KR101897489B1 - 전자기 유도영향 회피 케이블 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자기 유도영향 회피 케이블에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자기장에 의해 케이블에 발생되는 유도 전류로 인하여 전기기기의 오동작이 일어나는 것을 방지하는 전자기 유도영향 회피 케이블에 관한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 특징에 따른 전자기 유도영향 회피 케이블은 전류의 진행 방향이 반대인 제1 케이블과 상기 제1 케이블로부터 일정거리 이격되어 배치되고 전류의 진행 방향이 정방향인 제2 케이블 및 제3 케이블을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 케이블의 일단이 상기 제2 케이블 또는 제3 케이블중에서 어느 하나의 일단에 연결되고, 상기 제1 케이블의 타단은 상기 제2 케이블 또는 제3 케이블중에서 다른 하나의 반대측단에 연결되어 구성될수 있다.
또한, 상기 제1 케이블은 소스원으로부터 상대적으로 근거리에 배치되고, 상기 제2 케이블 및 제3 케이블은 소스원으로부터 상대적으로 원거리에 배치됨으로써 소스원으로부터 제1 케이블에 유도되는 전자기장과 제2 케이블 및 제3 케이블에 유도되는 전자기장이 서로 상쇄시킬수 있다.

Description

전자기 유도영향 회피 케이블{Electromagnetic inductive effect avoidance cable}
본 발명은 전자기 유도영향 회피 케이블에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자기장에 의해 케이블에 발생되는 유도 전류로 인하여 전기기기의 오동작이 일어나는 것을 방지하는 전자기 유도영향 회피 케이블에 관한 것이다.
각종 전자기기 및 통신기기의 증가로 인하여 이를 제어하기 위한 신호 전달 케이블 및 데이터 전송 케이블이 증가하고 있다.
이외에도 급전 케이블을 비롯한 다양한 용도의 케이블에 대한 사용 증가로 인해 각 케이블들간에 서로 전자기적 영향을 주는 외계 간섭(Alien cross talk)이 발생하기도 한다.
이러한 전자기장 환경에서의 유도현상은 전자기기의 오동작을 일으키는 노이즈 발생의 원인이 될수 있다.
또한, 무력전력전송, 차단기 및 의료기기와 같이 인명 피해로 직접 연결될 수 있는 전기기기에서의 신호전달 오동작은 심각한 문제가 될수 있다.
그러므로, 전자기장 환경에서의 유도현상으로 인한 전기기기의 오동작을 방지할 수 있는 케이블이 요구된다.
등록실용신안 제0328606호에는 케이블 전선의 외피에 분말 훼라이트를 혼합하여 전기장과 자기장을 차폐하는 분말 훼라이트를 이용한 전자기장차폐 케이블전선이 제시되어 있다.
상기 고안은 종래에 케이블 전선을 보호하기 위하여 합성수지 또는 고무 재료를 외피로 사용함으로써 외부로부터의 전자기장에 민감하게 반응하는 문제점을 개선한 것으로서, 케이블 전선의 외피 재료에 분말 훼라이트를 혼합하여 자기장을 차폐할수 있는 효과가 있다.
그러나, 차폐 물질을 통하여 전자기 영향을 회피하는 차폐 케이블은 케이블 전선의 외피에 있는 차폐 물질이 손상될 경우에 차폐 효율이 떨어지게 되고, 전자기장의 환경에서 신호전달의 신뢰성을 확보할수 없는 문제점이 있다.
대한민국 등록실용신안 제0328606호(2003년 09월 29일 공고)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결한 것으로서, 케이블에 대한 외부의 충격이나 외피의 파손으로 인하여 차폐 물질이 손상될 경우에도 전자기장 환경에서 케이블에 발생되는 유도현상으로 인한 노이즈를 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 특징에 따른 전자기 유도영향 회피 케이블은 전류의 진행 방향이 반대인 제1 케이블과 상기 제1 케이블로부터 일정거리 이격되어 배치되고 전류의 진행 방향이 정방향인 제2 케이블 및 제3 케이블을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 케이블의 일단이 상기 제2 케이블 또는 제3 케이블중에서 어느 하나의 일단에 연결되고, 상기 제1 케이블의 타단은 상기 제2 케이블 또는 제3 케이블중에서 다른 하나의 반대측단에 연결되어 구성될수 있다.
또한, 상기 제1 케이블은 소스원으로부터 상대적으로 근거리에 배치되고, 상기 제2 케이블 및 제3 케이블은 소스원으로부터 상대적으로 원거리에 배치됨으로써 소스원으로부터 제1 케이블에 유도되는 전자기장과 제2 케이블 및 제3 케이블에 유도되는 전자기장이 서로 상쇄시킬수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자기 유도영향 회피 케이블은 전자기장의 유도현상으로 인해 케이블에서 노이즈가 발생하는 것을 방지함으로써 신호전달의 오동작으로 인한 사고를 차단시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자기 유도영향 회피 케이블을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자기 유도영향 회피 케이블에 있어서, 루프 케이블이 반복적으로 연결되는 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자기 유도영향 회피 케이블의 단면을 통해 전자기장 유도현상의 상쇄 알고리즘을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 또는 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명은 전자기 유도영향 회피 케이블에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자기장에 의해 케이블에 발생되는 유도 전류로 인하여 전기기기의 오작동이 일어나는 것을 방지하는 전자기 유도영향 회피 케이블에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 전자기장 환경에서 케이블에 발생되는 유도현상을 회피하기 위하여 케이블에 유도되는 전자기장의 크기와 방향을 조절함으로써 유도 영향을 서로 상쇄시킬수 있는 전자기 유도영향 회피 케이블에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자기 유도영향 회피 케이블을 나타내는 도면이다.
도 1에서 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전자기 유도영향 회피 케이블은 제1 케이블(11)과 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)을 포함할 수 있다.
여기에서, 제2 케이블(12)과 제3 케이블(13)의 전류 진행 방향은 동일하고, 제1 케이블(11)은 전류의 진행 방향이 다른 케이블과 반대 방향이다.
또한, 제1 케이블(11)의 일단이 제2 케이블(12) 또는 제3 케이블(13)중에서 어느 하나의 일단에 연결되고, 제1 케이블(11)의 타단은 제2 케이블(12) 또는 제3 케이블(13)중에서 연결이 이루어지지 않은 다른 하나의 반대측단에 연결되어 루프케이블(10)을 형성할 수 있다.
즉, 루프 케이블(10)은 'ㄷ' 형상의 케이블 우측 하단에 'ㄱ' 형상의 케이블 하단이 연결되어 이루어진 형상이 될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자기 유도영향 회피 케이블에 있어서, 루프 케이블이 반복적으로 연결되는 구성을 나타내는 도면이다.
도 2에서 도시된 바와 같이 제1 케이블(11)은 소스원(20)으로부터 상대적으로 근거리에 배치되고, 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)은 소스원(20)으로부터 상대적으로 원거리에 배치됨으로써 소스원(20)으로부터 제1 케이블(11)에 유도되는 전자기장과 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)에 유도되는 전자기장이 서로 상쇄될수 있도록 한다.
즉, 제1 케이블(11)과 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)에 유도되는 전자기장이 서로 상쇄되도록 하는 알고리즘은 다음의 [수학식 1]로 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Iind1 = Iind2 + Iind3
여기에서, Iind1은 제1 케이블(11)에 유도되는 전자기장에 의한 유도 전류이고, Iind2는 제2 케이블(12)에 유도되는 전자기장에 의한 유도 전류이며, Iind3은 제3 케이블(13)에 유도되는 전자기장에 의한 유도 전류이다.
또한, 소스원(20)에는 급전 케이블이 포함될 수 있다.
상기 [수학식 1]과 쿨롱의 방정식을 이용하여,
[수학식 2]
q1/(4πε0r1 2) = q2/(4πε0r2 2) + q3/(4πε0r3 2) 로 나타낼 수 있다.
여기에서, ε0는 자유공간에서의 유전율이고, q1, q2 및 q3는 각각 제1 케이블(11), 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)의 전하량이며, r1, r2 및 r3는 각각 소스원(20)으로부터 제1 케이블(11), 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)의 거리이다.
상기 [수학식 2]에서 보는 바와 같이 소스원(20)으로부터 제1 케이블(11), 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)에 유도되는 전자기장의 크기는 소스원(20)으로부터 각 케이블(11, 12, 13)의 거리 제곱에 반비례하는 특성을 나타낼 수 있다.
제1 케이블(11), 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)에 흐르는 전류가 동일하다고 할때, 동일한 소스원(20)으로부터 각 케이블(11, 12, 13)에 유도되는 전자기장의 크기는 다음식에서 보는 바와 나타낼 수 있다.
q/(4πε0r1 2) = q/(4πε0r2 2) + q/(4πε0r3 2)
이를 다시 정리하면,
[수학식 3]
1/(r1 2) = 1/(r2 2) + 1/(r3 2)
상기 [수학식 3]을 이용하여 소스원(20)으로부터 제1 케이블(11)과 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)의 위치를 배치하면 전자기장 유도 영향을 서로 상쇄시킬수 있다.
이때, 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)이 소스원(20)으로부터 동일한 반경거리에 위치하는 경우에는 소스원(20)으로부터 제1 케이블(11)과 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)의 거리비가 1 : √2의 비율로 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 루프 케이블(10)은 적어도 2개 이상이 반복적으로 연결되어 구성될 수 있다.
이때, 서로 인접하는 루프 케이블(10)은 도 2에서 도시된 바와 같이 좌우 대칭되도록 연결 될수 있다.
이로 인하여, 각 루프 케이블(10)을 이루는 제1 케이블(11), 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)은 각 루프 케이블(10)에 대하여 반복적으로 전자기장을 상쇄시킬수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자기 유도영향 회피 케이블의 단면을 통해 전자기장 유도현상의 상쇄 알고리즘을 나타내는 도면이다.
도 3에는 제1 케이블(11), 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)의 전류 진행 방향에 따른 전자기장의 방향이 원호 형상의 화살표로 나타나 있다.
전류 진행 방향이 전방향으로 나타나는 제1 케이블(11)의 전자기장은 반시계방향이고, 전류 진행 방향이 후방향으로 나타나는 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)은 시계 방향의 전자기장을 나타낸다.
또한, 크기가 각각 다르게 표현되어 있는 사선 형상의 화살표는 소스원(20)으로부터 거리에 따른 제1 케이블(11), 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)의 전자기장 크기를 나타내고 있다.
도 3에서 도시된 바와 같이 제1 케이블(11)과 제2 케이블(12) 및 제3 케이블(13)은 서로 반대 방향의 전자기장을 발생하고, 전자기장의 크기에 있어서는 소스원(20)으로부터 거리에 반비례하여 제1 케이블(11), 제2 케이블(12), 제3 케이블(13)의 크기 순으로 나타나고 있다.
이와 같이 본 발명은 케이블에 유도되는 전자기장의 크기와 방향을 조절함으로써 전자기장 유도 영향을 서로 상쇄시키는 전자기 유도영향 회피 케이블에 관한 것이다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10 : 루프 케이블 11 : 제1 케이블
12 : 제2 케이블 13 : 제3 케이블
20 : 소스원

Claims (4)

  1. 소스원으로부터 발생하는 전자기장의 유도 영향을 회피하는 전자기 유도영향 회피 케이블에 있어서,
    소스원과,
    상기 소스원으로부터 상대적으로 근거리에 배치되는 제1 케이블과,
    상기 제1 케이블로부터 일정거리 이격되어 배치되고, 상기 소스원으로부터 상대적으로 원거리에 배치되며, 전류의 진행 방향이 상기 제1 케이블과 역방향인 제2 케이블 및 제3 케이블을 포함하되,
    상기 제1 케이블의 일단이 상기 제2 케이블 또는 제3 케이블 중에서 어느 하나의 일단에 연결되고,
    상기 제1 케이블의 타단은 상기 제2 케이블 또는 제3 케이블 중에서 다른 하나의 반대측단에 연결되는 루프 케이블로 구성되며,
    인접하는 상기 루프 케이블은 서로 좌우 대칭되도록 배치되고,
    상기 소스원으로부터 상기 제1 케이블에 유도되는 전자기장과 상기 소스원으로부터 상기 제2 케이블 및 제3 케이블에 유도되는 전자기장이 서로 상쇄되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기 유도영향 회피 케이블.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 케이블과 제2 케이블 및 제3 케이블은 상기 소스원으로부터 다음의 [수학식 1]에 의해 추출되는 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기 유도영향 회피 케이블.
    [수학식 1]
    1/(r1 2) = 1/(r2 2) + 1/(r3 2)
    (여기에서, r1은 소스원으로부터 제1 케이블의 거리,
    r2는 소스원으로부터 제2 케이블의 거리, r3는 소스원으로부터 제3 케이블의 거리)
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