KR102468594B1

KR102468594B1 - 케이블용 개재 및 이를 구비한 해저 케이블

Info

Publication number: KR102468594B1
Application number: KR1020170086543A
Authority: KR
Inventors: 정순철; 차금환; 김경수; 김두연; 이승철
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2022-11-17
Also published as: CN109215856A; US20190013112A1; KR20190005618A; US10438721B2

Abstract

본 발명은 코어부를 복수 개 구비한 케이블의 진원도를 유지할 수 있는 케이블용 개재 및 이를 구비하는 해저 케이블에 관한 것이다.

Description

케이블용 개재 및 이를 구비한 해저 케이블 {Shaped Filler For Cable And Submarine Cable Having The Same}

본 발명은 케이블용 개재 및 이를 구비한 해저 케이블에 대한 것이다.

도체를 구비하여 전력을 전송하는 복수 개의 전력선 유닛(이하, '코어부'라 함)과 광섬유를 포함하는 광유닛을 구비한 해저 케이블(submarine cable)에 있어서, 상기 복수 개의 코어부가 상기 해저 케이블의 중앙부에 대략 대칭적으로 배치되고, 그 외곽을 따라 보호층이 구비된다.

그런데, 상기와 같은 구성에서는 상기 코어부가 복수 개 구비되므로 상기 해저 케이블의 진원도를 유지하기가 곤란할 수 있으며, 특히 상기 해저 케이블을 포설하거나, 또는 해저에 포설하기 위하여 턴테이블에 감는 경우에 외부에서 외압과 같은 외력이 작용하여 상기 해저 케이블의 내부에 구비된 코어부의 손상을 유발할 수 있다. 따라서, 상기 해저 케이블의 진원도를 유지하며, 상기 해저 케이블의 포설 시 또는 외압과 같은 외력이 작용하는 경우에 내부의 코어부를 보호하기 위한 케이블용 개재를 필요로 한다.

또한, 최근 들어 기존의 구리 통신선 대비 높은 대역폭(bandwidth) 특성을 갖는 광섬유를 구비한 광케이블을 기반으로 하는 광통신 시스템의 필요성은 더욱 증가되고 있는 상황이다. 이에 따라 전력 전송을 위한 전력케이블의 경우에도 광섬유를 구비한 광유닛이 복합된 복합 케이블 형태를 통해 전력과 정보 전송이 동시에 이루어지는 경우가 많아지고 있다.

광유닛을 구비한 해저 케이블은 기존 구리선과 비교하여, 낮은 손실 특성, 높은 대역폭 등 전송특성에 있어서 큰 장점이 있으나, 구리선로와 비교하여 기계적 강도가 약한 특성으로 인해 기계적 신뢰성이 다소 떨어지는 전송매체이다. 실제로 광섬유의 기계적 취약성과 맞물려 다양한 내/외부 원인으로 인해 장애(단선, 벤딩 등)이 발생할 수 있다.

따라서, 상기 케이블용 개재를 구비하는 경우에 전술한 기능 이외에 상기 광유닛을 수용하며 보호할 수 있는 기능을 필요로 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 코어부를 복수 개 구비한 해저 케이블에 있어서 상기 해저 케이블의 진원도를 유지할 수 있는 케이블용 개재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 해저 케이블이 광유닛을 구비한 경우에 상기 광유닛을 수용하며 보호할 수 있는 케이블용 개재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가, 상기 해저 케이블의 포설 시 또는 상기 해저 케이블에 외압과 같은 외력이 작용하는 경우에 내부의 코어부와 상기 광유닛의 손상을 방지할 수 있는 케이블용 개재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수 개의 원형 단면을 갖는 코어부가 구비되는 케이블의 전체 형상을 원형으로 유지하기 위한 케이블용 개재에 있어서, 케이블 중심부 방향으로 광유닛이 수용되는 광유닛 수용부; 상기 광유닛 수용부 후방에 구비되는 중앙 챔버; 상기 광유닛 수용부 및 상기 중앙 챔버를 사이에 두고 대칭된 위치에 형성되는 적어도 하나의 사이드 챔버;를 포함하는 케이블용 개재를 제공할 수 있다.

그리고, 상기 케이블용 개재의 외측 표면은 하나의 원호 형태로 구성되고, 상기 케이블용 개재의 내측 표면은 2개의 원호 형태로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 광유닛 수용부는 원형으로 구성되며 케이블 중심 방향으로 개방이 가능하게 절개되고, 상기 광유닛 수용부의 내경은 상기 광유닛 수용부에 수용되는 광유닛의 크기보다 클 수 있다.

이 경우, 상기 중앙 챔버는 사각형 형상으로 구성되고, 상기 광유닛 수용부의 내경에 대응되는 크기의 폭을 가질 수 있다.

또한, 상기 중앙 챔버를 구획하는 지지부는 폭방향 및 두께방향으로 각각 평행할 수 있다.

그리고, 상기 사이드 챔버는 각각 복수 개로 분할 구성될 수 있다.

그리고, 상기 사이드 챔버를 복수 개로 구획하는 지지부는 적어도 하나의 폭방향으로 수평한 지지부와 두께 방향으로 수직한 지지부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 원호 형상으로 형성되는 외곽 프레임부 및 한 쌍의 내측 프레임부를 포함하는 프레임부;

상기 프레임부 내측에 광유닛을 수용하는 광유닛 수용부를 형성하는 광유닛 수용부 프레임; 및

상기 외곽 프레임부와 상기 내측 프레임부를 서로 연결시키는 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블용 개재를 제공할 수 있다.

그리고, 상기 지지부는 적어도 하나의 가로방향의 폭방향 지지부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 지지부는 상기 광유닛 수용부를 중심으로 양측으로 한 쌍의 세로방향의 두께방향 지지부를 각각 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 폭방향 지지부는 상기 한 쌍의 두께방향 지지부를 서로 연결시킬 수 있다.

또한, 상기 광유닛 수용부에서 케이블의 외경방향으로 중앙 챔버를 더 구비할 수 있다.

그리고, 상기 중앙 챔버는 인접하는 상기 두께방향 지지부 사이에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 중앙 챔버는 상기 외곽 프레임부와 상기 광유닛 수용부 프레임을 서로 연결시키는 한 쌍의 두께방향 지지부 사이에 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 광유닛 수용부를 선택적으로 개방시키는 절개부를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 절개부는 케이블의 중앙부를 향해 상기 프레임부에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 두께방향 지지부는 직선형태를 가질 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 도체, 내부 반도전층, 절연층, 외부 반도전층, 금속시스 및 고분자 시스를 포함하는 복수 개의 코어부와, 상기 복수 개의 코어부를 둘러싸는 보호층 및 상기 코어부와 상기 보호층 사이에 전술한 케이블용 개재를 구비하는 해저 케이블을 제공할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 코어부를 복수 개 구비한 해저 케이블에 있어서 상기 코어부와 외부 보호층 사이에 구비되는 케이블용 개재에 의해 상기 해저 케이블의 진원도를 유지할 수 있다.

또한, 상기 해저 케이블이 광유닛을 구비한 복합케이블로 구성되는 경우에 상기 케이블용 개재는 상기 광유닛을 수용하며 보호할 수 있다.

나아가, 상기 해저 케이블의 포설 시 또는 상기 해저 케이블에 외압과 같은 외력이 작용하는 경우에 상기 케이블용 개재에 의해 내부의 코어부와 상기 광유닛의 손상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 해저 케이블의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 케이블용 개재의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 케이블용 개재에 외압이 작용하는 경우에 응력 분포도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 케이블용 개재의 다른 실시예의 단면도를 도시한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 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 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

먼저, 광유닛을 구비한 해저 케이블(Submarine cable)의 구조에 대해서 살펴보고, 이어서 본 발명에 따른 케이블용 개재에 대해서 살펴보도록 한다.

도 1은 광유닛(100)을 구비한 해저 케이블(10)의 구성을 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 해저 케이블(10)은 코어부(300)를 3개 구비한 3상 케이블을 예로 들어 도시하지만, 이에 한정되지 않으며 상기 코어부를 복수 개 구비한 형태의 해저 케이블에 모두 적용될 수 있다.

상기 코어부(300)는 도체(310), 내부반도전층(330), 절연층(320), 외부반도전층(340), 금속 차폐층(350), 및 고분자 시스(360)을 구비한다.

상기 도체(310)는 전력을 전송하기 위해 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 전력 손실을 최소화할 수 있도록 도전율이 우수하고 케이블 제조 및 사용에 적절한 강도와 유연성을 가진 소재, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 등으로 이루질 수 있다.

상기 도체(310)는 복수 개의 원형소선을 연선하여 원형으로 압축한 원형 압축도체일 수 있고, 원형의 중심소선과 상기 원형 중심소선을 감싸도록 연선된 평각소선으로 이루어진 평각소선층을 구비하며 전체적으로 원형의 단면을 가지는 평각도체일 수 있으며, 상기 평각도체는 원형 압축도체에 비하여 점적율이 상대적으로 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.

그러나 상기 도체(310)는 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한 상기 도체(310) 표면과 후술하는 절연층(320) 사이에 공극이 생기게 되면 절연 성능이 저하될 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 도체(310) 외부에는 내부반도전층(330)이 형성될 수 있다. 상기 내부반도전층(330)은 절연성 물질에 카본블랙, 카본 나노튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등의 도전성 입자가 첨가되어 반도전성을 가질 수 있다.

상기 내부반도전층(330)은 상기 도체(310)와 후술하는 절연층(320) 사이에서 급격한 전계변화가 발생하는 것을 방지하여 절연성능을 안정화하는 기능을 수행한다. 또한 도체면의 불균일한 전하분포를 억제함으로써 전계를 균일하게 하고, 도체(310)와 절연층(320) 간의 공극 형성을 방지하여 코로나 방전, 절연파괴 등을 억제할 수 있다.

상기 절연층(320)은 상기 내부반도전층(330)의 바깥쪽에 구비되어 상기 도체(310)를 따라 전류가 외부로 누설되지 않도록 외부와 전기적으로 절연시켜 준다. 일반적으로 상기 절연층(320)은 파괴전압이 높고, 절연성능이 장기간 안정적으로 유지될 수 있어야 한다. 나아가 유전손실이 적으며 내열성 등의 열에 대한 저항 성능을 지니고 있어야 한다. 따라서 상기 절연층(320)은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지가 사용될 수 있으며, 나아가 폴리에틸렌 수지가 바람직하다. 여기서, 상기 폴리에틸렌 수지는 가교수지로 이루어질 수 있다.

상기 절연층(320)의 외부에는 외부반도전층(340)이 구비될 수 있다. 상기 외부반도전층(340)은 내부반도전층(330)과 같이 절연성 물질에 도전성 입자, 예를 들면 카본블랙, 카본나뉴튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등이 첨가되어 반도전성을 가지는 물질로 형성되어, 상기 절연층(320)과 후술하는 금속시스(350) 사이의 불균일한 전하 분포를 억제하여 절연 성능을 안정화한다. 또한, 상기 외부반도전층(340)은 케이블에 있어서 절연층(320)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지하며, 상기 절연층(320)을 물리적으로 보호하는 기능도 수행할 수 있다.

상기 코어부(300)는 케이블 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 수분 흡수부(미도시)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 수분 흡수부는 도체(310)를 구성하는 소선 사이 및/또는 도체(310)의 외부에 형성될 수 있다. 상기 수분 흡수부는 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 수분 흡수부는 또한 급격한 전계 변화를 방지하기 위하여 반도전성을 가질 수 있다.

상기 외부반도전층(340)의 외부에는 금속차폐층(350) 및 고분자 시스(360)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 금속차폐층(350) 및 고분자 시스(360)는 케이블의 전력 전송 성능에 영향을 미칠 수 있는 수분침투, 기계적 외상, 부식 등의 다양한 환경요인 및 사고전류로부터 상기 케이블 코어부를 보호할 수 있다.

상기 금속 차폐층(350)은 케이블 단부에서 접지되어 지락 또는 단락 등의 사고 발생시 사고 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 외부의 충격으로부터 케이블을 보호하고, 전계가 케이블 외부로 방전되지 않도록 차폐할 수 있다.

또한, 해저 등의 환경에 부설되는 해저 케이블의 경우, 상기 금속 차폐층(350)이 상기 코어부를 실링하도록 형성되어 수분과 같은 이물질이 침입하여 절연 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 코어부 외부에 용융된 금속을 압출하여 이음새가 없는 연속적인 외면을 가지도록 형성함으로써 차수성능을 향상시킬 수 있다. 상기 금속으로는 납(Lead) 또는 알루미늄을 사용하며, 특히 해저 케이블의 경우에는 해수에 대한 내식성이 우수한 납을 사용하는 것이 바람직하고, 기계적 성질을 보완하기 위해 금속 원소를 첨가한 합금연(Lead alloy)을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 금속 차폐층(350)의 외부에는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(polyethylene) 등과 같은 수지로 구성된 고분자 시스(360)가 형성되어 해저 케이블의 내식성, 차수성 등을 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 케이블을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 특히, 해저 케이블의 경우에는 차수성이 우수한 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 난연성이 요구되는 환경에서는 폴리염화비닐 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 코어부(300)는 상기 금속 시스(218)와 상기 외부반도전층(340) 사이에 동선직입 테이프(미도시) 내지 수분 흡수층(미도시)이 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 동선 직입테이프는 동선(Copper wire)과 부직포 테이프 등으로 구성되어 외부반도전층과 금속 시스 간의 전기적 접촉을 원활히 하는 작용을 할 수 있다. 상기 수분 흡수층(미도시)은 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 이루어질 수 있다. 이에 따라 상기 수분 흡수층은 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 수분 흡수층에서의 급격한 전계 변화를 방지하기 위해 수분 흡수층에 동선을 포함시켜 구성할 수도 있다.

한편, 상기 해저 케이블(10)은 광유닛(100)을 더 구비할 수 있다.

여기서, 상기 광유닛(100)은 적어도 하나의 광섬유(111)와, 상기 광섬유(111)를 수용하는 튜브(112)를 구비할 수 있다.

상기 각 광유닛(100)은 튜브(112) 내에 충진재(113)와 함께 실장시킨 소정 갯수의 광섬유(111)를 구비하며, 상기 튜브는 스테인레스 스틸과 같은 강성이 있는 재질을 사용할 수 있다. 상기 광유닛(100)은 상기 튜브(112)를 감싸는 시스(130)를 더 구비할 수 있다.

한편, 도 1에서는 단일 시스 내부에 단일 보호용 튜브가 구비된 예를 도시하나 이는 일예에 지나지 않으며, 예를 들어 하나의 시스 내부에 복수 개의 보호용 튜브를 구비하고 상기 각 보호용 튜브의 내부에 적어도 하나의 광섬유를 구비하는 구성도 물론 가능하다. 이 경우, 상기 광섬유 및 보호용 튜브를 모두 연결시킨 다음에 외부의 시스를 복원하는 단계를 거칠 수 있다.

한편, 상기 해저 케이블(10)은 바다와 같은 해저를 가로질러 설치되므로 바다 속의 해수, 염분 등과 같은 가혹한 환경에서도 내부 구성요소를 보호하기 위한 각종 보호층을 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 코어부(300)와 광유닛(100)을 감싸는 폴리프로필렌(PP: Polypropylene) 얀 등으로 구성되는 베딩층(700)과, 상기 베딩층(700)의 바깥쪽에 구비되어 상기 해저 케이블(10)의 기계적 강도를 향상시키는 철선 외장(710) 및 상기 철선 외장(710)의 외부에 구비되는 쟈켓(720)을 구비할 수 있다.

한편, 종래 해저 케이블에서는 전술한 코어부(300)과 광유닛(100)을 보호하기 위하여 상기 코어부(300) 및 광유닛(100)과 상기 베딩층(700) 사이에 충진재를 구비할 수도 있다.

전술한 충진재는 일반적으로 폴리프로필렌 재질의 얀(Yarn)이 주로 사용된다. 그러나 이러한 얀들을 해저 케이블 내부에 다수 배치시킬 경우에, 상기 코어부들과 광유닛 및 얀들을 연합하여 해저 케이블을 형성하는 경우, 이들을 소정의 피치로 연합하기 위한 장비에 얀들이 끼이는 현상이 발생되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 해저 케이블에 삽입되는 얀의 수를 감소시켜 연합 작업을 실시하고 있으나, 보호층 형성 공정시 작용하는 압력에 의해 해저 케이블의 전체 횡단면이 원형 단면이 되지 못하고 일부 영역에서 일그러지는 문제가 발생된다.

상기와 같이, 해저 케이블의 횡단면이 원형이 되지 못할 경우, 생산 후 턴테이블에 권취된 해저 케이블의 하중이 균일하게 분포되지 못하여, 보관 또는 이송 등의 과정에서 해저 케이블이 파괴되는 문제가 있으며, 해저 케이블 포설 과정에서 해저 케이블 굽힘에 의해 작용되는 인장력이 해저 케이블 전체 단면에 고루 작용되지 못하고, 이러한 현상은 결국 해저 케이블의 장시간 사용시 보다 큰 인장력이 작용하는 부분에서 해저 케이블의 손상을 일으키는 원인이 된다. 뿐만 아니라, 광유닛(100)을 구비한 해저 케이블의 경우에 상기 케이블에 외력이 작용하는 등의 경우에 상기 광유닛(100)의 손상이 우려될 수 있다.

따라서, 상기 해저 케이블(10)의 진원도를 유지하며, 상기 해저 케이블(10)의 포설 시 또는 상기 해저 케이블(10)에 작용하는 굽힙응력, 포설장력 또는 인장력 등을 균일하게 분산시켜 케이블의 코어부(300)와 광유닛(100)의 손상 또는 파손을 방지하기 위하여 케이블용 개재(shaped filler)(1400)를 구비하게 된다.

상기 케이블용 개재(1400)는 전술한 베딩층(700), 철선 외장(710) 및 쟈켓(720)층을 포함하는 소위 보호층과 상기 코어부(300) 사이에 구비되어 상기 코어부(300)를 보호한다. 특히, 상기 케이블용 개재(1400)는 상기 광유닛(100)을 수용하여, 상기 해저 케이블(10)에 포설 등의 경우에 외력이 작용하는 경우에 상기 광유닛(100)을 보호할 수 있게 된다.
이러한 상기 케이블용 개재(1400)는 해저 케이블(10)의 코어부(300), 케이블용 개재(1400) 및 광유닛(100)을 연합시키는 케이블 연합장치에 의하여 미리 결정된 피치로 연합 후 피복되어 해저 케이블(10)이 완성될 수 있다. 이 경우, 상기 연합장치는 광유닛(1400)을 상기 케이블용 개재(1400)의 후술하는 광유닛 수용부(a) 내부에 삽입하며 연합을 수행할 수 있다.
이하, 상기 케이블용 개재의 구조에 대해서 구체적으로 살펴보기로 한다.

삭제

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 개재(400)를 도시한 단면도다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 케이블용 개재는 복수 개의 원형 단면을 갖는 코어부가 구비되는 케이블의 전체 형상을 원형으로 유지하기 위하여 구비될 수 있으며, 상기 케이블 개재(400)는 케이블 중심부 방향으로 광유닛이 수용되는 광유닛 수용부(a), 상기 광유닛 수용부(a) 후방에 구비되는 중앙 챔버(b), 상기 광유닛 수용부(a) 및 상기 중앙 챔버(b)를 사이에 두고 대칭된 위치에 형성되는 적어도 하나의 사이드 챔버(c, d, e)를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 케이블용 개재의 외측 표면은 하나의 원호 형태로 구성되고, 상기 케이블용 개재의 내측 표면은 2개의 원호 형태로 구성됨을 확인할 수 있다.

상기 케이블용 개재(400)의 내측 표면은 2개의 원호 형태로 구성되는 이유는 도 1과 같이 케이블용 개재가 코어부 사이의 공간에 안착되도록 하기 위한 것으로 케이블용 개재(400)의 내측 표면의 원호는 코어부의 원주면에 대응되는 곡률을 가질 수 있도록 구성되고, 케이블용 개재(400)의 외측 표면의 원호는 복수 개의 코어부를 연선하는 경우 케이블 전체 단면이 진원 형태가 유지되도록 하는 곡률을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광유닛 수용부(a)는 원형으로 구성되며 케이블 중심 방향으로 개방이 가능하게 절개되고, 상기 광유닛 수용부(a)의 내경은 상기 광유닛 수용부(a)에 수용되는 광유닛(100)의 크기보다 크게 구성될 수 있다.

그리고, 상기 광유닛 수용부(a) 후방에 배치되는 상기 중앙 챔버(b)는 사각형 형상으로 구성되고, 상기 광유닛 수용부(a)의 내경에 대응되는 크기의 폭으로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 광유닛 수용부(a) 및 상기 중앙 챔버(b)를 사이에 두고 대칭된 위치에 형성되는 상기 사이드 챔버(c, d, e)는 각각 복수 개로 분할 구성될 수 있다. 상기 사이드 챔버(c, d, e)의 개수와 크기는 케이블용 개재 전체의 크기와 케이블용 개재의 단면을 구성하는 후술하는 프레임부 또는 지지부 등의 두께 또는 재질 등에 대하여 다양하게 변형 구성될 수 있다.

전술한 사항은 케이블용 개재(400)의 단면을 분할된 공간 또는 챔버의 입장에서 검토하였으나, 이하 케이블용 개재(400)의 단면을 구성하는 프레임부 또는 지지부의 관점에서 설명한다.

상기 케이블용 개재(400)는 원호 형상으로 형성되는 외곽 프레임부(412) 및 한 쌍의 내측 프레임부(414A, 414B)를 포함하는 프레임부(410)와, 상기 프레임부(410)에 내측에 광유닛(100)을 수용하는 광유닛 수용부(a)를 형성하는 광유닛 수용부 프레임(420)과, 상기 외곽 프레임부(412)와 상기 내측 프레임부(414A, 414B)를 서로 연결시키는 지지부(460A, 460B)를 구비할 수 있다.

구체적으로, 상기 프레임부(410)는 전술한 해저 케이블(10)의 진원도를 유지하기 위하여 미리 정해진 반경을 따라 원호 형상을 가지는 외곽 프레임부(412)와, 상기 코어부(300)의 외주의 적어도 일부가 수용되는 코어부 수용부(415A, 415B)를 각각 구비하는 한 쌍의 내측 프레임부(414A, 414B)를 구비한다.

상기 외곽 프레임부(412)는 상기 해저 케이블(10)의 진원도를 유지하기 위하여 미리 결정된 반경에 대응하는 원호 형상을 가지도록 설계될 수 있으며, 상기 외곽 프레임부(412)의 양단부는 각각 제1 내측 프레임부(414A)와 제2 내측 프레임부(414B)와 연결될 수 있다.

상기 내측 프레임부(414A, 414B)는 상기 해저 케이블(10)에 있어서 상기 코어부(300)를 향하도록 형성되며, 상기 코어부(300) 외주의 적어도 일부에 접하는 코어부 수용부(415A, 415B)를 각각 구비한다.

이 경우, 상기 내측 프레임부(414A, 414B)는 제1 내측 프레임부(414A)와 제2 내측 프레임부(414B)를 구비하며, 상기 제1 내측 프레임부(414A)와 제2 내측 프레임부(414B)의 각각은 어느 하나의 코어부(300)의 외주의 적어도 일부가 수용되는 제1 코어부 수용부(415A)와 제2 코어부 수용부(415B)를 구비할 수 있다.

일 예로서, 상기 코어부 수용부(415A, 415B)는 상기 코어부(300)의 외경에 대응하는 형상을 가지도록 설계되어, 상기 해저 케이블(10)에 작용하는 외력이 상기 코어부(300)의 일부분에 집중되지 않고, 균일하게 분산될 수 있도록 할 수 있다.

한편, 상기 해저 케이블(10)은 광유닛(100)을 포함하는 광전복합 케이블일 수 있으며, 이 경우, 상기 케이블용 개재(400)는 광유닛 수용부 프레임(420)과 그 내측에 형성되는 광유닛 수용부(a)를 포함하여, 상기 광유닛 수용부(a)에 상기 광유닛(100)을 수용할 수 있다.

상기 광유닛 수용부(a)는 상기 프레임부(410)의 내측 중앙에 위치한다.

이 때, 상기 광유닛 수용부(a)를 선택적으로 개방시키는 절개부(422)를 구비할 수 있다. 상기 절개부(422)는 전술한 해저 케이블 등의 중앙부를 향해 상기 프레임부(410)에 형성될 수 있으며, 보다 정확하게는 전술한 제1 내측 프레임부(414A)와 제2 내측 프레임부(414B) 사이에 형성된다.

즉, 상기 제1 내측 프레임부(414A)와 제2 내측 프레임부(414B)는 상기 절개부(422)를 따라 분리될 수 있으며, 이 경우 상기 광유닛 수용부(a)가 개방되어 상기 광유닛 수용부(a)의 내측으로 상기 광유닛(100)이 수용될 수 있다.

전술한 케이블 연합장치는 상기 절개부(422)를 따라 상기 제1 내측 프레임부(414A)와 제2 내측 프레임부(414B)를 분리하여 상기 절개부(422)를 개방하여 광유닛을 광유닛 수용부에 삽입할 수 있다.

이때, 상기 프레임부(410)는 소정의 탄력을 가지는 합성수지 등으로 제작될 수 있다. 따라서, 상기 제1 내측 프레임부(414A)와 제2 내측 프레임부(414B)의 단부를 서로 벌려 상기 절개부(422)를 개방시키는 경우에 별도의 회동부를 구비할 필요가 없다.

상기 광유닛(100)을 상기 광유닛 수용부(a)의 내측으로 삽입하는 공정을 제외하고는 상기 절개부(422)는 닫혀 있어서, 상기 광유닛 수용부(a)는 폐쇄된 상태를 유지한다.

한편, 상기 광유닛 수용부(a)는 상기 광유닛(100)을 수용하기 편리하도록 원형의 형상을 가질 수 있다. 이처럼, 상기 광유닛 수용부(a)가 원형 형상으로 이루어지는 경우에 상기 광유닛 수용부(a)는 상기 광유닛(100)의 외경 이상의 직경을 가져 상기 광유닛 수용부 프레임(420)에 의해 광유닛(100)이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 여기서 원형의 형상은 일 예에 불과하여 다양한 변형이 가능하며, 이러한 경우에는 광유닛 수용부(a)의 단축이 상기 광유닛 외경 이상의 직경을 가질 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 케이블용 개재(400)는 상기 외곽 프레임부(412)와 상기 내측 프레임부(415A, 415B) 또는 광유닛 수용부 프레임(420) 등을 서로 연결시키는 지지부(460A, 460B)를 구비하는데, 이때 상기 지지부(460A, 460B)는 적어도 하나의 개재의 가로방향, 즉 폭방향 지지부(450A, 450B)를 각각 포함할 수 있다.

상기 지지부(460A, 460B)는 상기 프레임부(410)의 강도를 보강하며 상기 외곽 프레임부(412)에 작용하게 되는 외력을 상기 케이블용 개재(400)의 다른 부분으로 분산시킬 수 있다. 즉, 상기 지지부는 지지리브 등으로 활용될 수 있다.

상기 지지부(460A, 460B)는 각각 상기 광유닛 수용부(412)를 중심으로 양측으로 한 쌍의 개재의 세로방향, 즉 두께방향 지지부(430A, 430B, 440A, 440B)를 각각 포함한다.

여기서, 세로방향 또는 수직이라 함은 도 2 또는 후술하는 도 4에서 도면상에서 개재의 두께방향을 의미하며, 상기 케이블용 개재(400)가 상기 해저 케이블(10)의 내측에 포함된 경우에 세로방향 또는 수직이라 함은 상기 해저 케이블(10)의 중심에서 반경방향으로 이해될 수 있다.

예를 들어, 상기 광유닛 수용부(412)의 왼쪽에는 제1-1 두께방향 지지부(430A)와 제1-2 두께방향 지지부(440A)를 구비할 수 있으며, 반대로 상기 광유닛 수용부(412)의 오른쪽에는 제2-1 두께방향 지지부(430B)와 제2-2 두께방향 지지부(440B)를 구비할 수 있다.

이때, 상기 제1-1 두께방향 지지부(430A)는 상기 외곽 프레임부(412)와 상기 제1 내측 프레임부(414A)를 서로 연결시키며, 상기 제2-1 두께방향 지지부(430B)는 상기 외곽 프레임부(412)와 상기 제2 내측 프레임부(414B)를 서로 연결시키게 된다.

또한, 상기 제1-2 두께방향 지지부(440A)는 상기 외곽 프레임부(412)와 상기 광유닛 수용부 프레임(420)을 서로 연결시키며, 상기 제2-2 두께방향 지지부(440B)도 마찬가지로 상기 외곽 프레임부(412)와 상기 광유닛 수용부 프레임(420)을 서로 연결시키게 된다.

한편, 이 경우 상기 폭방향 지지부(450A, 450B)는 상기 한 쌍의 두께방향 지지부(430A, 430B, 440A, 440B)를 서로 연결시키게 된다.

여기서, 가로방향 또는 수평이라 함은 도 2 또는 후술하는 도 4에서 도면상에서 개재의 폭방향을 의미하며, 상기 케이블용 개재(400)가 상기 해저 케이블(10)의 내측에 포함된 경우에 가로방향 또는 수평이라 함은 대략 상기 해저 케이블(10)의 원주 또는 원주의 접선방향으로 이해될 수 있다.

구체적으로, 제1 폭방향 지지부(450A)는 제1-1 두께방향 지지부(430A)와 제1-2 두께방향 지지부(440A)를 서로 연결시키게 된다. 이 경우, 상기 제1 폭방향 지지부(450A)에 의해 상기 제1-1 두께방향 지지부(430A)와 제1-2 두께방향 지지부(440A) 사이의 사이드 챔버가 상하로 구획될 수 있다.

또한, 제2 폭방향 지지부(450B)는 제2-1 두께방향 지지부(430B)와 제2-2 두께방향 지지부(440B)를 서로 연결시키게 된다. 이 경우, 상기 제2 폭방향 지지부(450B)에 의해 상기 제2-1 두께방향 지지부(430B)와 제2-2 두께방향 지지부(440B) 사이의 사이드 챔버가 상하로 구획될 수 있다.

이와 같이, 상기 폭방향 지지부(450A, 450B)에 의해 상기 한 쌍의 두께방향 지지부(430A, 430B, 440A, 440B)를 서로 이격 또는 분리시킴으로써 상기 해저 케이블(10)에 외압이 작용하는 경우에 버틸 수 있는 지지력을 제공하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 케이블용 개재(400)는 상기 광유닛 수용부(a)에서 상기 해저 케이블(10)의 외경방향으로 중앙 챔버(b)를 더 구비할 수 있다.

상기 중앙 챔버(b)는 인접하는 상기 두께방향 지지부 사이에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 중앙 챔버(b)는 인접하는 제1-2 두께방향 지지부(440A)와 제2-2 두께방향 지지부(440B) 사이에 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 제1-2 두께방향 지지부(440A)와 제2-2 두께방향 지지부(440B)는 모두 상기 외곽 프레임부(412)와 상기 광유닛 수용부 프레임(420)을 연결하게 된다. 따라서, 상기 중앙 챔버(b)는 상기 외곽 프레임부(412)와 상기 광유닛 수용부 프레임(420)을 서로 연결시키는 한 쌍의 두께방향 지지부(440A, 440B) 사이에 형성된다고 할 수 있다.

상기 중앙 챔버(b)는 상기 해저 케이블(10)에 외압 등이 작용하는 경우에 상기 광유닛 수용부(a)의 변형을 최소화하여 상기 광유닛(100)을 보호하며, 상기 케이블용 개재(400)의 손상 및 파손을 방지하게 된다.

도 3은 전술한 도 2에 따른 케이블용 개재(400)에 소정의 외압이 작용하는 경우에 응력 분포 형상을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 케이블용 개재(400)에서는 외압이 작용하는 경우에도 종래 케이블용 개재에 비해 응력을 효과적으로 분산(청색에서 적색으로 갈수록 응력의 집중을 의미)시키는 것을 알 수 있다.

다만, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 케이블용 개재(400)의 대략 중앙부, 즉 상기 제1-2 두께방향 지지부(440A)와 제2-2 두께방향 지지부(440B)에 의하여 구획되는 중앙 챔버(b)의 내측면에 응력이 다소 집중되는 것으로 확인되었다. 이러한 응력 집중 현상을 방지하기 위한 실시예가 도 4에 제시된다.

도 4는 전술한 응력 집중 현상을 해소하기 위한 다른 실시예에 따른 케이블용 개재(1400)를 도시한 단면도다.

상기 중앙 챔버(b)를 구획하는 지지부는 폭방향 및 두께방향으로 각각 평행하게 구성되는 것이 바람직하다.

마찬가지 이유로 상기 사이드 챔버(c, d, e)를 복수 개로 구획하는 지지부는 적어도 하나의 폭방향으로 수평한 지지부와 두께 방향으로 수직한 지지부를 포함하는 것이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 케이블용 개재(1400)는 외곽 프레임부(1412) 및 한 쌍의 내측 프레임부(1414A, 1414B)를 포함하는 프레임부(1410)와, 상기 프레임부(1410)에 형성되어 광섬유 유닛(100)을 수용하는 광섬유 유닛 수용부(1421)를 형성하는 광섬유 유닛 수용부 프레임(1420)과, 상기 외곽 프레임부(1412)와 상기 내측 프레임부(11414A, 414B)를 서로 연결시키는 지지부(11460A, 460B)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 지지부(1460A, 1460B)는 적어도 하나의 가로방향의 폭방향 지지부(1450A, 1450B)를 각각 포함할 수 있으며, 상기 광섬유 유닛 수용부(1421)에서 상기 해저케이블(10)의 외경방향으로 중앙 챔버(b)를 더 구비할 수 있다.

한편, 본 실시예에 다른 케이블용 개재(1400)는 두께방향 지지부(1430A, 1430B, 1440A, 1440B)가 직선 형태 또는 평행한 형태를 가지는 점에서 도 3의 실시예와 차이가 있다.

즉, 전술한 도 2 및 도 3에 따른 실시예의 경우 두께방향 지지부(430A, 430B, 440A, 440B)가 직선 형태가 아니라 곡선 형태로 구성되나, 이에 반해 도 4에 따른 실시예의 경우 두께방향 지지부(1430A, 1430B, 1440A, 1440B)가 개재의 폭방향 또는 두께방향으로 평행하거나 나란한 형태로 구성되었다.

이 경우, 상기 케이블용 개재(1400)에 측압이 작용하는 경우에 곡선 형태를 가지는 두께방향 지지부(도 2 또는 도 3의 실시예)에 비해 측압에 대한 저항력을 보다 향상시키고, 응력을 보다 골고루 분산시킬 수 있음을 알게 되었다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 상기 해저케이블(10)에 작용하는 외력이 상기 케이블용 개재(400, 1400)에 효율적으로 분산되어 상기 케이블용 개재(400, 1400)의 변형을 최소화함으로써, 해저케이블(10)의 진원도를 유지하고, 상기 광섬유 유닛(100)을 보호하며 상기 케이블용 개재(400)의 손상 및 파손을 방지할 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.

10 : 해저 케이블
100 : 광유닛
300 : 코어부
400, 1400 : 케이블용 개재

Claims

복수 개의 원형 단면을 갖는 코어부가 구비되는 케이블의 전체 형상을 원형으로 유지하기 위한 케이블용 개재에 있어서,
원호 형상으로 형성되는 외곽 프레임부 및 한 쌍의 제1 내측 프레임부와 제2 내측 프레임부를 포함하는 프레임부;
상기 프레임부 내측에서 광유닛 수용부 프레임에 의해 형성되며, 케이블 중심부 방향으로 광유닛이 수용되는 원형 광유닛 수용부;
상기 외곽 프레임부와 상기 제1 내측 프레임부를 서로 연결시키는 제1-1 두께방향 지지부, 상기 외곽 프레임부와 상기 제2 내측 프레임부를 서로 연결시키는 제2-1 두께방향 지지부 및 상기 외곽 프레임부와 상기 광유닛 수용부 프레임을 서로 연결시키는 한 쌍의 제1-2 두께방향 지지부와 제2-2 두께방향 지지부를 포함하는 복수 개의 두께방향 지지부;
제1-1 두께방향 지지부와 제1-2 두께방향 지지부를 서로 연결시키는 제1 폭방향 지지부 및 제2-1 두께방향 지지부와 제2-2 두께방향 지지부를 서로 연결시키는 제2 폭방향 지지부를 포함하는 복수 개의 폭방향 지지부;
상기 광유닛 수용부 후방에 구비되며, 상기 제1-2 두께방향 지지부와 상기 제2-2 두께방향 지지부 사이에 형성되는 중앙 챔버;
상기 광유닛 수용부 및 상기 중앙 챔버를 사이에 두고 대칭된 위치에 형성되고, 상기 복수 개의 두께방향 지지부 및 상기 복수 개의 폭방향 지지부에 의하여 각각 3개로 분할되는 사이드 챔버;를 포함하며,
각각 3개로 분할되는 상기 사이드 챔버는 상기 광유닛 수용부 및 상기 중앙 챔버 양측으로 각각 인접하고 두께방향으로 분할된 2개의 내측 사이드 챔버 및 상기 내측 사이드 챔버 외측에 구비된 하나의 외측 사이드 챔버가 구비되는 '2+1' 구조이고,
상기 광유닛 수용부의 내측단은 상기 광유닛 수용부를 개방시키기 위하여 절개된 절개부가 구비되되, 상기 절개부는 닫힌 상태로 유지되며,
상기 복수 개의 두께방향 지지부는 직선 형태이고, 서로 평행하며,
상기 중앙 챔버는 폭이 상기 광유닛 수용부의 최대폭과 대응되는 크기로 구성되되 상기 중앙 챔버의 높이가 상기 광유닛 수용부의 최대폭보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 케이블용 개재.
제1항에 있어서,
상기 케이블용 개재의 외측 표면은 하나의 원호 형태로 구성되고, 상기 케이블용 개재의 내측 표면은 2개의 원호 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블용 개재.
제1항에 있어서,
상기 광유닛 수용부의 내경은 상기 광유닛 수용부에 수용되는 광유닛의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 케이블용 개재.
제1항에 있어서,
상기 중앙 챔버는 모서리가 라운드 형태인 사각형 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블용 개재.
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도체, 내부 반도전층, 절연층, 외부 반도전층, 금속시스 및 고분자 시스를 포함하는 복수 개의 코어부와, 상기 복수 개의 코어부를 둘러싸는 보호층 및 상기 코어부와 상기 보호층 사이에 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 케이블용 개재를 구비하는 해저 케이블.