이즈(AWG) 2 1 1/0 4/0 262 313
금속 차폐층 없는 케이블 무게(kg/km) 410 550 630 720 1280 1440
금속 차폐층 포함한 케이블 무게(kg/km) 490 660 770 880 1560 1740
상기 금속 차폐층의 단점을 해결하기 위해 금속 차폐층을 구성하는 금속 와이어의 소선경을 감소시키는 방법을 사용하고 있으나, 근본적인 해결책은 되지 못하고 있다.
한편, 상기 금속 차폐층의 단점을 해결하기 위해, 금속 차폐층을 고분자 소재의 차폐층으로 대체하고, 상기 고분자 차폐층은 기재 고분자에 세라믹 입자를 혼합하거나 폴리올레핀 또는 폴리아미드 섬유를 혼합하여 제조되는 기술을 개시하고 있으나, 이러한 차폐층은 외부의 충격이나 마찰로부터 케이블의 도체를 충분히 보호하지 못할 뿐만 아니라, 절연체 이상에 의한 누설전류 문제를 해결할 수 없다는 문제가 있다.
따라서, 외부의 충격이나 마찰로부터 케이블의 도체를 충분히 보호할 수 있는 우수한 기계적 강도를 갖고, 종래의 금속 차폐층에 비해 무게가 가볍고 유연성이 우수하여 케이블 포설 작업시 작업성이 향상될 뿐만 아니라, 반복굽힘강도가 우수하여 이동용 케이블에 사용되는 경우 종래의 금속 차폐층에 비해 수명이 연장되며, 절연체 이상에 의한 누설전류 문제를 해결할 수 있는 차폐층을 갖는 전력케이블이 요구되고 있다.
본 발명은 우수한 기계적 강도를 갖는 고인장 섬유 차폐층을 포함함으로써 외부의 충격 또는 마찰로부터 케이블의 도체를 보호할 수 있고 금속 차폐층에 비해 상대적으로 무게가 가볍고 유연성이 우수하여 작업성이 향상될 뿐만 아니라 수명이 연장된 전력케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전도성 물질이 피복되거나 전도성 섬유와의 혼합방직에 의해 제조되는 섬유 편조 차폐층을 포함함으로써 절연체 이상에 의한 누설전류를 케이블 일단 또는 양단의 접지부로 흘려보내 화재 등의 누전 사고를 예방할 수 있는 전력케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
하나 이상의 도체; 상기 도체를 감싸는 절연층; 상기 절연층을 감싸는 고인장 섬유 차폐층; 및 상기 고인장 섬유 차폐층을 감싸는 시스층을 포함하는 전력케이블을 제공한다.
여기서, 상기 고인장 섬유 차폐층이 하나 이상의 동일 또는 상이한 고인장 섬유 편조층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
또한, 상기 고인장 섬유 편조층의 충만율(filling factor)이 65% 이상인 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
한편, 상기 고인장 섬유 편조층의 강도가 60 내지 180MPa이고, 굴곡반경이 2 내지 4.5배인 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
또한, 상기 고인장 섬유 차폐층을 구성하는 섬유의 인장강도가 10cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
그리고, 상기 고인장 섬유 차폐층이 폴리벤즈옥사졸 섬유, 파라계 아라미드 섬유 및 초고분자량 폴리에틸렌 섬유로 이루어진 그룹으로 선택된 하나 이상의 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
또한, 상기 고인장 섬유 차폐층에 포함된 고인장 섬유의 섬도가 500 내지 1500 데니아인 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
여기서, 상기 고인장 섬유의 섬도가 1000 내지 1500 데니아인 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
한편, 상기 고인장 섬유 차폐층이 전도성 물질에 의해 도포된 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
여기서, 상기 전도성 물질이 카본인 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
그리고, 상기 고인장 섬유 차폐층이 고인장 섬유와 전도성 섬유가 혼합방직된 섬유 편조층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
여기서, 상기 전도성 섬유가 탄소섬유 또는 구리사인 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
또한, 도체와 절연층 사이 및/또는 절연층과 고인장 섬유 차폐층 사이에 반도전층(semi-conducting tape)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
그리고, 절연층과 고인장 섬유 차폐층 사이 및/또는 고인장 섬유 차폐층과 시스층 사이에 부풀음 테이프(swelling tape)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 전력케이블은 기계적 강도가 우수한 고인장 섬유 차폐층을 포함함으로써 외부의 충격 또는 마찰로부터 케이블의 도체를 보호할 수 있는 동시에, 종래의 금속 차폐층을 갖는 케이블에 비해 무게가 감소되고 유연성이 향상됨으로써, 케이블의 포설 작업시 작업성이 향상되는 우수한 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명에 따른 전력케이블은 엘리베이터나 크레인 등에 사용되는 이동용 케이블로서 사용되는 경우에도 유연성에 기초한 우수한 반복굽힘강도를 나타내어 종래의 금속 차폐층을 갖는 케이블에 비해 수명이 연장되는 우수한 효과를 발휘한다.
그리고, 본 발명에 따른 전력케이블은, 고인장 섬유 차폐층을 구성하는 섬유의 표면에 전도성물질을 도포하거나 전도성 섬유와의 혼합방직에 의한 섬유 편조에 의해, 절연체 이상에 의한 누설전류 문제를 해결할 수 있는 우수한 효과를 발휘한다.
도 1은 종래 전력케이블 구조에 관한 하나의 예를 도시한 것이다.
도 2는 전력케이블에 사용되는 차폐층의 재료에 따른 인장 특성을 비교하여 나타낸 도표이다.
도 3은 본 발명에 따른 섬유 차폐층을 갖는 케이블과 종래의 금속 차폐층을 갖는 케이블의 사이즈별 무게를 측정하여 기록한 그래프이다.
본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.
본 발명에 따른 전력케이블은 하나 이상의 도체, 상기 도체를 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 고인장 섬유 차폐층, 및 상기 차폐층을 감싸는 시스층을 포함한다.
본 발명에 따른 전력케이블에 있어서, 도체는 일반적으로 알루미늄 또는 구리로 이루어지며, 그 갯수, 사이즈 등은 전력케이블의 용도, 송전압 등에 따라 결정되고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자는 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 종래기술로부터 적절히 선택할 수 있다.
본 발명에 따른 전력케이블에 있어서, 상기 도체를 감싸 도체의 전류가 외부로 누설되는 것을 막는 절연층을 구성하는 절연체는 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는, 전력케이블의 용도에 따라 내화성, 내마모성, 내열성, 내한성, 내유성, 유연성 등의 물성 중 하나 이상을 갖는 기능성 고분자, 예를 들어, 가교폴리에틸렌(XLPE), 폴리염화비닐(PVC) 등으로 이루어진 절연층을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 전력케이블에 있어서, 외부의 충격 또는 마찰로부터 도체 및 절연층을 보호하는 고인장 섬유 차폐층은 종래의 금속 차폐층에 비해 우수한 기계적 강도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 종래의 금속 차폐층의 강도는 40 내지 100MPa인 반면, 상기 고인장 섬유 차폐층의 강도는 60 내지 180MPa이다.
그러므로, 상기 고인장 섬유 차폐층을 구성하는 고인장 섬유를 적용하여 케이블 외부의 충격으로부터 케이블을 보호하기 위해 금속 차폐층과 동일하게 요구되는 기계적 강도인 50 내지 100MPa를 만족시키기 위해서는, 구체적으로는 인장강도가 10cN/dtex 이상인 섬유인 폴리벤즈옥사졸(PBO) 섬유, 파라계 아라미드 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 섬유 등을 사용할 수 있다.
도 2는 차폐층을 구성하는 재료에 따른 인장 특성을 나타내는 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 고인장 섬유 차폐층을 구성하는 고인장 섬유는 종래의 차폐층을 구성하는 강철등에 비해 우수한 인장 특성을 나타낸다.
상기 고인장 섬유 중 폴리벤즈옥사졸(PBO) 섬유는 대표적인 헤테로고리 방향족 고분자 섬유로서 벤젠고리와 헤테로고리가 규칙적인 반복단위로 구성되어 열적 안정성이 뛰어나며 인접한 헤테로고리들 사이에서 공명구조를 이루어 분자쇄의 강성이 크며 일정한 결합각을 갖게 된다.
일본 도요보(Toyobo)사에 의해 "자일론(Zylon)"이라는 상품명으로 시판되고 있는 폴리벤즈옥사졸(PBO) 섬유는 강도가 약 42g/d(5.8GPa)로서 강도면에서 파라계 아라미드의 2배 정도의 성능을 가지면서 탄성률은 탄소섬유 수준이며 내열성이 유기섬유 중에서 가장 우수한 슈퍼섬유이다.
나아가, 폴리벤즈옥사졸(PBO) 섬유는 내크리프성, 내약품성, 내광성, 난연성, 형태안정성이 극히 우수하며, 복합재료의 보강재로 유망한 첨단소재이다. 다만, 폴리벤즈옥사졸(PBO) 섬유 원사는 파라계 아라미드보다 3 내지 4배 가격이 비싸다는 단점이 있다.
상기 고인장 섬유 중 아라미드 섬유는 종래의 지방족 폴라아미드 섬유인 나일론과 구별되는 방향족 폴리아미드 섬유로서 아미드기 사이에 벤젠고리 같은 방향족 고리가 결합된 구조를 갖는다. 특히, 파라계 아라미드 섬유는 상기 벤젠고리가 직선적으로 연결된 것을 의미한다. 파라계 아라미드 섬유는 고강도, 고탄성, 저수축 등이 뛰어난 특성을 가진다.
듀퐁(Dupont)이 개발하고 "케블라(Kevlar)"라는 상품명으로 시판되고 있는 파라계 아라미드 섬유는 인장강도가 약 140cN/tex로서 강철에 비해 약 5배나 강도가 높다.
상기 고인장 섬유 중 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra High Molecular Weight Polyethylene; UHMWPE) 섬유는 분자량이 30만 이상인 폴리에틸렌 섬유로서 고강력, 고탄성 등의 특성을 갖는다. 상기 초고분자량 폴리에틸렌은 탄소섬유 및 아라미드 섬유와 함께 1990년대에 등장한 3대 하이테크 섬유 중 하나로서, 이들 중 인장응력이 가장 우수하며, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유의 인장응력은 고품질 강철의 15배, 통상의 화학섬유의 10배에 해당한다.
뿐만 아니라, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유는 우수한 고탄성, 내마모성, 자기윤활성, 내충격성, 저온특성, 내약품성, UV 저항성, 내부식성 등을 가지며, 현재 네덜란드 디에스엠(DSM), 미국 허니웰(Honeywell), 일본 산세이(Sansei)사 등에 의해 시판되고 있다.
또한, 상기 고인장 섬유의 섬도(fineness, filament size)는 500 내지 1500 데니아, 바람직하게는 1000 내지 1500 데니아일 수 있다. 상기 고인장 섬유의 섬도가 500 데니아 미만인 경우 고인장 섬유 차폐층의 기계적 강도가 불충분할 수 있다. 한편, 상기 섬도가 1500 데니아 초과인 경우 쉬스 작업시 표면이 울퉁불퉁해지는 문제가 발생할 수 있다.
나아가, 상기 고인장 섬유 차폐층은, 바람직하게는 고인장 섬유의 편조로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 상기 섬유 편조의 충만율(섬유 편조물에 있어서 단위 면적당 섬유의 공간점유율; filling factor)이 65% 이상이다. 상기 충만율이 65% 미만인 경우 차폐층의 기계적 강도가 불충분할 수 있다. 또한, 상기 고인장 섬유 차폐층은 하나 이상의 동일 또는 상이한 섬유 편조층을 포함할 수 있고, 각 섬유 편조층은 단일종의 섬유 또는 복수종의 섬유로부터 제조될 수 있다.
한편, 나일론 등의 섬유 메시(mesh)를 포함하는 종래의 케이블에 있어서, 상기 섬유 메시는 충만율이 10% 이하로, 케이블의 외부 충격으로부터 케이블을 보호하는 용도로 사용되는 것이 아니라, 내부 쉬스와 외부 쉬스 사이에 위치하여 케이블의 반복 굽힘시 이들의 박리를 방지하는 등의 용도로 사용되는 것이다.
또한, 섬유 차폐층의 무게는 종래의 금속 차폐층에 비해 가볍다. 도 3은 본 발명에 따른 섬유 차폐층을 갖는 케이블과 종래의 금속 차폐층을 갖는 케이블의 사이즈별 무게를 비교하여 나타내는 그래프이다. 상기 그래프에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 섬유 차폐층을 갖는 케이블은 종래의 금속 차폐층을 갖는 케이블에 비해 20% 이상 가볍고, 이러한 무게의 차이는 케이블의 사이즈가 커질수록 함께 증가한다.
나아가, 섬유 차폐층은 종래 금속 차폐층에 비해 유연성이 우수하다. 바람직하게는, 섬유 차폐층을 갖는 케이블은 종래 금속 차폐층을 갖는 케이블에 비해 유연성이 1.2 내지 1.5배 증가하여, 굴곡반경이 약 40% 감소한다. 구체적으로, 종래 금속 차폐층을 갖는 케이블의 굴곡반경은 8배(즉, 굴곡되지 않는 케이블의 단위길이가 90°로 굴곡시키기 위해 필요한 케이블의 길이의 1/8임)인 반면, 섬유 차폐층을 갖는 케이블의 굴곡반경은 2 내지 4.5배로 향상된다.
앞서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 섬유 차폐층을 갖는 케이블은 종래 금속 차폐층을 갖는 케이블에 비해 20% 이상 가볍고 전체 외경은 1% 정도 감소하며 유연성이 1.2 내지 1.5배로 증가하기 때문에 케이블 포설 작업시 작업성이 종래 금속 차폐층을 갖는 케이블에 비해 25 내지 35% 정도 향상될 수 있다.
또한, 고인장 섬유 차폐층을 사용한 케이블은 종래 금속 차폐층을 사용한 케이블에 비해 반복 굽힘강도가 약 30% 높아지므로 반복 사용횟수가 늘어 케이블의 수명도 증가하게 된다. 구체적으로, 아라미드 섬유 차폐층을 갖는 케이블은 종래 금속 차폐층을 갖는 케이블보다 수명이 30% 증가한다. 실제로, 종래 금속 차폐층을 갖는 케이블은 상기 금속 차폐층의 단선으로 6개월에 한번씩 케이블을 교체해 주어야 했으나 고인장 섬유 차폐층을 사용한 케이블의 경우 사용주기가 18개월로 증가함을 확인했다.
본 발명에 따른 전력케이블에 있어서, 고인장 섬유 차폐층은 이를 구성하는 섬유의 표면에 전도성 물질, 바람직하게는 카본을 도포하거나 고인장 섬유와 전도성 섬유와의 혼합방직에 의한 섬유 편조를 채택하여 전도성을 부가함으로써, 종래의 금속 차폐층과 같이 절연체 이상에 의한 누설전류 발생시 이를 케이블 일단 또는 양단의 접지부로 흘려보내 화재 등의 누전사고를 예방할 수 있다.
상기 고인장 섬유 차폐층을 구성하는 섬유 표면에 전도성 물질을 도포함으로써 섬유 표면에 전도성 물질, 바람직하게는 카본을 부착시켜 전도성을 부가할 수 있다. 섬유 표면에 전도성 물질을 도포하는 방법은 종래의 함침, 증착, 분무 등을 이용할 수 있고, 함침을 이용하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 섬유의 카본 함침은 섬유 편조 등을 카본 파우더가 포함된 액상수지에 일정 시간 함침 후 액상 물질을 휘발시킴으로써 섬유 표면에 카본을 부착시키는 방법이다. 함침 공정에서 공정 조건들은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 종래기술로부터 적절히 선택하여 적용할 수 있다.
또한, 섬유의 전도성 물질 함침 이외에도 고인장 섬유와 전도성 섬유, 예를 들어, 탄소섬유, 구리사 등과의 혼합방직에 의해서 섬유 차폐층에 전도성을 부가할 수 있다. 이러한 경우에도 섬유 편조의 충만율(filling factor)은 65% 이상인 것이 바람직하다. 혼합방직에 관한 방법은 이미 공지되어 있으므로, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 종래기술로부터 적절한 혼합방직 기술을 선택하여 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 전력케이블에 있어서, 상기 절연층 및 차폐층을 보호하는 시스층은 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는, 전력케이블의 용도에 따라 내화성, 내마모성, 내열성, 내한성, 내유성, 유연성 등의 물성 중 하나 이상을 갖는 기능성 고분자, 예를 들어, 폴리올레핀, 폴리염화비닐(PVC) 등으로 이루어진 시스층을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전력케이블은 도체, 절연층, 고인장 섬유 차폐층 및 시스층 이외에 도체와 절연층 사이 및/또는 절연층과 차폐층 사이에 반도전층(semi-conducting tape)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 반도전층은 고압 전력케이블에서 전계를 균등하게 하는 역할을 수행하는 것으로서, 도체표면의 평활성을 확보하고, 도체와 절연체와의 밀착효과를 통해 계면에서의 부분방전을 억제하며 국부적인 전기 스트레스의 집중을 완화하는 효과를 나타내기도 한다.
나아가, 본 발명에 따른 전력케이블은 절연층과 차폐층 사이 및/또는 차폐층과 시스층 사이에 부풀음 테이프(swelling tape)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 부풀음 테이프는 통상 검은색 부직포 형태로 케이블의 손상부위에서 물이 침투하는 경우 고흡수성 물질로 이루어진 부풀음 테이프가 물을 흡수하여 팽윤되므로써 그 손상부위를 충진한 형태가 되어 더 이상의 침수를 방지하는 작용을 한다.
[실시예]
1) 케이블의 포설 작업시 작업성 평가
동일한 작업자 2명이 cable type CWCMC, cable SIZE 262 AWG의 본 발명에 따른 파라계 아라미드 섬유 차폐층(섬유 편조, 충만율 65%, 섬도 1500 데니아)을 갖는 케이블과 종래의 금속 차폐층(구리 와이어 편조, 충만율 75%)을 갖는 케이블 각각을 하루 동안 포설할 때 가능한 포설 길이를 측정했고, 그 결과는 아래 표 2에 기재된 바와 같다.
케이블 사이즈
(AWG)		 무게
(kg/km)		 굴곡반경
(mm)		 포설 길이
(km/day)
금속 차폐층 케이블 262 1560 194 3
파라계 아라미드 섬유 차폐층 케이블 262 1332 95 3.8
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 파라계 아라미드 섬유 차폐층을 갖는 케이블은 종래의 금속 차폐층에 비해 무게가 가볍고 유연성이 뛰어난 이유로 케이블 포설 작업시 작업성이 약 27% 향상된 것으로 확인되었다.
2) 차폐층을 구성하는 섬유 편조와 금속 편조 충만율(filling factor)에 따른 케이블 강도 평가
본 발명에 따른 파라계 아라미드 편조 차폐층 케이블과 구리 편조 차폐층 케이블의 충만율(filling factor)을 변수로 UL2225에 따라 강도 시험을 수행했다. 종래 구리 편조 차폐층 케이블은 현재 일반적으로 사용되고 있는 설계기준의 충만율로만 시험하였고, 본 발명에 따른 파라계 아라미드 편조 차폐층 케이블은 종래 설계기준 외에 UL2225에 따른 기준을 만족시키는 최소 충만율을 알아보기 위해 시험하였고, 그 결과는 아래 표 3에 기재된 바와 같다.

케이블
 사이즈 차폐층 설계 파쇄힘(kgf)
선재
종류		 소선경
(mm)		 충만율
(%)		 UL2225 평균값
(Avg.)		 변동값
(St.dev)

구리 편조 차폐층 케이블


16SQ
구리		 0.35 75

907
이상		 1825.5 459.0
0.35 81 2425.5 383.0
0.35 93 3024.8 368.7
0.35 98 3082.7 267.5
파라계 아라미드 편조
차폐층 케이블		 파라계 아라미드 0.25 65 1368.5 438.4
0.35 81 2573.6 403.9
0.25 93 3102.4 396.5
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 파라계 아라미드 편조 차폐층 케이블은 충만율 65% 까지는 변동값을 고려한 파쇄힘 평균값, 즉 평균값-변동값이 UL2225에 규정된 파쇄힘 907kgf를 만족시킴을 확인했고, 동일한 충만율을 갖는 경우 본 발명에 따른 파라계 아라미드 편조 차폐층이 종래 금속 편조 차폐층보다 외부의 충격으로부터 도체 및 절연층을 좀 더 잘 보호할 수 있음을 알 수 있었다.
3) 케이블의 유연성 평가
16SQ 사이즈의 본 발명에 따른 파라계 아라미드 섬유 편조 차폐층(충만율 65%, 섬도 1500 데니아)을 갖는 케이블과 종래의 금속 편조 차폐층(충만율 75%)을 갖는 케이블 각각의 시편을 3 point tester(인스트론, UTM5566)를 통해 유연성을 평가했다. 구체적으로, 각각의 케이블 시편의 양 말단 부근의 아래 2 지점(point)에서 지지한 상태로 케이블 중간 1 지점(point)에서 일정한 하중으로 위에서 아래로 눌렀을 때 휨 강성(bending rigidity)을 측정했고, 그 결과는 아래 표 4에 나타난 바와 같다.
케이블 케이블
시편 길이		 휨 강성(N-㎟)
파라계 아라미드 섬유 편조 차폐층 케이블
200mm		 3.06 ×106
금속 차폐층 케이블 3.73 ×106
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 파라계 아라미드 섬유 편조 차폐층을 갖는 케이블은 종래의 금속 편조 차폐층을 갖는 케이블에 비해 유연성이 약 21% 향상된 것으로 확인되었다.
4) 케이블의 반복굽힘강도 평가
16SQ 사이즈의 본 발명에 따른 파라계 아라미드 섬유 편조 차폐층(충만율 65%, 섬도 1500 데니아)을 갖는 케이블과 종래의 금속 편조 차폐층(충만율 75%)을 갖는 케이블 각각의 시편을 반복굽힘강도 테스터기(선인전기)를 통해 반복굽힘강도를 평가했다. 구체적으로, 각각의 케이블 시편의 하나의 말단은 고정 부재에 고정하고 타단은 수평이동 가능한 부재에 고정한 상태에서 케이블 시편의 수평길이가 절반으로 감소하도록 케이블을 굴곡시켰다 폈다를 반복하면서 케이블 시편이 끊어지는 시점에서의 반복굴곡 횟수를 기록했고, 그 결과는 아래 표 5에 나타난 바와 같다.
케이블 케이블
시편 길이		 굴곡시
시편 길이		 시편 수 끊어지는 시점에서의 반복굴곡 횟수
파라계 아라미드 섬유 편조 차폐층 케이블
40cm
20cm
10개		 224회
금속 차폐층 케이블 168회
상기 표 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 파라계 아라미드 섬유 편조 차폐층을 갖는 케이블은 종래의 금속 편조 차폐층을 갖는 케이블에 비해 반복굽힘강도가 약 30% 향상된 것으로 확인되었다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

Claims (14)

  1. 하나 이상의 도체;
    상기 도체를 감싸는 절연층;
    상기 절연층을 감싸는 고인장 섬유 차폐층; 및
    상기 고인장 섬유 차폐층을 감싸는 시스층을 포함하고,
    상기 고인장 섬유 차폐층이, 고인장 섬유와 전도성 섬유가 혼합방직되어 형성되고 충만율(filing factor)이 65% 이상인 섬유 편조층을 포함하는, 전력케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고인장 섬유 차폐층이 하나 이상의 동일 또는 상이한 고인장 섬유 편조층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고인장 섬유 차폐층의 강도가 60 내지 180MPa이고, 굴곡반경이 2 내지 4.5배인 것을 특징으로 하는 전력케이블.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고인장 섬유 차폐층을 구성하는 고인장 섬유의 인장강도가 10cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 전력케이블.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고인장 섬유 차폐층이 폴리벤즈옥사졸 섬유, 파라계 아라미드 섬유 및 초고분자량 폴리에틸렌 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 고인장 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고인장 섬유 차폐층에 포함된 고인장 섬유의 섬도가 500 내지 1500 데니아인 것을 특징으로 하는 전력케이블.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고인장 섬유의 섬도가 1000 내지 1500 데니아인 것을 특징으로 하는 전력케이블.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전도성 섬유가 탄소섬유 또는 구리사인 것을 특징으로 하는 전력케이블.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    도체와 절연층 사이, 절연층과 고인장 섬유 차폐층 사이, 또는 이들 모두에 반도전층(semi-conducting tape)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    절연층과 고인장 섬유 차폐층 사이, 고인장 섬유 차폐층과 시스층 사이, 또는 이들 모두에 부풀음 테이프(swelling tape)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
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