KR101656325B1 - 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광케이블의 내부 구조와 소재를 개선하여 소형 경량의 차수 특성을 갖는 광케이블에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 복수의 광섬유 심선을 포함하는 광섬유 유닛; 적어도 하나의 상기 광섬유 유닛이 집합된 광섬유 유닛 집합체; 상기 광섬유 유닛 집합체를 둘러싸며 압출된 고분자 합성수지층; 상기 고분자 합성수지층을 둘러싸는 알루미늄 테이프; 및 상기 알루미늄 테이프를 둘러싸는 외부자켓;을 포함하는 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블이 개시된다.

Description

차수 특성을 구비한 경량형 광케이블{Optical fiber cable with water-blocking and lightweight property}

본 발명은 광케이블에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광케이블의 내부 구조와 소재를 개선하여 소형 경량의 차수 특성을 갖는 광케이블에 관한 것이다.

최근 인터넷의 대중화와 양방향 통신 구현, 화상통화 구현 등 다양한 통신 서비스가 이루어지고 랜(LAN)의 보급이 확산됨에 따라 초고속 통신 기술의 수요가 증가하고 있다. 이러한 다양한 통신 서비스의 제공과 초고속 통신 기술에 따라 정보의 초고속 전송이 가능한 광섬유가 구비된 광케이블의 수요는 최근 들어 지속적으로 증가하고 있는 추세이다.

이와 같은 광케이블은 일반적으로 동축 케이블에 비하여 방대한 정보를 빠르게 전달할 수 있기 때문에 텔레비젼, 컴퓨터, 전화 등의 전기, 전자적인 신호를 전달하는데 널리 사용되고 있다.

이렇게 초고속 통신에 많은 이점을 갖는 광케이블은 실질적으로 통신을 수행하는 광섬유를 내부에 구비하고 있는데, 이 광섬유에 수분이 침투되면 광섬유의 광학적 특성이 저하되고 이로 인해 광케이블의 통신 특성 역시 저하된다.

아울러, 광케이블은 일반적으로 지하에 직접 매설하여 통신망을 구축하는 것이 대부분인데, 매설된 광케이블은 항상 수분이 침투할 우려가 있다.

따라서 기존의 광케이블은 직매시 수분의 침투를 차단하고 수밀특성을 확보하기 위해 광섬유 집합체 위에 금속성 테이프를 적용하거나, 연(납, Pb)피를 압출 성형하는 구조를 채용하고 있다.

도 1은 종래의 차수 특성을 갖는 광케이블의 구성을 나타낸 단면도이다.

도면에서와 같이, 종래의 차수형 광케이블은 광섬유 집합체(1)와 내부자켓(2), 연피외장(3), 중간자켓(4), 철선(5), 외부자켓(6)이 차례로 형성된 구조를 취하고 있다.

이러한 종래의 케이블에서 수밀재로 사용하고 있는 납(연피외장,3)을 고온에서 압출하기 위해서는 압출 과정에서 발생하는 열에 의한 광섬유의 특성 저하를 최소화하기 위해 다수의 광섬유로 구성된 광섬유 집합체의 코어층 위에 내부자켓(2)을 두어 보호층으로 구성하고 있다. 이런 보호층은 일정 두께 이상으로 압출 성형됨에 따라 케이블의 전체 외경을 증가시키는 원인이 된다.

또한, 납은 비중이 매우 높은 금속 재질로 이를 적용한 케이블은 중량이 높아질 수밖에 없으며, 실제 납을 외장으로 적용한 케이블을 포장하기 위해서는 특수하게 설계된 드럼을 사용하여야 한다. 아울러 케이블을 포설하기 위해서는 특수 장비가 필요하게 되고, 이에 따른 비용과 시간, 노력이 증가할 수밖에 없다.

나아가 최근 환경에 대한 관심이 고조되면서 인체에 유해할 뿐만 아니라 폐기시 토양 및 수질 오염을 발생시키는 중금속에 대한 규제가 강화되고 있으며, 이에 대한 사용을 법적으로 제한하고 있는 실정이다. 위와 같이 종래의 차수형 광케이블에 사용되는 납은 환경 유해물질로 현재 규제 대상 물질이다.

종래의 납 또는 금속성 테이프를 적용한 광케이블은 금속 재질의 높은 굴곡강도 때문에 케이블이 유연하지 않고 현장에서 케이블을 설치하는데 많은 어려움이 발생하고 있다. 또한, 금속성 재질을 적용한 케이블을 심하게 굴곡시킬 경우 금속 재질은 바로 꺾이게 되고, 이로 인해 내부의 광섬유가 심하게 손상을 받아 광학 특성에 심각한 문제가 발생할 수 있다. 특히, 한번 꺾인 연(납)피 외장 케이블은 원형으로 복원할 수 없으며 폐기를 해야한다.

또한, 특수 장비를 사용하지 않고 현장에서 쉽고 빠르게 포설할 수 있는 광케이블에 대한 기대가 높아지고 있는 가운데, 종래의 납 또는 금속 테이프 등을 적용한 광케이블은 칼 등을 이용한 절개와 같은 간단한 포설 작업에도 상당한 어려움이 있을 뿐 아니라 숙련된 기술자만이 광학 특성에 문제를 야기하지 않고 정상적으로 설치할 수 있는 등 여러 가지 많은 문제점이 나타나고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창안한 것으로서, 차수 특성을 확보하면서도 광케이블의 소형 경량화를 이룰 수 있도록 내부 구조 및 재질을 개선한 광케이블을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 첨부된 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블은, 복수의 광섬유 심선을 포함하는 광섬유 유닛; 적어도 하나의 상기 광섬유 유닛이 집합된 광섬유 유닛 집합체; 상기 광섬유 유닛 집합체를 둘러싸며 압출된 고분자 합성수지층; 상기 고분자 합성수지층을 둘러싸는 알루미늄 테이프; 및 상기 알루미늄 테이프를 둘러싸는 외부자켓;을 포함한다.

또한, 상기 알루미늄 테이프와 상기 외부자켓 사이에 상기 알루미늄 테이프를 둘러싸며 압출된 나일론 재질의 나일론층;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 고분자 합성수지층은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 재질로 이루어진 것이 바람직하다.

특히, 상기 알루미늄 테이프는, 알루미늄 재질의 테이프 형태로 이루어지며, 일면 또는 양면에 플리스틱이 접착된 것이 바람직하다.

바람직하게, 상기 외부자켓 내부에는, 중간자켓과 철선층을 더 포함한다.

아울러, 상기 광섬유 유닛을 둘러싸는 버퍼튜브를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광섬유 유닛 집합체 내부에 항장력을 가진 중심 인장선을 더 포함하며, 상기 광섬유 유닛이 상기 버퍼튜브에 둘러싸인 형태로 상기 중심 인장선 주위를 감싸도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 기존의 연피외장을 대체하여 폴리에틸렌과 나일론과 같은 고분자 합성수지 및 플라스틱이 접착된 알루미늄 테이프를 적용하는 복합 구조층을 적용함으로써, 차수 특성을 확보함과 함께 케이블의 소형 경량화를 이룰 수 있어 포설 및 취급이 상대적으로 용이한 효과를 제공한다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술할 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 차수 특성을 갖는 광케이블의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블과 종래의 연피외장 광케이블의 내부 구조를 비교한 표이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블과 종래의 연피외장 광케이블의 상대적 특성을 비교한 표이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 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.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블은, 광섬유 유닛(12), 광섬유 유닛 집합체(10), 고분자 합성수지층(20), 알루미늄 테이프(30), 나일론층(40), 중간자켓(50), 철선층(60), 외부자켓(70)을 포함한다.

상기 광섬유 유닛(12)은 광신호를 전달하는 복수의 광섬유 심선(11)들이 모여 유닛 단위로 구성된다. 상기 광섬유 유닛(12)은 외부를 둘러싸는 버퍼튜브(13)를 구비한다. 상기 광섬유 심선(11)은 데이터가 포함된 광신호가 전송되는 통로로 일반적으로 코어부에는 굴절률이 높은 실리카 재질의 유리광섬유를 사용하고, 클래드부에는 굴절률이 낮은 실리카재질의 유리 또는 합성수지 등을 사용하며, 중심부를 통과하는 광신호를 전반사에 의하여 전송하는 역할을 하도록 구현한다. 아울러, 상기 버퍼튜브(13)는 상기 광섬유 유닛(12)을 감싸고 보호하는 역할 이외에 방수 및 외부 충격을 흡수하는 등의 역할을 수행한다.

상기 광섬유 유닛 집합체(10)는 상기 광섬유 유닛(12)이 하나 또는 그 이상 복수개 집합되어 광케이블의 코어층을 형성한다. 상기 광섬유 유닛 집합체(10)에는 항장력을 가진 중심 인장선(14)이 포함될 수 있다. 상기 광섬유 유닛 집합체(10)는 상기 광섬유 유닛(12)이 상기 버퍼튜브(13)에 둘러싸인 형태로 복수개 배치되며, 상기 중심 인장선(14)을 중심으로 복수의 상기 광섬유 유닛(12)이 상기 중심 인장선 주위를 감싸도록 구성된다. 상기 중심 인장선(14)은 예를 들어, 케브라 아라미드 얀 에폭시 섬유봉, FRP(Fiber Reinforced Polyethylene), 고강도 섬유, 강선, 강연선 등을 이용할 수 있다.

여기서, 도 2에서는 상기 광섬유 유닛 집합체(10)의 구조가 광섬유 유닛(12) 6 본이 중심 인장선 주위에 둘러싸는 루즈튜브 형태로 구성된 것으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 리본 타입 광섬유 유닛이나 중심 인장선이 포함되지 않는 형태 등의 다양한 형태 및 구조를 갖는 광섬유 유닛 집합체(10)가 이용될 수 있음은 물론이다.

상기 고분자 합성수지층(20)은 광케이블의 차수 특성 및 수밀 특성을 확보하기 위하여 흡수율과 수분 투과율이 낮은 재질로 이루어진 고분자 합성수지를 상기 광섬유 유닛 집합체(10)를 둘러싸도록 압출하여 성형한다. 상기 고분자 합성수지층(20)은 고분자 합성수지 중 비중과 결정성이 높고 내수성이 우수한 재질로 이루어진다. 상기 고분자 합성수지층(20)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등의 재질이 이용된다. 여기서, 폴리에틸렌은 비중이 0.88g/cm³ 이상인 극저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 고분자량 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 등이 이용된다.

상기 알루미늄 테이프(30)는 박형의 얇은 알루미늄 재질이며, 광케이블의 수밀 특성을 보다 향상하기 위하여 상기 고분자 합성수지층(20) 외주면을 감싸는 형태로 형성된다. 상기 알루미늄 테이프(30)는 박형의 얇은 알루미늄 재질의 일면 또는 양면에 플라스틱이 접착된 형태를 취할 수 있다. 이는 알루미늄 박막이 찢어짐을 방지하기 위함이다. 이렇게 플라스틱이 접착된 상기 알루미늄 테이프(30)는 두께가 얇고 플라스틱으로 접착되어 있어 매우 유연한 특성을 갖고 있으므로, 전체적인 광케이블의 유연성에는 크게 영향을 주지 않는다.

상기 나일론층(40)은 광케이블의 내화학성 특성을 확보하기 위하여 내화학성 특성이 우수한 나일론 재질을 상기 알루미늄 테이프(30) 외주면에 압출하여 성형한다. 상기 나일론 재질은 내화학성 특성이 우수하며, 기존 연피(납) 외장에 비하여 친환경적 특성을 갖는다. 상기 나일론층(40)에는 나일론 12, 11, 612, 610, 69, 6, 66, 46 등을 이용할 수 있다. 이 중, 광케이블의 차수 특성을 고려하여 흡수율과 수분 투과율이 낮은 나일론 12와 나일론 11을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 중간자켓(50)은 후술할 철선층(60)으로부터 상기 나일론층(40) 등을 보호하기 위한 보호 시스이다. 상기 철선층(60)은 광케이블의 기계적 강도 및 케이블 내부를 보호하기 위한 철선이 복수개 배치되어 형성된다. 또한, 상기 철선층(60)은 인접하는 타 케이블이나 기타 전자장비 등으로부터 발생되는 전자파에 의한 외계 간섭(Alien Crosstalk)을 차단하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 외부자켓(70)은 광케이블의 외형을 형성하며, 외부환경으로부터 케이블 내부를 보호하는 기능을 수행하는 보호 시스이다. 상기 중간자켓(50) 및 상기 외부자켓(70)은 절연성 재질로 이루어지며, PVC, 올레핀계 고분자 물질 등의 재질을 예로 들 수 있다. 아울러, 상기 중간자켓(50) 및 상기 철전층(60)은 사용 목적 및 포설 환경 등에 따라 생략 가능하거나, 또는 공지된 기술적 사항의 범위 내에서 다양하게 변형 가능하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블과 종래의 연피외장 광케이블의 내부 구조를 비교한 표이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블과 종래의 연피외장 광케이블의 상대적 특성을 비교한 표이다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 광케이블의 특성을 설명하기로 한다.

도 3에서와 같이 종래의 연피외장 광케이블(비교예)은 광섬유 유닛 집합체인 케이블 코어와 내부자켓, 연피, 중간자켓, 철선, 외부자켓 등으로 구성된다. 이때, 연피를 형성하기 위하여 내부자켓이 필요하며, 그 두께는 도면에서와 같이 3.5mm 정도가 된다. 반면에, 본 발명의 일 실시예에 따른 광케이블(실시예)은 내부자켓 및 연피를 제거하였으며, 이에 따라 광섬유 유닛 집합체, 플라스틱 접착된 알루미늄 테이프, 폴리에틸렌, 나일론, 중간자켓, 철선, 외부자켓 등으로 구성된다. 종래의 광케이블에 비하여 알루미늄 테이프와 폴리에틸렌, 나일론 층이 추가되었으나, 내부타켓과 연피가 제거됨에 따라 그 두께 및 중량을 상당량 감소할 수 있다.

즉, 종래의 연피외장 광케이블은 연피 외장을 형성하는 압출 공정을 위해 반드시 두꺼운 내부자켓층이 필요하나, 본 발명의 실시예에서는 위 내부자켓과 연피층을 모두 제거함으로써 도면에서와 같이 전체 케이블의 외경을 20% 이상 축소시킬 수 있다.

또한, 도 4에서와 같이, 종래(비교예)의 연피외장과 같이 상온에서 유연성이 낮은 금속 또는 비금속성 재질을 케이블에 사용할 경우 상온에서 광케이블의 유연성을 확보하는데 한계가 있었으나, 본 발명의 실시예에서는 딱딱하지 않고 굴곡 강도가 낮은 고분자 재질을 적용함으로써 광케이블에 대한 유연성을 높일 수 있다.

아울러, 종래의 비중이 높은 연피외장을 제거함으로써 케이블 중량을 70% 이상 줄인 초경량 특성을 확보할 수 있다. 이와 같은 초경량 특성을 갖는 광케이블은 현장에서 이동에 대한 편의성을 획기적으로 개선시킬 수 있다. 또한, 포설시 탈피가 어려운 금속성 재질을 일반 절단 도구 등을 이용하여 용이하게 원하는 형상으로 가공할 수 있는 고분자 재질로 변경함으로써 포설 시간을 절반 이하로 단축시킬 수 있다.

나아가, 최근 환경에 대한 관심이 고조됨에 따라 연피 재료의 납과 같은 중금속에 대한 규제가 강화되고 있으며, 사용 후 폐기에 따른 환경 오염의 문제 등이 제기되고 있는 실정이다. 이에 본 발명의 실시예에서는 중금속을 배제한 고분자 물질을 적용함으로써 폐기물에 대한 문제점을 해결할 수 있다.

이상에서 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.

10 : 광섬유 유닛 집합체 11 : 심선
12 : 광섬유 유닛 13 : 버퍼튜브
14 : 중심 인장선 20 : 고분자 합성수지층
30 : 알루미늄 테이프 40 : 나일론층
50 : 중간자켓 60 : 철선층
70 : 외부자켓

Claims (7)

1. 복수의 광섬유 심선을 포함하는 광섬유 유닛;
   적어도 하나의 상기 광섬유 유닛이 집합된 광섬유 유닛 집합체;
   상기 광섬유 유닛 집합체를 둘러싸도록 압출 성형된 고분자 합성수지층;
   상기 고분자 합성수지층을 둘러싸는 알루미늄 테이프; 및
   상기 알루미늄 테이프를 둘러싸는 외부자켓;을 포함하고,
   상기 알루미늄 테이프와 상기 외부자켓 사이에, 상기 알루미늄 테이프를 둘러싸도록 압출 성형된 나일론 재질의 나일론층;을 더 포함하고,
   상기 나일론층과 상기 외부자켓 사이에, 중간자켓과 철선층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 나일론층의 재질은, 나일론 11 또는 나일론 12인 것을 특징으로 하는 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 고분자 합성수지층은,
   폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 알루미늄 테이프는,
   알루미늄 재질의 테이프 형태로 이루어지며, 일면 또는 양면에 플리스틱이 접착된 것을 특징으로 하는 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블.
5. 삭제
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 광섬유 유닛을 둘러싸는 버퍼튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 광섬유 유닛 집합체 내부에 항장력을 가진 중심 인장선을 더 포함하며, 상기 광섬유 유닛이 상기 버퍼튜브에 둘러싸인 형태로 상기 중심 인장선 주위를 감싸도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차수 특성을 구비한 경량형 광케이블.

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