KR102086194B1 - 이종아머를 갖는 해저케이블 - Google Patents

이종아머를 갖는 해저케이블 Download PDF

Info

Publication number
KR102086194B1
KR102086194B1 KR1020160039953A KR20160039953A KR102086194B1 KR 102086194 B1 KR102086194 B1 KR 102086194B1 KR 1020160039953 A KR1020160039953 A KR 1020160039953A KR 20160039953 A KR20160039953 A KR 20160039953A KR 102086194 B1 KR102086194 B1 KR 102086194B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal wire
metal
cable
submarine cable
armor
Prior art date
Application number
KR1020160039953A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170038627A (ko
Inventor
정순철
김선태
차금환
박지용
김경수
김두연
이승철
김지영
Original Assignee
엘에스전선 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스전선 주식회사 filed Critical 엘에스전선 주식회사
Priority to US15/764,199 priority Critical patent/US10475553B2/en
Priority to EP16852010.4A priority patent/EP3358574A4/en
Priority to PCT/KR2016/010421 priority patent/WO2017057863A1/ko
Publication of KR20170038627A publication Critical patent/KR20170038627A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102086194B1 publication Critical patent/KR102086194B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/14—Submarine cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • H01B7/0208—Cables with several layers of insulating material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/28—Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
    • H01B7/2806—Protection against damage caused by corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H01B9/027—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of semi-conducting layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

본 발명은 이종아머를 갖는 해저케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 부식을 효과적으로 억제할 수 있고 케이블의 외경 증가와 구조적 불안정, 그리고 케이블의 생산 및 포설시 케이블의 파손을 회피할 수 있는 해저케이블에 관한 것이다.

Description

이종아머를 갖는 해저케이블{Submarine cable having bimetallic armours}
본 발명은 이종아머를 갖는 해저케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 부식을 효과적으로 억제할 수 있고 케이블의 외경 증가와 구조적 불안정, 그리고 케이블의 생산 및 포설시 케이블의 파손을 회피할 수 있는 해저케이블에 관한 것이다.
해저케이블은 대륙과 대륙, 육지와 섬 등과 같이 바다를 사이에 두고 격리된 두 지점 사이에 전력을 전송하기 위해 해저에 포설되는 케이블로서, 도 1a 및 1b는 각각 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 해저케이블(1000')은 일반적으로 도체(110'), 상기 도(110')를 감싸는 내부 반도전층(120'), 상기 내부 반도전층(120')을 감싸는 절연층(130'), 상기 절연층(130')을 감싸는 외부 반도전층(140') 및 상기 외부 반도전층(140')을 감싸는 금속시스층(150')을 포함하는 케이블 코어(100') 및 상기 케이블 코어(100')를 감싸는 케이블보호층(600') 등을 포함할 수 있고, 상기 케이블보호층(600')은 예를 들어 내부시스(610'), 금속보강층(630'), 상기 금속보강층(630') 상하에 배치된 베딩층(620',640'), 외부시스(650'), 아머(660'), 외부 써빙층(670') 등을 포함할 수 있다.
또한, 도 1b에 도시된 바와 같이, 해저케이블(1000')은 복수 개의 케이블 코어(100') 및 상기 복수 개의 케이블 코어(100')을 감싸는 케이블보호층(600')으로 이루어질 수도 있다. 여기서, 케이블 코어(100')는 도체(110'), 상기 도체(110')를 감싸는 내부 반도전층(120'), 상기 내부 반도전층(120')을 감싸는 절연층(130'), 상기 절연층(130')을 감싸는 외부 반도전층(140'), 상기 외부 반도전층(140')을 감싸는 금속시스층(150') 및 상기 금속시스층(150')을 감싸는 시스(160')를 포함할 수 있다.
해저케이블(1000')은 해저에 포설되기 때문에 어업활동이 활발한 지역에서는 선박의 닻이나 어구 등에 의해 손상되기 쉽고 해류나 파랑에 의한 해풍사태, 해저면과의 마찰 등 자연현상에 의해서도 손상되므로 이를 막기 위하여 일반적으로 금속 와이어로 이루어진 아머(660')를 갖는다.
아머(660')는 케이블을 취급 및 설치하는 동안 케이블(1000')의 기계적 특성과 성능을 강화하는 기능을 수행할 뿐만 아니라 외부 손상에 대한 저항을 제공하는 구조적 보강부이다. 일반적으로, 아머(660')는 중저 탄소 함유량을 갖는 강철, 아연도금강, 구리, 황동, 청동 등으로 이루어지고 단면 형태가 원형, 평각형 등인 와이어의 횡권에 의해 형성될 수 있다.
한편, 해저케이블(1000')은 포설시 일반적으로 물속에 설치되나, 일부는 다른 환경, 예를 들어, 해안 단부, 인접한 내륙부, 운하의 가장자리 등 육지에 매립되고, 이러한 육지는 물속에 비해 주변온도가 높기 때문에, 결국 해저케이블(1000') 중 육지에 매립되는 섹션에 의해 해저케이블(1000')의 전류 전달능력인 정격전류가 결정된다.
즉, 도체(100')에 흐르는 전류에 의해 발생된 자기장이 변화함으로써 높은 자기 투자율을 갖는 중저 탄소함유 강철과 같은 강자성 재료로 이루어지고 아머(660')를 구성하는 와이어에서의 자기 도메인의 회전이 유발되고, 이로 인한 자기 히스테리시스 손실(magnetic hysteresis loss)에 의한 온도 상승으로 해저케이블(1000')의 정격전류가 추가로 제한되게 되는데, 이러한 자기 히스테리시스 손실에 의한 온도 상승은 해저케이블(1000') 중 해저에 포설되어 해수의 냉각작용을 이용할 수 있는 섹션보다 상대적으로 주변온도가 높은 육지에 매립된 섹션에서 더욱 심각한 문제이므로, 결국 해저케이블(1000')의 정격전류는 케이블(1000') 중 육지에 매립된 섹션 때문에 제한되고, 또한 케이블 아머(660')의 도전성 재료에서 유도되어 열 형태로 에너지 손실을 유발하는 맴돌이 전류(eddy currents) 역시 마찬가지이다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 해저케이블은 케이블 중 제1 섹션(1100')의 아머를 구성하는 와이어(661a')는 일반 강철 와이어를 사용하고 제2 섹션(1200')의 아머를 구성하는 와이어(661b')는 자기 히스테리시스 손실 및 이로 인한 온도 상승을 최소화함으로써 케이블의 정격전류 제한을 최소화할 수 있도록 실질적으로 강자성이 없는 비강자성의 금속 와이어, 예를 들어, 스테인레스강으로 이루어진 와이어를 사용한다.
그러나, 종래 해저케이블은 상기 제1 섹션(1100')과 상기 제2 섹션(1200')의 경계에서 각 부분의 아머를 구성하는 상기 강철 와이어(661a')와 상기 스테인레스강 와이어(661b')가 맞대기 용접 등에 의해 서로 연결될 때, 상기 맞대기 용접 부분(664') 및 인접한 강철 와이어(661a')와 스테인레스강 와이어(661b')의 접촉면(665')이 전해질인 해수에 노출되는 경우 이종금속접촉부식, 즉 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 유발되어 상기 아머가 손상되는 문제가 있다.
한편, 미국특허 US 8,686,290에 나타난 바와 같이, 종래 해저케이블은 상기 갈바닉 부식을 억제하기 위해 상기 강철 와이어(661a')와 상기 스테인레스강 와이어(661b')의 맞대기 용접 부분(664') 위에 상기 와이어의 길이방향으로 아연로드 등의 희생양극을 접합시키나, 상기 와이어로부터 돌출된 희생양극에 의해 국소적으로 케이블의 외경이 증가하고 구조적으로 불안정해지며, 또한 표면이 불규칙하게 되어 케이블의 생산 및 포설 경로를 통과할 때 케이블이 파손될 우려가 있다.
그러므로, 이종 금속으로 이루어진 아머의 부식을 효과적으로 억제할 수 있는 동시에, 케이블의 외경 증가와 구조적 불안정, 그리고 케이블의 생산 및 포설시 케이블의 파손을 회피할 수 있는 해저케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 부식을 효과적으로 억제할 수 있는 해저케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 부식을 억제하기 위한 수단을 부가함에도 불구하고 케이블의 외경 증가와 구조적 불안정, 그리고 케이블의 생산 및 포설시 케이블의 파손을 회피할 수 있는 해저케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
하나 이상의 케이블 코어 및 상기 하나 이상의 케이블 코어를 감싸는 케이블 보호층을 포함하는 해저케이블로서, 상기 해저케이블은 적어도 부분적으로 해저에 포설되는 제1 섹션 및 적어도 부분적으로 육지에 포설되는 제2 섹션을 포함하고, 상기 케이블 코어는 도체, 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층 및 상기 외부 반도전층을 감싸는 금속시스층을 포함하고, 상기 케이블 보호층은 아머를 포함하고, 상기 아머는 상기 하나 이상의 케이블 코어를 나선형으로 감싸는 복수개의 금속 와이어를 포함하고, 상기 금속 와이어는 상기 제1 섹션에 배치된 아머에 포함되는 제1 금속 와이어와 상기 제2 섹션에 배치된 아머에 포함되는 제2 금속 와이어가 연결되어 이루어지고, 상기 제1 금속 와이어는 제1 금속재료로 이루어지고, 상기 제2 금속와이어는 상기 제1 금속재료와 상이한 제2 금속재료로 이루어지며, 상기 제1 금속 와이어와 상기 제2 금속 와이어의 연결부를 전해질로부터 차단하는 전해질 차단막을 포함하는, 해저케이블을 제공한다.
여기서, 상기 전해질 차단막 두께는 0.01 내지 2.0 mm 인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
또한, 상기 전해질 차단막 두께는 상기 금속 와이어 두께의 15% 이하인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
한편, 상기 제1 금속와이어는 제1 금속재료보다 자연전위가 낮은 제3 금속재료로 도금된 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
그리고, 상기 제1 금속재료는 강철인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
또한, 상기 제3 금속재료는 아연인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
나아가, 상기 제2 금속재료는 비강자성 금속인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
여기서, 상기 제2 금속재료는 스테인레스강인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
한편, 상기 해저케이블의 임의의 횡단면에 배치된 전해질 차단막의 갯수는 아래 수학식 1에 의해 정의되는 전해질 차단막 최대 갯수(Nt) 이하인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
[수학식 1]
Nt=Int[{(Da+Dc)×π-(Int((Da+Dc)×π×S÷Da)×Da)}÷(t×2)]
상기 수학식 1에서,
함수값 Int(x)는 x의 소수점 이하를 버린 정수이고,
Da는 금속 와이어의 직경(mm)이고,
Dc는 해저케이블에서 아머 내부의 외경(mm)이고,
S는 아래 수학식 2에 의해 정의되는 점적률이고,
[수학식 2]
점적률(S)={(금속 와이어 직경(mm)×금속 와이어 갯수)/금속 와이어들의 중심을 연결하는 원주의 길이(mm)}
t는 전해질 차단막의 두께(mm)이고,
상기 수학식 1 및 2에서,
금속 와이어의 직경(mm)은 제1 금속 와이어와 제2 금속 와이어가 연결된 금속 와이어의 직경으로서 제1 금속 와이어와 제2 금속 와이어의 연결부에 전해질 차단막이 형성되기 전의 직경(mm)이다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
또한, 상기 전해질 차단막은 상기 아머를 구성하는 평행하게 인접한 금속 와이어들에 있어서 상기 제1 금속 와이어와 상기 제2 금속 와이어의 측면이 서로 접촉하는 접촉면을 덮을 수 있는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
그리고, 상기 전해질 차단막의 길이는, 상기 전해질 차단막이 배치되는 상기 금속 와이어의 연결부와 상기 금속 와이어와 상하로 각각 인접한 다른 금속 와이어의 연결부 사이의 수평거리 중 짧은 수평거리 이하인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
나아가, 상기 전해질 차단막은 열수축튜브에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
여기서, 상기 열수축튜브는 불소계 수지, 실리콘계 수지, 폴리올레핀계 수지, 에틸렌-아세트산비닐계 공중합 수지 및 폴리에스테르계 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 수지를 포함하고, 수축 전의 내경이 8 내지 12 mm이고, 완전 수축시 내경이 2.4 내지 3.6 mm이며 완전 수축시 길이 변화는 약 -15% 이하인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
또한, 상기 열수축튜브는 내면에 접착제를 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
그리고, 상기 전해질 차단막은 알루미늄 테이프의 횡권에 의해 형성된 알루미늄 테이프층인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
여기서, 상기 알루미늄 테이프 두께는 0.01 내지 0.07 mm이고, 상기 알루미늄 테이프층의 두께는 0.1 내지 1mm인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
또한, 상기 전해질 차단막은 상기 금속 와이어의 연결부를 접착제로 도포하여 형성된 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
여기서, 상기 접착제는 금속 접착용 에폭시 본드인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
그리고, 상기 금속 와이어의 연결부는 방청제로 피복처리된 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
또한, 상기 제1 금속 와이어, 상기 제2 금속 와이어 또는 이들 모두의 표면이 고분자 수지에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
나아가, 상기 아머는 상기 금속 와이어와 평행하게 배열되며 상기 제1 금속재료 및 상기 제2 금속재료에 비해 자연전위가 낮은 제4 금속재료로 이루어지는 하나 이상의 희생양극선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
또한, 상기 케이블보호층은 베딩층, 아머 및 외부 써빙층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 해저케이블은 아머를 구성하는 금속 와이어의 부식을 효과적으로 억제하는 동시에 불필요한 케이블의 외경 증가와 케이블의 생산 및 포설시 케이블의 파손을 회피할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1a 및 1b는 종래 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 종래 해저케이블의 제1 섹션과 제2 섹션의 경계에서의 아머를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 해저케이블의 아머를 위한 부식 방지 수단으로서 전해질 차단막에 관한 실시예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 해저케이블에 있어서 전해질 차단막으로서 열수축튜브를 구비하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 해저케이블에 있어서 아머를 구성하는 금속 와이어 및 전해질 차단막의 배치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 해저케이블의 임의의 횡단면에 있어서 배치된 전해질 차단막의 갯수가 과도한 경우 아머의 구조가 불안정한 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 해저케이블의 아머를 위한 부식 방지 수단으로서 고분자 코팅에 관한 실시예를 도시한 것이다.
도 9 및 10은 본 발명에 따른 해저케이블의 아머를 위한 부식 방지 수단으로서 희생양극선에 관한 실시예를 도시한 것이다.
도 11 내지 13은 도 4 내지 10에 각각 도시된 부식 방지 수단의 조합을 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명에 따른 해저케이블(1000)은 송전을 위한 전류의 이동 통로로서 전력 손실이 최소화되도록 도전율이 우수하고 적절한 강도와 유연성을 갖는 고순도의 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등, 특히 신장율이 크고 도전율이 높은 연동선으로 이루어진 하나 이상의 도체(110), 상기 도체(110)를 감싸고 상기 도체(110) 표면의 불균일한 전하 분포를 억제하고 케이블(1000) 내부로부터의 전계 분포를 완화시키며 상기 도체(110)와 후술하는 절연층(130) 사이의 틈을 없애 부분 방전, 절연 파괴 등을 억제하는 내부 반도전층(120), 상기 내부 반도전층(120)을 감싸고 고분자 수지 또는 절연지 등의 절연 재료로 이루어진 절연층(130), 상기 절연층(130)을 감싸고 상기 절연층(130)과 후술하는 금속시스층(150) 사이의 불균일한 전하 분포를 억제하여 전계분포를 완화시키며 다양한 형태의 금속시스층(150)으로부터 상기 절연층(130)을 물리적으로 보호하는 외부 반도전층(140) 및 상기 외부 반도전층(140)을 감싸 상기 절연층(130) 내부의 전계를 균일화시키고 전계가 케이블(1000) 외부로 나가지 못하게 하여 정전 차폐 효과를 얻을 수 있도록 하며 또한 케이블(1000) 일말단에서의 접지를 통해 케이블(1000)의 지락 또는 단락 사고 발생시 고장전류의 귀로로서 작용하여 안전을 도모하고 케이블(1000) 외부의 충격, 압력 등으로부터 케이블(1000)을 보호할 뿐만 아니라 케이블(1000)의 차수성, 난연성 등을 향상시키는 금속시스층(150)을 포함하는 하나 이상의 케이블 코어(100), 및 상기 케이블 코어(100)를 감싸고 케이블(1000)의 외곽에 배치되어 외부의 충격, 압력 등으로부터 케이블(1000)을 보호하는 케이블보호층(600) 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 해저케이블(1000)은 도 3a와 같이 케이블 코어(100)가 하나인 경우에도 적용될 수 있으나, 도 3b와 같이 복수 개의 케이블 코어(100)를 갖는 경우에도 적용 가능함은 물론이다. 그리고, 상기 복수 개의 케이블 코어(100)는 각각 상기 금속시스층(150)을 감싸는 내부시스(160)를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 케이블보호층(600)은 케이블의 내식성, 차수성 등을 향상시키고 기계적 외상, 열, 화재, 자외선, 곤충이나 동물로부터 케이블(1000)을 보호하는 기능을 수행하는 내부시스(610) 및 외부시스(650), 기계적 충격으로부터 케이블(1000)을 보호하는 기능을 수행하는 금속보강층(630), 상기 금속보강층(630) 상하에 배치된 베딩층(620,640), 해저의 해류, 암초 등으로부터 케이블을 추가적으로 보호하고 철선 등으로 이루어진 아머(660), 외부 써빙층(670) 등을 포함할 수 있다. 다만, 도 3b에 도시된 바와 같은 복수 개의 케이블 코어(100)를 감싸는 케이블보호층(600)은 상기 내부시스(610), 금속보강층(630) 등을 포함하지 않을 수 있으며, 본 발명에 따른 케이블 보호층(600)은 케이블 설계에 따라 다양한 설계가 가능하다.
특히, 상기 아머(660)는 단면이 원형이거나 평각형이고 금속으로 이루어진 복수의 금속 와이어(661)가 횡권됨으로서 형성될 수 있는데, 상기 복수의 금속 와이어(661)는 기계적 강도가 우수한 강철, 스테인레스강 등으로 이루어진 철선을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속 와이어(661)의 직경은 약 3 내지 8 mm일 수 있다.
본 발명에 따른 해저케이블은 도 4 내지 10에 도시된 바와 같이 후술하는 전해질 차단막, 고분자 코팅, 희생양극선 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 부식 억제 수단을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 해저케이블의 아머를 위한 부식 방지 수단으로서 전해질 차단막에 관한 하나의 실시예를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저케이블(1000)에 있어서, 아머(660)는 상기 하나 이상의 케이블 코어를 나선형으로 감싸는 복수개의 금속 와이어를 포함하고, 상기 아머(660)는 적어도 부분적으로 해저에 포설되는 제1 섹션(1100)에 배치된 아머(660)를 구성하는 제1 금속 와이어(661a) 및 적어도 부분적으로 육지에 포설되는 제2 섹션(1200)에 배치된 아머(660)를 구성하는 제2 금속 와이어(661b)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 금속 와이어(661a)는 제1 금속재료, 바람직하게는 저가이고 공급입수성과 기계적 특성이 우수한 강철로 이루어지는 반면, 상기 제2 금속 와이어(661b)는 상기 제1 금속재료와 상이한 제2 금속재료, 바람직하게는 실질적으로 강자성을 띄지 않는 비강자성 금속, 예를 들어, 스테인레스강으로 이루어질 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제1 금속 와이어(661a)는 이를 구성하는 제1 금속재료보다 자연전위가 낮은 제3 금속재료, 예를 들어, 아연 등으로 도금될 수 있고, 상기 도금층은 해수 등의 전해질에 노출될 때 상기 제1 금속 와이어(661a)를 음극화하여 상기 제1 금속 와이어(661a) 대신 부식됨으로써 상기 제1 금속 와이어(661a)의 부식을 억제할 수 있다.
상기 제1 섹션(1100)은 해수의 냉각 작용을 이용할 수 있어 도체(100)에 흐르는 전류에 의해 발생된 자기장의 변화에 따른 자기 히스테리시스 손실(magnetic hysteresis loss)이나 맴돌이 전류 같은 열 형태의 에너지 손실에 의한 발열이 해저케이블의 전류송달 능력인 정격전류를 상승시키는 문제가 심각하지 않기 때문에, 본 발명에 따른 해저케이블(1000)은 이러한 제1 섹션(1100)에는 상대적으로 저가인 강철 와이어로 아머(660)를 형성함으로써 케이블의 제조비용을 절감시키는 효과를 달성할 수 있다.
반면, 상기 제2 섹션(1200)은 주변 온도가 해저에 비해 약 10℃ 이상 높아 상기 자기 히스테리시스 손실이나 맴돌이 전류 같은 열 형태의 에너지 손실에 의한 발열이 심각한 문제일 수 있고, 따라서 해저케이블(1000)의 전류송달 능력인 정격전류가 감소하거나 해저케이블(1000)의 외경이 불필요하게 증가할 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 해저케이블(1000)은 이러한 제2 섹션(1200)에는 자기 히스테리시스 손실을 회피하거나 최소화할 수 있는 실질적으로 강자성을 갖지 않는 비강자성 금속, 예를 들어, 스테인레스강 와이어로 아머(660)를 형성함으로서 케이블의 정격전류의 감소 및 불필요한 외경 증가를 억제하는 효과를 달성할 수 있다.
다만, 도 4에 도시된 바와 같이, 해저케이블(1000) 중 제1 섹션(1100)에서 제2 섹션(1200)으로 전환되는 이들의 경계에서 각 부분(1100,1200)에 배치된 아머(660)를 구성하는 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b)는 맞대기 용접 등에 의해 서로 연결되는데, 상기 제1 금속 와이어(661a)로서 강철 와이어와 상기 제2 금속 와이어(661b)로서 스테인레스강 와이어는 서로 상이한 이종금속이기 때문에, 이들의 접촉점(664) 및 인접한 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b)의 접촉면(665)이 해수 등의 전해질에 노출되는 경우 이종금속접촉부식인 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 일어나 상기 아머(660)가 손상될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 해저케이블은 아머(660)로서 상기 아머(660)를 구성하는 제1 금속 와이어(661a) 및 제2 금속 와이어(661b)의 연결부, 예를 들어, 상기 접촉점(664) 부위를 해수 등의 전해질로부터 차단하는 전해질 차단막(663)을 추가로 포함함으로써 이종금속접촉부식인 갈바닉 부식을 억제할 수 있다.
상기 전해질 차단막(663)은 예를 들어 열수축튜브, 알루미늄 테이프, 접착제 등에 의해 형성될 수 있고, 이러한 전해질 차단막(663)은 상기 종래 이종금속 와이어의 접합부분 위에 돌출하여 접합되는 희생양극과는 달리 상기 금속 와이어(661)의 표면으로부터 거의 돌출되지 않기 때문에, 종래 희생양극의 돌출로 케이블의 외경이 증가하고 구조적으로 불안정해지며, 또한 케이블의 표면이 불규칙하게 되어 케이블의 생산 및 포설 경로를 통과할 때 케이블이 파손되는 것을 억제할 수 있는 우수한 효과를 추가로 나타낸다.
여기서 상기 전해질 차단막(663)은 두께가 두꺼워질 경우 아머 형성 공정에 적용이 어려울 뿐만 아니라 외경이 분균일하게 되므로, 두께를 얇게 형성하는 것이 바람직하며, 이러한 관점에서 전해질 차단막(663)의 두께는 0.01 내지 2 mm로 형성하며, 금속 와이어(661) 두께의 15% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 금속 와이어(661a)와 상기 제2 금속 와이어(661b)의 연결부는 상기 열수축튜브(663)를 형성하기 전에 알루미늄 또는 아연 입자 등을 함유하는 방청제를 도포함으로써 피복처리될 수 있다. 상기 방청제는 이에 함유된 자연전위가 낮은 금속입자가 상기 제1 금속 와이어(661a) 및 상기 제2 금속 와이어(661b)와 전기적으로 접속되어 상기 금속 와이어(661)를 음극화함으로써 이의 부식을 억제하는 음극화 보호 기능을 수행하므로, 부식 방지의 보조적인 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 방청제는 상기 제1 금속재료 및 제2 금속재료 보다 자연전위가 낮은 금속입자을 총 중량기준으로 10~50% 포함할 수 있으며, 예를 들어 총 중량을 기준으로 디메틸 에테르 30 내지 40 중량%, 톨루올 25 내지 30 중량%, 아연 입자 20 내지 30 중량%, 에폭시 수지 15 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.
특히, 상기 전해질 차단막(663)으로서 열수축튜브는 가열에 의해 수축하는 특성을 갖는 튜브로서, 도 5에 도시된 바와 같은 (a) 내지 (e)의 단계를 수행함으로써 형성할 수 있고, 상기 제1 금속 와이어(661a)와 상기 제2 금속 와이어(661b)의 연결부를 밀봉하여 해수 등의 전해질의 침투를 차단할 수 있으며, 상기 전해질 차단막(663)의 형성이 용이하고 밀봉 특성이 우수하여 장기 신뢰성이 우수한 측면에서 가장 바람직하다.
상기 열수축튜브를 형성하는 방법은, 예를 들어, 제1 금속 와이어(661a) 단부에 전해질 차단막(663)으로서 열수축튜브를 삽입하는 (a) 단계, 상기 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b)의 양 단부를 맞대기 용접 등에 의해 연결하는 (b) 단계, 상기 제1 금속 와이어(661a)와 상기 제2 금속 와이어(661b)의 연결부(664) 주위에 방청제(666)를 도포하는 (c) 단계, 상기 열수축튜브를 상기 연결부(664) 위로 이동시키는 (d) 단계, 상기 열수축튜브를 가열하여 수축시키는 (e) 단계 등을 포함할 수 있다.
상기 열수축튜브는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 폴리올레핀계 수지, 에틸렌-아세트산비닐계 공중합 수지, 폴리에스테르계 수지 등을 기본 수지로 하고, 필요에 따라, 난연제, 안정화제, 산화방지제, 가교조제, 활제, 자외선 방지제, 대전방지제, 안료 등의 각종 기능성 첨가제를 추가로 포함하는 조성물에 의해 제조될 수 있다.
상기 열수축튜브는 수축 전의 내경이 8 내지 12 mm이고, 완전 수축시 내경이 2.4 내지 3.6 mm이며 완전 수축시 길이 변화는 약 -15% 이하일 수 있다. 상기 열수축튜브는 이의 내면에 접착제를 추가로 포함함으로서 상기 밀봉 특성을 추가로 향상시킬 수 있다.
상기 전해질 차단막(663)은 알루미늄 테이프의 횡권에 의해 형성된 알루미늄테이프층를 사용하여 형성할 수도 있다. 이를 테면, 두께가 약 0.01 내지 0.07 mm 인 얇은 알루미늄 테이프를 상기 제1 금속 와이어(661a)와 상기 제2 금속 와이어(661b)의 연결부 위에 횡권에 의해 여러 층 적층하여 두께가 0.1 내지 1 mm인 알루미늄 테이프층을 형성함으로써, 상기 연결부를 밀봉하여 해수 등의 전해질의 침투를 차단할 수 있다. 상기 알루미늄 테이프는 이의 횡권에 의해 형성되는 알루미늄 테이프층의 두께가 얇고 경량이라는 장점이 있다.
상기 전해질 차단막(663)으로서 접착제를 도포하여 형성할 수도 있는데, 예를 들어 약 230 kg/㎠ 이상의 고강도 접착력과 120℃ 이상의 높은 내열성을 갖는 금속 접착용 에폭시 본드일 수 있고, 도포시 흘러내리지 않는 칙소성이 우수한 것이 바람직하다. 상기 접착제는 매우 얇은 두께로 도포가 용이하여 전해질 차단막(663)의 형성이 용이한 장점이 있다.
도 6은 본 발명에 따른 해저케이블의 임의의 단면에 있어서 아머를 구성하는 금속 와이어 및 전해질 차단막의 배치를 개략적으로 도시한 것이고, 도 7은 본 발명에 따른 해저케이블의 임의의 횡단면에 있어서 배치된 전해질 차단막의 갯수가 과도한 경우 아머의 구조가 불안정한 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저케이블의 임의의 횡단면에 있어서 아머(660)를 구성하는 금속 와이어(661)에 배치된 전해질 차단막(663)의 갯수가 과도한 경우 상기 금속 와이어(661)들 사이의 여유 공간이 없어지고 결과적으로 상기 금속 와이어(661)가 국부적으로 밖으로 돌출되어 해저케이블의 외경이 증가하거나 해저케이블이 구조적으로 불안정하게 될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 복수의 제1 금속와이어(661a)와 제2 금속와이어(661b)의 연결부들을 케이블 길이방향을 따라 분산되도록 형성함으로써, 그에 따라 금속와이어(661) 갯수만큼 형성되는 복수 개의 전해질 차단막(663)도 케이블 길이방향을 따라 분산되도록 형성하여, 해저케이블의 임의의 횡단면에 있어서 전해질 차단막(663)의 갯수가 과도하지 않도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 해저케이블의 임의의 횡단면에 있어서 배치된 전해질 차단막(663)의 갯수는 아래 수학식 1에 의해 정의되는 전해질 차단막 최대 갯수(Nt) 이하인 것이 바람직하다. 이로써, 본 발명에 따른 해저케이블은 국부적으로 과도하게 배치된 전해질 차단막(663)에 의해 상기 해저케이블의 외경이 국부적으로 증가하거나 구조적으로 불안정해지는 것을 억제할 수 있다.
[수학식 1]
Nt=Int[{(Da+Dc)×π-(Int((Da+Dc)×π×S÷Da)×Da)}÷(t×2)]
상기 수학식 1에서,
Da는 금속 와이어의 직경(mm)이고,
Dc는 해저케이블에서 아머 내부의 외경(mm)이고,
S는 아래 수학식 2에 의해 정의되는 점적률이고,
삭제
삭제
t는 전해질 차단막의 두께이며,
금속 와이어의 직경(mm)은 제1 금속 와이어와 제2 금속 와이어가 연결된 금속 와이어의 직경으로서 제1 금속 와이어와 제2 금속 와이어의 연결부에 전해질 차단막이 형성되기 전의 직경(mm)이다.
여기서, 함수값 Int(x)는 x의 소수점 이하를 버린 정수이고, 상기 점적률(S)은 상기 금속 와이어(661)들 사이의 여유 공간의 정도를 나타내는 것으로서, 상기 점적률(S)이 클수록 상기 여유 공간이 없음을 의미하며, 아래 수학식 2에 의해 정의될 수 있고, 0.90 이상, 예를 들어, 0.95 내지 0.98일 수 있다.
[수학식 2]
점적률(S)={(금속 와이어 직경×금속 와이어 갯수)/금속 와이어들의 중심을 연결하는 원주의 길이}
여기에서, 점적률(S)은 전해질 차단막을 고려하지 않은 상태에서 상기 금속 와이어(661)들이 배열되는 둘레인 금속 와이어들의 중심을 잇는 원주길이(Lc)에서 상기 금속 와이어(661)들 사이의 간극을 제외하고 상기 금속 와이어(661)들이 차지하는 길이의 비율을 의미하는 것으로, 케이블 제조 전에 미리 정해지는 설계값이며, 일반적으로 0.95 ~ 0.98로 정하여 진다. 상기 점적률(S) 값은 너무 작아지면 금속 와이어(661)가 없는 공간이 커지게 되어 아머의 역할에 문제가 발생할 수 있으며, 너무 커지면 제조가 어려워지는 문제점이 발생한다.
그리고, 상기 수학식이 도출된 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 금속 와이어(661)들이 배열되는 둘레, 즉 금속 와이어들의 중심을 잇는 원주길이를 Lc라 할 때, Lc = (Da + Dc)×π이고, 금속 와이어(661)들이 차지하는 길이를 La라 할 때, La = Lc × S 이므로, 이에 따라 배열되는 금속 와이어(661)의 갯수 Na = Int(La / Da)가 된다.
그러므로, 상기 금속 와이어(661)들이 배열되는 둘레에서 금속와이어(661)들사이의 간극의 합인 총 간극 Ga = Lc - (Na × Da)로 계산되고, 이에 따라 케이블이 구조적으로 안정적이기 위한 전해질 차단막 최대 갯수(Nt)는 Nt = Int(Ga / (t × 2)로 계산할 수 있게 되며, 이를 하나의 함수로 표현하면 수학식 1과 같이 된다.
만약, 임의의 케이블의 횡단면에서 상기 전해질 차단막(663)이 상기 최대 갯수 이상으로 형성되게 되면, 도 7과 같이 금속와이어가 배열될 위치를 제대로 잡지 못하고 들뜨게 되어, 케이블의 외경이 증가하거나 구조적으로 불안정하게 된다.
본 발명에서는 상기 전해질 차단막(663)이 형성되는 복수의 제1 금속와이어(661a)와 제2 금속와이어(661b)의 연결부들을 케이블 길이방향을 따라 분산되도록 설계함으로써 상기와 같은 문제점이 발생하지 않게 된다.
여기서, 금속 와이어의 직경(Da)은 3 내지 8 mm이고, 해저케이블에서 아머 내부의 외경(Dc)은 80 내지 300 mm이며, 전해질 차단막의 두께(t)는 상기 전해질 차단막이 열수축튜브인 경우 0.5 내지 2 mm일 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 아머(660)를 구성하는 인접한 금속 와이어(661)들에 있어서, 상기 금속 와이어(661) 마다 상기 제1 금속 와이어(661a)와 상기 제2 금속 와이어(661b)의 연결부들이 케이블 길이 방향을 따라 서로 상이한 위치에 배치될 수 있고, 이로써 평행하게 인접한 금속 와이어(661)들 중 하나의 금속 와이어(661)의 제1 금속 와이어(661a)와 다른 금속 와이어(661)의 제2 금속 와이어(661b)가 서로 접촉하는 면이 발생하여 이러한 접촉면(665)에서 이종금속접촉부식이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 전해질 차단막(663)은 평행하게 인접한 금속 와이어(661)들에 있어서 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b)의 측면이 서로 접촉하는 접촉면(665)을 덮을 수 있는 길이를 가져 상기 제1 금속 와이어(661a)와 상기 제2 금속 와이어(661b)의 접촉을 억제하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 300 내지 500 mm의 길이를 가질 수 있다.
한편, 상기 평행하게 인접한 금속 와이어(661)들에 형성된 전해질 차단막(663)들의 길이가 과도하여 이들이 서로 중첩되는 경우 해당 부분에서의 케이블의 외경이 국부적으로 증가하거나 아머의 구조가 불안정해질 수 있다.
따라서, 평행하게 인접한 금속 와이어(661)들에 형성된 전해질 차단막(663)들이 케이블 길이 방향을 따라 서로 중첩되지 않도록, 상기 전해질 차단막(663)의 길이는 상기 전해질 차단막(663)이 삽입되는 금속 와이어를 구성하는 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b)의 연결부와 상기 금속 와이어와 상하로 각각 인접한 다른 금속 와이어들을 구성하는 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b)의 연결부 사이의 수평거리 중 짧은 수평거리 이하로 조절될 수 있다.
이렇게 상기 전해질 차단막(663)이 짧은 길이로 조절되는 경우에는, 인접한 금속 와이어(661)들 중 하나의 금속 와이어(661)의 제1 금속 와이어(661a)와 다른 금속 와이어(661)의 제2 금속 와이어(661b)가 서로 접촉하는 면이 발생하여 이러한 접촉면(665)에서 이종금속접촉부식이 발생할 수 있는데, 이러한 경우에는 후술하는 금속와이어의 표면에 고분자 수지를 코팅하는 수단을 병행하여 적용함으로써, 인접한 금속와이어들의 접촉면에서 이종금속접촉부식되는 문제점을 해결할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 해저케이블의 아머를 위한 부식 방지 수단으로서 고분자 코팅에 관한 실시예를 도시한 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저케이블은 상기 금속 와이어(661) 중 상기 제1 금속 와이어(661a), 상기 제2 금속 와이어(661b) 또는 이들 모두의 표면에 고분자 수지로 코팅할 수 있으며, 상기 고분자 수지는 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 수지를 포함할 수 있다. 여기서 해저케이블이 적어도 부분적으로 육지에 포설되는 제2 섹션에 포함된 상기 제2 금속 와이어(661b)가 적어도 부분적으로 해저에 포설되는 제1 섹션에 포함된 상기 제1 금속 와이어(661a)보다 상대적으로 길이가 짧으므로, 바람직하게는 상기 제2 금속 와이어(661b)의 표면을 고분자 수지로 코팅할 수 있다. 이렇게 형성된 고분자 수지는 평행하게 인접한 금속 와이어(661)들에서 상기 제1 금속 와이어(661a)와 상기 제2 금속 와이어(661b)의 측면이 직접 접촉하는 접촉면이 발생하지 않도록 하여 이종금속접촉부식을 억제할 수 있다.
상기 고분자 수지는 상기 아머의 금속 와이어 코팅의 용도로서 요구되는 칙소성, 강도, 신율, 탄성 등의 물성을 구현하기 위해 상기 폴리아미드 수지의 경우 약 1.4 내지 1.6 g/cc의 밀도, 약 62 내지 150 MPa의 인장강도, 약 2 내지 20 %의 신율, 약 3.0 내지 5.5 GPa의 탄성계수를 가질 수 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌 수지의 경우 약 0.9 내지 1.3 g/cc의 밀도, 약 13 내지 200 MPa의 인장강도, 약 3 내지 2200 %의 신율, 약 0.6 내지 1.3 GPa의 탄성계수를 가질 수 있고, 상기 폴리프로필렌 수지의 경우 약 0.9 내지 1.8 g/cc의 밀도, 약 14 내지 460 MPa의 인장강도, 약 8 내지 750 %의 신율, 약 0.7 내지 3.6 GPa의 탄성계수를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 해저케이블은 상기 아머(660)를 구성하는 상기 금속 와이어(661)의 표면을 고분자 수지로 코팅함으로써 평행하게 인접한 금속 와이어(661)들에서 상기 제1 금속 와이어(661a)와 상기 제2 금속 와이어(661b)의 측면이 직접 접촉하는 접촉면이 발생하지 않도록 하여 이종금속접촉부식을 억제할 수 있는 효과를 나타낸다.
도 9 및 10은 본 발명에 따른 해저케이블의 아머를 위한 부식 방지 수단으로서 희생양극선에 관한 실시예를 도시한 것이다.
도 9 및 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저케이블은 아머(660)로서 상기 아머(660)를 구성하는 제1 금속 와이어(661a) 및 제2 금속 와이어(661b)를 대신하여 부식됨으로써 상기 갈바닉 부식에 의한 상기 아머(660)의 손상을 회피하거나 억제하는 기능을 수행하는 하나 이상의 희생양극선(662)을 포함할 수 있다.
상기 희생양극선(662)은 종래 이종금속 와이어의 연결부 위에 돌출하여 접합되는 희생양극과는 달리 상기 금속 와이어(661)와 실질적으로 동일한 단면 형상, 직경, 단면적 등을 갖고 상기 금속 와이어(661)와 평행하게 배치되기 때문에, 종래 희생양극의 돌출로 케이블의 외경이 증가하고 케이블의 표면이 불규칙하게 되어 케이블의 생산 및 포설 경로를 통과할 때 케이블이 파손되는 것을 억제할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
상기 희생양극선(662)을 구성하는 제4 금속재료는 상기 아머(660)를 구성하는 제1 금속 와이어(661a)를 구성하는 제1 금속재료 및 제2 금속 와이어(661b)를 구성하는 제2 금속재료에 비해 자연전위가 낮고, 제1 금속 아이어(661a)의 도금층을 구성하는 제3 금속재료의 자연전위와 동일하거나 큰 자연전위를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 상기 제1 금속재료로서 -0.46 내지 0.65V의 강철을 사용하고, 상기 제2 금속재료로서 -0.28V의 스테인레스강을 사용하므로, 상기 제4 금속재료는 알루미늄, 아연, 마그네슘, 또는 이들의 합금일 수 있으며, 특히 상기 희생양극선(662)을 구성하는 제4 금속재료가 자연전위 -1.07V의 아연(Zn)인 경우 상기 도금층을 구성하는 제3 금속재료는 아연(Zn) 또는 이보다 자연전위가 낮은, 즉 자연전위 -1.6V의 마그네슘(Mg)일 수 있다.
이로써, 상기 희생양극선(662)은 상기 상기 아머(660)를 구성하는 금속 와이어(661)와 전기적으로 접속되어 상기 금속 와이어(661)를 음극화함으로써 이의 부식을 억제하는 음극화 보호 기능을 수행한다. 또한, 상기 희생양극선(662)에 비해 상기 도금층이 먼저 부식되므로, 상기 도금층이 부식되는 동안은 상기 희생양극선(662)이 외장의 역할을 유지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 해저케이블의 아머(660)에 포함되는 상기 희생양극선(662)은 케이블 목표수명 및 희생양극 소모율 또는 희생양극 발생전류 등을 고려하여 필요한 총 중량을 설계할 수 있다.
또한, 최소한의 희생양극선(662)의 총 중량을 희생양극선(662)의 설계 외경에 따라 1개의 질량으로 나누면 필요한 희생양극선(662)의 최소 갯수를 얻을 수 있고, 본 발명에 따른 해저케이블은 이러한 설계에 따라 케이블의 수명 동안 아머(660)의 부식을 효과적으로 억제할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 11 내지 13은 도 4 내지 10에 각각 도시된 부식 방지 수단의 조합을 도시한 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저케이블은 전해질 차단막(663)에 의해 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b) 사이의 접촉점(664) 및 접촉면(665)에서의 이종금속접촉부식, 즉 갈바닉 부식을 억제하는 동시에, 혹시라도 발생하는 부식에 의해 상기 아머(660)가 손상되는 것을 억제하기 위해 상기 아머(660)를 대신하여 부식되는 희생양극선(662)을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저케이블은 비강자성 금속 와이어(661b)가 고분자 수지로 코팅됨으로써 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b) 사이의 접촉면(665)에서의 이종금속접촉부식, 즉 갈바닉 부식을 억제하는 동시에, 혹시라도 발생하는 부식에 의해 상기 아머(660)가 손상되는 것을 억제하기 위해 상기 아머(660)를 대신하여 부식되는 희생양극선(662)을 추가로 포함할 수 있다.
그리고, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저케이블은 전해질 차단막(663)에 의해 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b) 사이의 접촉점(664) 및 접촉면(665)에서의 이종금속접촉부식, 즉 갈바닉 부식을 억제하는 동시에, 혹시라도 상기 전해질 차단막(663)이 상기 접촉면(665)을 모두 커버하지 못하는 경우를 대비하여 상기 제2 금속 와이어(661b)를 고분자 수지로 코팅할 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 케이블 코어 600 : 케이블 보호층

Claims (22)

  1. 하나 이상의 케이블 코어 및 상기 하나 이상의 케이블 코어를 감싸는 케이블 보호층을 포함하는 해저케이블로서,
    상기 해저케이블은 적어도 부분적으로 해저에 포설되는 제1 섹션 및 적어도 부분적으로 육지에 포설되는 제2 섹션을 포함하고,
    상기 케이블 코어는 도체, 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층 및 상기 외부 반도전층을 감싸는 금속시스층을 포함하고,
    상기 케이블 보호층은 아머를 포함하고,
    상기 아머는 상기 하나 이상의 케이블 코어를 나선형으로 감싸는 복수개의 금속 와이어를 포함하고,
    상기 금속 와이어는 상기 제1 섹션에 배치된 아머에 포함되는 제1 금속 와이어와 상기 제2 섹션에 배치된 아머에 포함되는 제2 금속 와이어가 연결되어 이루어지고,
    상기 제1 금속 와이어는 제1 금속재료로 이루어지고, 상기 제2 금속와이어는 상기 제1 금속재료와 상이한 제2 금속재료로 이루어지며,
    상기 제1 금속 와이어와 상기 제2 금속 와이어의 연결부 각각을 전해질로부터 차단하는 복수 개의 전해질 차단막을 포함하며,
    상기 제1 금속 와이어와 상기 제2 금속 와이어의 연결부들은 상기 해저케이블의 길이 방향으로 분산되도록 형성되고,
    상기 해저케이블의 임의의 횡단면에 배치된 전해질 차단막의 갯수는 아래 수학식 1에 의해 정의되는 전해질 차단막 최대 갯수(Nt) 이하인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
    [수학식 1]
    Nt=Int[{(Da+Dc)×π-(Int((Da+Dc)×π×S÷Da)×Da)}÷(t×2)]
    상기 수학식 1에서,
    함수값 Int(x)는 x의 소수점 이하를 버린 정수이고,
    Da는 금속 와이어의 직경(mm)이고,
    Dc는 해저케이블에서 아머 내부의 외경(mm)이고,
    S는 아래 수학식 2에 의해 정의되는 점적률이고,
    [수학식 2]
    점적률(S)={(금속 와이어 직경(mm)×금속 와이어 갯수)/금속 와이어들의 중심을 연결하는 원주의 길이(mm)}
    t는 전해질 차단막의 두께(mm)이고,
    상기 수학식 1 및 2에서,
    금속 와이어의 직경(mm)은 제1 금속 와이어와 제2 금속 와이어가 연결된 금속 와이어의 직경으로서 제1 금속 와이어와 제2 금속 와이어의 연결부에 전해질 차단막이 형성되기 전의 직경(mm)이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전해질 차단막 두께는 0.01 내지 2.0 mm 인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전해질 차단막 두께는 상기 금속 와이어 두께의 15% 이하인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속와이어는 제1 금속재료보다 자연전위가 낮은 제3 금속재료로 도금된 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속재료는 강철인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제3 금속재료는 아연인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 금속재료는 비강자성 금속인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 금속재료는 스테인레스강인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  9. 삭제
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해질 차단막은 상기 아머를 구성하는 평행하게 인접한 금속 와이어들에 있어서 상기 제1 금속 와이어와 상기 제2 금속 와이어의 측면이 서로 접촉하는 접촉면을 덮을 수 있는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해질 차단막의 길이는, 상기 전해질 차단막이 배치되는 상기 금속 와이어의 연결부와 상기 금속 와이어와 상하로 각각 인접한 다른 금속 와이어의 연결부 사이의 수평거리 중 짧은 수평거리 이하인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해질 차단막은 열수축튜브에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 열수축튜브는 불소계 수지, 실리콘계 수지, 폴리올레핀계 수지, 에틸렌-아세트산비닐계 공중합 수지 및 폴리에스테르계 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 수지를 포함하고, 수축 전의 내경이 8 내지 12 mm이고, 완전 수축시 내경이 2.4 내지 3.6 mm이며 완전 수축시 길이 변화는 -15% 이하인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 열수축튜브는 내면에 접착제를 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해질 차단막은 알루미늄 테이프의 횡권에 의해 형성된 알루미늄 테이프층인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 알루미늄 테이프 두께는 0.01 내지 0.07 mm이고, 상기 알루미늄 테이프층의 두께는 0.1 내지 1mm인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해질 차단막은 상기 금속 와이어의 연결부를 접착제로 도포하여 형성된 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 접착제는 금속 접착용 에폭시 본드인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 와이어의 연결부는 방청제로 피복처리된 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  20. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속 와이어, 상기 제2 금속 와이어 또는 이들 모두의 표면이 고분자 수지에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  21. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아머는 상기 금속 와이어와 평행하게 배열되며 상기 제1 금속재료 및 상기 제2 금속재료에 비해 자연전위가 낮은 제4 금속재료로 이루어지는 하나 이상의 희생양극선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
  22. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이블보호층은 베딩층, 아머 및 외부 써빙층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
KR1020160039953A 2015-09-30 2016-04-01 이종아머를 갖는 해저케이블 KR102086194B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/764,199 US10475553B2 (en) 2015-09-30 2016-09-19 Submarine cable having heterogeneous armor
EP16852010.4A EP3358574A4 (en) 2015-09-30 2016-09-19 UNDERWATER CABLE WITH HETEROGENIC TANK
PCT/KR2016/010421 WO2017057863A1 (ko) 2015-09-30 2016-09-19 이종아머를 갖는 해저케이블

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20150137347 2015-09-30
KR1020150137347 2015-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170038627A KR20170038627A (ko) 2017-04-07
KR102086194B1 true KR102086194B1 (ko) 2020-03-06

Family

ID=58583463

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160040054A KR20170038630A (ko) 2015-09-30 2016-04-01 이종아머를 갖는 해저케이블
KR1020160039953A KR102086194B1 (ko) 2015-09-30 2016-04-01 이종아머를 갖는 해저케이블

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160040054A KR20170038630A (ko) 2015-09-30 2016-04-01 이종아머를 갖는 해저케이블

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR20170038630A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220093550A (ko) 2020-12-28 2022-07-05 엘에스전선 주식회사 동적 해저 케이블
KR20230081954A (ko) 2021-11-30 2023-06-08 엘에스전선 주식회사 동적 해저 케이블

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102357886B1 (ko) 2017-03-27 2022-01-28 현대자동차주식회사 차량 네트워크에서 nm 기능을 지원하는 통신 노드의 동작 방법
CN108831625A (zh) * 2018-06-20 2018-11-16 沈阳天荣电缆材料有限公司 一种耐海水半导电铜丝屏蔽带及其制备方法
CN112735665A (zh) * 2020-09-03 2021-04-30 张娜 一种安全线缆

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013004411A (ja) * 2011-06-20 2013-01-07 Yazaki Corp 電線の接続構造および接続方法
JP2013044423A (ja) * 2011-08-26 2013-03-04 Taku Seisakusho:Kk 配管
JP2015093283A (ja) * 2013-11-08 2015-05-18 新日鐵住金株式会社 鋼板とアルミニウム合金板との異種金属接合方法および異種金属接合継手

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5518002B2 (ko) * 1974-01-10 1980-05-15
JPS5896882A (ja) * 1981-12-02 1983-06-09 日本防蝕工業株式会社 防食被覆材
NO153195C (no) * 1983-10-04 1986-01-29 Standard Tel Kabelfab As Flerleder sterkstroems-sjoekabel.
EP2382639B1 (en) * 2008-12-29 2017-02-15 Prysmian S.p.A. Submarine electric power transmission cable with cable armour transition
JP7154732B2 (ja) * 2016-03-31 2022-10-18 味の素株式会社 樹脂組成物

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013004411A (ja) * 2011-06-20 2013-01-07 Yazaki Corp 電線の接続構造および接続方法
JP2013044423A (ja) * 2011-08-26 2013-03-04 Taku Seisakusho:Kk 配管
JP2015093283A (ja) * 2013-11-08 2015-05-18 新日鐵住金株式会社 鋼板とアルミニウム合金板との異種金属接合方法および異種金属接合継手

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220093550A (ko) 2020-12-28 2022-07-05 엘에스전선 주식회사 동적 해저 케이블
KR20230081954A (ko) 2021-11-30 2023-06-08 엘에스전선 주식회사 동적 해저 케이블

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170038627A (ko) 2017-04-07
KR20170038630A (ko) 2017-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10475553B2 (en) Submarine cable having heterogeneous armor
KR102086194B1 (ko) 이종아머를 갖는 해저케이블
US8686290B2 (en) Submarine electric power transmission cable armour transition
JP6169006B2 (ja) 海中ケーブル、海中ケーブル敷設構造、および海中ケーブルの敷設方法
US20140060884A1 (en) Subsea Cables
JP6294616B2 (ja) 海中ケーブル、およびその遮水層用複層テープ
CN102280195B (zh) 一种高压、超高压交联聚乙烯绝缘单芯海底电力电缆
EP3384503B1 (en) Electrical cables
CN111739680A (zh) 一种多功能登陆海底电缆
CN112789776A (zh) 电力传输电缆
JP4668003B2 (ja) 双極直流送電用同軸ケーブル
KR101991553B1 (ko) 이종아머를 갖는 해저케이블
CN111968780A (zh) 一种中低压海缆
KR101991552B1 (ko) 이종아머를 갖는 해저케이블
KR20180027830A (ko) 이종아머를 갖는 해저케이블
KR20200100297A (ko) 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블
JP3107302B2 (ja) 直流ソリッド電力ケーブルおよび直流ソリッド電力ケーブル線路ならびに直流ソリッド電力ケーブル線路の監視方法
KR20170038665A (ko) 이종아머를 갖는 해저케이블
WO2017057863A1 (ko) 이종아머를 갖는 해저케이블
KR101977966B1 (ko) 지중매설 고압 케이블용 마일라 테이프
KR20160074721A (ko) 진원도가 향상된 해저케이블
CN213716574U (zh) 一种辐照交联耐火船用控制铠装电缆
KR20170104780A (ko) 해저 케이블
CN209804305U (zh) 一种防腐防潮的加强型矿物带绕包的防火电缆
CN220439267U (zh) 一种66kv交联聚乙烯绝缘集束交流海底电力电缆

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant