KR101882403B1 - 데이터 통신 케이블의 스큐를 줄이기 위한 ｆｅｐ 변경 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블에 관한 것으로서, 이 케이블은 제1 꼬임길이를 갖는, 절연된 도체로 된 제1 꼬임선과, 상기 제1 꼬임길이보다 긴 제2 꼬임길이를 갖는, 절연된 도체로 된 제2 꼬임선과, 상기 꼬임선들을 싸고 있는 적어도 하나의 외피를 포함하고, 첨가물이 상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체에 첨가되어, 상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체의 유전 상수를 상기 제1 꼬임선의 도체의 절연체의 유전 상수보다 증가시켜서 상기 제1 및 제2 꼬임선 사이에서의 스큐가 감소되도록 한다.

Description

데이터 통신 케이블의 스큐를 줄이기 위한 ＦＥＰ 변경{FEP MODIFICATION TO REDUCE SKEW IN DATA COMMUNICATIONS CABLES}

본 발명은 통신 케이블에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 변경된 절연체를 사용하는 데이터 통신 케이블에 관한 것이다.

본 출원은 미국 가출원 제61/334,033호(2010년 5월 12일 출원)에 대한 우선권 주장 출원으로서, 이 출원서의 전체 내용을 참고문헌으로서 본 명세서에 포함시킨다.

통신 산업에서 일반적으로 사용되는 통신 케이블의 일종으로서 4쌍의 도체로 구성된 LAN(근거리 통신망) 케이블이 있다. 이 케이블에서의 도체 쌍은 두 선을 서로 꼬아서 만든다. 이러한 선을 일반적으로 꼬임선(twisted pair)이라고 부른다. 일반적인 고속 통신 케이블에서는, 여러 가닥의 차폐형 꼬임선(shielded twisted pair) 또는 비차폐형 꼬임선(unshielded twisted pair)을 외피(outer jacket)가 둘러싸고 있다.

이러한 케이블 구조가 직면하고 있는 일반적인 문제점으로, 케이블 내의 꼬임선과 꼬임선 사이에 발생할 수 있는 신호 간섭 또는 누화(crosstalk), 및 케이블 밖에 있는 다른 신호원과의 간섭, 특히 인접 케이블에 근접 배선된 비차폐형 꼬임선과의 간섭을 들 수 있다. 누화 발생을 줄이기 위해, 비차폐형 데이터 통신 케이블에 사용하는 꼬임선은 서로 다른 횟수의 꼬임수(twist rate)로 꼬아서 제작하며, 4쌍의 꼬임선을 갖는 LAN 케이블의 경우에 각 꼬임선은 모두가 서로 다른 꼬임수를 갖는다.

그러나, 누화의 해결을 위해 다른 꼬임수로 제작함으로 인해서 케이블 구조상의 다른 문제점인 스큐(skew)가 발생한다. 예를 들어, 임의의 케이블 길이에 있어서, 서로 다른 꼬임수로 제작한 두 개의 인접 꼬임선을 통해 전송된 동일한 신호가 케이블의 끝에 도달하는 시간이 달라진다. 이러한 문제가 일어나는 이유는, 동일한 케이블에서 어느 꼬임선 쌍을 다른 꼬임선 쌍보다 더 짧은 꼬임길이(lay length)(즉, 많은 꼬임수)로 꼴 경우에는 필연적으로, 긴 꼬임길이(즉, 적은 꼬임수)로 꼰 꼬임선 쌍의 도체 경로보다도 짧은 꼬임길이로 꼰 꼬임선 쌍에서의 도체 경로가 물리적으로 더 길게 되기 때문이다. 이러한 결과로 일어나는 시간차를 스큐(skew)라고 한다.

스큐의 속성은 각종 꼬임선내 도체의 물리적 길이에 의해서만 영향받는 것은 아니다. 꼬임선에 사용하는 절연체도 또한 신호의 전파 속도에 영향을 미친다. 이는 꼬임선 도체를 덮고 있는 절연체를 통과하는 일부 신호 때문에 일어나는바, 이에 의해 신호의 전파 속도가 느려지게 된다. 따라서, (짧은 꼬임길이의) 긴 꼬임선에 있어서는, 신호와 절연체의 유전성 결합(dielectric coupling)에 의해서 신호의 전파 속도가 느려진다.

또한, 절연체로서 사용하는 각 폴리머(polymer)는 각자의 고유 유전 상수을 갖고 있다. 어느 폴리머는 신호의 속도에 미치는 영향이 적은 낮은 유전 상수를 갖고 있다. 이러한 폴리머의 예로서 FEP(플루오르처리 에틸렌 프로필렌 코폴리머(Fluorinated Ethylene Propylene Copolymer))가 있다. 그 밖의 폴리머(예컨대, 폴리프로필렌 등)는 이보다 높은 유전 상수를 가지며, 따라서, 신호의 속도에 더 큰 부정적인 영향을 준다. 이로 인해 스큐 문제가 더욱 악화된다.

스큐 문제를 해결하기 위한 선행기술로서, 꼬임선에 사용하는 절연체를 발포 성형함으로써 저속 꼬임선에서의 신호 전파 속도를 상대적으로 높히는 방법이 있다. 절연체를 발포 성형하면 유전 상수가 낮아져서 저속 꼬임선(짧은 꼬임길이의 꼬임선)에서의 신호가, 고속 꼬임선(가장 긴 꼬임길이의 꼬임선)에서보다 더 빠르게 되기 때문에, 꼬임선 케이블에서의 전체적인 신호 속도의 차를 줄여서 스큐를 감소시킨다.

그러나 발포 성형 과정은 많은 단점을 갖는다. 즉, 비용이 많이 들고, 제조 라인의 속도를 저하시키며(저속 압출), 제어하기 어렵고, 궁극적으로는 불량률이 높다. 또한, 발포 성형한 절연체는 부숴지기 쉬우며, 따라서, 케이블/꼬임선의 파손 테스트에 불합격될 수 있다. 실제로, 도체를 꼴 때에, 발포 성형한 절연체는 과도하게 압축/파손될 수 있다. 결과적으로, 이를 보완하기 위하여, 발포 성형한 절연체를 꼬임선에 사용할 경우에는 그 크기가 매우 커야 한다. 이렇게 되면 케이블의 전체 직경이 커지게 되고, 보다 작은 직경의 케이블을 선호하는 일반적인 사용자에게 문제시 된다.

본 발명은, 꼬임선의 도체를 절연하는 절연체의 전기적 특성을 조절함으로써 상기 문제점을 극복하기 위한 것이다. 이를 위해, 폴리머에 첨가물을 첨가하고 이 조성물을 난연케이블의 꼬임선의 주된 코팅제로서 전선 위로 압출함으로써, 케이블 내의 꼬임선 간에 조절된 전기적 특성을 얻을 수 있게 된다.

종래 기술에서와 같이 스큐를 줄이기 위해 저속으로 신호가 전파되는 케이블 내 꼬임선(저속 꼬임선)을 통하는 신호의 전파 속도를 증가시키는 대신에, 본 발명의 일 구조에서는 스큐를 줄이기 위하여 고속으로 신호가 전파되는 고속 꼬임선(꼬임길이가 긴)의 절연체에 첨가물을 첨가하여 신호의 전파 속도를 줄인다. 도체 절연체의 유전 상수를 조절하기 위하여 절연 재료를 변경함으로써, 고속 꼬임선의 주요 전기적 특성을 조절할 수 있다. 본 발명의 다른 구조에서는, 고속 꼬임선에서의 신호 전파 속도를 늦추기 위하여 첨가제를 사용하는 대신에(또는 이와 함께), 완전히 다른 폴리머 절연체를 케이블 내의 꼬임선들 중 하나 이상에 사용할 수 있다. 이러한 방식에서는 또한, 신호 전파 속도에 서로 다른 영향을 미치는 폴리머들을 사용함으로써 스큐를 조절할 수 있다.

본 발명은 발포 공정이 아닌, 일반적인 압출 공정을 사용하기 때문에, 생산 라인 속도 향상, 비용 절감, 공정 제어성 우수, 및 불량률 감소 효과를 얻을 수 있다. 발포 공정을 사용하는 종래 기술에서 일어나는 절연체 파손의 문제가 본 발명에 따르면 크게 줄어들며(많은 경우에는 발생하지 않음), 따라서 각 꼬임선의 직경(및 이에 따른 케이블의 크기)을 줄일 수 있어서 최종 사용자에게 만족스런 제품을 제공할 수 있게 된다.

이를 위해, 본 발명의 구조에서는, 제1 꼬임길이를 갖는, 절연된 도체로 된 제1 꼬임선을 포함하는 케이블을 제공한다. 이 케이블에는 또한, 상기 제1 꼬임길이보다 긴 제2 꼬임길이를 갖는, 절연된 도체로 된 제2 꼬임선이 포함되고, 상기 꼬임선들을 싸고 있는 적어도 하나의 외피를 포함한다. 첨가물이 상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체에 첨가되어, 상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체의 유전 상수를 상기 제1 꼬임선의 도체의 절연체의 유전 상수보다 증가시켜서 상기 제1 및 제2 꼬임선 사이에서의 스큐가 감소되도록 한다.

본 발명은 이하의 상세한 설명 및 아래와 같은 첨부 도면을 통해서 최선으로 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 꼬임선이 포함된 비차폐형 데이터 통신 케이블을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 몇가지 실시예에서의 평균 유전 상수 및 평균 손실 계수의 비교 차트이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 구조에 있어서, 데이터 통신 케이블(10)은 다수의 꼬임선(12A-12D)(twisted pair; 두 가닥으로 꼰 동축케이블 선)을 포함하는데, 각 꼬임선은 서로 다른 꼬임길이(lay length)로 꼬여 있고 또한 각 꼬임선에는 절연 코팅(14)이 되어 있다. 전체 꼬임선을 외피(16)가 싸서 케이블을 구성하고 있다.

도면 설명의 목적상, 이 구조는 네 개의 꼬임선(12A-12D)으로 구성된 전형적인 8선 LAN 케이블로써 도시하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 구조의 원리를 이보다 더 작거나 더 큰 꼬임선 구조에 대해서도 또한 적용할 수 있다.

이 구조에서, 각 꼬임선(12A-12D)에 형성한 절연 코팅(14)은 FEP(플루오르처리 에틸렌 폴리머(Fluoronated Ethylene Polymer))로 이루어지지만, 본 발명이 이 재료에만 한정되는 것은 아니다. 본 구조의 원리를 이용하여, 다른 절연 폴리머, 예컨대, PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌; Polytetrafluoroethylene), ECTFE(에틸렌 클로로트라이플루오르에틸렌; Ethylene Chlorotrifluoroethylene), ETFE(에틸렌 테트라플루오르에틸렌; Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA, MFA, PPO(폴리페닐렌 옥사이드; Polypheylene Oxide), PPS(폴리페닐렌 설폰; Polyphenylene Sulfone), PEEK(폴리에테르 에테르 케톤; Polyether Ether Ketone), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트; Polyethylene Terephthalate), PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트; Polybutylene Terephthalate), PA(폴리아미드(나일론)), PEI(폴리에테르 이미드; Polyether Imide), PU(폴리우레탄), TPE(열가소성 엘라스토머), TPV(열가소성 가황물(Vulcanizate)) 등의 재료도 또한 사용할 수 있다(이들 열거한 재료에만 국한되는 것은 아님). 한 예로서, 외피(16)로는 LAN 케이블 또는 기타 이와 유사한 구조의 케이블에 사용되는 모든 일반적인 폴리머를 사용할 수 있다.

배경 기술에서 설명한 것과 같이, LAN 케이블(10) 내의 인접한 꼬임선(12) 간의 누화를 최소화하기 위해, 인접한 꼬임선(12)의 꼬임수를 다양화시키면, 이에 따라 꼬임길이가 다양하게 된다. 꼬임선(12) 마다의 꼬임길이를 다양화하면, 케이블(10)의 길이 단위당, 꼬임선(12) 마다의 도체(도선) 길이가 서로 달라지며, 따라서 다양한 꼬임선을 통해서 케이블(10)의 끝에 도달하는 신호의 전파 속도가 서로 다르게 된다. 꼬임수가 많은(즉, 꼬임길이가 짧은) 꼬임선(12)의 경우에 케이블 끝에 도달하는 시간이 더 오래 걸린다. 이러한 조건이 꼬임선 케이블의 스큐를 일으키는 주요한 요인이 된다.

일 실시예에서, 도 1에 도시한 케이블(10)에는 서로 다른 꼬임길이를 갖는 4쌍의 꼬임선(12A-12D)이 포함되어 있다. 예를 들어, CAT 5e의 4쌍 UTP(비차폐형 꼬임선) 규격을 만족하는 일반적인 LAN 케이블(10)에 있어서, 꼬임선(12A-12D)의 꼬임 길이는 0.5 인치(최소 꼬임 길이 - 가장 저속 꼬임선) 내지 약 0.9 인치(최대 꼬임 길이 - 가장 고속 꼬임선)의 범위에 있다. 상술한 바와 같이, 하나의 꼬임선(즉, 꼬임선(12A))은 많은 꼬임수(0.5인치의 최소 꼬임길이)로 꼬여 있고, 그 인접한 꼬임선(12B-12D)은 이보다 적은 꼬임수(최소 꼬임길이 0.55인치(12B), 0.75인치(12C), 0.9인치(12D))로 꼬여 있다.

이러한 꼬임길이의 예는 본 발명의 설명을 목적으로 한 예시에 불과하다. 본 발명에서는 LAN 케이블 내에 다른 임의의 꼬임길이를 갖는 꼬임선을 적용할 수 있는 것이다.

위의 꼬임길이 예시에 따른 꼬임선(12A-12D)을 적용한 결과, 꼬임선(12A)을 통해 전파되는 신호가 케이블의 끝에 도달하는 시간은, 꼬임선(12A-12D)을 통해 전파되는 신호가 도달하는 시간보다 더 오래 걸리게 될 것이다. 실제로, 긴 꼬임길이의 꼬임선(12D)의 경우에 케이블(10) 끝에 도달하는 시간이 가장 짧게 걸릴 것이다. 이러한 구조에서, 꼬임선(12A)은 꼬임선(12B, 12C)과 시간차가 있을 뿐만 아니라, 꼬임선(12D)과의 시간차가 가장 큰 차이가 되고, 이에 따라 케이블 스큐가 발생하게 된다.

본 발명의 구조에 따르면, 케이블(10) 내에서의 꼬임선(12A)과 꼬임선(12B-12D) 간의 스큐를 줄이기 위해, 첨가물을 첨가함으로써 FEP 코팅(14)을 변경하고 이를 가장 빠른 고속 꼬임선(12D) 위에 압출하여 이 꼬임선의 유전 상수를 증가시켜서 신호 전파 속도를 늦춤으로써, 궁극적으로 고속 꼬임선(12D)을 통해 전파되는 신호가 저속 꼬임선(12A)(기본 FEP 절연체로 코팅된 선)을 통해 전파되는 신호와 거의 동일하게 케이블(10) 끝에 도달하도록 한다.

예를 들어, 꼬임선(12A-12C)의 절연코팅으로 사용되는 기본 FEP는 약 2.07의 유전 상수를 갖는다. 그러나 꼬임선(12D)의 FEP 절연체(14)에 첨가물을 첨가하면 유효 유전 상수가 약 2.3까지 증가한다. 이러한 첨가물에 의한 변화를 아래에서 보다 자세히 설명한다.

첨가물에 대해 살펴봐야 할 하나의 속성으로서, FEP는 높은 온도에서 압출되기 때문에, 꼬임선(12D)의 FEP 절연체(14)에 대한 첨가물의 안정성을 살펴볼 필요가 있다. 예를 들어, FEP의 용융점이 높은 데다가(거의 260℃), 고속 압출이 가능하도록 하기 위한 낮은 점성을 얻기 위한 가공 온도는 훨씬 더 높다(360℃ 이상).

그러나 대부분의 폴리머를 포함하는 대부분의 유기 재료는, 이러한 고온에서는 열화되기 때문에 첨가물로 사용하기에는 안정적이지 못하다. 그러나 대부분의 무기 재료는 매우 높은 온도(보통 500℃ 이상)에서 사용할 수 있기 때문에, 가공 측면에서 볼 때 첨가물로 사용하기에 이상적이다.

따라서, 본 발명에 있어서, 꼬임선(12D)의 코팅(14)에 사용하는 FEP의 유전 상수를 조절하기 위하여 무기 재료를 사용한다. FEP의 가격에 비해 무기 재료의 가격이 낮기 때문에 이러한 가공 방법은 비용 효율적이며, 또한, 대부분의 유기 폴리머 및 고분자 첨가물과는 달리, 대부분의 무기 첨가물은 FEP의 난연 성능을 저하시키지 않아서, 꼬임선 중 하나(12D)의 코팅(14)에 이러한 첨가물을 사용하는 케이블의 경우에도 난연 등급(plenum rating)(예를 들어, NFPA 262 화염 시험에 관련된 연소 등급)을 유지할 수 있게 된다.

일실시예에서 FEP(또는 다른 플루오르 폴리머)에, 탄산칼슘 또는 활석 산화물로 이루어진 그룹에서 선택된 무기 첨가물을 첨가하여 이 폴리머의 전기적 특성을 변경한다. 그 다음에 이 화합물을 꼬임선(12D)의 코팅(14)으로서 도체 전선 위로 압출한다. 다른 실시예에서는 다른 첨가물(예를 들어, 아연 산화물, 플루오르화 칼슘 등)도 사용할 수 있다. 또다른 실시예에서는, FEP와의 호환성이 적어도 일부 제한된 2차 폴리머(예컨대, ETFE(에틸렌 테트라플루오르에틸렌), ECTFE(에틸렌 클로로트라이플루오르에틸렌) 등)를 꼬임선(12D)의 코팅(14)에 혼합하여, "고속" 꼬임선의 유전 상수를 증가시킬 수 있다. 다른 고온 폴리머(실리콘 등)도 또한 꼬임선(12D)의 코팅(14) 첨가물로서 사용할 수 있다. 모든 경우에, 꼬임선(12D)의 코팅(14)에 첨가물을 첨가하면, 그 유전 상수가 증가하여 신호 전파의 속도가 감소된다.

도 2의 표에 나타낸 것과 같이, 실험 분석에 의하면, 꼬임선(12D)의 코팅(14)용 FEP에 탄산칼슘이나 활석을 10 중량% 첨가할 때, 이 FEP의 유전 상수는 손실 계수(dissipation factor)에 심각한 영향을 주지 않으면서도 2.07에서 2.30으로 증가함이 입증되었다. 본 실시예에서는, 꼬임선(12D)의 코팅(14)을 형성할 때에, 먼저, 내부의 폴리머 압출 혼합기를 통해서 FEP를 용융한 다음에, 압출 시행 전에 탄산칼슘이나 활석을 첨가하였다.

또한 도 2에 나타낸 것과 같이, FEP에 첨가한 다양한 첨가물을, 평균 유전 상수 및 손실 계수의 측면에서 비교하였다. 여기서, 손실 계수는 통신 케이블을 제작할 때에 모니터링 해야 할 필요가 있는 스큐의 문제와는 다른 문제임을 밝히고자 한다. 손실 계수는 케이블의 삽입 손실(insertion loss)(감쇠(attenuation))에 연관된 것이다. 손실 계수가 증가할수록, 케이블에서 더 많은 신호 손실이 발생한다. 과도한 신호 손실에 의해서, 케이블이, 예컨대 삽입 손실에 대한 EIA-TIA(Electronic Industries Alliance - Telecommunications Industry Association) (전자산업연합-통신산업협회) 요구사항을 만족하지 못하게 될 수 있다. 또한, 유전 상수를 변경하는 것 뿐만 아니라 꼬임선(12D)의 코팅(14)에 사용되는 다른 첨가물(14)이 손실 계수에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유전 상수를 증가시키는 것 뿐만 아니라, 선택된 특정 탄산 칼슘 및 활석을 사용함으로써, 순수 FEP에 대해서는 손실 계수를 크게 증가시키지는 않는 것으로 나타났다.

다른 실시예에서, 도 2는 또한, 첨가물을 위와 같이 첨가하는 것과 동일한 방식으로 유리 구 또는 구슬(glass sphere or bead)을 첨가함으로써 FEP의 유전 상수를 감소시킬 수 있음을 보여주고 있다. 다른 구조로서, 유리 구를 꼬임선(12A)(또는 가능하면 12B와 12C)(즉, 저속 꼬임선)의 FEP 코팅(14)에 첨가함으로써, 이 선을 통한 전파 속도를 증가시켜서 케이블(10)의 스큐를 한층 더 줄일 수 있다. 본 발명의 일 구조에서는, 유전 상수를 증가시키기 위하여, 꼬임선(12D)의 코팅(14)에 첨가물을 첨가하는 것 이외에도 꼬임선(12A)(및/또는 꼬임선(12B, 12C))의 FEP 코팅(14)에 유리 구슬을 첨가할 수 있다.

일례로서, 직경 약 3미크론의 유리 구슬을, 유리:FEP = 약 10%:90%로 꼬임선(12A)의 코팅(14)에 추가 첨가하여 1.97의 유전 상수를 얻었다(FEP 만으로 코팅을 형성한 경우에는 유전 상수가 2.07이었음). 이러한 방식에 의해서, 다른 꼬임선(12B-12D)에 상대적으로 저속인 꼬임선(12A)을 통과하는 신호의 속도를 높힐 수 있어서 케이블(10)에서 발생하는 스큐를 더욱 줄일 수 있었다.

다른 실시예에서, 유전 상수를 증가(꼬임선(12D)에서)시키거나, 유전 상수를 감소(꼬임선(12A)에서)시키기 위해 첨가물을 사용하는 것 뿐만 아니라, 서로 다른 유전 상수를 갖는 서로 다른 폴리머를 꼬임선(12)의 서로 다른 코팅(14)에 대해서 사용할 수 있음을 고려해야 한다. 코팅(14)에 사용할 폴리머의 예로서 다음과 같은 것을 들 수 있다(각 폴리머의 대랴적인 유전 상수 범위와 함께 소개한다) - PE(폴리에틸렌) 2.2~2.4; PP(폴리프로필렌) 1.5; PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 2.0; PA 폴리아미드 2.5~2.6.

일 구조에서, 꼬임선(12D)에 대해서 스큐를 줄이기 위해 신호 전파 속도를 늦추기 위한 첨가물을 사용하는 것 대신에, 이 꼬임선(12D)의 코팅(14)에 사용하는 폴리머를, FEP가 아닌, 더 높은 유전 상수를 갖는 다른 폴리머로 변경할 수 있다. 마찬가지로, 스큐를 줄이기 위해 신호 전파 속도를 높이기 위해 유리 구와 같은 첨가물을 사용하는 대신에, 꼬임선(12A)의 코팅(14)에 사용하는 폴리머를, FEP가 아닌, 더 낮은 유전 상수를 갖는 다른 폴리머로 변경할 수 있다. 유전 상수는 폴리머마다 다르며, 동일한 폴리머 군에서 조차도 특정 배합에 따라서 달라질 수 있음을 주시해야 한다. 그러나 케이블(10) 내 꼬임선(12)끼리의 스큐 감소를 목적으로 상기와 같이 선택한 폴리머를 사용하는 것은 본 발명의 고려 사항에 포함되는 것이다. 또한, 이와 마찬가지로, 꼬임선(12) 간의 전파 속도를 최적으로 일치(스큐의 최소화)시키기 위해, 꼬임선(12)의 코팅(14)마다 서로 다른 폴리머를, 첨가물과 함께 조합하여 사용(유전 상수를 낮추고 높이기 위해)할 수 있음도 본 발명의 고려 사항에 포함된다.

위의 각 방식에서, 필요시에는 FEP와 첨가물 간의 호환성에 도움이 되도록 하기 위해, 상용화제(compatibilizer)나 윤활제(lubricant)와 같은 추가 첨가제를 화합물에 첨가할 수 있다. 일반적으로 이러한 첨가제는, 위에서 달성한 스큐 문제의 개선에 큰 악영향을 끼치지 않는 한, 예를 들어, 합성(compounding) 과정에서 첨가하는 것이 일반적일 것이다. 이러한 첨가제에는 플루오르처리 고무(fluorinated rubber), 아크릴 고무(acrylic rubber), 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer), 플루오르처리 폴리머(fluorinated polymer), 아크릴 폴리머(acrylic polymer), 폴리카보네이트(polycarbonate), 및 폴리에틸렌(polyethylene)이 포함된다.

위에서 설명한 기능의 결과로서, 본 발명의 구성은, 가장 신호 속도가 빠른 꼬임선(12D)(가장 긴 꼬임길이를 갖는)의 코팅(14)의 FEP 조성을 변경함으로써, 특히, 비용이 많이 드는 공정없이도 그리고 절연체의 다른 물리적/기계적 특성을 손상시키지 않으면서도 가장 신호 속도가 빠른 꼬임선의 신호 속도를 줄여서 스큐를 방지하는 기능을 포함하여, 종래의 LAN 타입 데이터통신 케이블에 비해 상당한 이점을 제공한다.

다른 실시예에서, 케이블(10)의 가장 빠른 꼬임선(12D)에서의 신호 전파 속도를 느리게 하거나, 가장 느린 꼬임선(12A)에서의 신호 전파 속도를 빠르게 하기 위해 첨가물을 사용하는 대신에, 위에서 설명한 것과 같이, 둘 이상의 꼬임선(12A-12D)에서의 전파 속도를 조절하여 케이블(10)에서의 스큐 발생량을 한층 더 줄이는 것이 바람직할 수 있다.

위에서 명시한 것처럼, 꼬임선(12D)이 가장 긴 꼬임길이를 갖고 있어서 꼬임선(12D)을 통해 전파되는 신호의 속도가 가장 빠르고, 꼬임선(12A)이 가장 짧은 꼬임길이를 갖고 있어서 꼬임선(12A)을 통해 전파되는 신호의 속도가 가장 느리기 때문에, 이들 두 꼬임선(12A, 12D)이 이 케이블(10)의 전체 스큐 발생량을 일으키는데 가장 크게 기여하는 반면에, 이상적으로는, 중간의 꼬임선(12B, 12C) 간의 스큐는 전혀 없을 것이다.

예를 들어, 1000피트(1000')의 케이블(10)에서, 각 꼬임선(12)은 꼬여 있기 때문에 그 길이가 반드시 1000피트(1000')보다 길어야 한다. 예를 들어, 일반적인 크기의 구리 도체와 절연체로 구성된 LAN 케이블에 꼬임선(12A-12D)이 꼬여 있다고 가정하면, 가장 긴 꼬임길이를 갖는 꼬임선(12D)을 만들기 위해서는 대략 1010피트(1010')의 전선이 필요할 것이고, 가장 짧은 꼬임길이를 갖는 꼬임선(12A)을 만들기 위해서는 대략 1030피트(1030')의 전선이 필요할 것이며, 나머지 꼬임선(12B, 12C)에는 그 중간쯤 길이의 전선이 필요하게 될 것이다.

결과적으로, 가장 긴 꼬임길이의 꼬임선(12D)을 통과한 신호가 가장 짧은 꼬임길이의 꼬임선(12A)을 통과한 신호보다 약 2% 빨리 도착하게 될 것이다. 대부분의 시험 규격에서 요구하는 조건에 따르면, 100미터 길이의 케이블(10)을 신호가 통과하는 데 걸리는 시간의 경우에, 두 꼬임선(12A-12D) 간의 시간차가 45 나노초(nanosecond)를 초과할 수 없다.

이와 같이, 본 발명의 일 구조에 있어서, 코팅(14)에 첨가물을 첨가하여 꼬임선(12D)에서 신호 전파 속도를 늦추는 것, 또는 더 높은 유전 상수를 갖는 다른 폴리머를 코팅(14)에 사용하여 꼬임선(12A, 12D) 사이의 전체 스큐를 허용치 이내로 조절하는 것 이외에도, 꼬임선(12C)(두 번째로 긴 꼬임길이를 갖는)에 첨가물이나 다른 폴리머를 사용하여 이 꼬임선(12C)도 꼬임선(12A)와 비슷하게 되도록 하는 것도 바람직할 수 있다. 꼬임선(12B)에 대해서도 마찬가지로 변경하여 꼬임선(12B, 12A) 사이의 스큐를 줄일 수 있다. 다른 방식으로서, 꼬임선(12A) 뿐만 아니라 꼬임선(12B)에도 유리 구와 같은 첨가물 또는 더 낮은 유전 상수를 갖는 폴리머를 사용할 수 있다(보다 더 소량으로). 이로써, 이들 간의 스큐 발생량이 꼬임선(12C, 12D) 간의 스큐 발생량과 가까워지게 된다. 또다른 방식으로서, 첨가물, 낮은 유전 상수를 갖는 폴리머, 또는 이들의 조합을 저속 꼬임선(12A, 12B)의 코팅(14)에 사용할 수 있고, 이와 조합하여 첨가물, 높은 유전 상수를 갖는 폴리머, 또는 이들의 조합을 고속 꼬임선(12A, 12D)의 코팅(14)에 사용할 수 있다. 이 결과로서, 케이블(10)의 단위 길이당 신호 전파 속도가 각 꼬임선(12A-12D)에 대해서 동일해진다.

여기서는 본 발명의 특정 기능만을 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다양한 변경물, 대체물, 변형물, 또는 등가물을 만들 수 있을 것이다. 따라서 본 출원은 발명의 실제 사상에 포함되는 이러한 모든 변경과 변형을 포괄하는 것임을 이해해야 한다.

Claims (22)

1. 제1 꼬임길이를 갖는, 절연된 도체로 된 제1 꼬임선,
   상기 제1 꼬임길이보다 긴 제2 꼬임길이를 갖는, 절연된 도체로 된 제2 꼬임선,
   상기 꼬임선들을 싸고 있는 하나 이상의 외피를 포함하며,
   무기 첨가물이 상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체에 첨가되어, 상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체의 유전 상수를 상기 제1 꼬임선의 도체의 절연체의 유전 상수보다 증가시켜서 상기 제1 및 제2 꼬임선 사이에서의 스큐가 감소되도록 하고,
   상기 제1 꼬임선의 절연체는 플루오르 폴리머이고, 상기 제2 꼬임선의 절연체는 플루오르 폴리머와 상기 무기 첨가물을 포함하는 조성물이고,
   상기 무기 첨가물은 탄산칼슘, 활석, 아연 산화물, 및 플루오르화 칼슘으로 이루어진 그룹에서 선택되고,
   상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체에 첨가된 상기 무기 첨가물은 상기 절연체의 손실 계수에 실질적인 영향을 주지 않는 것을 특징으로 하는 케이블.
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이블은, 상기 제1 꼬임선과 제2 꼬임선의 제1 꼬임길이와 제2 꼬임길이 사이의 꼬임길이를 각각 갖는 절연된 제3 꼬임선과 제4 꼬임선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 꼬임선의 절연체는 FEP이며, 상기 제2 꼬임선의 절연체는 FEP와 상기 무기 첨가물을 포함하는 조성물인 것을 특징으로 하는 케이블.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제3 꼬임선의 꼬임길이는 상기 제1 꼬임선보다 길고 상기 제2 및 제4 꼬임선보다 짧으며, 상기 제4 꼬임선의 꼬임길이는 상기 제1 및 제3 꼬임선보다 길고 상기 제2 꼬임선보다 짧으며, 상기 제4 꼬임선의 절연체에는 유전 상수를 증가시키기 위하여 첨가물이 첨가되는 것을 특징으로 하는 케이블.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 꼬임선과 제2 꼬임선을 통해 전파되는 신호들 사이에는 스큐가 존재하고, 상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체 내에 상기 무기 첨가물을 첨가함으로써, 상기 스큐가, 동일한 제2 꼬임 길이이고 상기 무기 첨가물이 없는 제2 절연체의 제2 꼬임선과 제1 꼬임선 사이에 발생하는 스큐보다 낮아지는 것을 특징으로 하는 케이블.
6. 제1 꼬임길이를 갖는, 절연된 도체로 된 제1 꼬임선;
   상기 제1 꼬임길이보다 긴 제2 꼬임길이를 갖는, 절연된 도체로 된 제2 꼬임선;
   상기 꼬임선들을 싸고 있는 하나 이상의 외피;를 포함하는 케이블로서,
   상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체는 무기 첨가물 및 상기 제1 꼬임선의 도체의 절연체의 폴리머와 다른 폴리머를 함께 사용한다는 점에서 상기 제1 꼬임선의 도체의 절연체와 다르고, 상기 무기 첨가물 및 다른 폴리머는 모두 상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체의 유전 상수를 상기 제1 꼬임선의 도체의 절연체의 유전 상수에 비해 증가시킬 수 있어, 상기 제1 및 제2 꼬임선 간의 스큐가 감소되며,
   상기 제1 꼬임선의 절연체는 FEP이고, 상기 제2 꼬임선의 절연체는 FEP와 다른 폴리머와 상기 무기 첨가물을 포함하는 조성물이고,
   상기 무기 첨가물은 탄산칼슘, 활석, 아연 산화물, 및 플루오르화 칼슘으로 이루어진 그룹에서 선택되고,
   상기 제2 꼬임선의 도체 상의 절연체에 첨가되는 상기 무기 첨가물은 상기 절연체의 손실 계수에 실질적인 영향을 주지 않고,
   상기 케이블은, 상기 제1 꼬임선과 제2 꼬임선의 제1 꼬임길이와 제2 꼬임길이 사이의 꼬임길이를 각각 갖는 절연된 제3 꼬임선과 제4 꼬임선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 꼬임선의 절연체 조성물의 폴리머는 폴리에틸렌 및 폴리아미드로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 케이블.
8. 제1항 또는 제6항에 있어서,
   상기 제1 꼬임선의 도체의 절연체는 비-발포 절연체인 것을 특징으로 하는 케이블.
9. 제1항 또는 제6항에 있어서,
   상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체는 비-발포 절연체인 것을 특징으로 하는 케이블.
10. 제6항에 있어서,
    상기 제2 꼬임선의 절연체 조성물은 ETFE, ECTFE 및 실리콘으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 케이블.
11. 제1 꼬임길이를 갖는, 절연된 도체로 된 제1 꼬임선;
    상기 제1 꼬임길이보다 긴 제2 꼬임길이를 갖는, 절연된 도체로 된 제2 꼬임선;
    상기 꼬임선들을 싸고 있는 하나 이상의 외피;를 포함하는 케이블로서,
    상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체는 무기 첨가물 및 상기 제1 꼬임선의 도체의 절연체의 폴리머와 다른 폴리머를 함께 사용한다는 점에서 상기 제1 꼬임선의 도체의 절연체와 다르고, 상기 무기 첨가물 및 다른 폴리머는 모두 상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체의 유전 상수를 상기 제1 꼬임선의 도체의 절연체의 유전 상수에 비해 증가시킬 수 있어, 상기 제1 및 제2 꼬임선 간의 스큐가 감소되며,
    상기 제1 꼬임선의 절연체는 FEP이고, 상기 제2 꼬임선의 절연체는 FEP와 다른 폴리머와 상기 무기 첨가물을 포함하는 조성물이고,
    상기 무기 첨가물은 탄산칼슘, 활석, 아연 산화물, 및 플루오르화 칼슘으로 이루어진 그룹에서 선택되고,
    상기 제2 꼬임선의 도체의 절연체에 첨가되는 상기 무기 첨가물은 상기 절연체의 손실 계수에 실질적인 영향을 주지 않는 것을 특징으로 하는 케이블.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제

Images