KR102159948B1

KR102159948B1 - 3상4선식 광전복합 케이블의 접지방법

Info

Publication number: KR102159948B1
Application number: KR1020200036592A
Authority: KR
Inventors: 안정환
Original assignee: 안정환
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2020-09-25

Abstract

본 발명은 4코어 타입의 3상4선식의 광전복합 케이블에 관한 것으로, 도체와, 상기 도체를 감싸는 절연층을 포함하고 서로 동일한 직경(D1)을 갖고 직각으로 외접하여 배치되는 4개의 도체 유닛(111-114)과; 복수의 광다발 유닛(120)과; 절연 테이프(162a)가 외주면에 테이핑된 제1접지용 나동선(161)과; 상기 도체 유닛(111-114)과 상기 광다발 유닛(120) 및 상기 제1접지용 나동선(161)을 일체로 고정하게 되는 POP사로 이루어진 필러(130)와; 상기 필러(130)의 외주면을 감싸게 되는 글라스 테이프(140)와; 상기 글라스 테이프(140)의 외주면을 감싸게 되는 구리 소재의 편조층(150)과; 상기 편조층(150)과 접하여 축방향을 따라서 고정되는 제2접지용 나동선(162)과; 상기 제2접지용 나동선(162)과 함께 상기 편조층(150)의 외주면을 감싸게 되는 시스층(170)을 포함하며, 상기 광다발 유닛(120)은 그 직경(D2)이 상기 도체 유닛의 직경(D1)의 0.414×D2 이하이고 상기 도체 유닛의 외접 반경(R)의 바깥에 배치됨을 특징으로 한다.

Description

3상4선식 광전복합 케이블의 접지방법{Grounding meth of a 3-phase 4-line type optical fiber and power composite cable}

본 발명은 4코어(4 core) 타입의 3상4선식의 광전복합 케이블 및 그 접지방법에 관한 것이다.

멀티미디어 등의 정보량의 확충에 따라서 초고속 대용량 전송이 가능한 광/전력 복합케이블 개발이 추세이며, 특히 이동통신에서는 3G에서 4G로 전환이 되고 4G에서 약5-7년이 지나면서 다시 5G로 지속적인 업그레이드되는 과정을 겪으면서 눈부신 성장을 이루어 왔다.

현재 이동통신 3사에서 시공하는 5G용 광전복합 케이블은 대량의 고주파 신호가 방출하여야 함으로 전압을 기존의 220V에서 380V로 승압하여 전선의 단면적으로 줄이고 전류의 손실을 줄이고자 3상4선식의 광전복합 케이블을 사용하는 추세이다.

이와 같이 4G에서 5G로 전환이 되면서 데이터의 전송이 기존보다 대폭 증가되며, 따라서 이를 보완하기 위하여 기존의 광심선수(SM4C-SM24)가 대폭 증가(SM36-SM144C)가 필요하고 이를 수용할 수 있는 3상 4선식광복합 케이블이 요구된다.

한편 종래기술의 3상4선식의 380V용 일반 광전복합 케이블은 3개의 전원선(R,S,T)과, 중성선(N) 및 접지선(G)이 각각 하나씩 구비되어 총 5개의 도체 유닛(R,S,T,N,G)이 5각형의 배치 구조를 가지며, 따라서 케이블의 외경을 줄이는데 제약이 많으며 포설 시에 점용허가비용이 증가하고, 차폐 기능이 없어서 내외부의 전자기파에 취약하다.

또한 과부하 또는 누전 등에 의한 화재 발생 시에 케이블을 통해 화재가 전이되는 경우가 많으며, 또한 화재 발생 시에 케이블은 유해 연기의 주요 발생원이 되고 있다.

이러한 광복합 케이블은 철도역사, 지하철역사, 터널, 또는 건물의 공용덕트 및 천장 등과 같이 은폐된 장소에 직접 포설이 필요할 수 있으며, 이러한 경우에 화재가 발생하더라도 초기 화재가 쉽게 노출이 안 되어 화재의 전이가 쉽게 확산될 수 있으며, 유해연기가 확산된 후에나 화재의 발생이 인지되어 초기 화재 진압이 이루어지 못하는 문제점이 있다.

특히 상업용 건물내 또는 사업용 배선(지하철, 철도, 5G, LTE-R,대형건물등 공공장소의 전원공급선) 등에 사용하는 케이블은 공통적으로 밀폐되고 은폐된 공간에 포설되므로 화재 및 화재로 인한 유해 연기를 최소화할 수 있는 난연성이 중요한 요구사항이다. 또한 일반적으로 건물 내 또는 시설물 내의 밀폐되고 은폐된 공간에 케이블을 포설하는 경우에는 케이블을 보호하기 위한 별도의 전선관, 트레이, 또는 덕트의 설치가 요구되어 작업이 번거롭고 작업 시간이 많이 소요된다.

공개특허공보 제10-2016-0041478호(2016.04.18. 공개)

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자기파의 차폐성을 개선하고 케이블의 외경을 줄일 수 있는 4 코어의 3상4선 광전복합 케이블 및 그 접지방법을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3상4선식 광전복합 케이블은, 도체와, 상기 도체를 감싸는 절연층을 포함하고 서로 동일한 직경(D1)을 갖고 직각으로 외접하여 배치되는 4개의 도체 유닛과; 복수의 광다발 유닛과; 절연 테이프가 외주면에 테이핑된 제1접지용 나동선과; 상기 도체 유닛과 상기 광다발 유닛과 상기 제1접지용 나동선을 일체로 고정하게 되는 POP사로 이루어진 필러와; 상기 필러의 외주면을 감싸게 되는 글라스 테이프와; 상기 글라스 테이프의 외주면을 감싸게 되는 구리 소재의 편조층과; 상기 편조층과 접하여 축방향을 따라서 고정되는 제2접지용 나동선과; 상기 접지용 나동선과 함께 상기 편조층의 외주면을 감싸게 되는 시스층을 포함하며, 상기 광다발 유닛은 그 직경(D2)이 상기 도체 유닛의 직경(D1)의 0.414×D2와 같거나 작으며 상기 도체 유닛의 외접 반경(R)의 바깥에 배치됨을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 광다발 유닛 각각은 상기 도체 유닛과 외접하며, 보다 바람직하게는, 상기 필러의 직경(D3)은 2×D1+D2 이다.

다음으로 이러한 3상4선식 광전복합 케이블의 접지방법은, 상기 시스층을 제거하고, 상기 제1접지용 나동선의 상기 절연 테이프를 제거한 후에 상기 편조층과 함께 상기 제1접지용 나동선과 상기 제2접지용 나동선을 밴딩(banding)하여 접촉한 후에 상기 제1접지용 나동선을 통신용 공동구 패널의 함체에 접지함으로써 공동접지를 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3상4선식 광전복합 케이블은, 동일 직경을 갖는 4 코어의 도체 유닛과, 복수의 광섬유 유닛과, 제1접지용 나동선과, 조밀 패킹(close-packing) 구조를 갖도록 4개의 도체 유닛과 광섬유 유닛과 제1접지용 나동선을 일체로 고정하게 되는 필러와, 이 필러의 외주면을 순차적으로 감싸게 되는 글라스 테이프, 편조층 및 시스층을 포함하며, 케이블의 길이 방향으로 편조층에 마련된 제2접지용 나동선이 구비됨으로써, 전자기파의 차폐성을 개선하고 케이블의 사이즈를 줄일 수 있으면서도 G상 접지 작업을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 내열(FR-3)의 기능을 갖는 소방용 광전복합 케이블로서, 옥내소화전설비의 화재안전기준에 따른 전선관 또는 덕트 없이 단독으로 포설이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광전복합 케이블의 단면 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광전복합 케이블의 도체 유닛과 광다발 유닛의 배치 관계를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광전복합 케이블의 시스층 일부를 절개하여 보여주는 사진,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광전복합 케이블의 접지예를 보여주는 사진,
도 5의 (a)(b)는 각각 비교예(스틸 편조층)와 본 발명의 실시예의 전자기파 차폐에 대한 시험 결과를 보여주는 데이터.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광전복합 케이블의 단면 구성도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 광전복합 케이블(100)은, 서로 동일한 직경을 갖고 배치되는 4개의 도체 유닛(111-114)과, 도체 유닛(111-114)의 바깥에 배치되는 복수 개의 광다발 유닛(120)과, 졀연 테이프(161a)가 외주면에 테이핑된 제1접지용 나동선(bare copper)(161)과, 도체 유닛(111-114)과 광다발 유닛(120)과 제1접지용 나동선(161)을 일체로 고정하여 원통형상의 외주면을 갖는 필러(130)와, 필러(130)의 외주면을 감싸게 되는 글라스 테이프(140)와, 글라스 테이프(140)의 외주면을 감싸게 되는 구리 재질의 편조층(150)과, 편조층(150)과 함께 축방향을 따라서 직조되는 제2접지용 나동선(bare copper)(162)과, 편조층(150)의 외주면을 감싸게 되는 시스층(170)을 포함한다.

각 도체 유닛(111-114)은 단심 또는 다심의 구리 또는 알루미늄의 도체와, 이 도체를 일체로 감싸는 절연층을 포함한다. 절연층은 도체의 전류가 외부로 누설되는 것을 막는 절연체가 사용되며, 이러한 절연체로는 내화성, 내마모성, 내열성, 내한성, 내유성, 유연성 등의 물성 중 하나 이상을 갖는 기능성 고분자, 예를 들어, 가교폴리에틸렌(XLPE), 폴리염화비닐(PVC)이 사용될 수 있으며, 바람직하게는, 화재로부터 보호를 위하여 난연 XLPE이 사용될 수 있다.

특히 각 도체 유닛(111-114)은 3상4선의 전력선으로, 동일한 외경을 갖는 4개의 도체 유닛은 세 개의 전원선(R,S,T)과 하나의 중성선(N)으로 구분될 수 있으며, 접지용 도선(G)은 제1접지용 나동선(161)과, 차폐를 위한 편조층(150)과 제2접지용 나동선(162)에 의해 제공됨을 특징으로 한다.

본 발명에서 서로 외접하게 배치되는 도체 유닛(111-114)은 서로 동일한 직경을 가짐으로써, 연합(unit) 시에 동심원을 이루어 연합이 용이하고 광심선에 가해질 수 있는 충격을 분산시키며, 작은 외경구조를 가지면서도 다심 구조를 구현할 수 있다.

한편, 서로 외접하여 배치되는 도체 유닛(111-114)의 내측에는 인장선(101)이 추가로 배치될 수 있으며, 이러한 인장선(101)은 케브라 아라미드 얀(Kevlar aramid yarn), 에폭시 섬유봉(Fiber glass epoxy rod), 섬유강화폴리에틸렌(FRP; Fiber Reinforced Polyethylene), 고강도 섬유, 아연도금강선, 강선, 또는 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 항장력 인장선에 의해 제공될 수 있으며, 광심선을 보호하는 기능을 한다.

광다발 유닛(120)은 다양한 코어 수의 루즈 튜브(loose tube)에 의해 제공될 수 있다. 루즈 튜브는 플라스틱 튜브의 안 지름을 광다발 보다 휠씬 크고 튜브와 광다발 사이에 젤리 등으로 충전되어 외부의 기계적인 충격 또는 외부 온도 변화에 따른 변형을 최소화할 수 있다.

필러(130)은 4개의 동일 사이즈를 갖고 배치되는 도체 유닛(111-114)과 광다발 유닛(120)을 일체로 고정하여 외부의 충격을 흡수하여 광다발 유닛과 도체 유닛을 보호하는 역할을 한다. 바람직하게는, 필러(130)은 190℃ - 200℃ 이상에서도 내열성이 우수한 POP사(Polyamide instead of Polypropylene fiber)(성원산업)가 사용된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광전복합 케이블의 도체 유닛과 광다발 유닛의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참고하면, 4개의 도체 유닛(111-114)은 동일한 직경(D1)을 갖고 직각으로 외접하여 배치되며, 광다발 유닛(120)은 도체 유닛(111-114)의 외접 반경(R)의 바깥에 배치된다. 한편 도체 유닛(111-114)의 외접 반경(R)은 케이블의 중심축으로부터 서로 직각으로 외접하여 배치되는 광다발 유닛(120)의 중심까지의 반경으로 정의된다. 바람직하게는, 광다발 유닛(120)은 그 직경(D2)이 도체 유닛(111-114)의 직경(D1)의 0.414×D2 이하이다. 보다 바람직하게는, 각 광다발 유닛(120)은 도체 유닛(111-114)와 외접하여 배치되며, 이때 필러(130)의 직경(D3)은 대략 2×D1+D2이다. 한편, 제1접지용 나동선(161)은 그 직경이 0.414×D2 이하이며, 광다발 유닛(120)의 직경보다는 작다.

이와 같이 구성된 광전복합 케이블은 필러(130)의 단위면적당 도체 유닛(111-114)과 광다발 유닛(120)이 차지하는 면적에 대한 충전 비율(packing ratio)이 최대가 되어 케이블 전체 직경을 최소하여 점용허가비를 줄일 수 있다. 실질적으로 종래와 대비하여 본 발명은 케이블의 외경을 약 12-16%까지 줄일 수 있었다.

또한 본 발명에서 동일 직경(D1)을 갖는 4개의 도체 유닛(111-114)이 외접하여 배치하는 4 코어(core) 구조는 종래기술의 5각형(penta)의 5 코어(core) 구조와 비교하여 동심원으로 배치하여 전기적 특성이 양호하며, 또한 연합하는 공정이 매우 수월한 장점이 있다.

다시 도 1을 참고하면, 글라스 테이프(140)는 필러(130)의 외주면에 횡권으로 감싸게 되며, 이러한 글라스 테이프(140)는 케이블의 내화성을 높이며, 절연 기능과 함께 내부로 습기나 물이 침입하는 것을 방지한다. 글라스 테이프(140)는 필러(130)의 외주면을 따라서 일정 장력을 갖고 연속하여 나선형으로 감기게 되며, 이때 글라스 테이프(140)는 일부가 겹쳐지도록 연속적으로 감기는 것이 바람직하다.

편조층(150)은 구리선을 편조(Braid)하여 글라스 테이프(140)의 외주면을 감싸게 되며, 전체 케이블의 사이즈(굵기)에 따라서 일정 굵기 이상의 구리선 다발을 직조하여 제공될 수 있다. 이러한 구리 소재의 편조층(150)은 전자기파에 대한 차폐 성능이 우수하며, 케이블의 사이즈(굵기)를 두껍게 하지 않으면서도 적절한 유연성과 장력을 제공하여 포설 작업 시에 작업성이 우수하다.

바람직하게는, 편조층(150)과 함께 케이블의 길이 방향을 따라서 제2접지용 나동선(162)이 고정되며, 이러한 제2접지용 나동선(162)은 편조층(150)과 함께 접지용 도선(G)으로 사용된다. 한편 제2접지용 나동선(162)은 G상이 최소단면적을 구성하는 조건에 따라서 단선의 구리선으로써, 그 두께는 0.5mm가 바람직하다. 이러한 제2접지용 나동선(162)은 접지 기능과 함께 편조층(150)의 탈피를 도와주는 립 코드(rip code)의 역할을 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광전복합 케이블의 시스층 일부를 절개하여 보여주는 사진으로, 케이블의 축방향을 따라서 제1접지용 나동선(161)이 구비되며, 제2접지용 나동선(162)과 접하게 되는 편조층(150)이 글라스 테이프(140)의 외주면을 감싼다. 한편 케이블의 포설 시공 시에는 시스층(170)을 벗겨서 제거한 후에 바깥으로 노출된 제2접지용 나동선(162)과 함께 편조층(150)을 하나의 리드선으로 합쳐서 절연 테이프(161a)가 제거된 제1접지용 나동선(161)과 접촉하게 하여 G상의 접지선으로 사용된다.

따라서 이러한 편조층(150)은 전자기파의 차폐 기능을 제공하며, 또한 제1접지용 나동선(161) 및 제2접지용 나동선(162)과 함께 접지선으로 사용될 수 있다.

다음으로, 시스층(170)은 접지용 나동선(160)과 함께 편조층(150)의 외주면을 감싸게 되며, 광다발 유닛과 도체 유닛의 물리적 압박 및 손상을 방지한다. 시스층(170)은 PVC, PE, 폴리올레핀(Polyolefin) 소재에 의해 제공될 수 있으며, 바람직하게는, 옥내용인 경우에 시스층(170)은 난연 특성이 우수한 난연 PE 또는 무할로겐 저연재(Low Smoke Zero Halogen; LSZH)(ST8)이 사용된다. 도면부호 171은 특정 색상의 스트립(strip)이며, 전압(예를 들어, 380V)을 구분하기 위하여 시스층(170)의 외주면에 추가될 수 있다. 바람직하게는, 옥외용인 경우에 시스층(170)은 빗물 또는 눈 등에 의한 외피에 습기가 침투되는 것을 방지하기 위하여 차수용 난연성의 PVC에 의해 제공된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광전복합 케이블의 접지예를 보여주는 사진이다.

도 4를 참고하여 통신용 공동구 패널에 연결하는 과정을 설명하면, 시스층(170)을 제거하고, 제1접지용 나동선(161)의 절연 테이프를 제거한 후에 편조층(150)과 함께 제1접지용 나동선(161)과 상기 제2접지용 나동선(162)을 밴딩(banding)하여 접촉한 후에 제1접지용 나동선(161)을 통신용 공동구 패널의 함체(10)에 접지함으로써 제1접지용 나동선(161)과 제2접지용 나동선(162)을 공동접지를 하여 접지를 안정적으로 할 수 있으며, 따라서 외부의 전자기파로부터 케이블을 보호할 수 있다.

도 5의 (a)(b)는 각각 비교예(스틸 편조층)와 본 발명의 실시예(구리 편조층)의 전자기파 차폐에 대한 시험 결과를 보여주는 데이터로써, 본 발명은 비교예와 비교하여 차폐 효과가 우수한 것을 확인할 수 있다.

다음의 [표 1]은 본 발명의 광전복합 케이블(옥내용)에 대한 난연 시험인 IEC60332-3-24의 Category C 평가결과이며, 시스층은 무할로겐 저연재(Low Smoke Zero Halogen; LSZH)가 사용되었으며, 평가기준과 대비하여 매우 우수한 난연 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.

시험 항목	평가기준	단위	결과
난연성	탄화 길이 최대 2.5이하	m	0.58
연기 밀도	빛 투과율 최소 60 이상	%	69.8

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

111, 112, 113, 114 : 도체 유닛
120 : 광다발 유닛 130 : 필러
140 : 글라스 테이프 150 : 편조층
161 : 제1접지용 나동선 162 : 제2접지용 나동선
170 : 시스층

Claims

도체와, 상기 도체를 감싸는 절연층을 포함하고 서로 동일한 직경(D1)을 갖고 직각으로 외접하여 배치되는 4개의 도체 유닛(111-114)과; 복수의 광다발 유닛(120)과; 절연 테이프(162a)가 외주면에 테이핑된 제1접지용 나동선(161)과; 상기 도체 유닛(111-114)과 상기 광다발 유닛(120)과 상기 제1접지용 나동선(161)을 일체로 고정하게 되는 POP사로 이루어진 필러(130)와; 상기 필러(130)의 외주면을 따라서 나선형으로 일부가 겹쳐지도록 연속적으로 상기 필러(130)의 외주면을 감싸게 되는 글라스 테이프(140)와; 상기 글라스 테이프(140)의 외주면을 감싸게 되는 구리 소재의 편조층(150)과; 상기 편조층(150)과 접하여 축방향을 따라서 고정되는 0.5mm 두께의 구리 단선으로 이루어진 제2접지용 나동선(162)과; 상기 제2접지용 나동선(162)과 함께 상기 편조층(150)의 외주면을 감싸게 되는 시스층(170)을 포함하고 상기 광다발 유닛(120)은 그 직경(D2)이 상기 도체 유닛(111-114)의 직경(D1)의 0.414ㅧD2와 같거나 작으며 상기 도체 유닛(111-114)의 외접 반경(R)의 바깥에 배치됨을 특징으로 하는 3상4선식 광전복합 케이블을 지하철 또는 철도에 포설하여 통신용 공동구 패널에 접지하는 방법에 있어서,
상기 시스층(170)을 제거하고, 상기 제1접지용 나동선(161)의 상기 절연 테이프(162a)를 제거한 후에 상기 편조층(150)과 함께 상기 제1접지용 나동선(161)과 상기 제2접지용 나동선(162)을 밴딩(banding)하여 접촉한 후에 상기 제1접지용 나동선(161)을 통신용 공동구 패널의 함체(10)에 접지하여 상기 제1접지용 나동선(161)과 상기 제2접지용 나동선(162)을 공동접지를 하는 것을 특징으로 하는 3상4선식 광전복합 케이블의 접지방법.
제1항에 있어서, 상기 광다발 유닛 각각은 상기 도체 유닛과 외접하는 것을 특징으로 하는 3상4선식 광전복합 케이블의 접지방법
제2항에 있어서, 상기 필러의 직경(D3)은 2×D1+D2 임을 특징으로 하는 3상4선식 광전복합 케이블의 접지방법
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