KR102605243B1 - 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 가공송전선의 저이도 특성을 구현할 수 있고 충분한 유연성으로 인해 가공송전선의 제조 또는 가설을 위한 보빈, 드럼, 풀리 등에 대한 권취시 작업성이 향상되고 가공송전선의 파손을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 가공송전선의 중심인장선 둘레에 배치되는 도체선의 부식을 억제할 수 있고, 가공송전선의 전체 저항을 저감시켜 송전량을 향상시킬 수 있는 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선에 관한 것이다.
Description
본 발명은 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 가공송전선의 저이도 특성을 구현할 수 있고 충분한 유연성으로 인해 가공송전선의 제조 또는 가설을 위한 보빈, 드럼, 풀리 등에 대한 권취시 작업성이 향상되고 가공송전선의 파손을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 가공송전선의 중심인장선 둘레에 배치되는 도체선의 부식을 억제할 수 있고, 가공송전선의 전체 저항을 저감시켜 송전량을 향상시킬 수 있는 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선에 관한 것이다.
발전소에서 변전소를 통해 도시나 공장 등에 전기를 공급하는 방법에는 철탑으로 연결되는 가공송전선을 이용하는 가공 송전식과 지하에 매설된 지하 송전선을 이용하는 지중 송전식이 있으며, 가공 송전식이 국내 송전 방식의 약 90%를 차지하고 있다.
종래 가공송전선은 고장력 특성을 구현하기 위한 중심인장선 외주에 여러 가닥의 알루미늄 합금 도체를 연선한 강심 알루미늄 연선(Aluminum Conductor Steel Reinforced; ACSR)이 일반적으로 사용된다.
도 1은 종래 가공송전선의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 가공송전선은 중심인장선(10) 및 이의 둘레에 배치된 도체선(20)을 포함할 수 있고, 상기 중심인장선(10)은 고장력 특성을 구현하기 위한 코어부(11) 및 상기 코어부(11)와 상기 도체선(20) 사이의 이종금속접촉부식, 즉 갈바닉 부식(galvanic corrosion)에 의한 상기 도체선(20)의 부식을 억제하기 위한 방식층(12)을 포함할 수 있다.
특히, 일본 공개특허공보 제1998-321047호 및 제1994-103831호에는 상기 코어부(11)로서 섬유강화플라스틱 소재를 적용하고 상기 방식층(12)으로서 금속 소재를 적용함으로써 상기 도체선(20)의 부식을 억제하는 동시에 가공송전선의 전체 저항을 저감시키는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기 코어부(11)에 적용되는 섬유강화플라스틱 소재는 통상 보강섬유가 고분자 수지에 함침됨으로써 형성되는 소재로서 상기 고분자 수지의 유리전이온도(Tg) 이상에서의 큰 열팽창계수에 의해 상기 중심인장선의 저이도 특성이 구현될 수 없고 상기 고분자 수지의 낮은 전기전도도에 의해 상기 가공송전선의 전체적인 저항이 증가하여 송전량이 저감될 수 있으며 상기 섬유강화플라스틱 소재의 불충분한 유연성에 의해 상기 가공송전선의 제조 또는 가설을 위한 보빈, 드럼, 풀리 등에 대한 권취시 작업성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 방식층(12)에 적용되고 상기 섬유강화플라스틱 소재에 비해 상대적으로 연성인 금속 소재로 인해 상기 중심인장선 전체의 인장강도가 저하되고 가공송전선의 저이도 특성이 더욱 저하될 수 있고, 상기 코어부(11)와 상기 방식층(12)이 일체로 거동함으로써 상기 가공송전선의 제조 또는 가설을 위한 보빈, 드럼, 풀리 등에 대한 권취시 상기 중심인장선에 인가되는 장력 중 일부가 상대적으로 강성이 낮은 상기 방식층(12)에 인가되고, 이로써 상기 방식층(12)이 파손될 수 있다.
따라서, 가공송전선의 저이도 특성을 구현할 수 있고 충분한 유연성으로 인해 가공송전선의 제조 또는 가설을 위한 보빈, 드럼, 풀리 등에 대한 권취시 작업성이 향상되고 파손을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 가공송전선의 중심인장선 둘레에 배치되는 도체선의 부식을 억제할 수 있고, 가공송전선의 전체 저항을 저감시켜 송전량을 향상시킬 수 있는 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 가공송전선의 저이도 특성을 구현할 수 있고 충분한 유연성으로 인해 가공송전선의 제조 또는 가설을 위한 보빈, 드럼, 풀리 등에 대한 권취시 작업성이 향상되고 가공송전선의 파손을 억제할 수 있는 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가공송전선의 중심인장선 둘레에 배치되는 도체선의 부식을 억제할 수 있는 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 가공송전선의 전체 저항을 저감시켜 송전량을 향상시킬 수 있는 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
코어부 및 상기 코어부를 감싸는 방식층을 포함하고, 상기 코어부는 직조되지 않은 보강섬유 또는 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유를 포함하고, 상기 코어부는 이의 임의의 단면에서의 최대 외경과 동일한 외경을 갖는 가상의 원의 단면적 대비 상기 단면에서 보강섬유가 실제로 차지하는 면적의 비율인 점적률(%)이 50 내지 99.5%인, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
여기서, 상기 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유는 전체적으로 직조된 보강섬유, 길이방향으로 일정 구간이 부분적으로 직조된 보강섬유, 길이방향으로 말단이 부분적으로 직조된 보강섬유 또는 내부층의 보강섬유는 직조되지 않고 외부층의 보강섬유는 직조된 보강섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
또한, 상기 보강섬유는 직경이 1 내지 35 ㎛이고 인장강도가 140 kgf/㎟ 이상인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
여기서, 상기 보강섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 합성 유기 섬유, 붕소섬유, 세라믹섬유, 케블라 등의 아라미드 섬유, 알루미나 섬유, 실리콘 카바이드 섬유 및 폴리벤즈옥사졸 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 보강섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
한편, 상기 코어부에 포함되는 보강섬유의 총 가닥수는 180,000 내지 2,160,000이고, 상기 코어부의 평균직경은 3 내지 10 mm이며, 상기 중심인장선의 인장강도는 1.0 내지 4.9 GPa인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
또한, 상기 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유에서 상기 직조에 의한 보강섬유의 꼬임 피치는 2 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
그리고, 상기 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유는 표면이 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 비스 말레이드 수지 및 폴리이미드 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 수지에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
여기서, 상기 코팅의 두께는 0.1 내지 2 ㎛인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
나아가, 상기 방식층은 전기전도도가 55 내지 64 %IACS인 금속 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
또한, 상기 금속 소재는 1000계, 3000계 또는 6000계 알루미늄 합금, 또는 알루미늄(Al)-지르코튬(Zr) 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
그리고, 상기 방식층의 두께는 0.3 내지 2.5 mm인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
상기 중심인장선; 및 상기 하나 이상의 중심인장선 둘레에 배치되는 복수개의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 선재를 포함하는 도체를 포함하는, 가공송전선을 제공한다.
여기서, 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 선재는 단면이 사다리꼴인 선재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선을 제공한다.
또한, 상기 복수개의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 선재 중 적어도 일부의 표면에 표면경도 보강층이 형성되는 것을 특징으로 하는, 가공송전선을 제공한다.
본 발명에 따른 가공송전선용 중심인장선은 코어부를 열팽창계수가 큰 섬유강화플라스틱이 아닌 열팽창계수가 낮은 보강섬유 또는 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유로 형성하여 가공송전선의 저이도 특성을 구현하고, 나아가 서로 강성 및 연성이 상이한 코어부와 방식층이 별도로 거동하도록 함으로써 가공송전선의 저이도 특성을 추가로 향상될 수 있으며, 상기 코어부의 충분한 유연성으로 인해 가공송전선의 제조 또는 가설을 위한 보빈, 드럼, 풀리 등에 대한 권취시 작업성이 향상되고 상기 방식층의 파손을 억제할 수 있는 우수한 효과를 나타냅니다.
또한, 본 발명에 따른 가공송전선용 중심인장선은 코어부를 감싸는 방식층에 의해 상기 코어부와 도체선 사이의 접촉에 의한 상기 도체선의 이종금속접촉부식, 즉 갈바닉 부식을 억제할 수 있는 우수한 효과를 나타냅니다.
나아가, 본 발명에 따른 가공송전선용 중심인장선은 코어부를 전기전도성이 낮은 섬유강화플라스틱이 아닌 보강섬유 또는 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유로 형성하고, 또한 코어부를 감싸는 방식층을 전기전도성이 우수한 금속 등의 소재로 형성함으로써 가공송전선 전체의 저항을 저감시켜 송전량을 향상시킬 수 있는 우수한 효과를 나타냅니다.
도 1은 종래 가공송전선의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2 내지 6은 본 발명에 따른 가공송전선용 중심인장선의 다양한 실시예에 관한 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 가공송전선의 다양한 실시예에 관한 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2 내지 6은 본 발명에 따른 가공송전선용 중심인장선의 다양한 실시예에 관한 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 가공송전선의 다양한 실시예에 관한 단면 구조를 개략적으로 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 2 내지 6은 본 발명에 따른 가공송전선용 중심인장선의 다양한 실시예에 관한 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 2 내지 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가공송전선용 중심인장선(100)은 코어부(110) 및 상기 코어부(110)를 감싸는 방식층(120)을 포함할 수 있다.
상기 코어부(110)는 도 2에 도시된 바와 같은 직조되지 않은 보강섬유 또는 도 3 내지 6에 도시된 바와 같이 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유로부터 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 코어부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 전체적으로 직조된 보강섬유로 형성되거나, 도 4에 도시된 바와 같이 보강섬유의 길이방향으로 일정 구간이 부분적으로 직조된 보강섬유로 형성되거나, 도 5에 도시된 바와 같이 보강섬유의 길이방향으로 말단이 부분적으로 직조된 보강섬유로 형성되거나, 도 6에 도시된 바와 같이 보강섬유가 2개의 층으로 구성되고 내부층(111)의 보강섬유는 직조되지 않은 보강섬유로 형성되고 외부층(112)은 직조된 보강섬유로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 코어부(110)가 도 3 내지 6에 도시된 바와 같이 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유로부터 형성되는 경우 상기 코어부(110)를 상기 방식층(120) 내부에 삽입하는 작업성이 향상될 수 있다.
상기 코어부(110)는 이의 임의의 단면에서의 최대 외경과 동일한 외경을 갖는 가상의 원의 단면적 대비 상기 단면에서 보강섬유가 실제로 차지하는 면적의 비율인 점적률(%), 즉 상기 코어부(110)에서 상기 코어부(110)와 상기 방식층(120) 사이의 빈 공간과 상기 코어부(110)를 형성하는 보강섬유들 사이의 빈 공간을 제외한 실제 보강섬유가 상기 코어부(110)에서 차지하는 비중을 나타내는 점적률(%)이 50 내지 99.5%일 수 있다.
따라서, 상기 코어부(110)는 종래 유연성이 불충분한 섬유강화플라스틱 소재에 비해 유연성이 우수한 보강섬유로 형성되고 상기 코어부(110)의 점적률 조절에 의해 형성되는 상기 코어부(110)와 상기 방식층(120) 사이의 빈 공간과 상기 코어부(110)를 형성하는 보강섬유들 사이의 빈 공간에 의해 유연성이 향상되어, 결과적으로 상기 중심인장선을 포함하는 가공송전선의 제조 또는 가설을 위한 보빈, 드럼, 풀리 등에 대한 권취시 작업성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 코어부(110)는 종래 열팽창계수가 높은 섬유강화플라스틱 소재에 비해 열팽창계수가 낮은 보강섬유로 형성되므로 가공송전선의 저이도 특성이 구현되고, 나아가 상기 코어부(110)와 상기 방식층(120)이 서로 밀착되지 않는 구조로 인해 상기 코어부(110)와 상기 방식층(120)이 별도로 거동함으로써 상기 중심인장선에 인장력이 인가되는 경우 상대적으로 강성이 낮은 상기 방식층(120)이 아닌 상대적으로 강성이 높은 상기 코어부(110)에 상기 인장력이 집중되어 가공송전선의 저이도 특성이 추가로 향상될 수 있다.
그리고, 상기 코어부(110)는 종래 전기전도도가 낮은 섬유강화플라스틱 소재에 비해 전기전도도가 높은 보강섬유로 형성되므로 가공송전선의 송전량을 증가시킬 수 있다.
여기서, 상기 코어부(110)는 이의 평균직경이 약 3 내지 10 mm일 수 있고, 이로써 상기 중심인장선의 인장강도는 약 1.0 내지 4.9 GPa일 수 있다. 상기 코어부(110)의 평균직경이 3 mm 미만인 경우 상기 중심인장선의 인장력이 불충분할 수 있고, 10 mm 초과인 경우 가공송전선의 외경이 불필요하게 증가하여 유연성이 불필요하게 저하되고 가공송전선의 중량 및 풍설 하중이 증가하여 저이도 특성이 구현될 수 없다.
상기 코어부(110)를 형성하는 보강섬유는 예를 들어 비정질 탄소, 흑연 탄소, 금속 코팅된 탄소 등으로 이루어진 탄소섬유; E-유리, A-유리, C-유리, D-유리, AR-유리, R-유리, S1-유리, S2-유리 등으로 이루어진 유리섬유; 폴리아마이드, 폴리에틸렌, 파라페닐렌, 테레프탈아마이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아크릴레이트, 초고분자 폴리에틸렌 등의 합성 유기 섬유; 붕소섬유; 세라믹섬유; 케블라 등의 아라미드 섬유; 알루미나 섬유; 실리콘 카바이드 섬유; 폴리벤즈옥사졸 섬유 등을 포함할 수 있고, 바람직하게는 탄소섬유를 포함할 수 있다.
상기 보강섬유는 1 내지 35 ㎛의 직경을 가지는 고강도 연속섬유로서 140 kgf/㎟ 이상의 인장강도 및 0에 가깝거나 종래의 섬유강화플라스틱 소재에 휠씬 못 미치는 열팽창계수를 보유할 수 있다. 상기 섬유의 직경이 1 ㎛ 미만인 경우 제조가 어려워 비경제적인 반면, 35 ㎛ 초과인 경우 인장강도가 크게 저하될 수 있다.
또한, 상기 코어부(110)는 중심인장선의 예정된 인장강도를 구현하기 위해 이에 포함되는 보강섬유의 총 가닥수가 약 180,000 내지 2,160,000일 수 있고, 상기 코어부(110)가 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유로부터 형성되는 경우 6개 이상, 바람직하게는 12개 이상의 보강섬유 묶음이 서로 꼬여 직조될 수 있으며, 상기 직조에 의한 보강섬유의 꼬임 피치는 약 2 내지 20 mm일 수 있다. 상기 꼬임 피치가 2 mm 미만인 경우 상기 중심인장선의 유연성이 불충분할 수 있는 반면, 20 mm 초과인 경우 중심인장선을 제조하기 위한 작업성이 불충분할 수 있다.
상기 코어부(110)가 도 3 내지 6에 도시된 바와 같이 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유로부터 형성되는 경우, 직조시 보강섬유 사이의 마찰에 의해 보강섬유가 손상되거나 분진이 발생하는 것을 억제하기 위해 상기 보강섬유 표면이 고분자 수지, 예를 들어, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 비스 말레이드 수지, 폴리이미드 수지 등에 의해 코팅될 수 있다.
여기서, 상기 코팅은 예를 들어 두께가 0.1 내지 2 ㎛일 수 있고, 상기 코팅의 두께가 0.1 ㎛ 미만인 경우 상기 보강섬유 사이의 마찰에 의한 보강섬유의 손상이나 분진 발생 억제 효과가 불충분할 수 있는 반면, 2 ㎛ 초과인 경우 불필요하게 상기 코어부(110)의 외경이 증가하여, 상기 가공송전선의 유연성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 방식층(120)은 상기 코어부(110)를 형성하는 보강섬유 또는 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유를 구조적으로 지지할 뿐만 아니라 상기 코어부(110)와 상기 중심인장선 둘레에 배치될 도체선의 접촉에 의한 상기 도체선의 이종금속접촉부식, 즉 갈바닉 부식(galvanic corrosion)을 억제하는 기능을 수행하는 구성이다.
상기 방식층(120)은 전기전도도가 우수한, 바람직하게는 전기전도도가 55 내지 64 %IACS인 금속 소재, 더욱 바람직하게는 상기 중심인장선 둘레에 배치되는 도체선과 동일한 1000계 알루미늄 소재로 이루어질 수 있다. 상기 방식층(120)은 전기전도도가 우수한 금속 소재로 이루어짐으로써 상기 중심인장선의 둘레에 배치되는 도체선과 통전함으로써 가공송전선의 전체 저항을 저감시키고 결과적으로 송전량을 향상시키는 기능을 추가로 수행할 수 있다.
여기서, 상기 방식층(120)의 두께는 0.3 내지 2.5 mm일 수 있고, 상기 방식층(120)의 두께가 0.3 mm 미만인 경우 상기 중심인장선의 굴곡특성, 내열특성, 내식특성 등이 저하될 수 있고, 외력에 의해 열화될 수 있으며, 가공송전선의 전체 저항 저감효과가 미미한 반면, 2.5 mm 초과인 경우 중심인장선의 제조에 어려움이 있고, 동일 외경의 중심인장선을 기준으로 상기 코어부(110)의 직경이 작아지므로 상기 중심인장선의 인장강도가 저하되고 저이도 특성이 구현될 수 없는 문제가 있다.
상기 방식층(120)은 알루미늄 같은 금속 로드(rod)를 컨펌 압출하거나 알루미늄 같은 금속 테이프를 용접하는 등의 방법으로 형성될 수 있고, 특히 알루미늄 로드의 컨펌 압출을 통해 상기 방식층(120)을 형성할 수 있어 장조장으로 상기 방식층(120)을 형성할 있어 생산성이 향상될 뿐만 아니라, 상기 미세간극(130)의 형성 및 조절이 용이할 수 있다.
상기 방식층(120)은 상기 코어부(110) 사이의 빈 공간에 의해 상기 방식층(120)의 형성을 위한 알루미늄 로드의 컨펌 압출시의 열이 상기 코어부(110)로 전달되는 것을 억제하여 상기 코어부(110)를 형성하는 보강섬유의 열화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 중심인장선(100)에 장력이 인가되는 경우 상기 코어부(110)와 상기 방식층(120)이 별도로 거동하도록 함으로써, 상기 장력 중 대부분이 상대적으로 인장강도가 크고 연신율이 낮은 보강섬유를 포함하는 상기 코어부(110)에 인가되도록 하여 가공송전선의 저이도 특성을 구현하는 동시에, 상대적으로 인장강도가 낮고 연신율이 15% 이상인 알루미늄 소재로 이루어진 상기 방식층(120)에 인가되는 장력을 최소화하여 가공송전선의 제조 또는 가설을 위한 보빈, 드럼, 풀리 등에 대한 권취시 상기 방식층(120)의 파손을 억제할 수 있다.
또한, 상기 코어부(110)와 상기 방식층(120) 사이에는 약 50 ㎛ 이하의 두께로 중간 방식층(미도시)이 추가로 배치될 수 있다. 상기 중간 방식층은 상기 코어부(110)와 상기 방식층(120) 사이의 접촉에 의한 상기 방식층(120)의 이종금속접촉부식, 즉 갈바닉 부식을 억제할 수 있고, 예를 들어, 상기 방식층(120)을 형성하는 금속 소재에 비해 이온화경향이 크기 때문에 희생 양극으로 작용할 수 있는 아연(Zn), 마그네슘(Mg) 등의 금속 소재 또는 이러한 금속 소재를 포함하는 고분자 복합소재 등으로부터 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 가공송전선의 다양한 실시예에 관한 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가공송전선은 알루미늄 합금 또는 알루미늄으로 이루어진 복수개의 알루미늄 선재가 연합된 도체(200)가 상기 중심인장선(100) 둘레에 다양하게 배치됨으로써 형성될 수 있다.
상기 알루미늄 선재는 1050, 1070, 1100, 1200 등 1000계 알루미늄이나 3000계 또는 6000계 알루미늄 합금, 알루미늄(Al)-지르코튬(Zr) 합금 등으로 이루어질 수 있고, 열처리 전의 인장강도는 약 15 내지 25 kgf/㎟이고 신율은 약 5% 미만이며, 열처리 후의 인장강도는 약 9 kgf/㎟ 미만이고 신율은 약 20% 이상일 수 있다.
또한, 상기 가공송전선은 도 7a에 도시된 바와 같이 단면이 원형인 복수개의 중심인장선(100) 둘레에 단면이 원형인 복수개의 알루미늄 선재가 연합된 도체(200)로 이루어지거나, 도 7b에 도시된 바와 같이 단면이 원형인 복수개의 중심인장선(100) 둘레에 단면이 사다리꼴인 복수개의 알루미늄 선재와 둘레가 원형이 원형인 복수개의 알루미늄 선재가 복층으로 연합된 도체(200)로 이루어지거나, 도 7c에 도시된 바와 같이 단면이 원형인 중심인장선(100) 둘레에 단면이 사다리꼴인 복수개의 알루미늄 선재가 복층으로 연합된 도체(200)로 이루어질 수 있다.
특히, 도 7b 및 7c에 도시된 단면이 사다리꼴인 알루미늄 선재는 도 7a에 도시된 단면이 원형인 알루미늄 선재에 비해 도체의 점적율이 현저히 증가함으로써 가공송전선의 송전량 및 송전효율이 극대화될 수 있다. 예를 들어, 도 7a에 도시된단면이 원형인 알루미늄 선재를 포함하는 도체의 점적율은 약 75%인 반면, 도 7c에 도시된 단면이 사다리꼴인 알루미늄 선재를 포함하는 도체의 점적율은 약 95% 이상일 수 있다.
도 7b 및 7c에 도시된 단면이 사다리꼴인 알루미늄 선재는 사다리꼴형 다이스를 이용하는 컨펌 압출 또는 신선가공에 의해 단면이 사다리꼴 형상으로 형성되거나 키스톤(keystone) 도체가 적용될 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 선재는 컨펌 압출에 의해 형성되는 경우 압출 과정에서 자연스럽게 열처리되기 때문에 별도의 열처리가 불필요하나 신선 공정에 의해 형성되는 경우 별도의 열처리가 후속적으로 수행될 수 있다.
상기 알루미늄 선재는 컨펌 압출 과정에서 열처리 되거나 신선 후 후속적인 열처리 됨으로써, 압출 또는 신선 과정에서의 비틀림 등에 의해 알루미늄 조직 내부에 형성되고 전자의 흐름을 방해하는 응력이 집중된 영역을 풀어줄 수 있고, 이로써 상기 알루미늄 선재의 전기전도도가 향상되고, 결과적으로 상기 가공송전선의 송전량 및 송전효율이 향상될 수 있다.
상기 알루미늄 선재의 단면적 및 갯수는 상기 가공송전선의 규격에 따라 적절히 선택될 수 있고, 예를 들어, 상기 알루미늄 선재 각각의 단면적은 3.14 내지 50.24 ㎟일 수 있고, 단면이 사다리꼴인 알루미늄 선재와 동일한 단면적을 갖고 단면이 원형인 알루미늄 선재로 환산한 경우 상기 환산된 알루미늄 선재의 단면 직경은 2 내지 8 mm일 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 선재의 갯수는 예를 들어 12 내지 40개일 수 있고, 바람직하게는 내층에 8개, 외층에 12개가 포함되는 복층 구조를 가질 수 있다.
상기 알루미늄 선재는 앞서 기술한 바와 같이 전기전도도 향상을 위해 열처리될 수 있는데, 이렇게 열처리되는 경우 연질화됨으로써 표면이 스크래치에 취약해짐에 따라, 상기 가공송전선의 제조, 운송, 가설 과정에서 외부의 압력이나 충격 등에 의해 상기 알루미늄 선재의 표면에 다수의 스크래치가 생성될 수 있으며, 이로써 상기 가공송전선의 운용시 코로나 방전이 발생해 고주파 소음이 유발될 수 있다.
따라서, 상기 알루미늄 선재는 표면의 스크래치 생성을 억제하기 위해 표면에 표면경도 보강층이 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 표면경도 보강층의 두께는 5 ㎛ 이상, 바람직하게는 10 ㎛를 초과하고 50 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 표면경도 보강층의 두께가 5 ㎛ 미만인 경우 상기 알루미늄 선재의 표면경도가 충분히 향상될 수 없기 때문에 상기 가공송전선의 제조, 이송, 가설 등의 과정에서 외부의 압력이나 충격 등에 의해 상기 알루미늄 선재의 표면에 다수의 스크래치가 생성될 수 있는 반면, 50 ㎛ 초과인 경우 상기 가공송전선이 보빈에 권취되는 등 굴곡시 상기 표면경도 보강층이 국소적으로 파손되거나 크랙이 발생할 수 있다.
나아가, 상기 알루미늄 선재는 이의 표면에 상기 표면경도 보강층이 형성됨으로써 상기 가공송전선의 인장강도가 추가로 향상되어, 결과적으로 상기 가공송전선의 이도(sag)가 추가로 억제될 수 있다.
상기 표면경도 보강층은 상기 가공송전선을 구성하는 복수개의 알루미늄 선재 전체의 표면에 형성될 수 있고, 바람직하게는 상기 복수개의 알루미늄 선재 중 최외층에 존재하는 알루미늄 선재들 각각의 전체 표면에 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 최외층에 존재하는 알루미늄 선재들 각각의 표면 중 상기 가공송전선의 외주를 형성하는 외측 표면에 형성될 수 있다.
상기 표면경도 보강층은 상기 알루미늄 선재 표면의 경도를 향상시킴으로써 스크래치 생성을 억제할 수 있다면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 아노다이징(anodizing) 처리에 의해 형성되는 산화알루미늄 피막, 또는 니켈(Ni), 주석(Sn) 등의 도금 피막 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 알루미늄 선재 표면의 아노다이징 처리방법은 상기 알루미늄 선재 표면에 존재하는 유지 등 유기오염물을 제거하는 탈지(cleaning), 상기 알루미늄 선재 표면을 깨끗한 물로 세척하는 수세(rinsing), 상기 알루미늄 선재 표면에 존재하는 산화알루미늄을 수산화나트륨 등으로 제거하는 에칭(etching), 에칭 후 알루미늄 선재 표면에 잔존하는 합금성분을 용해 및 제거하는 디스멋(desmutting), 알루미늄 선재 표면을 다시 깨끗한 물로 세척하는 수세(rinsing), 알루미늄 선재 표면에 치밀하고 안정된 산화알루미늄 피막을 형성하기 위해 20 내지 40 V의 전압을 인가하면서 수행하는 아노다이징(anodizing), 알루미늄 선재 표면을 다시 깨끗한 물로 세척하는 수세(rinsing), 상온에서 에어 건조하는 건조(drying) 등의 공정을 포함할 수 있다.
상기 표면경도 보강층이 아노다이징 처리에 의한 산화알루미늄 피막을 포함하는 경우, 상기 산화알루미늄 피막의 절연특성이 우수하기 때문에 알루미늄 선재 사이의 절연효과로 인하여 전력손실이 감소될 수 있고, 상기 산화알루미늄 피막의 높은 복사 특성에 의해 송전 중 발생하는 줄(Joule)열을 신속하게 대기로 방출함으로써 전류용량이 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 표면경도 보강층은 불소수지 등의 고분자 수지에 의해 추가로 코팅될 수 있다. 상기 고분자 수지는 상기 산화알루미늄 피막에 초발수 효과를 부여함으로써, 상기 가공송전선 표면에 대기 중의 먼지나 오염물질이 흡착되거나 겨울철 눈이 쌓이거나 얼음이 생성되는 것을 억제할 수 있다.
상기 표면경도 보강층은 아노다이징 처리에 의한 산화알루미늄 피막과 니켈(Ni), 주석(Sn) 등의 도금 피막을 모두 포함할 수 있다. 상기 표면경도 보강층이 산화알루미늄 피막과 도금 피막을 모두 포함하는 경우, 상기 산화알루미늄 피막은 하부에 배치되고 상기 도금 피막은 상기 산화알루미늄 피막은 상부에 배치될 수 있고, 상기 산화알루미늄 피막과 상기 도금 피막의 두께비는 약 3:1 내지 5:1일 수 있다.
상기 산화알루미늄 피막과 상기 도금 피막의 두께비가 3:1 내지 5:1인 경우, 상대적으로 두껍고 상대적으로 표면경도 향상효과가 우수한 산화알루미늄 피막에 의해 상기 알루미늄 선재 표면의 경도를 충분히 향상시킬 수 있는 동시에, 외측에 배치되고 상대적으로 굴곡에 대한 크랙, 파손 등이 발생할 위험이 적은 상기 도금 피막에 의해 상기 가공송전선이 보빈 등에 권취되는 등 굴곡되는 경우 표면경도 보강층의 국소적인 크랙, 파손 등을 효과적으로 억제할 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 : 중심인장선 200 : 도체선
Claims (14)
- 코어부 및 상기 코어부를 감싸는 방식층을 포함하고,
상기 코어부는 직조되지 않은 보강섬유 또는 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유를 포함하고,
상기 코어부와 상기 방식층 사이에 빈 공간이 형성되며,
상기 코어부는 이의 임의의 단면에서의 최대 외경과 동일한 외경을 갖는 가상의 원의 단면적 대비 상기 단면에서 보강섬유가 실제로 차지하는 면적의 비율인 점적률(%)이 50 내지 99.5%인, 가공송전선용 중심인장선. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유는 전체적으로 직조된 보강섬유, 길이방향으로 일정 구간이 부분적으로 직조된 보강섬유, 길이방향으로 말단이 부분적으로 직조된 보강섬유 또는 내부층의 보강섬유는 직조되지 않고 외부층의 보강섬유는 직조된 보강섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보강섬유는 직경이 1 내지 35 ㎛이고 인장강도가 140 kgf/㎟ 이상인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선. - 제3항에 있어서,
상기 보강섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 합성 유기 섬유, 붕소섬유, 세라믹섬유, 케블라 등의 아라미드 섬유, 알루미나 섬유, 실리콘 카바이드 섬유 및 폴리벤즈옥사졸 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 보강섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코어부에 포함되는 보강섬유의 총 가닥수는 180,000 내지 2,160,000이고, 상기 코어부의 평균직경은 3 내지 10 mm이며, 상기 중심인장선의 인장강도는 1.0 내지 4.9 GPa인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유에서 상기 직조에 의한 보강섬유의 꼬임 피치는 2 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 적어도 부분적으로 직조된 보강섬유는 표면이 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 비스 말레이드 수지 및 폴리이미드 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 수지에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선. - 제7항에 있어서,
상기 코팅의 두께는 0.1 내지 2 ㎛인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 방식층은 전기전도도가 55 내지 64 %IACS인 금속 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선. - 제9항에 있어서,
상기 금속 소재는 1000계, 3000계 또는 6000계 알루미늄 합금, 또는 알루미늄(Al)-지르코튬(Zr) 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 방식층의 두께는 0.3 내지 2.5 mm인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선. - 제1항 또는 제2항의 하나 이상의 중심인장선; 및
상기 하나 이상의 중심인장선 둘레에 배치되는 복수개의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 선재를 포함하는 도체를 포함하는, 가공송전선. - 제12항에 있어서,
상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 선재는 단면이 사다리꼴인 선재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선. - 제12항에 있어서,
상기 복수개의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 선재 중 적어도 일부의 표면에 표면경도 보강층이 형성되는 것을 특징으로 하는, 가공송전선.
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