KR102022982B1 - 고차폐성을 갖는 동철 합금 케이블 - Google Patents

고차폐성을 갖는 동철 합금 케이블 Download PDF

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Abstract

동철합금 성분 및 특정 성분을 일정 성분비로 포함하는 복수의 층으로 구비되는 케이블을 이용함으로써, 전자계 차폐 성능을 크게 향상시킬 수 있는 고차폐성을 갖는 동철 합금 케이블을 제공할 수 있다.

Description

고차폐성을 갖는 동철 합금 케이블{COPPER-FERROUS ALLOY CABLE HAVING MAGNETIC HIGH SHIELD AND METHOD THEREOF}
본 발명은 높은 차폐성을 갖는 동철 합금 케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동철합금 성분 및 특정 성분을 일정 성분비로 포함하는 복수의 층으로 구비되는 케이블을 이용함으로써, 전자계 차폐 성능을 크게 향상시킬 수 있는 고차폐성을 갖는 동철 합금 케이블에 관한 것이다.
일반적으로 케이블은 보통 보호 피복이나 외장 안에 하나 이상의 전선이나 광섬유의 묶음이 절연된 상태로 내장되어 있으며, 전선은 높은 전도도와 전기저항이 적고, 견인강도가 요구되므로 1 ~ 5㎜ 정도의 구리선을 몇 줄 내지 몇십 줄을 한데 꼬은 동연선(銅撚線)이나, 중심부에 강철선을 꼬아 넣고 둘레에는 알루미늄선을 사용한 강심(鋼心) 알루미늄선을 사용하고 있으며, 27.5만V의 초고압 송전선에서는 이 같은 도체를 다시 몇 가닥 다발로 만든 복도체 방식(複導體方式)이 주류를 이루고 있다.
상기한 케이블은 용도에 따라 전력용 케이블과 정보 통신분야의 제어용 케이블 등으로 사용되고 있으며, 제어용 케이블의 경우에는 외부로부터 발생되는 전자기파 및 정전기에 의해 케이블 내의 전기 신호 등에 노이즈(noise)가 발생되는 것을 방지하기 위해 전자기파를 차폐하여야 한다.
전자기파 차폐기술로는 동 테이프나 알루미늄 테이프를 피복하는 방식으로 전자기파 차폐가 적용되는 통신케이블에 적용되고 있으나, 동이나 알루미늄, 철 등 일반적인 금속소재로는 차폐가 되지만, 자기파는 일반적인 금속으로는 차폐가 어렵고 비철이 아닌 철을 사용했을 경우에는 단심케이블의 경우 전자기유도에 의한 열이 발생되어 케이블의 수명 단축이나 노후화가 빠르게 진행되는 문제점이 있을 뿐 아니라 내식성이 약해 추가로 도금 공정이 필요하며 또 더 나아가 동테이프를 감고 다시 연철테이프를 감거나 연철테이프를 감고 동선으로 감는 방식을 사용하고 있으나, 열이 발생되거나 이중작업으로 인한 케이블 생산비용의 증가, 철의 부식을 방지하기 위한 도금 비용의 증가에 따른 문제점 및 차폐효과도 30㏈ 이하의 수준으로서 40㏈ 이상의 차폐 수준을 요구하는 제어용 케이블이나 10미크론 정도의 극압연박을 사용하는 차폐재로는 생산이 불가했던 문제점이 있었다.
상기한 전자기파 차폐 기술과 관련하여 선행기술로 예를 들면, 국내 특허공보 공고번호 1990-2983호에 주석 1-4중량%, 안티몬 2-7중량% 등으로 이루어진 '연합금 박엽체 및 이를 사용한 케이블 피복용 연 라미네이트 테이프를 개시하고 있으나, 연합금은 내식성은 뛰어나나, 도전성이 떨어져 전자기파 차폐효과가 떨어지는 단점이 있으며, 또 국내 등록특허공보 등록번호 제10-567739호에는 알루미늄 포일층과; 상기 알루미늄 포일층의 일면에 접착제층을 매개로 하여 접착되어 적층되는 필름층과; 상기 필름층의 외면에 우레탄 계열의 수지 용액을 입혀 건조시켜서 히트실링 처리되어 형성되는 우레탄수지 접착층과; 펠릿을 용융시킨 상태에서 상기 우레탄수지 접착층의 외면에 분출하여 코팅 형성되어 적층되는 본딩층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미늄 마일라 테이프를 개시하고 있으나, 필름층을 갖으며, 접착제 등으로 양 층을 적층하는 등 제조공정이 복잡하여 생산성이 저하되며, 층과 층 사이가 벌어지는 문제점이 있을 뿐 아니라 동이나 알루미늄, 철 등의 소재에서는 0.1㎒ 에서 100㎒에 이르는 저주파 영역에서는 전자기파 차폐 효과가 거의 없는 문제점이 있다.
더불어, 최근에 4차 산업혁명의 핵심으로 대용량 고속무선 통신인 5G가 각광받고 있고, 이 경우에 고주파 전송에 따른 전자 자기파 문제가 소형화된 디스플레이 기기에 심각하게 발생되지만 이에 대한 뚜렷한 해결책이 제시되지 못하고 있다.
따라서, 최근 소형화된 디스플레이 기기에서 상기 전계 뿐만 아니라 자계 차폐제가 가지고 있는 문제점들을 해결하면서도 고전도성을 유지할 수 있는 차폐성을 갖는 제품의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
공개특허공보 제10-2010-0012590호 (2010.02.08) 등록특허공보 제10-0374422호 (2003.03.04) 공개특허공보 제10-2005-0109545호 (2004.09.23)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 동철합금 성분 및 특정 성분을 일정 성분비로 포함하는 복수의 층으로 구비되는 케이블을 이용함으로써, 전자계 차폐 성능을 크게 향상시킬 수 있는 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블은,
철(Fe), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하는 코어;
상기 코어를 절연하는 절연층; 및
철(Fe), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하며 상기 절연층 외측에 구비되는 편조선;을 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 철과 구리를 특정 함량 이상으로 포함하더라도 철간의 편석을 방지하도록 동철합금 케이블을 구성함으로써, 전자기파 차폐 효과가 극대화하여 오디오 장치, 정밀기계나 로봇, 자동차 등의 회로에서 노이즈에 의한 오작동 제어가 용이할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 코어 및 편조선 중 적어도 하나는 구리 90중량% 내지 99중량%, 철은 1 중량% 내지 10중량% 범위 이내를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 편조선은 400 내지 2,000 denier의 섬도를 갖는 1 또는 2가닥 이상을 합사한 섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 절연층은 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride), 가교 폴리염화 비닐(Polyvinyl chloride, crosslinked), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리아미 드(Polyamide), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene), 불화계 에 틸렌 프로필렌 (Fluorinated ethylene propylene), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (Ethylen tetrafluoroethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리비닐리덴플루 오르(Polyvinyliden fluorid), 퍼플루오로알콕시 코폴리머 (Perfluoroalkoxy copolymer), 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane), 열가소성 폴리에테르 폴리우레탄 (Thermoplastic polyether polyurethane), 열가소성 폴리에테르 에스테르 일레스토머 (Thermoplastic polyether ester elastomer), 열가소성 폴리 에테르 일레스토머 (Thermoplastic polyether elastomer), 열가소성 폴리스티렌 블록 코폴리머 (Thermoplastic polystyrene block copolymer), 열가소성 폴리아미드 일레스토머 (Thermoplastic polyamide elastomer), 실리콘 러버(Silicone rubber)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 동철합금 케이블은, 은(Ag), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 제 2 절연층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 제 2 절연층은 테이프 또는 알루미늄 호일 형태일 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 동철합금 케이블은,
ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene), FEP(Fluoroethylenepropylene), PFA(Per Fluoro Alcoxide resine), THV(tetrafluoroethylenehexafluoropropylene-Vinylidenfluoride), PVDF(Polyvinylidene fluoride) 및 폴리우레탄계 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 피복층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 피복층은 1mm 내지 5mm의 두께 범위를 갖을 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 코어는 표면에 은(Ag) 도금된 적어도 하나의 구리선을 연선(stranding)하여 형성될 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 코어 또는 편조선은 상기 철(Fe), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하는 주물을 이용하여 수평연속 주조 방식으로 제조될 수 있다.
한편, 본 발명은 전술한 동철합금 모재를 포함하는 동철합금 케이블을 제조하는 방법을 제공하는 바,
구체적으로, 철(Fe), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 동철합금을 용탕에 대략 50 내지 90%로 채우고 10 내지 50 시간 동안 용융시키는 단계; 동철 모재와 전기동을 계량하는 단계; 탈산제 투입량을 계량하는 단계; 상기 동철모재를 장입 전에 100 내지 300도 온도범위로 예열하는 단계; 상기 전기동, 동철 모재 및 탈산제를 장입하는 단계; 및 초기 출탕 시에 1000 내지 1500도 온도범위를 유지하면서 1100 내지 1300도 온도 범위에서 인출하는 단계;를 포함할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블은 동철합금 성분 및 특정 성분을 일정 성분비로 포함하는 복수의 층으로 구비되는 케이블을 이용함으로써, 전자계 차폐 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명에 따른 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블은 코어 및 편조선을 제조하기 위한 동철합금 주물을 수평연속 주조 방식으로 제조하므로 최종 제품의 물성을 저하시키지 않으면서도 전자계에 대한 차폐성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 동철합금 오디오 케이블의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동철합금 오디오 케이블의 사시도이다;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동철합금을 이용한 수평연속 주조과정을 나타내는 사진들이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다. 다만, 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시 예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이, 종래의 케이블 구조에서는 최근 소형화되는 디스플레이 기기의 전자파 이외에 높은 자계에 대한 차폐 성능에서 만족한 만한 케이블 제작에 대한 한계가 있었다.
이에 본 발명에서는 동철합금 성분 및 특정 성분을 일정 성분비로 포함하는 복수의 층으로 구비되는 케이블을 이용함으로써, 전자계 차폐 성능을 크게 향상되도록 하여 전술한 문제점의 해결을 모색하였다.
도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 동철합금을 이용한 수평연속 주조과정을 나타내는 사진들이 나타나 있다.
도 3을 참조하면, 먼저, 철(Fe), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu)를 용탕에 70% 정도 채운 상태에서 위험요소 등을 제거하기 위하여 대략 20 시간에 걸쳐 안전하게 용융시킨다(a).
또, 합금 계획표에 따른 철동 모재와 전기동을 계량해 준비하고(b), 탈산재로 알루미늄(Al)을 1회 투입량을 정밀하게 계량하여 준비한다. 여기서, 상기 철동 모재는 주조단괴 형태로 습기에 취약하므로 바로 용탕에 장입하면 수증기 폭발이 일어날 수 있으므로 150 내지 200℃ 정도로 예열하여 습기를 완전 제거한 후에 장입한다(c). 장입 순서는 전기동, 철동모재 및 탈산제 순으로 장입시킨다. 그 다음, 출탕 준비를 하되 탕도를 가스토치로 데운 후에 출탕 온도를 대략 1280 내지 1320℃로 유지하고(d). 최초 주조물의 인출은 대략 1200℃에서 인출이 수행되어 주조된다.
한편, 도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 동철합금 오디오 케이블의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 철(Fe), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하는 코어(10), 코어(10)를 절연하는 절연층(20) 및 철(Fe), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하며 절연층(20) 외측에 구비되는 편조선(40)을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 본 발명에 따르면, 바람직하게 상기 구리(Cu)는, 상기 코어 또는 편조선 전체 100 중량부에 대해서, 90중량% 내지 99중량%으로 포함하고 상기 철은 1 중량% 내지 10중량% 범위로 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 구리는 93 내지 97 중량부로 포함하고 상기 철은 3 내지 7 중량부로 포함할 수 있다.
중심 도체인 코어(10)는 오디오 케이블의 중심선으로서, 도전성 있는 금속 소재를 사용할 수 있다. 예를 들어, 코더(10)는 복수의 금속선이 꼬여서 이루어진 것을 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다. 코어(10)가 두 개 이상의 금속선을 포함하는 경우, 상기 금속선들은 소정의 피치로 꼬여서 코어(10)를 형성하게 된다. 상기 피치가 약 0.5 mm 미만인 경우 코어(10)의 외경이 불필요하게 커지며 굴곡 특성이 나빠지게 되고, 약 3 mm 를 초과할 경우 금속선으로 이루어진 내부 도체가 조밀하게 연결되지 않고 빈틈이 생겨 커넥터 연결 시 접점 불량을 유발하는 문제가 있다.
따라서 상기 피치는 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기서, 상기 금속선의 직경은 주파수 특성(RadioFrequency; RF)을 고려할 수 있다.
절연층(20)은 코어(10) 및 금속 차폐층인 편조선(40) 사이에 구비되어 전자기파 에너지의 에너지 손실을 방지하는 유전층으로서, 상기 중심도체 및 차폐층 사이를 절연하는 유전체를 포함할 수 있다. 상기 절연층은 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride), 가교 폴리염화 비닐(Polyvinyl chloride, crosslinked), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리아미 드(Polyamide), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene), 불화계 에틸렌 프로필렌 (Fluorinated ethylene propylene), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (Ethylen tetrafluoroethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리비닐리덴플루 오르(Polyvinyliden fluorid), 퍼플루오로알콕시 코폴리머 (Perfluoroalkoxy copolymer), 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane), 열가소성 폴리에테르 폴리우레탄 (Thermoplastic polyether polyurethane), 열가소성 폴리에테르 에스테르 일레스토머 (Thermoplastic polyether ester elastomer), 열가소성 폴리 에테르 일레스토머 (Thermoplastic polyether elastomer), 열가소성 폴리스티렌 블록 코폴리머 (Thermoplastic polystyrene block copolymer), 열가소성 폴리아미드 일레스토머 (Thermoplastic polyamide elastomer), 실리콘 러버(Silicone rubber) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 폴리에틸렌(PE)계 수지는, 예를 들어, 고밀도 폴리에틸렌(High Density Poly Ethylene; HDPE), 중밀도 폴리에틸렌(Medium Density Poly Ethylene; MDPE), 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Poly Ethylene; LDPE) 및 선상 저밀도폴리에틸렌(Linear Low Density Poly Ethylene; LLDPE) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 상기 중합체 배합물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 구현예에 있어서, 절연층(20)은 약 40 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 의 두께일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 절연층(20) 형성을 위한 피복 공정은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 압출하여 피복할 수 있다.
편조선(40)은 피복재로 사용되는 바, 이러한 편조선(40)은 코어(10)를 외부에서 감쌈으로써 코어(10)로부터 발생되는 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있다. 즉, 이러한 편조선(40)은 여러가닥의 가는 소선을 서로 꼬아서 제조하게 되는 바, 각각의 소선은 동(Cu)과 철(Fe)의 합금을 포함하여 구성된다. 이와 같이 동철합금으로 편조선(40)을 제조하는 경우, 먼저 용융상태의 동과 철을 서로 합금하는 바, 이때 동의 내부에 철이 침상으로 고용된다.
이와 같이 침상의 철이 동의 내부에 고용되면, 전자파가 도달하는 경우 전계에 의한 자기장과 자계에 의한 전기장이 침상의 철과 구리의 내부표면으로부터 형성된다. 따라서, 침상의 철에 형성된 자기장이 피뢰침의 역할을 하여 주변의 전기장을 흡수하고, 전계에 의한 자기장과 자계에 의한 자기장은 반대방향성을 가져 철에 히스테리시스 현상을 일으키며 소멸한다.
이때, 침상의 철에 형성된 자기장이 피뢰침의 역활을 하여 주변의 전기장을 흡수하고, 전계에 의한 자기장과 자계에 의한 자기장은 반대방향성을 가져 철에 히스테리시스 현상(Hysteresis)을 일으키며 소멸한다. 히스테리시스 현상이란 자성체가 될 수 있는 금속에 자계가 작용하여 자석이 된 후 자계를 끊어도 자성이 없던 상태로 돌아가지 않고 자성체로 남는 현상을 의미한다.
이 현상은 순간적이고도 반복적으로 지속되어 전자파를 효과적으로 차폐하게 된다. 특히 에너지가 강한 고주파에서 차폐성이 더욱 높아지며, 또한 전기 에너지 현상은 순간적이고도 반복적으로 지속되어 전자파를 효과적으로 차폐하게 된다. 특히 에너지가 강한 고주파에서 차폐성이 더욱 높아지며, 또한 전기 에너지가 소멸되어 잔류하지 않으므로 내아크성(스파크가 나지 않음)이 좋다.
이와 같이 동철합금 성분의 가는 상기 소선을 여러 가닥 꼬아서 편조선(40)을 제조하고, 이 편조선(40)을 케이블의 피복재로 사용함으로써 케이블에서 발생하는 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있다.
동철합금(Copper Ferrous Alloy: CFA)은 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려진 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들면, 전술한 수평연속 주조방식 이외에 철을 완전히 용해시킨 용탕 내에 구리와 플럭스를 투입하고 용해시킨 다음 용탕 표면의 플럭스를 제거하고 응고시켜 빌렛을 제조하는 방법으로도 제조할 수 있다.
도 2에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동철합금 오디오 케이블의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 상기 동철합금 오디오 케이블(100)에서, 절연층(20)과 편조선(40) 사이에 차폐테이프(30) 및 편조선(40)의 외면을 감싸는 피복층(50)을 추가로 더 포함한다는 점을 제외하고 전술한 바와 동일하므로 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다.
여기서, 본 발명에 따르면, 차폐테이프(30)는 은 및 동으로 도금된 테이프 형태인 알루미늄 호일로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 피복층(50)은 특별히 제한되는 것은 아니며, 폴리에틸렌 또는 폴리비닐클로라이드와 같은 부도체 특성을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 하나의 예에서, 불소화 폴리머와 같은 낮은 스모크 절연체(smoke insulation)가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
<실시예 1> 구리합금 주물 제조
철(Fe), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu)를 하기 표 1의 함량비로 1200℃의 용해로 내에 투입하여 주 원료들을 서서히 용해시킨다. 이를 30분 정도 유지한 후 주 원료인 금속들이 완전히 용해되지 않고 70중량% 정도 용해된 상태에서 온도를 1300℃ 로 상승시켜 1시간 정도 온도를 유지한다. 이후 금속들이 완전히 용해시킨다. 이 때, 가스 폭발성 분출, 누탕 등의 위험요소를 방지하기 위하여 대략 20시간에 걸쳐 천천히 용해시킨다.
이후 전기동 및 철동모재를 장입하되 150 내지 200℃ 정도로 가열하여 습기를 완전히 제거한 후에 순수한 알루미늄 탈산제를 대략 1 내지 5 중량부로 투입하고 용해로의 온도를 서서히 상승시키면서 산소와 불순물을 제거한다. 마지막으로 도 3에 따른 수평연속 주조방식을 이용하여 대략 1200℃에서 인출을 시작하여 1280 내지 1320℃의 출탕 온도로 유지하면서 최종 동철합금 주물을 제조하였다.
종류 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
Cu 95.53657 90.85992 98.14936 99.18746 89.18746 95.53657 95.53657
Fe 4.34589 8.68873 1.58933 0.74584 10.64584 4.34589 4.34589
Zn 0.04456 0.09778 0.04597 0.00885 0.00885 0.04456 0.04456
Ni 0.05985 0.08697 0.03724 - 0.06548 0.05985 0.05985
Sn 0.00599 0.09876 0.01254 0.05693 0.08693 0.00599 0.00599
Cr 0.00360 0.09895 0.07391 - 0.00451 0.00360 0.00360
Mg 0.00354 0.06886 0.09165 - - 0.00354 0.00354
합계(%) 100 100 100 100 100 100 100
<실시예 2~3>
상기 표 1과 같이 함량비를 달리한 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 동철합금 주물을 제조하였다.
[비교예]
<비교예 1~2>
상기 표 1과 같이 함량비 및 주조 방법을 달리한 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 동철합금 주물을 제조하였다.
<비교예 3~4>
하기 표 2와 같이 주조 방법을 달리한 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 동철합금 주물을 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
탈산제(Al) 3 2 3 3 3 3 3
주조방식 수평연속주조 수평연속주조 수평연속주조 수평연속주조 수평연속주조 수직주조 원심주조
[실험예]
상기 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 구리합금 주물을 제조한 후에 7가닥을 1가닥으로 연선(stranding)하여 중심 도체를 제조하고 플루오르화에틸렌프로필렌(Fluorinatedethylene propylene, FEP)을 50 ㎛ 두께로 절연 압출하여 상기 중심 도체를 둘러 쌓았다. 그 다음에, 상기 절연층 위에 상기 실시예 1에 따른 구리합금 주물을 이용하여 편조선을 형성시켜 동철합금 케이블을 제조한 후 물성을 테스트하고 하기 표 3에 그 결과를 나타내었다.
종류 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
임피던스 Ω 50±3 50±3 50±3 50±3 50±3 50±3 50±3
전동선로 손실
(transmission line loss) 		1~990 dB/m 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
1000 0.3 0.5 0.6 0.9 1.2 0.7 0.8
정재파비
(VSWR: voltage standing wire ratio) 		200MHz 1.01 1.03 1.04 1.18 1.22 1.09 1.10
800MHz 1.03 1.02 1.03 1.17 1.25 1.09 1.09
1000MHz 1.12 1.19 1.25 1.53 1.65 1.39 1.41
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1과 비교하여, 실시예 2 내지 실시예 3의 경우에 유사한 성능을 가짐을 알 수 있으나, 구리(Cu) 99.18746 중량%와 철(Fe) 0.74584중량%로 포함하는 비교예 1의 경우에 성능이 다소 감소되었고, 구리(Cu) 89.18746 중량%와 철(Fe) 10.64584 중량%로 포함하는 비교예 2의 경우에 성능이 크게 감소되었다. 또한, 실시예 1과 동일한 조성물과 함량비를 포함하지만 수직주조 방식으로 제조된 비교예 1 및 원심주조 방식으로 제조된 비교예 4의 경우에 수평연속 주조방식으로 제조된 실시예 1과 비교하여 성능이 다소 감소되는 것을 확인할 수 있다.
본 발명에서는 상기 동철합금 오디오 케이블을 예로 설명하였으나, 전자계 차폐로 사용될 수 있는 용도이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 안테나와 같은 통신 장비를 포함하여, 차량, 선박, 의료, 반도체 소재 등에 모두 사용될 수도 있음은 물론이다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 코어 20: 절연층
30: 차폐테이프 40: 편조선
50: 피복복층

Claims (10)

  1. 철(Fe), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하는 코어;
    상기 코어를 절연하는 절연층; 및
    철(Fe), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하며 상기 절연층 외측에 구비되는 편조선;을 포함하는 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블에 있어서,
    상기 코어 및 편조선 중 적어도 하나는 수평연속 주조 방식으로 제조되는 것을 특징으로 하고,
    상기 수평연속 주조 방식은 철(Fe), 아연(Zn), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 동철합금을 용탕에 50 내지 90%로 채우고 10 내지 50 시간 동안 용융시키는 단계; 동철 모재와 전기동을 계량하는 단계; 탈산제 투입량을 계량하는 단계; 상기 동철모재를 장입 전에 100 내지 300도 온도범위로 예열하는 단계; 상기 전기동, 동철 모재 및 탈산제를 장입하는 단계; 및 초기 출탕 시에 1000 내지 1500도 온도범위를 유지하면서 1100 내지 1300도 온도 범위에서 인출하는 단계;를 포함하는 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 및 편조선 중 적어도 하나는 구리 90중량% 내지 99중량%, 철은 1 중량% 내지 10중량% 범위 이내를 포함하는 것을 특징으로 하는 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 편조선은 400 내지 2,000 denier의 섬도를 갖는 1 또는 2가닥 이상을 합사한 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride), 가교 폴리염화 비닐(Polyvinyl chloride, crosslinked), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리아미 드(Polyamide), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene), 불화계 에 틸렌 프로필렌 (Fluorinated ethylene propylene), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (Ethylen tetrafluoroethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리비닐리덴플루 오르(Polyvinyliden fluorid), 퍼플루오로알콕시 코폴리머 (Perfluoroalkoxy copolymer), 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane), 열가소성 폴리에테르 폴리우레탄 (Thermoplastic polyether polyurethane), 열가소성 폴리에테르 에스테르 일레스토머 (Thermoplastic polyether ester elastomer), 열가소성 폴리 에테르 일레스토머 (Thermoplastic polyether elastomer), 열가소성 폴리스티렌 블록 코폴리머 (Thermoplastic polystyrene block copolymer), 열가소성 폴리아미드 일레스토머 (Thermoplastic polyamide elastomer), 실리콘 러버(Silicone rubber)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 동철합금 케이블은,
    은(Ag), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 제 2 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 절연층은 테이프 또는 알루미늄 호일 형태인 것을 특징으로 하는 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 동철합금 케이블은,
    ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene), FEP(Fluoroethylenepropylene), PFA(Per Fluoro Alcoxide resine), THV(tetrafluoroethylenehexafluoropropylene-Vinylidenfluoride), PVDF(Polyvinylidene fluoride) 및 폴리우레탄계 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 피복층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 피복층은 1mm 내지 5mm의 두께 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어는 표면에 은(Ag) 도금된 적어도 하나의 구리선을 연선(stranding)하여 형성되는 것을 특징으로 하는 고차폐성을 갖는 동철합금 케이블.
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