KR102333123B1 - 경량형 배전 케이블 - Google Patents

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KR102333123B1
KR102333123B1 KR1020210065997A KR20210065997A KR102333123B1 KR 102333123 B1 KR102333123 B1 KR 102333123B1 KR 1020210065997 A KR1020210065997 A KR 1020210065997A KR 20210065997 A KR20210065997 A KR 20210065997A KR 102333123 B1 KR102333123 B1 KR 102333123B1
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문승수
이재홍
성찬용
김동훈
김경진
배환철
이조은
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가온전선 주식회사
(주)티에스씨
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Abstract

본 발명은 325SQ의 단면적을 가지는 구리 도체와, 상기 구리 도체의 주변에 다수개로 배치되되 76.89~81.01SQ의 단면적 범위를 가지는 다수개의 중성선과, 상기 중선선을 감싸는 외피를 포함하는 경량형 배전 케이블로서, 상기 배전 케이블에 발생되는 단락 전류로 인한 온도는 각각 106~110℃, 또는 125~128℃이고, 상기 외피는 베이스 수지 100중량부에 대하여: 난연제 60~180중량부, 산화방지제 0.1~5중량부, 가교제 0.01~5중량부, 및 UV 안정제 0.01~5중량부를 포함하는 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 경량형 배전 케이블로서, 본 발명에 따르면, 구리 도체, 다수개의 중성선, 및 상기 중선선을 감싸는 외피를 포함하는 경량형 배전 케이블에서 중성선을 감싸고 있는 외피의 조성을 최적화시킴으로써 단력 전류로 인한 높은 열을 견디지 못하는 문제를 해결하여 내열 특성이 우수하고, 인장강도, 신장률 등의 상온 물성이 우수할뿐만 아니라, 내흡습성까지 만족하는 효과를 가진다. 또한, 본 발명에 따른 경량형 배전 케이블은 사용시 단락 전류로 인한 비정상상태가 발생하더라도 단락 전류로 인한 106~110℃, 및 125~128℃에서도 우수한 내열 특성을 가짐으로써 중성선의 개수와 단면적을 줄이고서도 경량형 배전 케이블의 수명이 짧아지거나 기능이 떨어지는 문제를 해결할 수 있다.

Description

경량형 배전 케이블{LIGHT WEIGHT TYPE DISTRIBUTING CABLE}
본 발명은, 경량형 배전 케이블에 관한 것으로서, 상세하게는, 중성선의 개수와 단면적을 줄이고서도 단락 전류로 인한 비정상상태의 내열 온도를 견디도록 구성된 경량형 배전 케이블에 관한 것이다.
배전 케이블을 구성하는 중성선은 다선식 전로에서 전원의 중성극에 접속된 전선으로서, 한 상(phase)과 상부하에 흐르는 불평형 전류를 감당한다.
이러한 중성선의 단면적 또는 개수는 내선 규정에 의거하여 정상 상태 일 때 상 불평형 전류가 흐르는 길이, 단락 전류, 도체의 단면적 등 다양한 인자를 고려하여 설정될 수 있다. 참고로, 단락 전류로 인하여 발생되는 순간 적인 온도가 중성선의 단면적과 개수를 설정하는데 있어서 가장 중요한 인자라 할 수 있다.
최근에는, 배전 케이블의 중량과 제조 원가를 낮추기 위하여 배전 케이블에 적용되는 중성선의 단면적 또는 개수를 줄이기 위한 연구 개발이 진행되고 있다.
참고로, 중성선의 단면적 또는 개수를 줄여 배전 케이블의 전체 중량을 약 10% 정도로 줄이게 되면, 배전 케이블의 이동, 포설 작업이 편리해질 뿐만 아니라 배전 케이블의 제조 원가가 약 6~7% 줄어든다.
하지만, 중성선의 단면적 또는 개수를 줄이게 되면, 단락 전류로 인한 온도의 상승으로 인하여, 상기 중성선을 감싸고 있는 외피가 단력 전류로 인한 높은 열을 견디지 못하는 문제점이 있다.
또한, 배전 케이블이 배선되는 위치, 설치 조건에 따라서 배전 케이블을 구성하는 도체의 재질과 도체 단면적이 달라지게 되는데, 이에 대응하여 중성선의 단면적 또는 개수를 최적의 수치로 설정하기 위해서는 상기 외피가 단락 전류로 인한 높은 온도를 견딜 수 있어야 한다.
예컨대, 400SQ의 단면적을 가지는 알루미늄 도체와 2mm의 직경을 가지는 중성선이 26개 사용된 배전 케이블의 외피는, 단락 전류 10000A 기준으로, 비정상상태 내열 온도인 102~105℃를 견디는 물성 특징을 가지고 있다. 이때, 26개 중성선의 총단면적은 약 82SQ이다.
또 다른 예로, 325SQ의 단면적을 가지는 구리 도체와 2.3mm의 직경을 가지는 중성선이 26개 사용된 배전 케이블의 외피는, 단락 전류 13800A 기준으로, 비정상상태 내열 온도인 107~115℃를 견디는 물성 특징을 가지고 있다. 이때, 26개 중성선의 총단면적은 약 108SQ이다.
그러나, 상기 조건에서 중성선의 단면적 또는 개수를 줄이게되면 비정상상태의 내열 온도가 더 상승되기 때문에 도체와 중성선을 감싸는 외피가 고온을 견디지 못하여, 결국, 배전 케이블의 수명이 짧아지고 기능적인 능력치도 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 등록특허공보 제10-0586448호 '동심중성선 전력케이블의 유기 전압 및 순환 전류를 저감한 전력 케이블 3상 배전 시스템'이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 중성선의 단면적 또는 개수를 줄여도 단락 전류로 인하여 발생되는 높은 온도를 견딜 수 있도록 구성된 경량형 배전 케이블을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 중성선의 단면적 또는 개수를 줄여도 단락 전류로 인하여 발생되는 106~110℃의 온도를 견딜 수 있도록 구성된 경량형 배전 케이블을 제공하는데도 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 경량형 배전 케이블은 325SQ의 단면적을 가지는 구리 도체와, 상기 구리 도체의 주변에 다수개로 배치되되 76.89~81.01SQ의 단면적 범위를 가지는 다수개의 중성선과, 상기 중선선을 감싸는 외피를 포함하며, 상기 배전 케이블에 발생되는 단락 전류로 인한 온도는 125~128℃이고, 상기 외피는 베이스 수지 100중량부에 대하여: 난연제 60~180중량부, 산화방지제 0.1~5중량부, 가교제 0.01~5중량부, 및 UV 안정제 0.01~5중량부를 포함하는 조성을 가지는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 일 실시예에 따른 경량형 배전 케이블은 400SQ의 단면적을 가지는 알루미늄 도체와, 상기 알루미늄 도체의 주변에 다수개로 배치되되 57.91~61.49SQ의 단면적 범위를 가지는 다수개의 중성선과, 상기 중선선을 감싸는 외피를 포함하며, 상기 배전 케이블에 발생되는 단락 전류로 인한 온도는 106~110℃이고, 상기 외피는 베이스 수지 100중량부에 대하여: 난연제 60~180중량부, 산화방지제 0.1~5중량부, 가교제 0.01~5중량부, 및 UV 방지제 0.01~5중량부를 포함하는 조성을 가지는 것일 수 있다.
본 발명의 상기 각 실시예에 따르면, 상기 난연제는 금속 수산화물계 코팅 난연제, 금속 수산화물계 비코팅 난연제, 또는 상기 금속 수산화물계 코팅 난연제와 금속 수산화물계 비코팅 난연제의 혼합 난연제 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 금속 수산화물계 난연제는 마그네슘 디하이드록사이드(MDH, Magnesium dihydroxide)가 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 난연제가 상기 금속 수산화물계 코팅 난연제와 금속 수산화물계 비코팅 난연제의 혼합 난연제를 사용하는 경우, 상기 금속 수산화물계 코팅 난연제:금속 수산화물계 비코팅 난연제는 60~150:30~120의 혼합비를 만족하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 각 실시예에 따르면, 상기 외피는 베이스 수지 100중량부에 대하여: 추가적으로 난연보조제를 상기 난연제와 합한 총량이 180중량부를 초과하지 않는 범위 내에서 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 각 실시예에 따르면, 상기 외피에 사용된 베이스 수지는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, Linear Low Density Polyethylene) 수지 40~60중량부, 폴리올레핀 엘라스터머(POE) 수지 20~35중량부, 및 폴리에틸렌-그라프트-말레익 언하이드라이드(polyethylene-graft-maleic anhydride, MA-GRAFT PE) 20~35중량부로 이루어진 것일 수 있다.
본 발명의 상기 각 실시예에 따르면, 상기 외피에 사용된 조성은 가교시켜 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 구리 도체, 다수개의 중성선, 및 상기 중선선을 감싸는 외피를 포함하는 경량형 배전 케이블에서 중성선을 감싸고 있는 외피의 조성을 최적화시킴으로써 단력 전류로 인한 높은 열을 견디지 못하는 문제를 해결하여 내열 특성이 우수하고, 인장강도, 신장률 등의 상온 물성이 우수할뿐만 아니라, 내흡습성까지 만족하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 경량형 배전 케이블은 사용시 단락 전류로 인한 비정상상태가 발생하더라도 단락 전류로 인한 106~110℃, 및 125~128℃에서도 우수한 내열 특성을 가짐으로써 중성선의 개수와 단면적을 줄이고서도 경량형 배전 케이블의 수명이 짧아지거나 기능이 떨어지는 문제를 해결할 수 있다.
결과적으로 본 발명에 따른 경량형 배전 케이블을 사용하는 경우, 기존의 물성은 그대로 유지하면서도 중성선의 단면적 또는 개수를 줄일 수 있어 제조 원가를 절감시킬 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명은 중성선의 개수와 단면적을 줄이고서도 단락 전류로 인한 비정상상태의 내열 온도를 견디도록 구성된 경량형 배전 케이블에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예(이하, 제1실시예라 함)에 따른 경량형 배전 케이블은 325SQ의 단면적을 가지는 구리 도체와, 상기 구리 도체의 주변에 다수개로 배치되되 76.89~81.01SQ의 단면적 범위를 가지는 다수개의 중성선과, 상기 중선선을 감싸는 외피를 포함하는 것으로,
상기 배전 케이블에 발생되는 단락 전류로 인한 온도는 125~128℃이고,
상기 외피는 베이스 수지 100중량부에 대하여: 난연제 60~180중량부, 산화방지제 0.1~5중량부, 가교제 0.01~5중량부, 및 UV 안정제 0.01~5중량부를 포함하는 조성을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예(이하, 제2실시예라 함)에 따른 경량형 배전 케이블은 400SQ의 단면적을 가지는 알루미늄 도체와, 상기 알루미늄 도체의 주변에 다수개로 배치되되 57.91~61.49SQ의 단면적 범위를 가지는 다수개의 중성선과, 상기 중선선을 감싸는 외피를 포함하는 것으로,
상기 배전 케이블에 발생되는 단락 전류로 인한 온도는 106~110℃이고,
상기 외피는 베이스 수지 100중량부에 대하여: 난연제 60~180중량부, 산화방지제 0.1~5중량부, 가교제 0.01~5중량부, 및 UV 방지제 0.01~5중량부를 포함하는 조성을 가지는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 제1실시예와 제2실시예의 외피 조성에서 사용된 각 구성 성분에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.
상기 제1실시예와 제2실시예의 외피 조성에 포함되는 베이스 수지(Base Resin)는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, Linear Low Density Polyethylene) 수지 40~60중량부, 폴리올레핀 엘라스터머(POE) 수지 20~35중량부, 및 폴리에틸렌-그라프트-말레익 언하이드라이드(polyethylene-graft-maleic anhydride, MA-GRAFT PE) 20~35중량부로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기와 같은 3가지 수지를 적절히 혼합하여 베이스 수지로 사용함으로써 최종 제조되는 외피의 내열 특성을 보완할 수 있으며, 상기 3가지 수지를 단독으로 사용하거나, 또는 2종만 혼합하는 경우 내열성이 떨어져 바람직하지 못하다.
본 발명의 제1실시예와 제2실시예의 외피 조성에 포함되는 난연제는 금속 수산화물계 코팅 난연제, 금속 수산화물계 비코팅 난연제, 또는 상기 금속 수산화물계 코팅 난연제와 금속 수산화물계 비코팅 난연제의 혼합 난연제 중에서 선택되는 어느 하나를 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 60~180중량부로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 난연제는 마그네슘 디하이드록사이드(MDH, Magnesium dihydroxide)가 바람직하며, 그 함량이 60중량부 미만인 경우에는 난연제를 사용하는 효과가 미흡하고 180중량부를 초과하는 경우에는 난연성은 우수하나 내흡습성이 떨어질 수 있어 바람직하지 못하다.
본 발명에서 사용된 난연제인 마그네슘 디하이드록사이드는 상대적으로 코팅 난연제보다 비코팅 난연제가 수분에 취약한 부분이 있기 때문에 소정의 용도에 맞추어 각각 사용하거나 혼합 사용해도 무방하다.
예를 들어, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 난연제로서 상기 금속 수산화물계 코팅 난연제와 금속 수산화물계 비코팅 난연제의 혼합 난연제를 사용하는 경우에는 상기 금속 수산화물계 코팅 난연제:금속 수산화물계 비코팅 난연제는 60~150:30~120의 혼합비로 포함되는 것이 바람직하다.
이는 상기 코팅 난연제와 비코팅 난연제의 혼합비에 따라 내흡습성이 떨어지는 문제를 방지하기 위하여 본 발명에서 난연제 함량비를 최적화시킨 결과로서, 이러한 조합비 조절을 통하여 내열성, 상온 물성은 물론 내흡습성까지 유지할 수 있는 케이블 제조가 가능하다.
또한, 본 발명에서는 추가적으로 상기 난연제와 함께 난연보조제를 혼합 사용함으로써 난연성을 개선할 수 있으며, 상기 난연보조제는 상기 난연제의 보조제로 사용되는 통상의 물질을 난연제와 합한 총량이 베이스 수지 100중량부 기준으로 180중량부를 초과하지 않는 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 제1실시예와 제2실시예의 외피 조성에는 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 산화방지제 0.1~5중량부, 가교제 0.01~5중량부, 및 UV 방지제가 0.01~5중량부로 포함된다.
상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제가 바람직하며, 그 함량은 베이스 수지 100중량부에 대하여 산화방지제 0.1~5중량부로 포함되는 것이 외피 조성에서 산화 방지 효과를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제1실시예와 제2실시예의 외피 조성은 가교제를 베이스 수지 100중량부에 대하여 산화방지제 0.01~5중량부로 포함시켜 가교된 조성으로 제조하는 것이 바람직하며, 가교제를 첨가하지 않은 비가교 상태에서는 상온 물성은 우수하나, 내열 특성이 떨어질 수 있어 바람직하지 못하다. 또한, 가교제의 함량이 5중량부를 초과하여 가교제의 양이 과하게 들어가게 되면 조기 가교로 인해 상온 물성과 내열 특성이 오히려 떨어질 수 있다.
상기 가교제는 실란계 가교제를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 선택적으로 상기 가교제와 함께 가교보조제를 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.01~1중량부로 포함시켜 가교 특성을 향상시킬 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 제1실시예와 제2실시예의 외피 조성에는 UV 특성 향상을 위하여 베이스 수지 100중량부에 대하여 공지된 UV 방지제를 0.01~5중량부로 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 경량형 배전 케이블이 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
이하의 실시예에 따라 제조된 각 조성물의 물성은 다음과 같이 측정하였다.
1) 상온물성
인장강도 및 신율은 KS C IEC 60502-2의 19.5항과 19.6항의 방법을 따라 시험한다.
2) 난연성
KS M ISO 4589-2에 따라 시험편의 형태 I(길이 80~150mm, 폭 6.5mm, 두께 3mm)을 제작하여 시험한다.
3) 내열 특성
UL105℃ 등급인 136℃*168HR 의 노화 조건 하에서 시험후의 인장강도 및 신장율을 측정하여 인장 및 신장잔율, 크랙 여부 등을 판별한다.
4) UV 특성
UL 1581 에 명시된 방법으로 시험을 진행한다.
5) 내흡습성
KS C IEC 60811-1-3의 9.2항에 따라 내수성시험을 실시한다.
<계산 방법>
최종 질량 M3이 M1보다 작은 경우 : (M2-M3)/A
최종 질량 M3이 M1보다 큰 경우 : (M2-M1)/A
여기에서, A는 담근 시험편의 총 면적(㎠)이다.
6) Hot/Set (가교여부) 시험
샘플 준비와 시험 절차는 IEC 60502-2의 17.10항에서 제시하는 조건을 활용하여 IEC 60811-507에 따라서 수행한다.
비교예 1~4 : 비가교 조성물 제조
다음 표 1의 조성과 같이 가교제를 첨가하지 않은 조성물을 제조하였으며, 이렇게 제조된 각 시료의 상온 물성(인장강도, 신장율)과 내열특성을 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
함량:
중량부　　		 GRADE 비교 예
1 2 3 4
BASE RESIN LLDPE 수지 100 - 70 -
POE 수지 - 100 - -
MA-GRAFT PE 수지 - - 30 -
PP 수지 - - - 100
난연제 금속 수산화물계 MDH 난연제(코팅) 50 50 50 50
산화방지제 페놀계 산화방지제 1.2 1.2 1.2 1.2
평가 항목 단위 목표 특성 비교예
1 2 3 4
상온 물성 인장강도(N/㎟) 12.5min 16.4 14.2 20.5 35.1
신장율(%) 300min 702 892 780 844
내열 특성
(135℃*168hr)		 인장강도(N/㎟) 9.0min 1.2 1.3 1.5 6.8
신장 잔율(%) 300min 16 40 32 204
상기 표 2의 결과를 참조하면, 가교제를 첨가하지 않은 비가교 상태에서는 상온 물성은 우수하나, 내열특성 측면에서는 좋지 않은 결과를 나타내었다.
비교예 5~8 :가교 조성물 제조
상기 비교예 1~4의 조성에 다음 표 3과 같이 가교제를 넣어 각 조성물을 제조하였으며, 제조된 각 시료에 대하여 물성을 상기와 동일하게 진행하였으며 그 결과를 다음 표 4에 나타내었다.
함량:
중량부　　		 GRADE 비교예
5 6 7 8
BASE RESIN LLDPE 수지 100 - 70 -
POE 수지 - 100 - -
MA-GRAFT PE 수지 - - 30 -
PP 수지 - - - 100
난연제 금속 수산화물계 MDH 난연제(코팅) 50 50 50 50
산화방지제 페놀계 산화방지제 1.2 1.2 1.2 1.2
가교제 실란계 가교제 0.5 0.5 0.5 0.5
가교 보조제 0.1 0.1 0.1 0.1
평가 항목 단위 목표 특성 비교예
5 6 7 8
상온 물성 인장강도(N/㎟) 12.5min 19.2 17.6 24.2 35.7
신장율(%) 300min 641 832 692 850
내열 특성
(135℃*168hr)		 인장강도(N/㎟) 9.0min 7.8 8.0 20.4 7.2
신장 잔율(%) 300min 255 382 577 210
가교 여부 HOT/SET(200℃,%) 175/25max 125/10 75/10 100/15 -
내흡습성 mg/㎠ 0.3max 0.10 0.12 0.11 0.10
상기 표 4의 결과를 참조하면, 비교예 5~비교예 8 모두 상온 물성은 우수하였으나, 비교예 5, 비교예 6, 비교예 8의 경우 내열특성은 좋지 못하였다.
비교예 9~12 : 내열성 보완된 조성물 제조
상기 비교예 5~8의 조성에서, 베이스 수지를 적절히 조합하여 내열 특성을 보완하기 위해 다음 표 5와 같이 조성물을 제조하였으며, 이에 대한 물성 측정 결과를 다음 표 6에 나타내었다.
함량:
중량부　　		 GRADE 비교예
9 10 11 12
BASE RESIN LLDPE 수지 50 50 50 50
POE 수지 25 25 25 25
MA-GRAFT PE 수지 25 25 25 25
난연제 금속 수산화물계 MDH 난연제(코팅) 50 50 50 50
산화방지제 페놀계 산화방지제 1.2 1.2 1.2 1.2
가교제 실란계 가교제 1.0 3.0 5.0 7.0
가교 보조제 0.1 0.1 0.1 0.1
평가 항목 단위 목표 특성 비교예
9 10 11 12
상온 물성 인장강도(N/㎟) 12.5min 19.0 20.5 21.9 12.6
신장율(%) 300min 642 671 620 411
난연성 LOI(%) 28min 26.0 26.3 25.7 25.9
내열 특성
(135℃*168hr)		 인장강도(N/㎟) 9.0min 16.0 18.3 19.1 8.8
신장 잔율(%) 300min 520 602 535 208
가교 여부 HOT/SET
(200℃, %)		 175/25max 75/10 50/0 50/5 50/10
내흡습성 mg/㎠ 0.3max 0.11 0.11 0.10 0.11
상기 표 6의 결과를 참조하면, 가교제 함량을 변화시키면서 제조된 비교예 9~비교예 12는 상온 물성과 내열특성이 우수하였다. 하지만 가교제의 양이 과하게 들어간 비교예 12의 경우 조기 가교로 인해 상온물성과 내열특성이 오히려 떨어짐을 확인하였다.
실시예 1~6, 비교예 13 : 코팅 난연제를 포함하는 조성물 제조
상기 비교예의 결과를 참조하여, 난연성 및 내수성, UV특성 보완을 위해 다음 표 7과 같은 조성을 가지는 시료를 제조하였으며, 그 물성은 다음 표 8에 나타내었다.
함량:
중량부　		 GRADE 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 13
BASE RESIN LLDPE 수지 50 50 50 50 50 50 50
POE 수지 25 25 25 25 25 25 25
MA-GRAFT PE 수지 25 25 25 25 25 25 25
난연제 금속 수산화물계 MDH 난연제(코팅) 60 90 120 150 180 150 200
난연 보조제
(Colemanite계)		 - - - - - 30 -
산화방지제 페놀계 산화 방지제 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
가교제 실란계 가교제 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0
가교 보조제
(Trimethacrylate계)		 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
UV 방지제 UV 안정제
(Benzotriazole계)		 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
평가항목 단위 목표특성 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 13
상온
물성		 인장강도(N/mm2) 12.5min 21.1 18.4 16.8 14.9 13.8 14.3 10.1
신장율(%) 300min 664 621 583 531 492 529 372
난연성 LOI(%) 28min 28.5 31.4 33.3 36.4 40.1 40.2 41.8
내열특성
(135℃*168hr)		 인장강도(N/mm2) 9.0min 19.1 16.2 14.4 12.5 10.9 11.9 6.9
신장 잔율(%) 300min 578 511 451 372 344 361 288
UV 특성 인장 잔율(%) 80min 81 84 81 84 85 83 82
신장 잔율(%) 80min 82 83 80 86 84 84 85
내흡습성 mg/㎠ 0.3max 0.11 0.13 0.21 0.26 0.29 0.27 0.52
상기 표 8의 결과를 참조하면, 난연제(코팅 난연제) 함량이 증가함에 따라 난연성은 우수하였고, 인장강도와 신장율은 양호하지만, 조금씩 감소하는 경향성을 볼 수 있었다. 그리고 실시예1~5의 경우 내흡습성이 우수 하였지만, 난연제 함량이 200phr인 비교예 13의 경우 내흡습성이 떨어지는 걸 볼 수 있었다. 그리고 난연제의 함량은 실시예 4와 동일하지만, 난연 보조제가 30phr 추가된 실시예 6의 경우 실시예 4에 비해 난연성이 확연히 우수함을 확인할 수 있었다.
실시예 7~12, 비교예 14 : 비코팅 난연제를 포함하는 조성물 제조
상기 비교예의 결과를 참조하여, 난연성 및 내수성, UV특성 보완을 위해 다음 표 9와 같은 추가적으로 비코팅 난연제의 함량을 변화시키는 조성을 가지는 시료를 제조하였으며, 그 물성은 다음 표 10에 나타내었다.
함량:
중량부　　		 GRADE 실시 예 비교예
7 8 9 10 11 12 14
BASE RESIN LLDPE 수지 50 50 50 50 50 50 50
POE 수지 25 25 25 25 25 25 25
MA-GRAFT PE 수지 25 25 25 25 25 25 25
난연제 금속 수산화물계 MDH 난연제(비코팅) 60 90 120 150 150 180 200
난연 보조제 - - - - 30 - -
산화 방지제 페놀계 산화 방지제 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
가교제 실란계 가교제 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0
가교 보조제 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
UV 방지제 UV 안정제 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
평가 항목 단위 목표 특성 실시예 비교예
7 8 9 10 11 12 14
상온
물성		 인장강도(N/mm2) 12.5min 20.9 17.9 15.4 13.7 13.4 12.6 9.8
신장율(%) 300min 650 610 577 511 508 477 388
난연성 LOI(%) 28min 28.3 30.2 32.4 34.8 38.5 38.3 40.9
내열 특성
(135℃*168hr)		 인장강도(N/mm2) 9.0min 17.8 16.1 13.8 11.1 10.7 9.8 6.2
신장 잔율(%) 300min 564 515 477 388 378 334 254
UV 특성 인장 잔율(%) 80min 82 83 81 83 84 84 82
신장 잔율(%) 80min 81 81 80 84 82 82 83
내흡습성 mg/㎠ 0.3max 0.15 0.19 0.24 0.29 0.28 0.30 0.47
상기 표 10의 결과를 참조하면, 시험 결과 실시예 7 ~ 12의 경우 내흡습성이 우수하였다. 하지만 난연제의 함량이 180phr 초과하여 들어간 비교예 14는 내흡습성이 떨어지는 결과를 볼 수 있었다. 그리고 난연제의 함량은 동일하며 난연보조제만 추가된 실시예 11의 경우 난연성이 실시예 10에 비해 우수하였고, 내흡습성도 실시예 10과 유사한 수치를 나타내었다.
실시예 13~15, 비교예 15 : 혼합 난연제(코팅+비코팅)를 포함하는 조성물 제조
상기 비교예의 결과를 참조하여, 난연성 및 내수성, UV특성 보완을 위해 다음 표 11과 같은 추가적으로 혼합 난연제(코팅+비코팅)를 포함하는 조성을 가지는 시료를 제조하였으며, 그 물성은 다음 표 12에 나타내었다.
함량:
중량부　　		 GRADE 실시 예 비교예
13 14 15 16 15
BASE RESIN LLDPE 수지 50 50 50 50 50
POE 수지 25 25 25 25 25
MA-GRAFT PE 수지 25 25 25 25 25
난연제 금속 수산화물계 MDH 난연제(코팅) 150 120 90 60 30
금속 수산화물계 MDH 난연제(비코팅) 30 60 90 120 150
산화 방지제 페놀계 산화 방지제 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
가교제 실란계 가교제 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0
가교 보조제 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
UV방지제 UV 안정제 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
평가 항목 단위 목표 특성 실시예 비교예
13 14 15 16 15
상온
물성		 인장강도(N/mm2) 12.5min 13.9 13.6 13.2 13.2 12.6
신장율(%) 300min 481 472 470 441 419
난연성 LOI(%) 28min 39.2 38.9 38.1 36.7 35.1
내열특성
(135℃*168hr)		 인장강도(N/mm2) 9.0min 10.9 10.5 10.1 9.5 9.4
신장 잔율(%) 300min 351 349 331 329 317
UV 특성 인장 잔율(%) 80min 82 81 80 82 83
신장 잔율(%) 80min 83 85 83 81 80
내흡습성 mg/㎠ 0.3max 0.26 0.23 0.22 0.27 0.31
상기 표 12의 결과를 참조하면, 시험 결과 실시예 13(코팅난연제(150phr)+비코팅난연제(30phr)) 부터 비교예 15(코팅난연제(30phr)+비코팅난연제(150phr))까지 순차적으로 코팅 난연제의 함량을 줄이고, 비코팅 난연제의 함량을 늘려가며 시험을 진행하였다. 전체적으로 상온물성, 난연성, 내열특성, UV 특성 모두 양호하였다.
그러나 실시예 13~16의 경우 내흡습성이 좋았으나, 혼합 난연제로서 비코팅 난연제 150중량부(phr)와 코팅 난연제 30중량부(phr)로 사용한 비교예 15의 경우 내흡습성이 좋지 않았다.
이로써 조성물에 포함되는 난연제로서 코팅난연제와 비코팅 난연제를 혼합 사용하는 경우 총함량 180phr을 기준으로 코팅 난연제의 함량이 150phr까지는 내흡습성이 양호하며, 비코팅 난연제의 경우 120phr까지 내흡성이 양호하며 상기 함량을 초과하여 포함될 경우 내흡습성이 떨어진다는 결과를 얻을 수 있었다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
삭제

Claims (8)

  1. 도체, 다수개의 중성선, 및 상기 중선선을 감싸는 외피를 포함하는 경량형 배전 케이블에 있어서:
    상기 도체는 325SQ의 단면적을 가지는 구리 도체이고,
    상기 중선선을 감싸는 외피는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, Linear Low Density Polyethylene) 수지 40~60중량부, 폴리올레핀 엘라스터머(POE) 수지 20~35중량부, 및 폴리에틸렌-그라프트-말레익 언하이드라이드(polyethylene-graft-maleic anhydride, MA-GRAFT PE) 20~35중량부로 이루어진 베이스 수지 100중량부에 대하여 난연제 60~180중량부, 산화방지제 0.1~5중량부, 가교제 0.01~5중량부, 및 UV 안정제 0.01~5중량부를 포함하는 조성을 가짐으로써,
    상기 구리 도체의 주변에 다수개로 배치된 중성선은 그 단면적을 ICEA에 따라 규정된 상기 구리 도체 총단면적의 1/3인 108SQ보다 적은 76.89~81.01SQ의 범위로 낮춘 조건에서도 상기 배전 케이블에 발생되는 단락 전류인 13800A를 기준으로 비정상상태 내열 온도인 107~115℃보다 높은 125~128℃ 까지 견디는 내열성을 가지는 것을 특징으로 하는 경량형 배전 케이블.
  2. 도체, 다수개의 중성선, 및 상기 중선선을 감싸는 외피를 포함하는 경량형 배전 케이블에 있어서:
    상기 도체는 400SQ의 단면적을 가지는 알루미늄 도체이고,
    상기 중선선을 감싸는 외피는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, Linear Low Density Polyethylene) 수지 40~60중량부, 폴리올레핀 엘라스터머(POE) 수지 20~35중량부, 및 폴리에틸렌-그라프트-말레익 언하이드라이드(polyethylene-graft-maleic anhydride, MA-GRAFT PE) 20~35중량부로 이루어진 베이스 수지 100중량부에 대하여 난연제 60~180중량부, 산화방지제 0.1~5중량부, 가교제 0.01~5중량부, 및 UV 방지제 0.01~5중량부를 포함하는 조성을 가짐으로써,
    상기 알루미늄 도체의 주변에 다수개로 배치된 중성선은 그 단면적을 82SQ보다 적은 57.91~61.49SQ의 범위로 낮춘 조건에서도 상기 배전 케이블에 발생되는 단락 전류인 10000A 기준으로 비정상상태 내열 온도인 102~105℃보다 높은 106~110℃까지 견디는 내열성을 가지는 것을 특징으로 하는 경량형 배전 케이블.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 난연제는 금속 수산화물계 코팅 난연제와 금속 수산화물계 비코팅 난연제를 단독으로 사용하거나, 또는 상기 금속 수산화물계 코팅 난연제와 금속 수산화물계 비코팅 난연제를 혼합하여 사용하는 것인 경량형 배전 케이블.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 금속 수산화물계 난연제는 마그네슘 디하이드록사이드(MDH, Magnesium dihydroxide)인 것인 경량형 배전 케이블.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 난연제로서 금속 수산화물계 코팅 난연제와 금속 수산화물계 비코팅 난연제를 혼합하여 사용하는 경우, 상기 금속 수산화물계 코팅 난연제:금속 수산화물계 비코팅 난연제는 60~150:30~120의 혼합비를 만족하는 것인 경량형 배전 케이블.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외피는 베이스 수지 100중량부에 대하여:
    추가적으로 난연보조제를 상기 난연제와 합한 총량이 180중량부를 초과하지 않는 범위 내에서 포함할 수 있는 것인 경량형 배전 케이블.
  7. 삭제
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외피에 사용된 조성은 가교된 것인 경량형 배전 케이블.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130015908A (ko) * 2011-08-05 2013-02-14 전명수 경제형 전력케이블 배전 시스템
KR20130052808A (ko) * 2011-11-14 2013-05-23 주식회사 송현홀딩스 선박 및 해양의 밸러스트 펌프용 복합수중케이블
KR20180013164A (ko) * 2016-07-28 2018-02-07 주식회사 디와이엠 솔루션 인입성이 향상된 할로겐프리 난연성 수지 조성물 및 이를 이용한 절연 전선

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