KR101768004B1 - 해저 복합 케이블 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따른 해저 디바이스에 전력을 공급하는 전력공급 시스템이 개시된다. 상기 전력공급 시스템은 전력공급부, 하나 이상의 부하 및 해저 복합 케이블을 포함하며, 상기 전력공급부는 상기 해저 복합 케이블에 전력을 공급하기 위한 양극 및 음극을 포함하고, 상기 하나 이상의 부하는 상기 해저 복합 케이블을 통해 전력 공급을 받거나, 상기 해저 복합 케이블과 신호 교환을 하거나, 또는 상기 해저 복합 케이블과 통신을 하도록 해양에 설치되고, 그리고 상기 해저 복합 케이블은 신호를 전달 할 수 있는 물질로 이루어지고, 외부의 전원 전달 유닛과 절연되도록 구성되는 신호 전달 유닛, 전도성 물질로 이루어지고, 상기 신호 전달 유닛을 내부에 수용하도록 배치되는 전원 전달 유닛 및 상기 신호 전달 유닛 및 상기 전원 전달 유닛을 보호하도록 외부를 피복하도록 구성되는 보호 유닛을 포함할 수 있다.

Description

해저 복합 케이블{SUBMARINE COMPOSITION CABLE}
본 개시는 해저 복합 케이블에 관한 것으로, 보다 구체적으로 신호 및 전력 전달이 가능한 해저 복합 케이블에 관한 것이다.
해저 케이블(submarine cable)은 대륙과 대륙, 육지와 섬, 육지와 바다 등과 같이 바다를 사이에 두고 격리된 두 지점 사이의 전력전달, 통신 등을 위해 해저에 부설되는 케이블이다.
해저 케이블은 해저에 부설되기 때문에 어업 활동이 활발한 지역에서는 선박의 닻이나 어구 등에 의해 케이블이 손상되기 쉽고, 해류나 파랑에 의한 해풍사태, 해저면과의 마찰 등 자연현상에 의해서도 케이블이 손상되므로 이를 방지하기 위하여 일반적으로 케이블 내부를 보호할 수 있는 보호 소재가 적용된 케이블을 사용한다. 해저케이블은 부설지역에 따라 천해용과 심해용으로 나뉜다. 천해용은 해안부터 수심 약 500m지역에까지 펼쳐진 비교적 경사가 완만한 대륙붕 지역에 설치되는 케이블로 외장이 견고한 케이블이 사용되며, 심해용은 어업활동이 활발하지 못하고 자연현상에 의한 피해가 비교적 적은 심해에 설치되므로 외장이 용이한 케이블의 사용이 가능할 수 있다.
해저 케이블 중 해저 복합 케이블은 통신을 위한 통신케이블과 전력공급을 위한 전력 케이블이 합쳐진 다용도 케이블이다. 해저 복합 케이블을 통해 해양 자원의 개발(생태계 조사, 수중 온도변화 감지, 수중 생명체 활동 모니터링 등), 이상물체의 감지 및 감식(선박추적, 이상물체 감지, 지진예측, 해일 예측 등)할 수 있는 시스템을 구성할 수 있고, 해양 관측 장비 또는 해저 감시를 위한 센서 등과 통신할 수 있으며, 상기 시스템, 장비 또는 센서에 전원을 공급할 수 있다.
상기 해저 복합 케이블은 육상 관측소로부터 해저, 인공 섬까지 설치될 수 있다. 해저 복합 케이블은 해저에 설치되므로, 해수의 압력을 견뎌야 하며, 통신 케이블 및 전원 케이블을 해수로부터 보호하여야 한다. 또한, 해수는 유동적이므로, 해저 복합 케이블은 적절한 유연성이 있어야 한다.
또한, 해저 복합 케이블은 해수부 접지를 하면서 해수와 닿는 접지부가 부식되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 육지에서 접지할 수 있도록 구성되는 해저 복합 케이블에 대한 수요가 당업계에 존재할 수 있다.
특허공개문헌 10-2014-0146374호는 구리를 편조한 케이블을 개시하고 있다.
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 해저 및 해수면에 존재하는 각종 센서 등과 통신, 시스템 제어 및 전력공급을 위한 해저 복합 케이블을 제공하기 위한 것이다.
본 개시는 케이블 내부에 해수 유입의 차단, 내수압력이 강화된 해저 복합 케이블을 제공하기 위한 것이다.
본 개시는 육지에서 접지할 수 있도록 구성되는 해저 복합 케이블을 제공하기 위한 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라 해저 디바이스에 전력을 공급하는 전력공급 시스템이 개시된다. 상기 전력공급 시스템은 전력공급부, 하나 이상의 부하 및 해저 복합 케이블을 포함하며, 상기 전력공급부는 상기 해저 복합 케이블에 전력을 공급하기 위한 양극 및 음극을 포함하고, 상기 하나 이상의 부하는 상기 해저 복합 케이블을 통해 전력 공급을 받거나, 상기 해저 복합 케이블과 신호 교환을 하거나, 또는 상기 해저 복합 케이블과 통신을 하도록 해양에 설치되고, 그리고 상기 해저 복합 케이블은 신호를 전달 할 수 있는 물질로 이루어지고, 외부의 전원 전달 유닛과 절연되도록 구성되는 신호 전달 유닛, 전도성 물질로 이루어지고, 상기 신호 전달 유닛을 내부에 수용하도록 배치되는 전원 전달 유닛 및 상기 신호 전달 유닛 및 상기 전원 전달 유닛을 보호하도록 외부를 피복하도록 구성되는 보호 유닛을 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 전력공급부는 상기 전력을 상기 하나 이상의 부하에 일대일 대응하는 하나 이상의 채널을 통해 직류 방식으로 상기 해저 복합 케이블에 공급할 수 있다.
대안적으로, 상기 전력공급부는 상기 해저 복합 케이블을 육상에서 접지시키도록 구성되는 접지 유닛을 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 하나 이상의 부하 및 상기 해저 복합 케이블은 광통신을 통해 통신할 수 있다.
대안적으로, 상기 전원 전달 유닛은 상기 하나 이상의 부하에 전력을 공급하도록 상기 양극, 또는 상기 음극 중 하나와 연결된 제 1 전원 튜브 및 상기 양극, 또는 상기 음극 중 상기 제 1 전원 튜브와 연결되지 않은 다른 하나와 연결되고, 상기 제 1 전원 튜브와 전기적으로 분리된 제 2 전원 튜브를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따라 해저 복합 케이블이 개시될 수 있다. 상기 해저 복합 케이블은 신호를 전달 할 수 있는 물질로 이루어지고, 외부의 전원 전달 유닛과 절연되도록 구성되는 신호 전달 유닛, 전도성 물질로 이루어지고, 상기 신호 전달 유닛을 내부에 수용하도록 배치되는 전원 전달 유닛, 상기 신호 전달 유닛 및 상기 전원 전달 유닛을 보호하도록 외부를 피복하도록 구성되는 보호 유닛, 상기 해저 복합 케이블에 전력을 공급하는 전력공급부와 전기적으로 연결되는 전력공급부 연결 유닛 및 상기 신호를 생성하는 하나 이상의 부하와 전기적으로 연결되는 부하 연결 유닛을 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 해저 복합 케이블은 상기 전력공급부 및 상기 하나 이상의 부하와 전기적으로 폐회로를 형성할 수 있다,
대안적으로, 상기 전력공급부 연결 유닛은 상기 해저 복합 케이블의 일단에 배치되고, 상기 해저 복합 케이블이 육상에 위치하는 하나의 전력공급부를 통해 접지되도록 구성될 수 있다.
대안적으로, 상기 부하 연결 유닛은 상기 하나 이상의 부하와 일대일 대응되도록 구성되고, 상기 하나 이상의 부하와 해양에서 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
본 개시는 해저 및 해수면에 존재하는 각종 센서 등과 통신, 시스템 제어 및 전력공급을 위한 해저 복합 케이블을 제공할 수 있다.
본 개시는 케이블 내부에 해수 유입의 차단, 내수압력이 강화된 해저 복합 케이블을 제공할 수 있다.
본 개시는 육지에서 접지할 수 있도록 구성되는 해저 복합 케이블을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 해저 복합 케이블이 적용된 해양 감시 시스템의 개념도이다.
도 2는 종래 해저 복합 케이블의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 해저 복합 케이블의 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 해저 디바이스에 전력을 공급하는 전력공급 시스템의 블록도(Block Diagram)이다.
도 5는 종래의 전력공급 시스템의 예시도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력공급 시스템의 예시도이다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 구성요소를 나타내기 위해서 사용된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이어그램 형태로 제공된다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이해할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해저 복합 케이블이 적용된 해양 감시 시스템의 개념도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 해저 복합 케이블(1000)이 적용된 해양 감시 시스템에서, 육상 관측소(10)부터 해저, 섬, 인공섬 등까지 해저 복합 케이블(1000)이 배치될 수 있다.
상기 해저 복합 케이블(1000)은 해저에 설치되는 센서(20), 해수면에 설치되는 해양 관측 부이(30) 등과 통신할 수 있으며, 이러한 관측 장비들에게 전원을 공급할 수 있다. 육상 관측소(10)는 센서(20) 및 해양 관측 부이(30)와 상기 해저 복합 케이블(1000)을 통해 통신할 수 있다. 또한, 무인 잠수정(40) 등은 상기 해저 복합 케이블(1000)을 통해 육상 관측소(10)와 통신할 수 있다.
육상 관측소(10)와 무인 잠수정(40)등 해저에 배치된 장치들이 직접 무선 통신하는 경우, 해수로 인하여 통신이 어려울 수 있다. 따라서, 해저 복합 케이블(1000)로 통신 경로를 구성하면, 무선 통신의 거리가 짧아져 해수의 영향이 감소하게 되어 보다 원활한 통신이 가능하다.
또한, 해양의 연구를 위한 해수 기온 관측, 지진 등의 예보를 위한 관측 등을 센서(20)가 수행할 수 있다. 그러나 센서(20)는 해저에 설치되어 베터리 등으로 전원을 공급할 경우에는 유지 및 보수에 어려움이 있을 수 있으며, 무선 통신을 통해 육상 관측소(10)와 통신할 경우 해수에 인한 통신 장애가 발생할 수 있다. 따라서, 해저 센서(20)는 해저 복합 케이블(1000)에 의해 전원을 공급 받도록 하여, 전원 공급을 위한 유지 관리의 필요성을 감소시킬 수 있으며, 해저 복합 케이블(1000)을 통해 육상 관측소(10)와 통신하도록 하여 해수로 인한 통신 장애의 발생을 감소시킬 수 있다.
해저 복합 케이블(1000)은 해양에 설치될 수 있는 여러 구조물들에게 전원을 공급하며, 육지와 해양 구조물간의 원활한 통신을 제공할 수 있다.
도 2 는 종래 해저 복합 케이블의 단면도이다.
종래의 해저 복합 케이블(100)은 신호부(110), 전원부(120) 및 보호 유닛(130)으로 구성될 수 있다.
신호부(110)는 신호선(111), 절연체(112), 차폐 부재(113) 및 피복 부재(114)를 포함할 수 있다.
신호선(111)은 데이터를 전달할 수 있다. 전달되는 데이터는 해저 센서(20) 등의 제어 신호, 센서들의 데이터 등을 포함할 수 있으며, 전술한 데이터는 예시일 뿐이므로 이에 제한되지 않는다. 신호선(111)은 구리선, 광섬유 등으로 구성될 수 있다.
절연체(112)는 상기 신호선(111)을 내부에 포함하여 상기 신호선(111)을 절연할 수 있다. 상기 절연체(112)는 전기가 통하지 않는 소재로 구성될 수 있다. 상기 절연체(112)는 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride, PVC), 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer, TPE), 및 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic poly urethane, TPU) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
차폐 부재(113)는 피복 부재(114)의 내부에 충진되며, 내부에 상기 신호선(111) 및 절연체(112)를 포함하여 상기 신호선(111) 및 절연체(112)를 차폐할 수 있다. 상기 차폐 부재(113)는 동선, 알루미늄선, 철선의 편조 구조 또는 동테이프, 알루미늄 테이프 등 고정시킬 수 있는 소재로 구성될 수 있다.
피복 부재(114)는 상기 신호부(110)의 외곽에 위치하며, 상기 신호부(110)를 피복할 수 있다. 상기 피복 부재(114)는 상기 신호선(111), 절연체(112)를 내부에 포함하며, 차폐 부재(113)를 감쌀 수 있다. 상기 피복 부재(114)는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 불소수지, 폴리프로필렌, 고무, 폴리 염화 비닐, 열가소성 탄성체, 및 열가소성 폴리우레탄 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
전원부(120)는 전원선(121), 절연체(122), 차폐 부재(113) 및 피복 부재(114)를 포함할 수 있다. 전원선(121)은 해저에 설치되는 센서(20), 통신장비 등에 전원을 공급할 수 있다.
전원선(121)은 전원을 공급할 수 있는 구리 등의 전도체로 구성될 수 있다. 상기 전원선(121)은 예를 들어, 구리, 철 및 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
절연체(122)는 상기 전원선(121)을 내부에 포함하여 상기 전원선(121)을 절연할 수 있다. 상기 절연체(122)는 전기가 통하지 않는 부도체로 구성될 수 있다. 상기 절연체(122)는 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride, PVC), 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer, TPE), 및 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic poly urethane, TPU) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
차폐 부재(123)는 피복 부재(124)의 내부에 충진되며, 내부에 상기 전원선(121) 및 절연체(122)를 포함하여, 상기 전원선(121) 및 절연체(122)를 차폐할 수 있다. 상기 차폐 부재(113)는 동선, 알루미늄선, 철선의 편조 구조 또는 동테이프, 알루미늄 테이프 등 고정시킬 수 있는 소재로 구성될 수 있다.
피복 부재(124)는 상기 전원부(120)의 외곽에 위치하며, 상기 전원부(120)를 피복할 수 있다. 상기 피복 부재(124)는 상기 전원선(121), 절연체(122)를 내부에 포함하며, 차폐 부재(123)를 감쌀 수 있다. 상기 피복 부재(124)는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐, 열가소성 탄성체, 및 열가소성 폴리우레탄 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
전원부(120)는 전원선(121)을 다수 포함하며, 상기 전원선(121)은 내구력을 위하여 직조 및 편조 방식으로 제조될 수 있다. 전원부(120) 및 신호부(110)는 해저 복합 케이블의 코어를 구성할 수 있다. 상기 코어는 보호 유닛(130)의 내부에 위치하여, 해수로부터 보호될 수 있다.
보호 유닛(130)은 1차 피복(131), 1차 강선외장(132), 방부성 혼합물(133), 2차 피복(134), 2차 강선외장(135), 방부성 혼합물(136), 3차 피복(137)으로 구성될 수 있다.
상기 보호 유닛(130)은 상기 해저 복합 케이블(100)의 코어가 외부에 노출되지 않도록 보호하는 역할을 한다. 이를 위하여 복수의 피복층과 각 피복층 사이에 금속 등 강한 인장 강도를 갖는 보호층을 만들고, 상기 금속 등으로 구성된 보호층에 방부성 혼합물을 충진하여 부식을 방지하도록 구성된다.
1차 내지 3차 피복(131, 134, 136)은 상기 해저 복합 케이블(100)의 코어가 외부에 노출되지 않도록 하며, 각 보호층을 분리하는 역할을 한다. 상기 1차 내지 3차 피복(131, 134, 136)은 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐, 열가소성 탄성체, 및 열가소성 폴리우레탄 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
1차 및 2차 강선외장(132, 135)은 금속 선 등을 연선(우연(S방향) 또는 좌연(Z방향))하여 제조되며, 도 2 에 도시된 강선 외장(132, 135)는 상기 연선된 금속 선을 길이 방향으로 자른 단면도이다.
방부성 혼합물(133, 136)은 아스팔트계 혼합물을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 방부성 혼합물(133, 136)은 상기 강선외장과 피복 사이의 빈 공간을 충진할 수 있다. 상기 방부성 혼합물(133, 136)은 코어의 부식을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같은 종래의 해저 복합 케이블(100)은 신호부(110) 및 전원부(120)가 각기 피복된 전선 등으로 구성되어 있어 원형의 형태를 가짐으로 인하여 해저 복합 케이블 내에 공극이 발생하게 되어 해수의 차단이 완벽하지 못한 단점이 있다. 이러한 공극을 메우기 위하여 아스팔트 혼합물, 실리콘 혼합물 등을 충진하여야 하여, 제조 공정이 증가되며, 생산비용이 증가하고, 케이블 전체의 무게가 증가하게 되며, 케이블의 유연성은 감소하게 된다.
또한, 신호부(110)에 포함된 신호선(111)은 광섬유 다발 또는 전선다발로 구성되며, 전원부(120)에 포함된 전원선(121)은 전선다발로 구성되어 해수의 유동을 견딜 충분한 강도를 확보하지 못할 수 있다. 또한 복수의 신호부(110) 및 전원부(120)를 각기 피복하여야 하므로 피복 부재가 중복 사용되어, 해저 복합 케이블(100) 전체의 무게가 증가될 수 있으며, 각기 피복하는 공정이 추가되어 제작 단가가 상승할 수 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해저 복합 케이블의 단면도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 해저 복합 케이블(1000)은 신호 전달 유닛(1100), 전원 전달 유닛(1200), 보호 유닛(1300)을 포함할 수 있다. 상기 신호 전달 유닛(1100)은 상기 전원 전달 유닛(1200)의 내부에 수용될 수 있다. 또한, 상기 보호 유닛(1300)은 상기 신호 전달 유닛(1100), 전원 전달 유닛(1200)을 내부에 수용할 수 있다.
신호 전달 유닛(1100)은 광섬유(1101), 튜브 충진 젤리(1102), 금속 튜브(1103), 신호 유닛 강선(1104), 충진 컴파운드(1105), 1차 절연부(1106)를 포함할 수 있다.
상기 광섬유(1101)는 광신호를 전달할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 광섬유(1101)는 원통 모양으로 구성되며, 신호를 부호로 만든 광선을 내부 전반사로 전송하며 다른 유선 전송 매체(구리선 등)에 비하여 대역폭이 넓어 데이터 전송량과 전송 속도가 높다. 또한, 케이블 지름과 중량이 적어 외장의 무게를 줄일 수 있고, 빛의 형태로 데이터를 전송하므로 외부 간섭, 내부 간섭, 데이터 손실, 잡음, 누화 등의 외부적 간섭을 받지 않는다. 상기 광섬유(1101)는 예를 들어, 유리 또는 플라스틱으로 구성될 수 있다. 상기 광섬유(1101)는 예를 들어, 2심 내지 144심 및 필요에 따라 다심으로 구성될 수 있다.
튜브 충진 젤리(1102)는 상기 광섬유(1101)를 내부에 수용하여 보호할 수 있다. 상기 튜브 충진 젤리(1102)는 비전도성, 비흡습성 및 방부성 특성을 갖는 소재로 구성될 수 있다.
금속 튜브(1103)는 상기 광섬유(1101)를 내부에 수용하여 보호할 수 있다. 상기 금속 튜브(1103)는 스테인레스 스틸, 납, 알루미늄, 구리, 플라스틱 등으로 구성될 수 있다. 금속 튜브(1103)는 하나의 광 케이블을 구성할 수 있다. 상기 금속 튜브(1103)는 예를 들어, 튜브 내경이 0.3mm ~ 5mm, 튜브의 외경이 0.5mm ~ 8mm로 구성될 수 있으며, 전술한 금속 튜브의 규격은 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
신호 유닛 강선(1104)은 부식 방지를 위해 아연, 주석, 알루미늄, 동 등으로 코팅된 금속 선을 연선(우연(S방향) 또는 좌연(Z방향))하여 제조되며, 도 3 에 도시된 신호 유닛 강선(1104)은 상기 연선된 금속 선을 길이 방향으로 자른 단면도이다. 이러한 신호 유닛 강선(1104)은 케이블이 길이방향으로 늘어나지 않도록 하여 광 섬유(1101)의 단선을 방지할 수 있다. 신호 유닛 강선(1104)은 예를 들어, 알루미늄 코팅 강선으로 구성될 수 있으며, 중심 및 1 층의 외경이 0.5mm ~ 8mm로 구성될 수 있다. 전술한 신호 유닛 강선(1104)의 규격은 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
충진 컴파운드(1105)는 금속 튜브(1103) 및 신호 유닛 강선(1104)을 1차 절연부(1106)의 내부에 수용하며 발생하는 공극을 메워 해수의 침입을 차단할 수 있다. 상기 충진 컴파운드(1105)는 아스팔트계 혼합물, 실리콘계 혼합물, 폴리우레탄계 혼합물 등 해수의 침입을 차단하며 구조를 고정할 수 있는 소재로 구성될 수 있다.
1차 절연부(1106)는 상기 신호 전달 유닛(1100)의 최 외각에 위치하여, 상기 신호 전달 유닛을 전원부로부터 절연할 수 있다. 상기 1차 절연부는 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride, PVC), 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer, TPE), 및 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic poly urethane, TPU) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 상기 1차 절연부(1106)의 두께는 예를 들어, 0.5mm ~ 5.5mm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
전원 전달 유닛(1200)은 제 1 전원 튜브(1201), 2차 절연부(1202), 제 2 전원 튜브(1203)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 전원 튜브(1201, 1203)는 전도성 물질로 이루어지며 파이프 형상으로 구성될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 전원 튜브(1201, 1203)은 예를 들어, 구리 철, 및 알류미늄 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 전술한 제1 및 제 2 전원 튜브(1201, 1203)의 소재는 예시일 뿐이며, 제 1 및 제 2 전원 튜브(1201, 1203)는 전력을 전달할 수 있는 임의의 전도성 물질로 구성될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 전원 튜브(1201, 1203)의 두께는 예를 들어, 0.5mm ~ 5.0mm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 제 2 절연부(1202)의 내측은 상기 제 1 전원 튜브(1201)와 접하며, 외측은 제 2 전원 튜브(1203)와 접할 수 있다. 상기 제 2 절연부(1202)는 상기 제 1 전원 튜브(1201) 및 제 2 전원 튜브(1203)를 전기적으로 분리하여, 상기 제 1 전원 튜브(1201)와 상기 제 2 전원 튜브(1203)가 서로 다른 극을 가지도록 하여 상기 해저 복합 케이블(1000)을 통해 해저 장치들에게 전력을 공급하도록 할 수 있다. 상기 제 2 절연부(1202)의 두께는 0.5mm ~ 5.0mm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 제 1 전원 튜브(1201)는 내부에 상기 신호 전달 유닛(1100)을 수용할 수 있다. 상기 제 1 전원 튜브(1201)는 1차 절연부(1106)의 외측과 접하며 상기 제 1 차 절연부(1106)를 내부에 수용할 수 있다. 제 1 전원 튜브(1201)의 내측은 상기 1 차 절연부(1106)와 접하며, 외측은 상기 2 차 절연부(1202)와 접할 수 있다.
상기 제 2 전원 튜브(1203)는 상기 2차 절연부(1202)의 외측과 접하며 상기 2차 절연부(1202)를 내부에 수용할 수 있다.
상기 제 1 전원 튜브(1201)가 음극인 경우, 상기 제 2 전원 튜브(1203)는 양극일 수 있으며, 상기 제 1 전원 튜브(1201)가 양극인 경우, 상기 제 2 전원 튜브(1203)는 음극일 수 있다. 제 1 및 제 2 전원 튜브(1201, 1203)는 극을 달리 하여 해저 장치들에게 전력을 공급할 수 잇다. 제 1 및 제 2 전원 튜브의 경우 전원 형식에 따라 제 2 전원 튜브가 생략될 수 있다. 또한, 본 발명의 해저 복합 케이블의 경우 전원 용량에 따라 전원 튜브의 수가 증가될 수 있으며, 제 1 및 제 2 전원 튜브에 제한되지 않는다.
제 1 및 제 2 전원 튜브(1201, 1203)는 파이프 형태로 구성되어, 내부에 신호 전달 유닛(1100)을 수용함으로써, 광 케이블심의 내부 내수압력을 향상시키고, 보다 높은 해수 차단 능력을 가지며, 파이프 구조이므로 종래의 전선 형태보다 단선될 가능성이 현저하게 줄어드는 효과를 가진다. 또한, 파이프 구조로 구성되어 종래의 전선 형태보다 단면적을 증가시킬 수 있어 전원 공급 라인의 전기 도체 저항을 줄여 전력 손실을 보다 줄일 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 전원 튜브(1201, 1203)는 파이프 형태로 구성되어 모든 방향으로부터 해수의 압력을 균등하게 받아 보다 높은 해수압을 견딜 수 있다.
종래의 해저 케이블은 전원선이 단일 구조로 구성되어 전류를 흐르게 하기 위하여 해수 접지부를 통해 전위를 0으로 만들어줘야 하는 문제가 있었다. 또한, 종래의 해저 케이블은 길이 연장을 위해 다수의 케이블을 연결해서 구성되어야만 했고, 그에 따른 연결부가 필요한 문제가 있었다.
하지만, 해저 복합 케이블(1000)은 2중 튜브 구조를 통해 전원 및 해양 구조물과 전기적으로 폐회로를 형성할 수 있어, 전류가 순환될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 전원 튜브(1201, 1203)이 2중 튜브 구조로 구성되어 상기 해저 복합 케이블이 길이에 제한이 없는 단일 케이블로 구성될 수 있다.
따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 해저 복합 케이블(1000)은 종래의 해저 케이블에서 필요한 연결부 및 해수 접지부가 필요하지 않아 육상 접지가 가능할 수 있다. 그리고, 연결부 및 해수 접지부가 없기 때문에 해저에서 시공 및 설치를 해야하는 종래의 해저 케이블보다 설치 및 시공이 용이하고, 해저환경에 따른 접지부의 부식, 방수 및 케이블 내구성을 고려하지 않을 수 있다.
보다 구체적으로, 해저 복합 케이블(2500)의 제 1 전원 튜브(2531)는 전력공급부 연결 유닛(2570)을 통해 육상에서 전력공급부의 양극(2110)으로부터 전류를 받을 수 있다. 그리고, 상기 제 1 전원 튜브(2531)는 부하 연결 유닛(2590)을 통해 해양에 위치하는 하나 이상의 부하(2300)에 상기 전류를 제공할 수 있다. 여기서 하나 이상의 부하(2300)는 제 1 전원 튜브(2531)를 통해 제공받은 전류를 제 2 전원 튜브(2533)를 통해 전력공급부의 음극(2130)으로 내보낼 수 있다. 따라서, 전력공급부(2100), 부하(2300) 및 해저 복합 케이블(2500)은 폐회로를 형성하여 전류가 순환할 수 있다.
보호 유닛(1300)은 1차 강선외장(1301), 내부피복(1302), 보강재(1303), 2차 강선외장(1304), 방부성 혼합물(1305), 3차 강선외장(1306), 방부성 혼합물(1307), 외부 피복(1308)을 포함할 수 있다.
상기 보호 유닛(1300)은 해저 복합 케이블(1000)의 코어(신호 전달 유닛(1100) 및 전원 전달 유닛(1200)이 외부에 노출되지 않도록 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위하여 복수의 피복층과 각 피복층 사이에 금속 등 강한 인장 강도를 갖는 보호층을 만들고, 상기 금속 등으로 구성된 보호층에 방부성 혼합물을 충진하여 부식을 방지하도록 구성된다.
1차 강선외장(1301)은 제 2 전원 튜브(1203)의 외측과 접하여 상기 전원 전달 유닛(1200)을 내부에 수용할 수 있다. 1차 강선외장(1301)은 금속 선 등을 연선(우연(S방향) 또는 좌연(Z방향))하여 제조되며, 도 3 에 도시된 강선 외장(1301)은 상기 연선된 금속 선을 길이 방향으로 자른 단면도이다. 이러한 1차 강선외장(1301)은 케이블이 길이방향으로 늘어나지 않도록 하여 광 섬유(1101)의 단선을 방지할 수 있다. 상기 1차 강선외장(1301)은 예를 들어, 알루미늄, 동, 스틸 등으로 코팅된 금속 선을 연선(우연(S방향) 또는 좌연(Z방향))하여 제조될 수 있다. 전술한 1차 강선외장(1301)의 소재의 기재는 예시일 뿐이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 강선외장(1301)은 외장 역할을 할 수 있는 임의의 강선류를 포함할 수 있다. 1차 강선외장(1301)의 강선의 외경은 예를 들어 0.3mm ~ 8.0mm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
내부피복(1302)은 상기 1차 강선외장(1301)의 외측과 접하여 상기 1차 강선 외장(1301)을 내부에 수용할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 상기 내부 피복(1302) 및 제 2 전원 튜브(1203)가 만드는 공간에 1차 강선외장(1301)이 위치하며, 1 차 강선외장(1301)이 만드는 공극에 방부성 혼합물, 충진 컴파운드 등이 충진될 수 있다. 내부 피복(1302)은 상기 전원 전달 유닛(1200)을 절연하고, 상기 전원 전달 유닛(1200) 및 신호 전달 유닛(1100)이 외부에 노출되지 않도록 보호하는 역할을 수행한다. 상기 내부 피복(1302)은 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐, 열가소성 탄성체, 및 열가소성 폴리우레탄 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 전술한 상기 내부 피복(1302)의 소재의 기재는 예시일 뿐이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 피복(1302)은 피복 역할을 할 수 있는 임의의 소재로 구성될 수 있다. 상기 내부 피복(1302)의 두께는 예를 들어, 0.5mm ~ 5.0mm일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
보강재(1303)(serving yarn)는 상기 내부 피복(1302)의 외측과 접하여 상기 내부 피복(1302)을 내부에 수용할 수 있다. 상기 보강재(1303)는 예를 들어, 아라미드 섬유(aramid yarn), PBO, 고인장 폴리에틸렌(High Strength Polyethylene), 폴리 아리레이트(Polyarylate), 탄소 섬유(Carbon Fiber), 폴리 프로필렌 섬유 등으로 구성될 수 있다. 전술한 상기 보강재(1303)의 소재는 예시일뿐이며, 상기 보강재(1303)는 임의의 섬유(yarn) 소재로 구성될 수 있다. 상기 보강재(1303)는 상기 해저 복합 케이블(1000)의 내부에 위치하여, 상기 해저 복합 케이블(1000)의 단선을 방지하면서도, 상기 해저 복합 케이블(1000)에 유연성을 제공할 수 있다. 상기 보강재의 두께는 예를 들어, 0.1mm ~ 5.0mm일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
2차 강선외장(1304)은 상기 보강재(1303)의 외측과 접하여 상기 보강재(1303)를 내부에 수용할 수 있다. 2차 강선외장(1304)은 금속 선 등을 연선(우연(S방향) 또는 좌연(Z방향))하여 제조되며, 도 3 에 도시된 2차 강선 외장(1304)은 상기 연선된 금속 선을 길이 방향으로 자른 단면도이다. 이러한 2차 강선외장(1304)은 케이블이 길이방향으로 늘어나지 않도록 하여 광 섬유(1101)의 단선을 방지할 수 있다. 상기 2차 강선외장(1304)은 예를 들어, 알루미늄, 동, 스틸 등으로 코팅된 금속 선을 연선(우연(S방향) 또는 좌연(Z방향))하여 제조될 수 있다. 전술한 2차 강선외장(1304)의 소재의 기재는 예시일 뿐이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 강선외장(1304)은 외장 역할을 할 수 있는 임의의 강선류를 포함할 수 있다. 2차 강선외장(1304)의 강선의 외경은 예를 들어 0.3mm ~ 8.0mm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
방부성 혼합물(1305)은 상기 2차 강선외장(1304)의 외측과 접하며 상기 2차 강선외장(1304)을 내부에 수용할 수 있다. 상기 방부성 혼합물(1305)은 아스팔트계 혼합물을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 방부성 혼합물(1305)의 소재는 예시일 뿐이며, 상기 방부성 혼합물(1305)은 외장선의 부식을 방지하고, 해수로부터 외장선을 보호할 수 있는 임의의 소재로 구성될 수 있다. 상기 방부성 혼합물(1305)은 상기 강선외장과 피복 사이의 빈 공간을 충진할 수 있다. 상기 방부성 혼합물(1305)은 케이블심을 부식을 방지할 수 있으며 케이블심을 해수로부터 보호할 수 있다.
3차 강선외장(1306)은 상기 2차 강선외장의 방부성 혼합물(1305) 및 상기 2차 강선외장(1304)의 외측과 접하며, 상기 2차 강선외장(1304)을 내부에 수용할 수 있다. 3차 강선외장(1306)은 금속 선 등을 연선(우연(S방향) 또는 좌연(Z방향))하여 제조되며, 도 3 에 도시된 3차 강선 외장(1306)은 상기 연선된 금속 선을 길이 방향으로 자른 단면도이다. 이러한 3차 강선외장(1306)은 케이블이 길이방향으로 늘어나지 않도록 하여 광 섬유(1101)의 단선을 방지할 수 있다. 상기 3차 강선외장(1306)은 예를 들어, 알루미늄, 동, 스틸 등으로 코팅된 금속 선을 연선(우연(S방향) 또는 좌연(Z방향))하여 제조될 수 있다. 전술한 3차 강선외장(1306)의 소재의 기재는 예시일 뿐이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차 강선외장(1306)은 외장 역할을 할 수 있는 임의의 강선류를 포함할 수 있다. 3차 강선외장(1306)의 강선의 외경은 예를 들어 0.3mm ~ 8.0mm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
방부성 혼합물(1307)은 3차 강선외장(1306)의 외측과 접하며 상기 3차 강선외장(1306)을 내부에 수용할 수 있다. 상기 방부성 혼합물(1307)은 아스팔트계 혼합물을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 방부성 혼합물(1307)의 소재는 예시일 뿐이며, 상기 방부성 혼합물(1307)은 외장선의 부식을 방지하고, 해수로부터 케이블을 보호할 수 있는 임의의 소재로 구성될 수 있다. 상기 방부성 혼합물(1307)은 상기 강선외장과 피복 사이의 빈 공간을 충진할 수 있다. 상기 방부성 혼합물(1307)은 외장선의 부식을 방지할 수 있으며 케이블을 해수로부터 보호할 수 있다.
외부 피복(1308)은 상기 방부성 혼합물(1307)의 외측과 접하며 상기 방부성 혼합물(1307)을 내부에 수용할 수 있다. 상기 외부 피복(1308)은 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐, 열가소성 탄성체, 및 열가소성 폴리우레탄 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 전술한 상기 외부 피복(1308)의 소재의 기재는 예시일 뿐이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 피복(1308)은 피복 역할을 할 수 있는 임의의 소재로 구성될 수 있다. 상기 외부 피복(1308)의 두께는 예를 들어, 0.5mm ~ 5.0mm일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
전술한 강선의 외경, 각 구성요소들의 두께에 의하여 상기 해저 복합 케이블(1000)은 최적의 유연성을 유지하면서도 최적의 강도로 구성될 수 있다.
이하에서는 본 개시의 일 실시예에 따른 해저 디바이스에 전력을 공급하는 전력공급 시스템과 관련한 내용을 서술한다. 이하에서 기재되는 실시예들은 전술한 실시예들과 독립적일 수 있으며, 이하에서 기재되는 실시예들에 포함되는 구성요소들은 전술한 실시예와는 상이한 동작을 수행할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 해저 디바이스에 전력을 공급하는 전력공급 시스템(2000)의 블록도(Block Diagram)이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전력공급 시스템은 전력공급부(2100), 하나 이상의 부하(2300) 및 해저 복합 케이블(2500)을 포함할 수 있다. 여기서 전력공급부(2100)는 해저 복합 케이블(2500)에 전력을 공급하기 위한 양극(2110) 및 음극(2130)을 포함할 수 있다. 또한, 해저 복합 케이블(2500)은 하나 이상의 부하(2300)에 대한 전력공급, 통신연결 및 신호전달 중 적어도 하나를 할 수 있도록 연결될 수 있다. 따라서, 상기 전력공급부(2100)는 해저 복합 케이블(2500)을 통해 하나 이상의 부하(2300) 즉, 육상 및 해상 구조물에 전력을 공급할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따라 전력공급부(2100)는 해저 복합 케이블(2500)을 육상에서 접지시키도록 구성되는 접지 유닛(2150)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 접지 유닛(2150)은 해저 복합 케이블(2500)의 전원 전달 유닛(2530)과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 여기서 접지 유닛(2150)에 대한 상세한 설명은 도 6을 참조하여 후술한다.
하나 이상의 부하(2300)는 해저 복합 케이블(2500)을 통해 전력 공급을 받거나, 해저 복합 케이블(2500)과 신호 교환을 하거나, 또는 해저 복합 케이블(2500)과 통신을 하도록 해양에 설치될 수 있다. 보다 구체적으로, 하나 이상의 부하(2300)는 해양에 설치되는 구조물로써, 센서(20), 해양 관측 부이(30) 및 무인 잠수정(40) 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 그리고, 하나 이상의 부하(2300)는 해저 복합 케이블(2500)을 통해 전력 공급, 신호 교환 및 통신 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 부하(2300)(예컨대, 센서(20), 해양 관측 부이(30) 및 무인 잠수정(40))는 해저 복합 케이블(2500)을 통해 육상에 위치한 육상 관측소(10)와 통신하거나 전원을 공급받을 수 있다. 전술한 하나 이상의 부하(2300)의 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
해저 복합 케이블(2500)은 해양에 설치될 수 있는 여러 구조물에 전원을 공급하며, 육지와 해양 구조물 간의 원활한 통신을 제공할 수 있다. 예를 들어, 해저 복합 케이블(2500)은 광섬유를 통한 광통신 방식으로 육지에 위치하는 컨트롤 타워와 해양에 위치하는 다수의 선 배열 음향 센서 간의 광통신을 제공할 수 있다. 전술한 해저 복합 케이블(2500)의 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
본 개시의 일 실시예에 따른 해저 복합 케이블(2500)은 신호 전달 유닛(2510), 전원 전달 유닛(2530) 및 보호 유닛(2550)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 해저 복합 케이블(2500)은 신호 전달 유닛(2510)이 중심에 위치하고, 전원 전달 유닛(2530) 및 보호 유닛(2550)이 순차적으로 피복되도록 배치될 수 있다. 그리고, 각 유닛들 사이에는 유닛 간의 절연을 위한 절연 유닛(미도시)이 배치될 수 있다.
신호 전달 유닛(2510)은 신호를 전달 할 수 있는 물질로 이루어지고, 외부의 전원 전달 유닛(2530)과 절연되도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 신호 전달 유닛(2510)은 데이터를 전달할 수 있는 구리선, 광섬유 등으로 구성될 수 있다. 여기서 전달되는 데이터는 하나 이상의 부하(2300)에 대한 제어 신호, 하나 이상의 부하(2300)로부터 수신되는 데이터 등을 포함할 수 있다. 전술한 신호 전달 유닛 및 데이터의 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
그리고, 전원 전달 유닛(2530)은 전도성 물질로 이루어지고 상기 신호 전달 유닛(2510)을 내부에 수용하도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 전원 전달 유닛(2530)은 양극(2110), 또는 음극(2130) 중 하나와 연결된 제 1 전원 튜브(2531)와 상기 양극(2110) 및 음극(2130) 중 제 1 전원 튜브(2531)와 연결되지 않은 다른 하나와 연결되는 제 2 전원 튜브(2533)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 전원 튜브(2531)와 상기 제 2 전원 튜브(2533)는 서로 전기적으로 분리되도록 구성될 수 있다. 또한, 전원 전달 유닛(2530)은 구리, 철 및 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 전도체로 구성될 수 있다.
예를 들어, 전원 전달 유닛(2530)은 신호 전달 유닛(2510)을 중심으로 외곽에 둘러싸여 배치되는 제 1 전원 튜브(2531) 및 제 2 전원 튜브(2533)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 전원 튜브(2531)는 양극(2110)과 연결된 직경 3.0mm의 구리 파이프일 수 있고, 상기 제 2 전원 튜브(2533)는 음극(2130)과 연결된 직경 5.0mm의 구리 파이프일 수 있다. 그리고, 제 1 전원 튜브(2531) 및 제 2 전원 튜브(2533)의 사이에는 절연체가 배치되어 양 극을 서로 분리하도록 구성되어, 전원 전달 유닛(2530)이 하나 이상의 부하(2300)로 전력을 공급할 수 있다. 전술한 전원 전달 유닛(2530)의 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
또한, 보호 유닛(2550)은 신호 전달 유닛(2510) 및 전원 전달 유닛을 보호하도록 외부를 피복하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 보호 유닛(2550)은 신호 전달 유닛(2510) 및 전원 전달 유닛(2530)이 외부에 노출되지 않도록 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 보호 유닛(2550)은 신호 전달 유닛(2510)을 중심으로 동심원 형태로 구성되는 하나 이상의 층의 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 보호 유닛(2550)의 각 층은 강선외장, 피복, 보강재 및 방부성 혼합물 중 하나로 구성될 수 있다. 여기서 보호 유닛(2550)에 대한 상세한 설명은 도 1을 참조하여 전술되었기 때문에 생략한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 해저 복합 케이블(2500)은 전력을 공급하는 전력공급부(2100)와 전기적으로 연결되는 전력공급부 연결 유닛(2570)을 포함할 수 있다. 여기서 전력공급부 연결 유닛(2570)은 해저 복합 케이블(2500)의 육상 방향 일단에 배치될 수 있다.
예를 들어, 전력공급부 연결 유닛(2570)은 해저 복합 케이블(2500)의 육상 쪽 일단에 배치되는 함체를 포함할 수 있다. 여기서 함체는 해저 복합 케이블(2500)의 일단이 함입되고, 내부에서 보호 유닛(2550)이 제거될 수 있도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 함체는 전원 전달 유닛(2530)이 전력공급부(2100)의 음극(2130) 및 양극(2110)과 접촉되도록 구성되어, 전력공급부(2100)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 전술한 전력공급부 연결 유닛(2570)의 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 다른 예시로써, 전력공급부 연결 유닛(2570)은 계장플랜지, 분배반 등의 전력공급부(2100)에서 전력을 해저 복합 케이블(2500)로 공급할 수 있는 기구를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 해저 복합 케이블(2500)은 신호를 생성하는 하나 이상의 부하(2300)와 전기적으로 연결되는 부하 연결 유닛(2590)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 부하 연결 유닛(2590)은 해저 복합 케이블(2500)의 일단에 하나 이상의 부하(2300)와 일대일 대응하는 개수가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 부하 연결 유닛(2590)은 해양에 위치할 수 있다.
예를 들어, 해저 복합 케이블(2500)은 전력공급부 연결 유닛(2570)을 통해 육상에서 전력공급부(2100)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 해저 복합 케이블(2500)은 5개의 부하 연결 유닛(2590)을 통해 해양에서 5개의 부하와 연결될 수 있다. 여기서 부하 연결 유닛(2590)은 해저 복합 케이블(2500)의 각 부하 위치에 대응하는 지점에서 연장되어 형성된 서브 케이블일 수 있다. 그리고, 부하 연결 유닛(2590)은 서브 케이블의 일부가 부하로 함입될 수 있는 기구를 포함할 수 있다. 따라서, 해저 복합 케이블(2500)은 5개의 부하 연결 유닛(2590)을 통해 5개의 부하에 각각 전력을 공급하거나 신호를 수신할 수 있다. 전술한 부하 연결 유닛(2590)의 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
본 개시의 일 실시예에 따른 해저 복합 케이블(2500)은 전력공급부(2100) 및 하나 이상의 부하(2300)와 전기적으로 폐회로를 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 해저 복합 케이블(2500)의 제 1 전원 튜브(2531)는 전력공급부 연결 유닛(2570)을 통해 육상에서 전력공급부의 양극(2110)으로부터 전류를 받을 수 있다. 그리고, 상기 제 1 전원 튜브(2531)는 부하 연결 유닛(2590)을 통해 해양에 위치하는 하나 이상의 부하(2300)에 상기 전류를 제공할 수 있다. 여기서 하나 이상의 부하(2300)는 제 1 전원 튜브(2531)를 통해 제공받은 전류를 제 2 전원 튜브(2533)를 통해 전력공급부의 음극(2130)으로 내보낼 수 있다. 따라서, 전력공급부(2100), 부하(2300) 및 해저 복합 케이블(2500)은 폐회로를 형성하여 전류가 순환할 수 있다.
이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 해저 복합 케이블(2500)은 2중으로 구성된 전원 전달 유닛(2530)을 통해 길이에 제한이 없는 단일 케이블로 형성될 수 있다. 따라서, 다수의 케이블을 연결하여 설치하는 기존의 해저 복합 케이블에서 필요한 연결부 및 해수 접지부가 필요하지 않을 수 있다. 그리고, 연결부 및 해수 접지부에서 발생하는 몰딩의 크랙(crack), 또는 부식으로 인한 접지력 저하를 방지할 수 있다.
또한, 연결부 및 해수 접지부가 없기 때문에 해저에서 시공 및 설치를 해야하는 종래의 시스템보다 해저 복합 케이블(2500)의 설치 및 시공이 용이할 수 있다. 그리고, 접지 유닛(2150)이 해저에 위치하는 종래의 시스템보다 관리하기 용이한 육상에 위치하여 접지 유닛(2150)에 문제 발생 시 빠르게 대처할 수 있다.
도 5는 종래의 전력공급 시스템의 예시도이다.
종래의 전력공급 시스템(200)은 전력공급부(210), 부하(230) 및 해저 복합 케이블(250)로 구성될 수 있다. 여기서 전력공급부(210)는 해저 복합 케이블(250)에 전력을 공급하기 위한 양극 및 음극을 포함할 수 있다. 또한, 해저 복합 케이블(250)은 하나 이상의 부하(230)에 대한 전력공급, 통신연결 및 신호전달 중 적어도 하나를 할 수 있도록 연결될 수 있다. 따라서, 상기 전력공급부(210)는 해저 복합 케이블(250)을 통해 하나 이상의 부하(230) 즉, 육상 및 해상 구조물에 전력을 공급할 수 있다.
보다 구체적으로, 종래의 해저 복합 케이블(250)은 전력공급부의 양극으로부터 전류를 받을 수 있다. 그리고, 상기 해저 복합 케이블(250)은 해양에 위치하는 하나 이상의 부하(230)에 상기 전류를 제공할 수 있다. 여기서 해저 복합 케이블(250)은 하나 이상의 부하(230)까지 연결될 수 있도록 두 개의 케이블을 연결할 수 있는 연결부를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 연결부는 해수를 통해 전류를 내보낼 수 있는 해수 접지부를 포함할 수 있다. 즉, 종래의 해저 복합 케이블(250)은 다수의 케이블을 연결하기 위한 연결부 및 그에 대응하는 해수 접지부를 포함해야만 하는 문제가 있다.
예를 들어, 종래의 해저 복합 케이블(250)은 40km 거리의 센서와 연결되기 위해 일렬로 연결된 8km 케이블 5개로 구성될 수 있다. 또한, 해저 복합 케이블(250)은 상기 5개의 케이블이 서로 연결되는 4개의 접점에 각각 연결부 및 해수 접지부를 포함할 수 있다. 여기서, 연결부는 각각의 해저 복합 케이블(250)이 전기적으로 연결될 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 해수 접지부는 낙뢰 등의 접지 전류로부터 센서를 보호하기 위해 해수와 연결부의 일단을 전기적으로 연결시키는 해수 접지 장치일 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력공급 시스템의 예시도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전력공급 시스템은 전력공급부(2100), 하나 이상의 부하(2300) 및 해저 복합 케이블(2500)을 포함할 수 있다. 여기서 전력공급부(2100)는 해저 복합 케이블(2500)에 전력을 공급하기 위한 양극(2110) 및 음극(2130)을 포함할 수 있다. 또한, 해저 복합 케이블(2500)은 하나 이상의 부하(2300)에 대한 전력공급, 통신연결 및 신호전달 중 적어도 하나를 할 수 있도록 연결될 수 있다. 따라서, 상기 전력공급부(2100)는 해저 복합 케이블(2500)을 통해 하나 이상의 부하(2300) 즉, 육상 및 해상 구조물에 전력을 공급할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따라 전력공급부(2100)는 해저 복합 케이블(2500)을 육상에서 접지시키도록 구성되는 접지 유닛(2150)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 접지 유닛(2150)은 해저 복합 케이블(2500)의 전원 전달 유닛(2530)과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 접지 유닛(2150)은 해저 복합 케이블(2500)이 함입될 수 있고, 전원 전달 유닛(2530)으로부터 전류를 받을 수 있도록 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 접지 유닛(2150)은 상기 전류를 지표면과 도선으로 연결하여 전위를 0으로 유지할 수 있다. 접지 유닛(2150)은 구리, 철 및 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 도체를 포함할 수 있고, 지표면에 닿도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 접지 유닛(2150)은 구리 막대를 전극으로 하여 지표에 연결하고, 상기 전극이 닿는 지표를 습하게 하여 토양의 전도도를 높인 육상 접지 장치일 수 있다. 전술한 접지 유닛(2150)의 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전력공급부(2100)는 직류 방식으로 전력을 해저 복합 케이블(2500)로 공급할 수 있다. 그리고, 상기 전력공급부(2100)는 하나 이상의 부하에 일대일 대응하는 하나 이상의 채널을 통해 해저 복합 케이블(2500)에 상기 전력을 공급할 수 있다. 보다 구체적으로, 전력공급부(2100)는 직류 전원을 통해 해저 복합 케이블(2500)에 전력을 공급하고, 하나 이상의 부하(2300)(예컨대, 100개의 선 배열 음향 센서)와 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 각 부하 마다 대응하는 주파수를 할당하여 채널을 다르게 구성할 수 있다. 따라서, 전력공급부(2100)가 하나 이상의 부하(2300)에 개한 전력을 개별적으로 구별하여 공급할 수 있다. 전술한 전력공급부(2100)의 전원 공급 방식은 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 해저 복합 케이블(2500)은 2중으로 구성된 전원 전달 유닛(2530)을 통해 길이에 제한이 없는 단일 케이블로 형성될 수 있다. 따라서, 다수의 케이블을 연결하여 설치하는 기존의 해저 복합 케이블에서 필요한 연결부 및 해수 접지부가 필요하지 않을 수 있다. 그리고, 연결부 및 해수 접지부에서 발생하는 몰딩의 크랙(crack), 또는 부식으로 인한 접지력 저하를 방지할 수 있다.
또한, 연결부 및 해수 접지부가 없기 때문에 해저에서 시공 및 설치를 해야하는 종래의 시스템보다 해저 복합 케이블(2500)의 설치 및 시공이 용이할 수 있다. 그리고, 접지 유닛(2150)이 해저에 위치하는 종래의 시스템보다 관리하기 용이한 육상에 위치하여 접지 유닛(2150)에 문제 발생 시 빠르게 대처할 수 있다.
본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명에서 참조될 수 있는 데이터, 지시들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학장들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 결합에 의해 표현될 수 있다.
본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 "소프트웨어"로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.
여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 "제조 물품"은 임의의 컴퓨터-판독가능 장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독가능한 매체를 포함한다. 용어 "기계-판독가능 매체"는 명령(들) 및/또는 데이터를 저장, 보유, 및/또는 전달할 수 있는 무선 채널 및 다양한 다른 매체를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.
제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 해저 디바이스에 전력을 공급하는 전력공급 시스템으로서,
    상기 전력공급 시스템은 전력공급부―상기 전력공급부는 전력을 하나 이상의 부하에 일대일 대응하는 하나 이상의 채널을 통해 직류 방식으로 해저 복합 케이블에 공급함―;
    상기 하나 이상의 부하; 및
    상기 해저 복합 케이블;
    을 포함하고,
    상기 하나 이상의 부하 및 상기 해저 복합 케이블은 광통신을 통해 통신하며,
    상기 전력공급부는,
    상기 해저 복합 케이블에 전력을 공급하기 위한 양극 및 음극; 및
    육상접지 방식으로 전류를 접지시키도록 상기 해저 복합 케이블의 일단이 함입되고, 전원 전달 유닛으로부터 전류를 받을 수 있도록 전기적으로 연결되고, 구리, 철 및 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 도체를 지표면에 닿도록 배치하고, 그리고 상기 전원 전달 유닛과 지표면을 상기 도체를 통해 연결하여 전위를 0으로 유지하도록 구성되는 접지 유닛;
    을 포함하고,
    상기 하나 이상의 부하는,
    상기 해저 복합 케이블을 통해 전력 공급을 받거나, 상기 해저 복합 케이블과 신호 교환을 하거나, 또는 상기 해저 복합 케이블과 통신을 하도록 해양에 설치되는 하나 이상의 구조물을 포함하고, 그리고
    상기 해저 복합 케이블은,
    상기 전력공급부 및 상기 하나 이상의 부하와 전기적으로 폐회로를 형성하고,
    상기 해저 복합 케이블의 일단에 위치하고, 상기 전력공급부에 함입되어 육상에서 전기적으로 연결되는 전력공급부 연결 유닛;
    상기 해저 복합 케이블의 다른 일단에 위치하고, 상기 하나 이상의 부하와 일대일 대응하는 개수로 구성되고, 상기 신호를 생성하는 하나 이상의 부하와 해양에서 전기적으로 연결되는 부하 연결 유닛;
    신호를 전달 할 수 있는 물질로 이루어지고, 상기 외부의 전원 전달 유닛과 절연되도록 구성되는 신호 전달 유닛;
    전도성 물질로 이루어지고, 상기 신호 전달 유닛을 내부에 수용하도록 배치되는 전원 전달 유닛; 및
    상기 신호 전달 유닛 및 상기 전원 전달 유닛을 보호하도록 외부를 피복하도록 구성되는 보호 유닛;
    을 포함하고,
    상기 신호 전달 유닛은,
    단선 방지하기 위해, 그리고 부식 방지를 위해 코팅된 금속 선을 연선하여 제조되는 신호 유닛 강선;
    광신호를 전달할 수 있는 물질로 이루어진 하나 이상의 광섬유;
    상기 하나 이상의 광섬유를 내부에 수용하여 보호하는 둘 이상의 금속 튜브;
    상기 둘 이상의 금속 튜브와 상기 하나 이상의 광섬유 사이 공간에 충진되고, 비전도성, 비흡습성 및 방부성 특성을 갖는 소재로 구성되는 튜브 충진 젤리;
    상기 신호 전달 유닛과 상기 전원 전달 유닛이 절연되도록 상기 신호 전달 유닛의 최외각에 위치하고, 상기 광섬유를 내부에 수용하는 1 차 절연부; 및
    상기 1 차 절연부 내부의 공극을 메워 해수의 침입을 차단하는 충진 컴파운드;
    를 포함하고,
    상기 전원 전달 유닛은,
    상기 하나 이상의 부하에 전력을 공급하도록 상기 양극, 또는 상기 음극 중 하나와 연결되고, 전도성 물질로 이루어지며 파이프 형상으로 구성되어 내부에 상기 신호 전달 유닛을 수용하는 제 1 전원 튜브;
    상기 양극, 또는 상기 음극 중 상기 제 1 전원 튜브와 연결되지 않은 다른 하나와 연결되고, 상기 제 1 전원 튜브와 전기적으로 분리되고, 2 차 절연부의 외측과 접하여 상기 2 차 절연부를 내부에 수용하는 제 2 전원 튜브; 및
    상기 제 1 전원 튜브를 내부에 수용하고, 상기 제 1 전원 튜브와 상기 제 2 전원 튜브의 사이에 접하도록 배치되어, 상기 제 1 전원 튜브와 상기 제 2 전원 튜브를 전기적으로 분리할 수 있는 절연 물질로 이루어진 2 차 절연부;
    를 포함하고,
    상기 제 1 및 2 전원 튜브는 구리, 철 및 알루미늄 중 적어도 하나로 구성되고, 그리고
    상기 보호 유닛은, 각 층과 연속되는 층이 서로 다른 재질로 구성되도록
    금속 선으로 제조되고 상기 전원 전달 유닛의 외측에 접하도록 배치되어 상기 전원 전달 유닛을 내부에 수용하는 1차 강선외장;
    상기 1차 강선외장의 외측과 접하도록 배치되어 상기 1차 강선외장을 내부에 수용하고 상기 전원 전달 유닛을 절연하는 내부 피복;
    상기 내부피복의 외측과 접하도록 배치되어 상기 내부피복을 내부에 수용하고 상기 해저 복합 케이블의 단선을 방지하는 보강재;
    금속 선으로 제조되고 상기 보강재의 외측과 접하도록 배치되어 상기 보강재를 내부에 수용하는 2차 강선외장;
    금속 선으로 제조되고 상기 2차 강선외장의 외측과 접하도록 배치되어 상기 2차 강선외장을 내부에 수용하는 3차 강선외장;
    상기 보강재와 2차 강선외장의 사이, 상기 2차 강선외장과 상기 3차 강선외장의 사이 및 상기 3차 강선외장 및 외부 피복 사이에 배치되어 상기 2차 강선외장 및 상기 3차 강선외장의 부식을 방지하는 방부성 혼합물; 및
    상기 방부성 혼합물 중 일부 및 상기 3차 강선외장의 외측과 접하도록 배치되어 상기 방부성 혼합물 중 일부 및 상기 3차 강선외장을 내부에 수용하는 외부 피복;
    을 포함하고,
    상기 1차 강선외장, 2차 강선외장 및 3차 강선외장은,
    아연 도금 강선, 철선, 동선, 알루미늄강선, 동복강선 및 알루미늄 피복 강선 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 내부 및 외부 피복은,
    폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 불소수지, 고무, 폴리 염화 비닐, 열가소성 탄성체 및 열가소성 폴리우레탄 중 적어도 하나로 구성되고,
    상기 1차 강선외장의 강선의 외경은 0.3mm ~ 8.0mm이고,
    상기 내부 피복의 두께는 0.5mm ~ 5.0mm 이고,
    상기 보강재의 두께는 0.1mm ~ 5.0mm 이고,
    상기 2차 강선외장의 강선의 외경은 0.3mm ~ 8.0mm이고, 그리고
    상기 외부 피복의 두께는 0.5mm ~ 5.0mm 인 것을 특징으로 하는,
    해저 디바이스에 전력을 공급하는 전력공급 시스템.



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